Unity Luces

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Introducción

  • La correcta iluminación de una escena es uno de los aspectos más importantes en el desarrollo de un juego y también uno de los recursos que puedo consumir mayor cantidad de recursos.
Como norma general se recomiendo no abusar del número de luces. Veremos más adelante los tipos de luces, pero se recomienda no tener más de:
  • 4 Directional Light
  • 512 Punctual Lights (point o spot light)
  • 64 Area Lights


  • Las luces y por tanto sus efectos (objetos más iluminados, sombras,...) deben ser calculados por el ordenador.
Estos efectos pueden:
  • O estar previamente calculados y 'guardados' en la escena, por lo que cuando se inicie el juego dichos efectos aparecen, pero no mostrarían modificaciones (por ejemplo, al mover un objeto, la sombra quedaría en la misma posición).
Esta es la técnica empleada en las películas, donde todas las luces y sus efectos son generados por uno o múltiples ordenadores y guardados junto a la película.
  • O estar calculadas en 'Real Time', de tal forma que de manera continua se 're-calculan' los efectos-sombras sobre todos los objetos de la escena (es la opción que más recursos consume).


  • En el desarrollo de videojuegos normalmente se emplean las dos técnicas, de tal forma que se pre-calculan las sombras-efectos sobre aquellos objetos de la escena que no van a modificar su posición-tamaño (proceso que se conoce con el nombre de Lighting Bake y sobre aquellos objetos que se mueven, las sombras-efectos se calculan dinámicamente.


  • Podéis ver en este vídeo la importancia del uso de las luces para conseguir una ambientación correcta en el juego.
En este vídeo se hace uso de una técnica que genera previamente todas las posibles 'rutas' que puedan tener las fuentes de luz sobre los objetos al mover la cámara (una especie de mezcla de las dos técnicas anteriores).
Unity3d luces 1.jpg




  • Para explicar los tipos de luces vamos a construir una nueva escena. La nueva escena tendrá de nombre ESCENA_UD3_Luces.
  • Creamos un nuevo material para el suelo.
https://meocloud.pt/link/4bf89dc3-a3b0-421a-90c5-b9f8ec9ca3ed/Grass_003_SD/
Unity3d luces 0.jpg
Descargamos en formato fbx y lo importamos a nuestro proyecto, como ya vimos en una sección de esta wiki



Tipos de luces

  • Veremos a continuación los diferentes tipos de luces que permite utilizar Unity y sus principales características.



Directional Light-SkyBox

  • Este tipo de luz se crea por defecto al iniciar un proyecto en Unity.
Unity3d luces 2.jpg
  • Una luz ambiental se caracteriza por:
  • Estar en un punto en el espacio. Este tipo de luz se aplica a toda la escena y por lo tanto no importa donde se coloque. El efecto será el mismo.
  • Tener una dirección, que indica la dirección de los rayos de luz, especificada por su rotación.
Viene a ser como los rayos del sol.
Nota: Podemos rotar dicha luz para ver como las sombras de la escena se modifican...
  • Rotando una luz ambiental
  • Luz ambiental con una rotación determinada. Fijarse en la posición de las sombras.

  • Luz ambiental rotada en el eje X. Las sombras han cambiado de posición.


    • Asociado al GameObject se encuentra un componente Light con ciertas propiedades de la luz:
    Unity3d luces 5.jpg
    • Check: Si desactivamos el check, la escena pasará a no tener luz ambiental, por lo que todo quedará oscurecido.
    • Type: Indica el tipo de luz. Veremos posteriormente los diferentes tipos. Ahora mismo marca el tipo de luz => Directional
    • Color: El color de los rayos.
    • Mode: Lo veremos después, pero indica si queremos que los efectos producidos por la luz ambiental (sombras, brillos,...) se calculen previamente (baked) o en tiempo real (por defecto).
    • Intensity: Intensidad del brillo de la luz.
    • Indirect Multiplier: Indica la intensidad del brillo de la luz pero de la luz reflejada por otras superficies al aplicarle la luz ambiental.


