Cel shading

El sombreado plano o cel shading (también llamado toon shading) es un tipo de renderización no fotorrealista diseñada para hacer que los gráficos por computadora parezcan dibujados a mano. Las sombras planas se usan comúnmente para imitar el estilo de los cómics o dibujos animados. Es una adición relativamente nueva a los gráficos por computadora, común de verse en videojuegos de consolas. Si bien el resultado del sombreado plano puede aparentar ser simplista como el de una animación dibujada a mano, es un proceso complejo.

El nombre se debe a los pliegos de acetato (llamadas cels en inglés, acortamiento de celluloid o celuloide), que son pintadas para usarse en animaciones 2D tradicionales, como Los clásicos de Walt Disney;[1] shading es sombreado en inglés. La primera vez que se usó esta técnica fue en el reinicio de Dr. Slump (1997).

Un objeto con un sombreado plano básico y detección de bordes.

Proceso

El proceso del sombreado plano comienza con un modelo 3D típico. Se diferencia de la renderización convencional en su uso de iluminación no fotorrealista. Los valores de la iluminación convencional (suave) son calculados para cada píxel y luego mapeados a un pequeño número de sombras discretas para crear el aspecto plano característico, en el cual las sombras y los puntos más iluminados parecen ser bloques de color en vez de aparentar mezclarse con suavidad.

La tinta negra de las líneas exteriores y del contorno pueden ser creadas usando una variedad de métodos. Un método popular implica renderizar primeramente un contorno negro, algo más grande que el objeto en sí. Luego se detecta qué partes no son visibles desde el punto de vista seleccionado, y se dibujan en negro. Se puede realizar el sombreado en varias capas, para simular algo más de volumen. Tras esto, las zonas no visibles se devuelven a un color normal para superponer el sombreado y aplicar las texturas que sean necesarias. Por último, la imagen se envía a un búfer de eje z (para comprobar la profundidad), ya que las sombras se sitúan a mayor profundidad en el renderizado de las escenas.

A continuación hay un ejemplo de una tetera renderizada usando el sombreado plano.

Celshading teapot large.png

  1. Las caras traseras son dibujadas con líneas delgadas.
  2. El objeto es dibujado con una textura básica.
  3. Sombreado.

Los pasos 2 y 3 pueden ser combinados usando multitexturado (véase mapeo de texturas).

Otra técnica para lograr las líneas exteriores es usar procesamiento de imágenes en 2D. Primero, se renderiza la escena (con sombreado plano) a una textura de color del tamaño de la pantalla:

Cel shading no outlines.png

Luego, se renderiza la información normal de la profundidad de la escena y la superficie del mundo a texturas del tamaño de la pantalla:

Cel shading depth.png

Cel shading normals.png

Se aplica un filtro sobel o un filtro similar de detección de bordes a las textura normal y de profundidad para generar una textura de bordes. Los téxeles en los bordes detectados son negros, mientras que los demás téxeles son blancos:

Cel shading edge detection.png

Por último, la textura de bordes y la textura de color se unen para formar la imagen renderizada final:

Cel shading composite final image.png

A diferencia de la mayoría de las técnicas de procesamiento de imágenes, el rendimiento de este método no se ve afectado por la complejidad de la escena.

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