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Luces y sombras para juegos de PC y consolas

Este es el tercero de una serie de artículos que explican cómo los desarrolladores y artistas técnicos pueden configurar y utilizar el canal de renderizado de alta definición (HDRP) en Unity para lograr un realismo gráfico de alto nivel. HDRP representa un salto tecnológico en el renderizado en tiempo real de Unity para que puedas trabajar con la luz tal como se comporta en el mundo real.

Asegúrese de leer los demás artículos de nuestra serie de procedimientos sobre iluminación de alta gama:

Iluminación en el proceso de renderizado de alta definición

HDRP incluye varios tipos y formas de luz diferentes para ayudarlo a controlar la iluminación en su escena.

Tipos de luz

Estos son los tipos de luz disponibles, similares a otros canales de renderizado en Unity:

  • Direccional: Esta se comporta como la luz procedente de una fuente infinitamente distante, con rayos de luz perfectamente paralelos que no disminuyen en intensidad. Las luces direccionales a menudo sustituyen a la luz del sol. En una escena exterior, esta suele ser la luz clave.
  • Spot: Esto es similar a un foco del mundo real, que puede tomar la forma de un cono, una pirámide o una caja. Una mancha cae a lo largo del eje z delantero, así como hacia los bordes de la forma de cono/pirámide.
  • Punto: Se trata de una luz omnidireccional que ilumina todas las direcciones desde un único punto en el espacio. Es útil para fuentes de luz radiante, como una lámpara o una vela.
  • Área: Esto proyecta luz desde la superficie de una forma específica (un rectángulo, tubo o disco). Una luz de área funciona como una fuente de luz amplia con una intensidad uniforme en el centro, como una ventana o un tubo fluorescente.

Modifique cómo se apagan las luces puntuales, puntuales y de área con el Rango. Muchas luces HDRP disminuyen utilizando la ley del cuadrado inverso, como las fuentes de luz en el mundo real.

Las luces puntuales y de área tienen formas adicionales para controlar cómo se apaga cada luz, como se explica en las siguientes secciones.

Focos HDRP

Los focos HDRP pueden adoptar tres formas:

  • Cono: Proyecta la luz desde un único punto sobre una base circular. Ajuste el Ángulo exterior (grados) y el Ángulo interior (porcentaje) para dar forma al cono y modificar su atenuación angular.
  • Pirámide: Proyecta la luz desde un único punto sobre una base cuadrada. Ajuste la forma de la pirámide con el Ángulo puntual y la Relación de aspecto.
  • Caja: Proyecta la luz de manera uniforme a través de un volumen rectangular. Un tamaño X e Y determinan el rectángulo base y el Rango controla la dimensión Y. Esta luz no tiene atenuación a menos que esté marcada la atenuación de rango , que se puede utilizar para simular la luz solar dentro de los límites de la caja.
Luces de área HDRP

Las luces de área HDRP pueden adoptar tres formas:

  • Rectángulo: Proyecta luz desde una forma de rectángulo en la dirección Z positiva local, hasta un rango definido.
  • Tubo: Proyecta luz desde una sola línea en todas direcciones, dentro de un rango definido. Esta luz sólo funciona en modo de tiempo real.
  • Desct: Proyecta luz desde una forma de disco en la dirección Z positiva local, hasta un rango definido. Esta luz sólo funciona en modo horneado.
Opciones de temperatura de color
MODIFICAR LAS PROPIEDADES DE APARIENCIA DE LA LUZ BAJO EMISIÓN. CADA LUZ TIENE PROPIEDADES ADICIONALES.
Color y temperatura

Todos los tipos de luces HDRP tienen propiedadesde emisión que definen la apariencia de la luz.

Puede cambiar la apariencia de la luz a color y especificar un color RGB. De lo contrario, cambie esto a Filtro y Temperatura para obtener una entrada físicamente más precisa.

Temperatura de color establece el color en función de los grados Kelvin. Consulte la hoja de referencia sobre iluminación y exposición más abajo en esta página como referencia.

También puedes agregar color que actúe como un filtro, matizando la luz con otro tono. Esto es similar a agregar un gel de color en fotografía.

Propiedades adicionales

HDRP incluye algunos controles avanzados en el menú Más elementos (⋮) en la parte superior derecha del Inspector. Seleccione Mostrar propiedades adicionales para ver opciones adicionales.