    • Para darle un poco más de ambiente a la escena vamos a bajar la intensidad de la luz direccional:
    Unity3d luces 17.jpg



    • Relacionado con la luz ambiental disponemos del SkyBox.
    Hay una sección específica en la Wiki para quien quiera consultarla.
    El SkyBox es el 'espacio' que rodea nuestra escena y que viene a ser el horizonte de la misma.
    Por defecto, aparece el siguiente SkyBox cuando creamos un proyecto en Unity.
    Unity3d luces 6.jpg
    Como vemos es un horizonte que refleja un día despejado y con luz.
    Para ver el SkyBox en la vista escena debemos hacer lo siguiente:


    El SkyBox va a influir sobre el tipo de luz ambiental que se genera, ya que no sería lógico tener un SkyBox de una noche estrellada con una luz ambiental brillante.
    Además va a influir sobre el 'color' de dicha luz, aplicando una especie de 'tinte' a la misma.
    Si pulsamos sobre uno de los SkyBox descargados, podemos ver las propiedades de 'Tint Color' y exposición del SkyBox:
    Unity3d luces 8b.jpg




    Hagamos un ejemplo utilizando los ejemplos de SkyBox descargados previamente:
    Nota: Si queremos volver al SkyBox por defecto, debemos escoger la opción de menú Window => Rendering => Lighting Settings:
    Unity3d luces 11.jpg
    Aparece una ventana en la que podemos cambiar la opción Source por el SkyBox que queramos. El SkyBox por defecto se llama 'Default-SkyBox'.
    En esta sección solamente vamos a ver los aspectos más importantes en el uso de las luces. Más información sobre el SkyBox en esta sección de la Wiki




    Point Light

    • Las point light son puntos de luz los cuales emiten luz en todas las direcciones pero hasta un determinado alcance.



    • Como ejercicio añadir una luz a cada farola un Point Light y ajustarlo a vuestras preferencias.



    Spot Light

    • Emite la luz siguiendo una forma de cono.


    • Como ejercicio vamos a ajustar un SpotLight al modelo de linterna importado.
    Recordar siempre de partir de la posición (0,0,0) y rotación (0,0,0) en todos los modelos y una vez colocados-rotados correctamente, entonces añadirlos dentro de la jerarquía.
    Lo que queremos conseguir es lo siguiente:


    Creamos el siguiente Script:
     1 using UnityEngine;
     2 
     3 public class UD3_Luces_Mover_Linterna : MonoBehaviour
     4 {
     5     [SerializeField]
     6     private float velRotacion;
     7     [SerializeField]
     8     private float velTraslacion;
     9 
    10     private void Reset()
    11     {
    12         velRotacion = 30f;
    13         velTraslacion = 5f;
    14     }
    15 
    16     // Update is called once per frame
    17     void Update()
    18     {
    19         float valorXY = Input.GetAxis("Horizontal") * velRotacion * Time.deltaTime;
    20         transform.Rotate(valorXY * Vector3.up);
    21 
    22         float valorZ = Input.GetAxis("Vertical") * velTraslacion * Time.deltaTime;
    23         transform.Translate(transform.forward * valorZ,Space.World);
    24 
    25         
    26     }
    27 }
    
    Este script va a mover-rotar la cámara pulsando los cursores del teclado.


    Lo asociamos a la cámara y ejecutamos el juego:





    Area Light

    • Emite la luz siguiendo una forma de rectángulo/círculo.
    Es una especie de luz ambiental pero limitada a un rectángulo/cículo. Emite en todas direcciones pero sólo hacia uno de los lados del rectángulo/círculo que conforma la luz.




    Uso de capas (layers) con luces

    • Como comenté anteriormente, el uso de luces lleva consigo una mayor carga de CPU por parte del procesador, sobre todo por parte de luces en tiempo real, por lo que tenemos que intentar optimizar el uso de este tipo de luces.
    Una forma de hacerlo es determinar sobre qué objetos de la escena va a aplicarse una iluminación.
    Esto se consigue mediante el uso de capas (Layers).


    • El uso de capas también va a permitirnos tener escenas en las que:
    • Una determinada luz afecte sólo a un game object específico, por ejemplo a un personaje concreto dentro de la escena.
    • Hacer que todos los objetos de una habitación estén a oscuras excepto el techo o el suelo.
    • Vamos a preparar la escena y añadimos la 'Mediaval Fantasy House' importada previamente al proyecto.


    Unity3d luces 33.jpg


    • Ahora vamos a hacer que la luz ambiental 'no afecte' a la casa, haciendo que permanezca totalmente a oscuras.



    • Luces aplicadas a capas
    • Sombras
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    • Optimización de sombras (Ray Cast): Proyectors
    • Guardando una sombra precalculada: Baking



    -- Ángel D. Fernández González -- (2018).