Iluminacin en Java 3DEste mdulo presenta las tcnicas para
proporcionar detalles de los objetos visuales a travs desombras y
texturas. Esta pgina explica el modelo de iluminacin y cmo utilizar
luces en Java3D para conseguir sombras. Java3Dsombrealos objetos
visuales basndoseenlacombinacindesus caractersticasmateriales
yenlasluces deluniversovirtual.El sombreadoresulta de
aplicarunmodelodeiluminacinaunobjetovisual
enpresenciadeuentesdeluz. !asiguienteseccindaunadescripcindel
modelodeiluminacinusadoenel renderizador
deJava3Dycmolaluzinteract"aconlascaractersticasmaterialesparaproporcionar
sombreado. #adaunadelassiguientes seccionesexplica
lascaractersticasrelevantes del$%&Java 3D para elmodelo
deiluminacin. Sombreado en Java 3D'ombrear objetos visuales en Java
3D depende de muc(os actores. Esta seccin
proporcionaunadescripcinabreviadadelmodelode iluminacin de Java 3D)
del modelodecolor) ydelmodelo de sombreado. !a especi*cacin del
$%& Java 3D presenta una inormacin ms detalladasobre el modelo
de iluminacin de Java 3D. #omo la mayor parte de la iluminacin de
Java 3D ydel modelo de sombreado se basa en OpenGL) se puede
encontrar ms inormacin en pginassobre OpenGL. Modelo de
IluminacinEn el mundo real) los colores +ue percibimos son una
combinacin de las caractersticas sicasdel objeto) de las
caractersticas de las uentes de luz) de las posiciones relativas de
los objetos alasuentesdeluz) ydel ngulodesdeel cual seveel objeto.
Java3Dutilizaunmodelodeiluminacin para aproximar la sica del mundo
real. El resto de esta seccin explica el modelo deiluminacin de
Java 3D en trminos generales. !a seccin E., de la especi*cacin del
$%& Java 3Dpresenta las ecuaciones matemticas para el modelo de
iluminacin Java 3D. !a ecuacin delmodelo de iluminacin dependede
tres vectores- la super*cie normal.n/) ladireccindelaluz.l/)
yladireccinal ojodel espectador.e/
ademsdelascaractersticasmateriales del objeto y de las
caractersticas de la luz. !a 0igura 123 muestra los tres
vectoresparados vrticesdeunasuper*cieesrica. !os
vectoresparacadavrticepuedentenerdistintas direcciones dependiendo
de espec*cidades de la escena. #uando los vectores de la luzydel
ojovaran) seclculanentiempodeejecucin. %orlotanto)
cadavrticedelaeserapotencialmente se renderiza como una sombra
dierente. El modelo de iluminacin incorpora tres tipos de
re4exiones de luz del mundo real- ambiente)diuso) y especular. !a
re4exin ambiente resulta de la luz ambiente) luz constante de bajo
nivel)en una escena. !a re4exin diusa es la re4exin normal de una
uente de luz desde un objetovisual.
!asre4exionesespecularessonlasre4exionessobreiluminadasdeunauentedeluzsobre
un objeto) +ue ocurren en ciertas situaciones. !a 0igura 12,
muestra una esera y un plano renderizados por Java 3D. !os tres
tipos de re4exinse pueden ver en la esera de la 0igura 12,. !a
parte ms oscura de la esera ex(ibe slo lare4exin ambiente. El
centro de la esera est iluminado por la luz diusa y ambiente. #on
unaesera azul y una luz blanca) la re4exin diusa es azul. !a parte
ms brillante de la esera es elresultado de la re4exin especular con
re4exiones ambiente y diusa.Ojo Local contra Vectores de Ojos
Infnitos'i cada vrtice de cada objeto visual en una escena re+uiere
un vector de luz) un vector del ojo)y el clculo de la sombra) una
porcin signi*cativa del clculo de representacin se utiliza en
losvrtices sombreados. !a cantidad de clculo puede reducirse si el
vector de luz) o el vector delojo) oambos vectores sonconstantes.