Estos incluyen alternancias para Afecto Difuso y Afecto Especular. En la iluminación cinematográfica o de escenas, por ejemplo, puedes separar las luces que controlan los reflejos brillantes independientemente de aquellas que producen una luz difusa más suave.

También puede utilizar el multiplicador de intensidad para ajustar la intensidad general de la luz sin cambiar realmente el valor de intensidad original. Esto es útil para iluminar u oscurecer varias luces a la vez.

Capas ligeras
SELECCIONA UNA CAPA LIGERA
Capas ligeras

HDRP te permite usar capas de luz para hacer que la luz afecte solo a mallas específicas en tu escena. Estas son LayerMasks que puede asociar con un componente Light y MeshRenderer.

En las propiedades de la luz, haga clic en el botón Más opciones para ver el menú desplegable Capa de luz en General. Elija qué LayerMasks desea asociar con la Luz. También puede seleccionar Mostrar propiedades adicionales en el menú Más elementos (☰). Esto muestra de manera similar el menú desplegable Capa de luz en General. Elija las LayerMasks que desea asociar con la Luz.

Máscara de capa de renderizado
CONFIGURA LA MÁSCARA DE LA CAPA DE RENDERIZADO PARA QUE SÓLO UNA LUZ ESPECÍFICA AFECTE A LA MALLA.
Máscara de capa de renderizado

A continuación, configure MeshRenderers con la Máscara de capa de renderizado. Sólo las luces en la máscara de capa correspondiente afectarán a la malla. Esta característica es invaluable para reparar fugas de luz y garantiza que las luces solo apunten a los objetivos previstos. También puede ser parte del flujo de trabajo configurar la iluminación de la escena, de modo que solo los personajes reciban luces cinematográficas dedicadas.

Por ejemplo, si desea evitar que las luces del interior de un edificio penetren accidentalmente en las paredes exteriores, puede configurar capas de luz específicas para el interior y el exterior. Esto garantiza que tenga un control preciso de sus configuraciones de iluminación.

Para configurar sus capas de luz, vaya a la configuración predeterminada de HDRP. La sección Nombres de capas le permite establecer el nombre de la cadena para las Capas de luz 0 a 7.

Para obtener más información, incluida la lista completa de propiedades de Light, consulte la documentación del componente Light.

Componente de anclaje ligero
EL COMPONENTE DE ANCLAJE LIGERO
Ancla ligera

Unity 2021 LTS y superiores incluyen un sistema Light Anchor para ayudarte a configurar las luces rápidamente, controlando el ángulo y la distancia entre la cámara y el sujeto. También le permite seleccionar ángulos de iluminación comunes a través de nueve ajustes preestablecidos.

Si necesita iluminar una escena cinematográfica, un producto o una toma usando múltiples luces alrededor de personajes o accesorios, el componente Light Anchor ofrece una manipulación de luz rápida y eficiente en el espacio de la pantalla alrededor de un objetivo de anclaje.

Primero, asegúrese de que su cámara esté etiquetada como MainCamera y luego agregue un componente Light Anchor a la luz puntual que desea controlar. Alinear la luz y el sujeto; esta posición es ahora el punto de anclaje del foco. Aumente la distancia entre el punto de anclaje y la luz puntual, o incluso ajuste la posición de la luz alrededor del punto de anclaje ajustando la órbita, la elevación y el giro de la luz dentro de la vista del juego, en lugar de ajustar manualmente la transformación del luz en la vista de escena.

Para obtener más información, consulte esta presentación introductoria sobre Anclajes ligeros.

Unidades físicas de luz e intensidad.

HDRP utiliza unidades de luz física (PLU) para medir la intensidad de la luz. Estos coinciden con las mediciones SI de la vida real para iluminancia, incluidas candelas, lúmenes, lux y nits. Tenga en cuenta que PLU espera que una unidad en Unity sea igual a un metro para mayor precisión.

Units (unidades)

Las unidades físicas de luz pueden incluir unidades tanto de flujo luminoso como de iluminancia. El flujo luminoso representa la cantidad total de luz emitida por una fuente, mientras que la iluminancia se refiere a la cantidad total de luz recibida por un objeto (a menudo en flujo luminoso por unidad de área).

