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XNA Demos (II): Reflexiones en tiempo real con cubemaps

descargar_codigoUno de los efectos más buscados en los videojuegos desde la transición del género a las 3D ha sido la posibilidad de generar reflexiones (como espejos o superficies metálicas) de una manera realista y convincente. Debido a la poca flexibilidad del renderizado por raster (sólo se dibujan los píxeles visibles por el volumen generado a partir de las matrices de vista y proyección), siempre se ha recurrido a “trucos” para simular el efecto. Por ejemplo, los motores con geometría basada en CSG aprovechan el uso de los portales para, creando una máscara mediante el uso del stencil buffer, redibujar los objetos visibles tal y como se verían reflejados.

Con el aumento de la potencia de las GPUs y el abaratamiento de la VRAM, se ha optado por utilizar un tipo especial de textura llamado “cubemap”, que como el nombre indica, almacena las 6 caras de un cubo. De esta manera, se puede representar todo el entorno que rodea a un punto determinado, y se pueden crear offline (con un editor gráfico, para dibujar por ejemplo un skybox que dé profundidad a la escena) o en tiempo de ejecución.

cubemapCubemap estático de la demo, reescalado

Uno de los motores que más emplean el uso de cubemaps es Source, si bien los utiliza sólo en su versión estática; al compilar un mapa, y mediante un comando especial, se ordena que se generen los cubemaps en determinados puntos designados por el diseñador. El problema de este método es que las reflexiones sólo mostrarán los objetos estáticos del mapa, así que si creamos una superficie totalmente reflectante y situamos al jugador delante suyo, no habrá cambio alguno.

Un método más realista es actualizar los cubemaps dinámicamente, para que reflejen todos los cambios de la escena. Sin embargo, éste método también tiene sus desventajas: hay que dibujar la escena 7 veces (una por cada cara del cubemap y otra para el resultado final), así que hay que pensar en métodos para rebajar la carga: usar sólo un cubemap dinámico al tiempo, actualizar únicamente 2 caras a cada frame…

Por último, la demo también incluye un efecto de refracción, con una constante de transmisión del medio de 0.66, para simular vidrio. La única diferencia entre los dos shaders es la instrucción usada para calcular el vector que se empleará para obtener el téxel del cubemap, que en un caso es reflect y en el otro refract.

reflex_refract Vectores de reflexión y refracción.

01/01/2010: actualizado el código para mejorar el rendimiento del Cubemap dinámico.