El vector deluz es constantecuandousaunaluzdireccional.. El vector
del ojo es constante por deecto) aun+ue podemos especi*car un
vectorvariable del ojo usando un mtodo del objeto View. !ectos
inter"objetos no #onsiderados5ientras +ue el modelo de iluminacin
se basa en la sica) los enmenos sicos complejos no semodelan.
6bviamente) la sombra ec(ada por la esera sobre el plano no est en
la 0igura 12,. 7otan obvio) tambin alta la luz re4ejada de la esera
sobre el plano. 8ambin alta la luz re4ejadadesde el plano sobre la
esera +ue de nuevo se re4eja en el plano... etctera. $ menudo es
dicil comprender la complejidad del clculo de la accin de la luz.
#onsideremos ladi*cultad de calcular cmo cada gota del agua se
comporta en una duc(a. !as gotas vienen de lacabeza de la duc(a en
distintas direcciones. #uando encuentran un objeto) la colisin +ue
resultaproduce muc(as gotas ms pe+ue9as +ue viajan en distintas
direcciones. El proceso se repitemuc(as veces antes de +ue el agua
se vaya por el desague. !a complejidad de interacciones dela luz
con los objetos visuales es muy semejante. $lgunas de las
dierencias entre loscomportamientos del agua y la luz son +ue la
luz no tiene ninguna ad(erencia .luz no se pega alos objetos
visuales/ y el eecto de la gravedad es insigni*cante para la luz.
%ara reducir la complejidad del clculo) el modelo de iluminacin
considera solamente un objetovisual al mismo tiempo.
#onsecuentemente) las sombras y las re4exiones inter2objetos no
sonrenderizadas por el modelo de iluminacin. Estos dos eectos
re+uieren la consideracin de todoslos objetos junto con sus
posiciones relativas en el momento de la representacin. 'e
necesitaconsiderablemente ms clculo para renderizar una sola escena
con eectos inter2objetos. Java3D) y el resto de los sistemas gr*cos
en tiempo real) no (acen caso de eectos inter2objetos
enlarepresentacin. $lgunosdeloseectosignoradosdel mundoreal
sepuedenagregaralasescenas cuando sea necesario. Modelo de #olorEl
modelodel colornoestbasadoenlasica. Java3Dmodelael
colordelaslucesylosmateriales como una combinacin de rojo) verde) y
azul. El color blanco) como el color de la luz odelmaterial)es la
combinacin de los tres componentes con la intensidad mxima. #ada
luzproduce un solo color de luz especi*cado por un tuple :;n
9ointLi&'tes elcontrario de un DirectionalLi&'t. Es una
uentede luzomnidireccionalcuya intensidad se aten"a con la
distancia y tiene una localizacin. .un DirectionalLi&'tnotiene
ninguna localizacin) solo una direccin/. !os objetos 9ointLi&'t
se aproximan a bombillas)velas) u otras uentes de luz sin
re4ectores o lentes. >n modelo de ecuacin cuadrtica modela la
atenuacin de las uentes9ointLi&'t. !a ecuacinse encuentra en la
seccin E., de la especi*cacin del$%&Java 3D. !a 0igura 1233
ilustra larelacindeunobjeto9ointLi&'tconunaesera.
6bserva+uelosvectoresdeluznosonparalelos.