Debido a que la iluminación comercial y la fotografía pueden expresar las unidades de manera diferente según la aplicación, Unity admite múltiples unidades de luz físicas para compatibilidad:

  • Candela: Una unidad equivale al flujo luminoso de una vela de cera. Esto también se llama comúnmente potencia de las velas.
  • Lúmenes: Esta es la unidad SI de flujo luminoso definida como una candela sobre un ángulo sólido (estereorradián). Normalmente verá lúmenes en las especificaciones de las bombillas comerciales. Úselo con luces Unity Spot, Point o Area.
  • Lux: Una fuente de luz que emite un lumen en un área de un metro cuadrado tiene una iluminancia de un lux. Los fotómetros del mundo real suelen leer lux. A menudo utilizarás esta unidad con luces direccionales en Unity.
  • Liendres: Se trata de una unidad de luminancia que equivale a una candela por metro cuadrado. Los dispositivos de visualización y paneles LED (televisores o monitores, por ejemplo) suelen medir su brillo en nits.
  • EV100: La intensidad correspondiente a EV100 tiene un Valor de Exposición con película de 100 ISO (consulte la sección Fórmula del Valor de Exposición en esta página). Incrementar la exposición da como resultado la duplicación de la iluminación, debido al comportamiento logarítmico.

Para recrear una fuente de iluminación real, cambie a la unidad que figura en las especificaciones técnicas y conecte el flujo luminoso o la luminancia correctos. HDRP coincidirá con las unidades de iluminación física, eliminando muchas de las conjeturas al configurar las intensidades.

Haga clic en el icono para elegir ajustes preestablecidos para Exterior, Interior, Decorativoy Vela. Estas configuraciones proporcionan un buen punto de partida si no coincide explícitamente con un valor en particular.

Valores comunes de iluminación y exposición.

La hoja de referencia que se muestra aquí contiene la temperatura del color y las intensidades de iluminación de fuentes de luzcomunes en el mundo real. También contiene valores de exposición para diferentes escenarios de iluminación.

Puede encontrar una tabla completa de valores de iluminación en la documentación de Unidades de luz físicas.

Perfiles IES aplicados a varias luminarias
PERFILES IES APLICADOS A VARIAS LUCES
Perfiles IES y cookies

Haga que sus luces puntuales, puntuales y de área imiten fielmente la caída de luces reales utilizando un perfil IES. Esto funciona como una galleta de luz para aplicar especificaciones específicas del fabricante a un patrón de luz. Los perfiles IES dan a las luces un impulso extra de realismo.

Importe un perfil IES desde Activos > Importar nuevo activo. El importador creará automáticamente una Prefabricada de Luz con la intensidad correcta. Luego simplemente arrastre el Prefab a la vista Escena o Jerarquía y modifique su Temperatura de color.

Iluminación ambiental

En el mundo real, la luz se refleja y se dispersa a nuestro alrededor. El cielo y la tierra contribuyen a la iluminación ambiental a medida que fotones aleatorios rebotan entre la atmósfera y la Tierra y, en última instancia, hacia el observador.

En HDRP, puede utilizar la Anulación del entorno visual para definir el cielo y el ambiente general de una escena.

Por ejemplo, utilice Modo ambiente: Dinámica para configurar la iluminación del cielo con la anulación actual que aparece en Cielo > Tipodel entorno visual.

De lo contrario, Modo ambiente: Estático El valor predeterminado es la configuración del cielo en la pestaña Entornode la ventana Iluminación.

Incluso con otras fuentes de luz desactivadas, el entorno visual proporciona a la escena de muestra luz ambiental general.

Agregar la luz clave del sol completa la iluminación general de la escena. La luz ambiental ayuda a rellenar las áreas de sombra para que no parezcan anormalmente oscuras.

HDRP incluye tres técnicas diferentes para generar cielos. Establezca el Tipo de cielo en Cielo HDRI, Cielo degradadoo Cielo basado físicamente. Luego, agregue la anulación apropiada desde el menú Sky.

Aplicar un entorno visual Sky es similar a envolver todo el mundo virtual con una esfera gigante iluminada. Los polígonos coloreados de la esfera proporcionan luz general desde el cielo, el horizonte y el suelo.

