Graphics rendering pipeline: Shaders for lighting effects

Abstract

La simulación del comportamiento de la luz en tiempo real en escenarios tridimensionales es cada vez más realista gracias a la evolución del hardware gráfico (GPUs) que va incrementando el rendimiento y ofreciendo nuevas características de programación. Los efectos visuales que produce la luz sobre una escena 3D se pueden abordar desde la perspectiva de los principios físicos de la luz, con modelos de renderizado específicos, como el cálculo de las ecuaciones de reflectancia y refracción; o introduciendo elementos de realismo a partir del modelo básico más utilizado en la tubería de renderizado, mejorando la descripción de los materiales de los objetos añadiendo a las texturas de reflexión difusa y especular, datos para detallar las rugosidades del material, mejorando los brillos y añadiendo generación de sombras. En este trabajo se estudian las técnicas para la mejora de los efectos lumínicos en el modelo de renderizado basado en la tubería gráfica, se implementan utilizando las tecnologías más actuales de programación gráfica sobre GPU y se integran en una aplicación que permite renderizar escenas 3D cargadas de archivo.

Simulation of real-time light behavior in three-dimensional scenarios is increasingly realistic thanks to the evolution of graphic hardware (GPU) that improves its performance and incorporates new programming features. Lighting effects can be aproached by specific visualization models based on the calculation of the reflectance and refraction equations, or by improving the basic model of the graphics pipeline by adding new features to the material of the 3D models. In this work we study techniques to improve the effects of lighting in the graphics rendering pipeline, they are implemented using the most current graphic programming technologies in GPU, and they are integrated into an application that allows to render 3D scenes loaded from a file.