!ossiguientesblo+uesdereerencialistanlosconstructoresylosmtodosde9ointLi&'t)respectivamente.'umario
de #onstructores de la #lase 9ointLi&'tEl objeto 9ointLi&'t
especi*ca una uente de luz atenuada en el espacio +ue irradia la
luz igualmente en todas las direcciones desde la uente de
luz.Boint:ig!t()#onstruye e inicializa una uente de punto de luz
usando los siguientes valores por deecto- lig(t6n true color .3) 3)
3/ position .H) H) H/ attenuation .3) H) H/Boint:ig!t(olor3f color5
Boint3f position5 Boint3f attenuation)#onstruye e inicializa un
punto de luz. %or deecto la luz est activa.Boint:ig!t($oolean
lig!t9n5 olor3f color5 Boint3f position5
Boint3fattenuation)#onstruye e inicializa un punto de luz.'umario
de 5todos de la #lase 9ointLi&'tvoid set&ttenuation(Boint3f
attenuation)'elecciona los valores de atenuacin actuales de la luz
y los sit"a en el parmetro especi*cado. !os tres valores
especi*cados en el objeto 9oint3! especi*can los coe*cientes
constante) linear)y cuadrtico) respectivamente.%atenuaciCn )
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDconstateElinearEcuadrFticoGdistancia(donde
distancia es la medida desde la uente de luz al vrtice +ue est
siendo sombreado.void set&ttenuation(float constant5 float
linear5 float Huadratic)'elecciona los valores de atenuacin
actuales de la luz y los sit"a en el parmetro especi*cado. @er la
ecuacin anterior.void setBosition(Boint3f position)'elecciona la
posicin de la !uz.void setBosition(float x5 float #5 float na vez
ms una ecuacin cuadrtica modelalaatenuacindebido aladistancia. El
parmetroconcentracinyuna ecuacindierentegobiernan la variacin de la
intensidad debido al ngulo. !as ecuaciones +ue gobiernan estoslazos
se encuentran en la seccin E., de la especi*cacin del $%& Java
3D. !a 0igura 123D ilustraen ,D cmo la intensidad de luz vara desde
una uente 9ointLi&'t en 3D. El ngulo de extensin de un objeto
SpotLi&'tpodra (acer +ue la luz iluminara parte de unobjeto
visual. Esta es la "nica luz capaz de iluminar slo una parte de un
objeto visual.!os siguientes blo+ues de reerencia listan los
constructores y mtodos de9ointLi&'t)respectivamente.'umario de
#onstructores de la #lase SpotLi&'tSpotLi&'t es una suclase
de 9ointLi&'t con los atributos de direccin) ngulo de extensin
y concentracin.Spot:ig!t()#onstruye e inicializa una uente de luz
usando los siguientes valores por deecto- lig(t6n true color .3) 3)
3/ position .H) H) H/ attenuation .3) H) H/ direction .H) H) 23/
spread$ngle %& .3EH degrees/ concentration H.HSpot:ig!t(olor3f
color5 Boint3f position5 Boint3f attenuation5 Aector3fdirection5
float spread&ngle5 float concentration)#onstruye e inicializa
un punto de luz. %uedes ver el sumario de mtodos de 9ointLi&'t
para ms inromacin sobre la atenuacin. %or deecto la luz est
activa.Spot:ig!t($oolean lig!t9n5 olor3f color5 Boint3f position5
Boint3fattenuation5 Aector3f direction5 float spread&ngle5
float concentration)#onstruye e inicializa un punto de luz. %uedes
ver el sumario de mtodos de 9ointLi&'t para ms inromacin sobre
la atenuacin.'umario de 5todos de la #lase SpotLi&'t$dems de
los mtodos listados anteriormente para 9ointLi&'t) la clase
SpotLi&'t tiene los siguientes mtodos-void
setoncentration(float concentration)'elecciona la concentracin del
punto de luz.void setDirection(float x5 float #5 float sando los
lmites de in4uencia para seleccionar solamente las uentes de luz
relevantes para unobjetovisual)
Java3Dcreadinmicamentelasespeci*cacionesdeiluminacinparalaslucesmientras
+ue se renderizan los objetos visuales. 5ientras +ue ning"n objeto
sea iluminado porms de oc(o luces) los programas de Java 3D no estn
limitados en el n"mero de luces en unmundo virtual. %or eso
proporcionar al cuadro planos ms pe+ue9os y los lmites apropiados
para asegurarse de+ue ning"n plano se ve in4uenciado por ms de oc(o
luces) en el ejemplo parece +ue (ay nueveluces .realmente diez) con
la luz ambiente/ iluminando un plano. 7ecesita un poco
msprogramacin) pero el programa +ue resulta es ms portable.
5ientras +ue muc(asimplementaciones de OpenGLutilizan ms de
oc(oluces simultneas) siestamos planeandodistribuir nuestros
programas) debemos tener en cuante esta limitacin potencial. En
esta seccin) algunos ejemplos muestran alguna de las caractersticas
y las limitaciones de lailuminacinJava3D.