HDRI Sky

HDRI Sky te permite representar el cielo con un mapa de cubos elaborado a partir de fotografías de Alto Rango Dinámico (HDRI). Puede encontrar numerosas fuentes gratuitas y de bajo costo de HDRI en línea. Un buen punto de partida es el paquete Unity HDRI en Asset Store. Si se siente aventurero, también tenemos una guía sobre cómo grabar sus propios HDRI.

Una vez que haya importado sus activos HDRI, agregue HDRI Sky Override para cargar HDRI Sky Asset. Esto también le permite modificar las opciones de Distorsión, Rotacióny Modo de actualización.

Debido a que el cielo es una fuente de iluminación, especifique el Modo de intensidady luego elija el valor de Exposición/Multiplicador/Lux correspondiente para controlar la intensidad de la iluminación ambiental. Consulte la hoja de trucos de Iluminación y exposición anterior, por ejemplo, valores de intensidad y exposición.

Animando capas de nubes

Puede animar su cielo HDRI y distorsionar el mapa HDRI ya sea de forma procesal o con un mapa de flujo. Esto le permite fingir un efecto de viento en un HDRI estático o crear otros VFX específicos.

Colores del cielo degradados
LOS COLORES SUPERIOR, MEDIO E INFERIOR SE MEZCLAN EN EL CIELO DEGRADADO.
Cielo degradado

Elija Cielo degradado en el entorno visual para aproximar los cielos de fondo con una rampa de color. Luego agregue la Anulación de cielo degradado. Utilice Superior, Medioy Abajo para determinar los colores del degradado.

Mezcle la rampa de color con Difusión de degradadoy marque la Intensidad para obtener la intensidad de la iluminación.

Cielo basado físicamente

Para algo significativamente más realista que un degradado, utilice la Anulación del cielo basada físicamente.

Esto genera procedimentalmente un cielo que incorpora fenómenos como la dispersión de Mie y la dispersión de Rayleigh, que simulan la dispersión de la luz a través de la atmósfera, recreando la coloración del cielo natural. El cielo basado físicamente requiere una luz direccional para una simulación precisa.

Demostración de niebla baja
UTILICE LA ALTURA DE LA BASE Y LA ALTURA MÁXIMA PARA CREAR NIEBLA BAJA.
Niebla y dispersión atmosférica.

El humo, la niebla y la neblina son herramientas tradicionales de la cinematografía. Pueden ayudar a agregar profundidad y dimensión a la iluminación del escenario o crear un ambiente atmosférico.

Utilice Fog para obtener una ventaja similar en HDRP. Su opacidad depende de la distancia del objeto a la cámara. La niebla también puede ocultar el plano de recorte lejano de la cámara, fusionando la geometría distante nuevamente con la escena.

Interfaz de anulación de niebla
ANULACIÓN DE NIEBLA
Niebla global

HDRP implementa Global Fog como una anulación de niebla. Aquí, la niebla se desvanece exponencialmente debido a su distancia de la cámara y a su altura espacial mundial.

Configure la anulación de niebla en un volumen de su escena. La altura de la base determina un límite donde la niebla constante y más espesa comienza a diluirse y viaja hacia arriba. La densidad de la niebla continúa disminuyendo exponencialmente, hasta alcanzar la Altura Máxima.

Del mismo modo, la Distancia de atenuación de niebla y la Distancia máxima de niebla controlan cómo la niebla se desvanece a mayor distancia de la cámara. Cambie el modo de color entre un color constante y el color del cieloexistente.

Niebla volumétrica
LA NIEBLA VOLUMÉTRICA MANTIENE CON MÁS PRECISIÓN LA GEOMETRÍA DEL PRIMER PLANO
Niebla volumétrica

Habilite la niebla volumétrica para simular la dispersión atmosférica. Asegúrese de marcar Niebla y Volumetría en Iluminación > Configuración de marco (ya sea en Cámara o en Configuración predeterminada de HDRP). Además, habilite la niebla volumétrica en el activo de canalización HDRP.

Distancia de niebla volumétrica establece la distancia (en metros) desde el plano de recorte cercano de la cámara hasta la parte posterior de su búfer de iluminación volumétrica. Esto llena la atmósfera con un material en el aire, ocluyendo parcialmente los GameObjects dentro del alcance.

