Shadow Map

Voilà l’un des mes outils préféré — les shadow maps (volumes d’ombres). Le plus fort c’est la qualité de l’aspect auquel on peut arriver comparé au petit tour de passe-passe que c’est. Avant toute chose, sachez que les shadow maps ne peuvent s’utiliser que si l’on place des lumières spotlight dans la scène. Dommage mais vrai.

Le shadow mapping utilise une technique similaire à la façon dont la caméra distingue quels sont les endroits qui sont dans le champ de ceux qui sont hors champ. Sauf que là, on distingue quels sont les endroits éclairés des endroits non éclairés. Les endroits qui ne sont pas dans le champ de portée de la lumière sont dans l’ombre.
La vraie force du shadow mapping ne réside pas dans la manière dont il calcule les ombres mais plutôt dans le fait qu’il est possible de leur ajouter des effets de flou.
Comme nous l’avons vu avec le lancé de rayons (ray tracing), les volumes d’ombres (shadow maps) et les effets de flou (shadow fuziness) ont leurs avantages et leurs inconvénients. L’avantage du shadow fuzziness c’est la rapidité de calcul et le fait qu’il évite cet effet artificiel d’ombre très dure. LightWave estompe les contours pour adoucir l’ombre. Mais voyons le reste des options proposées par les shadow maps.

Le Shadow Map Size (taille des volumes d’ombre) se réfère à la dimension en pixels de la surface de l’ombre. La taille par défaut est 512, ce qui signifie que le volume d’ombre fait 512 x 512 pixels. Je trouve cela souvent trop petit et créant un effet de pixélisation ou de contours crénelés. Vous pouvez soit changer les paramètres afin d’obtenir un volume d’ombre en plus haute résolution ou bien augmenter l’effet de flou pour estomper les pixels, ou les deux. J’utilise souvent les effets de flou dans l’échelle entre 10 et 20. Un effet de flou de 0 n’estompera pas du tout le volume de l’ombre. On pourra toujours voir le contour très net du pixel à moins d’utiliser un volume d’ombre en très haute résolution.

Attention: Des valeurs trop grandes attribuées au Shadow Fuzziness peuvent créer des effets saccadés sur l’ombre dans une séquence d’images.

Le réel inconvénient des volumes d’ombre (shadow maps) c’est que les contours des ombres sont vraiment flous tout le temps. Encore une fois, les ombres réelles ont tendance à être dures quand elles se trouvent proche de l’objet et douces quand elles en sont éloignées. Si la zone qui entoure l’objet n’est pas évidente ou n’apparaît pas dans la scène, vous pouvez sans crainte utiliser le shadow mapping pour adoucir vos ombres plutôt que d’utiliser la méthode de rendu intensif de surface de lumière.

Les volumes d’ombres (shadow maps) sont utilisés typiquement quand on a besoin d’un rendu très rapide et que la netteté de l’ombre n’est pas essentielle ou visible en couches ou encore quand on a uniquement besoin d’ombres douces dans la scène.

Les lumières spotlights créant des volumes d’ombres peuvent par exemple être utilisés en complément de la lumière du jour. On peut déplacer le spot en hauteur sur l’axe Y et orienter la lumière vers un coin reculé de la scène pour réduire l’angle du faisceau de la lumière afin que les rayons deviennent pratiquement parallèles.

Si vous sélectionnez un flou très important avec un volume d’ombre assez grand, la lumière spotlight peut facilement et en un temps de rendu assez bref faire office de surface de lumière. Il peut également être une solution d’illumination globale en soi.

Figure 9.7: L’image du haut a été faite avec une surface éclairée de lumière et du ray-tracing. L’image du bas, qui est presque identique, a été rendue en 6% du temps de référence. Un gain de temps significatif pour un simple petit tour de passe-passe. Cette deuxième image a été faite avec la technique que nous venons d’évoquer et qui consiste à utiliser une lumière spotlight à faisceau étroit et un niveau de flou important. J’ai placé la lumière, lancé le rendu puis j’ai ajusté l’intensité de la lumière, j’ai ensuite relancé un rendu et je suis arrivé à ce résultat très proche de l’image utilisant la technique de surface éclairée.