!aintencindeestaseccinesdaraloslectoresalgunosejemplosdeprogramas
bsicos y algunas *guras de ejemplo para comparar con sus propios
programas. 7oes posible proporcionar ejemplos de cada posible
situacin de iluminacin) pues los actores enla representacin son
demasiado dierentes. >na "ltima cosa) 9ointLi&'t y
SpotLi&'t utilizan la especi*cacin de atenuacin. !a
atenuacinseespeci*capor los trminos constantes
enlaecuacincuadrticainversabasadaenladistanciaentrelaluzyel
vrtice.vaseel blo+uedelareerenciaanterior/. Encontrar
laatenuacinapropiadaparaunaaplicacinespec*caesunproblemaartstico.
7oseincluyeningun programa de ejemplo de atenuacin en este
tutorial.Objetos Material!as caractersticas materiales de un objeto
visualse especi*can en elobjetoMaterialde unmanojo de aspecto.
Material es una subclase de )ode#omponent. !a 0igura 123F muestra
lajerar+ua de clases del $%& Java 3D para Material. El
objetoMaterialespeci*cacoloresambiente) diusos) especular)
yemisivoyunvalor debrillantez.#ada unodelostresprimeros
coloresseutiliza en el modelodeiluminacin paracalcular la re4exin
correspondiente. El color emisivo permite +ue los objetos visuales
Ibrillenintensamente en la oscuridadI. El valor de brillantez se
utiliza solamente para calcularre4exiones especulares.
!ossiguientesblo+uesdereerenciaenumeranlosconstructoresylosmtodosdelaclaseMaterial.
'umario de #onstructores de la #lase MaterialEl objeto Material
de*ne la aparienia de un objeto bajo la
iluminacin.+aterial()#onstruye e inicializa un objeto Material
usando los siguientes valores por deecto- ambient#olor .H.,) H.,)
H.,/ emissive#olor .H) H) H/ diJuse#olor .3) 3) 3/ specular#olor
.3) 3) 3/ s(ininess H.H+aterial(olor3f am$ientolor5 olor3f
emissiveolor5 olor3f diffuseolor5olor3f specularolor5 float
s!ininess)#onstruye e inicializa un nuevo objeto Material usando
los parmetros especi*cados.!ista %arcial de 5todos de la #lase
Materialvoid set&m$ientolor(olor3f color)'elecciona el color
ambiente de este Material.void set&m$ientolor(float r5 float g5
float $)'elecciona el color ambiente de este Material.void
setDiffuseolor(olor3f color)'elecciona el color diuso de este
Material.void setDiffuseolor(float r5 float g5 float $)'elecciona
el color diuso de este Material.void setDiffuseolor(float r5 float
g5 float $5 float a)'elecciona el color diuso ms alp(a de este
Material.void setEmissiveolor(olor3f color)'elecciona el color
emisivo de este Material.void setEmissiveolor(float r5 float g5
float $)'elecciona el color emisivo de este Material.void
set:ig!tingEna$le($oolean state)$ctiva o desactiva la iluminacin de
objetos visuales +ue reerencian este objeto.void setS!ininess(float
s!ininess)'elecciona la brillantez de este Material.void
setSpecularolor(olor3f color)'elecciona el color especular de este
Material.void setSpecularolor(float r5 float g5 float $)'elecciona
el color especular de este Material.java.lang.String
toString()Devuelve una representacin 'tring de los valores de este
Material.'umario de #apacidades de la #lase Material$dems de las
#apacidades (eredadas de )ode#omponent) los objetos Material tienen
la siguiente capacidad-&::9=89+B96E678RE&D @ =RI7E%ermite
llerGescribir inormacin de los campos individuales del
componente.jemplos sencillos de Material!as re4exiones especulares
ocurren naturalmente en los objetos lisos. En general) cuanto
mslisa sea una super*cie) ms de*nida e intensa es la re4exin
especular. #uando una super*cie essu*cientemente lisa) act"a como
un espejo +ue re4eja la luz sin cambiar el color de la luz. %or
lotanto) el color especular de un objeto normalmente es blanco.
#ambiamos el color specular deun Material para alterar la
intensidad de una re4exin specular .por ejemplo) olor3f(4.1f54.1f5
4.1f)/. El valor de brillantez controla el rango de la extensin
delngulo de la visin para elcualsepuede verunare4exin especular.