Iluminación volumétrica

La iluminación volumétrica puede simular la representación de espectaculares rayos de sol, como rayos crepusculares detrás de las nubes al atardecer o atravesando el follaje.

Cada componente de Luz (excepto las luces de Área) tiene un grupo de Volumetría. Marque Activary luego configure el Multiplicador y el Atenuador de sombras. Una luz en tiempo real o en modo mixto producirá 'rayos divinos' dentro de la niebla volumétrica. El multiplicador marca la intensidad, mientras que el atenuador de sombras controla cómo las superficies de proyección de sombras cortan la luz.

La sala 2 en la escena de muestra cuenta con un tragaluz y niebla volumétrica. El marco de la vitrina crea sombras volumétricas a partir de los rayos de sol que caen del techo. Sube el nivel del atenuador de sombras y exagera el multiplicador para intensificar el efecto.

Textura de máscara de densidad a partir de muestras de textura volumétrica 3D local
TEXTURA DE MÁSCARA DE DENSIDAD DE LAS MUESTRAS DE TEXTURA 3D VOLUMÉTRICAS LOCALES
Niebla volumétrica local

Si desea efectos de niebla más detallados de los que puede proporcionar Fog Override, HDRP también ofrece niebla volumétrica local (llamada componente de volumen de densidad antes de HDRP 12).

Este es un componente separado, fuera del sistema de volumen. Cree un GameObject de niebla volumétrica local desde el menú (GameObject > Renderizado > Niebla volumétrica local) o haga clic derecho sobre la Jerarquía (Renderizado > Niebla volumétrica local).

Esto genera un cuadro delimitador lleno de niebla. Ajuste el tamaño, el control del eje y las opciones de fusión/fundido. De forma predeterminada, la niebla es uniforme, pero puede aplicar una textura 3D al campo Textura en la subsección Textura de máscara de densidad . Esto le da al usuario más flexibilidad sobre la apariencia de la niebla.

Descargue ejemplos desde el Administrador de paquetes > Muestras de textura 3D volumétricas locales o siga los procedimientos de documentación para crear sus propias máscaras de densidad.

Agregue algo de velocidad de desplazamiento para la animación y ajuste el mosaico. Luego, su niebla volumétrica puede desplazarse suavemente por la escena.

HDRP voxeliza la niebla volumétrica local para mejorar el rendimiento, aunque la voxelización puede parecer tosca. Para reducir el alias, use una textura de máscara de densidad y aumente la distancia de fusión para suavizar los bordes de la niebla.

En las versiones 12 y superiores de HDRP, puede habilitar resoluciones volumétricas locales de hasta 256x256x256 en su activo de canalización HDRP. Esto permite efectos más precisos y a gran escala.

Capa de nubes en HDRI Sky
APARECE UNA CAPA DE NUBE FRENTE AL CIELO HDRI.
Nubes

Los cielos no estarían completos sin nubes. En HDRP 12 y superior, utilice capas de nubes para generar nubes de apariencia natural que complementen las anulaciones del cielo y del entorno visual.

Las Nubes Volumétricas producen nubes realistas con un espesor real que reaccionan a la iluminación y al viento.

Canales predeterminados de CloudMap
LOS CUATRO CANALES DEL DEFAULTCLOUDMAP
Capa de nubes

La capa de nube es una textura 2D que puedes animar usando un mapa de flujo con canales rojos y verdes para controlar el desplazamiento vectorial. Se encuentra frente al cielo y ofrece la opción de proyectar sombras en el suelo.

En el modo Reproducción, utiliza la capa de nubes para agregar un ligero movimiento a tus cielos, haciendo que el fondo sea más dinámico.

En un volumen local o global, habilite Nubes de fondo en el entorno visual. Luego agregue la Anulaciónde capa de nube .

El mapa de nubes en sí es una textura que utiliza una proyección cilíndrica, donde todos los canales RGBA contienen diferentes texturas de nubes (cúmulos, estratos, cirros y nubes tenues, respectivamente). Luego puede usar los controles de Capa de nube para combinar cada canal y crear la formación de nube deseada.​. Hay dos capas con cuatro canales que te permiten simular y combinar hasta ocho paisajes de nubes. Modifica la animación, la iluminación, el color y las sombras de la nube a tu gusto.