>na brillantez msaltaresultaenre4exiones especularesms pe+ue9as.
!a 0igura 12,H muestra nueve eseras distintas iluminadas por una
uente de luz.#ada esera tiene un valor de brillantez distinto.
>n objeto Material se asocia a un objeto visual a travs de un
objeto (pearance de la mismamanera +ue lo (acen los atributos del
aspecto. El mtodoSet+aterial()de la clase(ppearance reerencia un
objeto Material para ese objeto (ppearance.
9ropiedadesGeometr0color3 #olorin&(ttributes3 0MaterialBay tres
maneras de especi*car el color para un objeto visual- color
por2vrtice especi*cado enla geometra con los mtodos getolor())
#olorin&(ttributes de un nodo (ppearance) y elobjeto Material.
Java 3D permite +ue creemos objetos visuales sin usar ninguna)
alguna) o lastres ormas de especi*car color. #uando se (a (ec(o ms
de una especi*cacin del color) dos sencillas reglas determinan
+uespeci*cacin del color toma la precedencia.
#olorMaterialseutilizasolamentecuandolarepresentaciniluminaobjetosycolor
de#olorin&(ttributesslo se utiliza cuando se renderizan objetos
noiluminados. ;eometra por2vrtice siempre tiene precedencia
sobre#olorin&(ttributesoMaterial. !as reglas puedenser ms
claras cuandoel problemasedivideenobjetos iluminados oapagados. !a
iluminacin est activa para un objeto cuando se reerencia un objeto
Material.&nversamente) cuando no se asocia ning"n objeto
Material al objeto visual) la iluminacin
estdesactivadaparaeseobjeto.
6bserva+ueunaescenapuedetenertantoobjetosiluminadoscomo apagados.
#uando la iluminacin est activa para un objeto .es decir) se
reerencia un objeto Material/) seutilizan el color material o el
color de la geometra por2vrtice para sombrear. 'i esta presente)
elcolor por2vrtice reemplaza los colores de Material diusos y
ambiente. 6bserva +ue el color de#olorin&(ttributesnunca se
utiliza para la iluminacin de objetos. !a siguiente 8abla resumelas
relaciones-#olor de Geometr0 por V=rtice #olor
#olorin&(ttributes -esultado76 76 #olor 5aterial'& 76 #olor
;eometry76 '& #olor 5aterial'& '& #olor
;eometry#uandolailuminacinestdesactivadaparaunobjeto.esdecir)
nosereerenciaunobjetoMaterial/) se usan el color de
#olorin&(ttributes o el color de por2vrtice para colorear. 'i
estpresente) el colordelageometrapor2vrticereemplazael colorde
#olorin&(ttributes. !asiguiente 8abla resume las
relaciones.#olor Geometr0 por V=rtice #olor #olorin&(ttributes
-esultado76 76 blanco plano'& 76 #olor ;eometry76 '&
#oloring$ttributes'& '& #olor ;eometrySuperfcies
)ormales'eg"nlomencionadoenseccionesanteriores)
lassuper*ciesnormalessonnecesariasparasombrear los objetos
visuales. $l crear objetos visuales usando clases Geometr0)
utilizamos unode los mtodos set6ormal() para especi*car los
vectores de los vrtices.
El)ormalGeneratorincluidoconlosutilidadesdeJava3Dgenerasuper*ciesnormalesalespeci*car
los objetos visuales +ue usanobjetosGeometr0In!o. %ara generar
super*ciesnormales) ponemos nuestro objeto visualGeometr0y llamamos
a6ormal3enerator.generate6ormals(). !os primitivos geomtricos
generan sus propias super*cies normalea cuando son especi*cados. 7o
importa cmo se especi*can .o se generan/ las super*cies normales)
slo se especi*ca unasuper*cienormal por vrtice.
Estoconduceaalgunosproblemasinteresantes. %or ejemplo)cuando las
dos super*cies normales de polgonos son visibles) la normal es
solamente correctapara una de las super*cies normales. El resultado
es +ue las caras posteriores sean renderizadas.si serenderizan/
solamenteconlascaractersticasmaterialesdeambiente.
!asre4exionesdiusa y especular re+uieren la especi*cacin normal
apropiada.
Esteproblemacom"nsesolucionaespeci*candocarasnormalesdetrsal
contrario+uelassuper*cies normales delanteras. >tilizamos el
mtodosetBacI>ace6ormal>lip()deunobjeto 9ol0&on(ttributes
para este propsito. !a 0igura 12,3 muestra dos imgenes sombreadas
de una tira doblada. !a imagen de la
iz+uierdauerenderizadadesdelasuper*cierontal) yladerec(amuestralas
super*cies normalestraseras.#uando un vrtice es compartido por las
super*cies normales o varian las orientaciones)
tenersolamenteunasuper*cienormal porvrticepuededarlugaraproblemas.
#onsideremoslosejemplos ilustrados en la 0igura 12,,. !a geometra
ilustrada en la cara del lado iz+uierdo de la0igura 12,, muestra la
seccin transversal de una super*cie donde cada polgono se orienta a
unngulo de FHK de sus vecinos. 'i se selecciona la super*cie normal
como el normal actual parauna super*cie) es muy incorrecto para su
vecino. 'i las super*cies normales se especi*can seg"nlomostrado)
entonceslasuper*cieestarsombreadaconstantementeentrelosvrticesconsuper*cies
paralelas. >n problema similar ocurre con la geometra del cubo
mostrada en la caraderec(a en la 0igura 12,,. !a solucin a ambos
problemas es aumentar el n"mero de vrticesparaaumentar
eln"merodesuper*ciesnormales.Esto) porsupuesto) aumentael uso
delamemoria y el tiempo de la renderizacin. specifcar la In$uencia
de las LucesEnejemplosanteriores)
laespeci*cacindeloslmites+uein4uencianunobjetodeluzseconsigueal
reerirseaunobjeto%ounds. Estoconectalalocalizacindelos lmites
+uein4uencian a la localizacin de la luz. .En secciones anteriores
se explic cmo lastransormaciones enel escenario gr*co aectanalos
vol"menes delimites usados paraespeci*car los lmites de in4uencia
de las luces./ 5ientras +ue esto se (ace trivial para moverluces
junto con los objetos visuales +ue se iluminan) otras aplicaciones
necesitan unaespeci*cacin ms 4exible de la in4uencia de luces.
$ortunadamente) el $%& Java 3Dproporciona un mtodo alternativo
para especi*car los lmites de in4uencia y una manera delimitar el
mbito en adicin de los lmites. (lternativa a los L>mites de
In$uencia? %oundin&Lea!>nobjeto%oundin&Lea!es
unalternativaaunobjeto%oundsdein4uencia.
>nobjeto%oundin&Lea! es reerido por otros nodos de la (oja
para de*nir una regin de in4uencia. #omodescendiente de
SceneGrap'Object) los ejemplares de %oundin&Lea! se agregan al
escenariogr*co. El objeto %oundin&Lea! est sujeto al sistema de
coordenadas local de su posicin en elescenario gr*co) +ue podra ser
independiente del sistema de coordenadas del objeto de luz.
Esdecir) usar un%oundin&Lea!permite a una luz y a sus lmites de
in4uencia moverseindependientemente. >na llamada
asetInfluencingBounding:eaf()para un objeto de luz especi*ca
elargumento%oundin&Lea!como los lmites de in4uencia de la luz.
Esta especi*cacinreemplaza cual+uier especi*cacin regional de los
lmites de in4uencia. >n objeto%oundin&Lea! puede ser
compartido por varios objetos de luz. !a 0igura 12,3 muestra el
diagrama del escenario gr*co para una aplicacin de ejemplo de
unobjeto %oundin&Lea!con objetos de luz. En esta escena) se
mueven dos luces junto con unobjeto /rans!ormGroup.a la derec(a/.