Nubes volumétricas

Si sus nubes necesitan interactuar con la luz, utilice Nubes volumétricas. Estos pueden generar sombras, recibir niebla y crear rayos de luz volumétricos. Combínelos con las nubes Cloud Layer o agréguelos por separado.

Para habilitar las Nubes Volumétricas en su:

  • Activo HDRP: Vaya a Iluminación > Nubes volumétricas > Nubes volumétricas.
  • Volumen local o global: Agregue la anulaciónde nubes volumétricas .

Las opciones de Control de Nube Avanzado y Manual le permiten definir mapas para cada tipo de nube.

Consulte la documentación de Nubes en HDRP para obtener más información sobre la capa de nube y las anulaciones de nube volumétrica . Consulte Nuevas funciones de iluminación en Unity 2021.2 para obtener una visión en profundidad de las nubes volumétricas.

Configuración de sombra por luz
AJUSTES DE SOMBRAS POR LUZ
Oscuridad

No podemos percibir la luz sin oscuridad. Las sombras bien colocadas pueden dotar a tus escenas de profundidad y dimensión extra, añadiendo tanto carácter como la propia iluminación. HDRP incluye una serie de funciones para ajustar las sombras y evitar que los renderizados parezcan planos.

Mapas de sombras

Las sombras se representan mediante una técnica llamada mapeo de sombras, donde una textura almacena la información de profundidad desde el punto de vista de la luz.

Ubique la subsección Sombras del componente Luz para modificar el modo de actualización y la resoluciónde su mapa de sombras. Las resoluciones más altas y las configuraciones de frecuencia de actualización son más costosas.

Ejemplo de sombras en bloques
ALIAS DE PERSPECTIVA CON SOMBRAS EN BLOQUES
Alias ​​de perspectiva

Para una luz direccional, el mapa de sombras cubre una gran parte de la escena, lo que puede provocar un problema llamado alias de perspectiva. Los píxeles del mapa de sombras ubicados cerca de la cámara se ven irregulares y en bloques en comparación con los que están más lejos.

Unity resuelve esto con Cascaded Shadow Maps, como se explica en la siguiente sección.

Cascada de sombras
LAS CASCADA DE SOMBRA REDUCEN EL ALIAS DE PERSPECTIVA.
Cascadas de sombras

Un mapa de sombras en cascada divide el tronco de la cámara en zonas, cada una con su propio mapa de sombras. Esto reduce el efecto del alias de perspectiva.

Interfaz de anulación de sombras
ANULACIÓN DE SOMBRAS
Anulación de sombras

HDRP te brinda control adicional de tus cascadas de sombras con Shadows Override. Utilice la configuración de cascada para cada volumen para indicar dónde comienzan y terminan sus respectivas cascadas.

Active el botón Mostrar cascadas para visualizar mejor las divisiones en cascada. Con algunos ajustes, puedes mantener el alias de perspectiva al mínimo.

Interfaz de anulación de sombras de contacto
ANULACIÓN DE SOMBRAS DE CONTACTO
Contacto Sombras

Los mapas de sombras a menudo no logran capturar los pequeños detalles, especialmente en los bordes discernibles donde se conectan dos superficies de malla. HDRP puede generar estas sombras de contacto utilizando la anulación de sombras de contacto.

Las sombras de contacto son un efecto del espacio de la pantalla que depende de la información dentro del marco para los cálculos. Los objetos fuera del marco no contribuyen a las sombras de contacto. Son principalmente efectivos para detalles de sombras con pequeñas huellas en pantalla.

Asegúrese de habilitar Sombras de contacto en la Configuración del marco. También puede ajustar el recuento de muestras en el activo de canalización en Anulación de sombras de contacto en Configuración de calidad de iluminación.

En LTS 2021 y versiones más recientes, esta función se mejoró para que funcione bien con Terrain y SpeedTree. Lea más en el blog.

Microsombras

HDRP puede extender incluso detalles de sombras menores a sus materiales. Las microsombras utilizan mapas de oclusión normal y ambiental para representar sombras de superficie realmente finas sin utilizar la geometría de malla en sí.

Agregue la Anulación de Micro Sombras a un Volumen en su escena y ajuste la Opacidad. Sin embargo, tenga en cuenta que las Micro Sombras sólo funcionan con luces direccionales.

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