Estas luces podan ser ejemplares de 9ointLi&'to
deSpotLi&'t. 'in embargo) la in4uencia de estas luces no cambia
cuando las luces se mueven. !ain4uencia de las luces se mueve
cuando el /rans!ormGroup iz+uierdo cambia la localizacin delobjeto
%oundin&Lea!. %odemos comparar este diagrama del escenario
gr*co con el +ue esten la 0igura 123H. En la 0igura 123H) si se
mueve la luz) su regin de in4uencia tambin se mueve. 8ambin)
seg"nlo demostrado en la 0igura 123H) la regin de in4uencia de dos
luces +ue comparten el mismoobjeto%oundspueden o no pueden tener la
misma regin de in4uencia. #uando dos o msluces comparten el mismo
objeto%oundin&Lea!) tienen siempre la misma regin de
lain4uencia. :mbito de L>mites de In$uencia de las Luces>na
regin de limites) con un objeto %ounds o un objeto
%oundin&Lea!) especi*ca la regin dein4uencia de un objeto de
luz. >n mbito especi*cado puede adems limitar la in4uencia de
unaluz a una porcin del escenario gr*co. #omo valor por deecto)
todas las luces tienen el alcancedel mundo virtual en el cual
reside. !a adicin de una especi*cacin del alcance reduce
ademslain4uenciadeunaluzalosobjetosvisualesenel
escenariogr*codebajodel&roup@sAespeci*cado. %or ejemplo)
consideremos la aplicacin siguiente. jemplo de :mbito de
Iluminacin!a escena consiste en una lmpara y algunos objetos
visuales en una mesa. !a lmpara tieneuna sombra) por eso no todos
los objetos) ni toda la mesa) debe ser iluminada por la lmpara.
Elinterior .pero no el exterior/ de la lmpara tambin se debe
iluminar .en este ejemplo) la sombrade la lmpara es completamente
opaca/. 'abemos +ue Java 3D no proporcionar la obstruccinpor
nosotros. >sando slo un volumen de limitacin) la in4uencia de la
luz puede ser controlada)pero podra ser muy dicil) especialmente si
se iluminan y apagan objetos +ue estn uno cercadel otro) o se
mueven. Especi*car un mbito de limitaciones para la luz nos permite
controlar limitaciones complejas delain4uenciamscilmente.
!a"nicaconsideracinesmantener losobjetosiluminadosyapagados
enpartes separadas del escenariogr*co. 7uestropensamientoinicial
pudosercomenzar a construir el escenario gr*co%ranc'Groupspara los
objetos iluminados yapagados) pero so no es a menudo necesario ni
recomendado para la mayora de lasaplicaciones. Eldiagrama
delescenario gr*co de la iz+uierda de la 0igura 12,D muestra un
acercamientonativo alaconstruccin delescenario gr*co. !aorganizacin
noesnaturalyserdicil demanipularenunaaplicacinanimada.%or ejemplo)
sila mesasemueve)la lmpara yotrosobjetos debenmoverseconella. Enel
escenario gr*co delaiz+uierda) mover lamesa.mediante la manipulacin
de/rans!ormGroup/ no mover la lmpara o el rectnguloilumiando?
solamente el rectngulo apagado se mover con la mesa. El diagrama
del escenario gr*co de la derec(a representa una organizacin ms
natural para laescena. !os objetos en la mesa son (ijos del
/rans!ormGroup +ue coloca la mesa. 'i la mesa semueve .mediante la
manipulacin de /rans!ormGroup/ los objetos de la mesa se moveran
conella. !a escena de ejemplo se crea en Li&'tScope(pp4java. !a
0igura 12,A muestra dos imgenesrenderizadas del programa de
ejemplo. !a imagen iz+uierda utiliza mbito de luz para limitar
lain4uencia de la luz de la lmpara a la lmpara y el rectngulo
iluminado. !a imagen derec(a noutiliza scoping? por lo tanto) la
luz de la lmpara ilumina el L rectngulo no iluminadoL. El
reabrillantedebajodelalmpara.norepresentadaenning"ndiagramadel
escenariogr*co/ es un polgono situado justo sobre la tapa de la
mesa. Este polgono brillante representala parte de la mesa +ue es
iluminada por la lmpara. El rea brillante aparece ms ligera +ue
elrestodelamesa.inclusoenlaimagenderec(adela0igura12F/
por+uesussuper*ciessealinean ms cercanas al punto de luz de la
lmpara. !a sombra no aparece iluminada en ninguna imagen de la
0igura 12,A por+ue su caractersticaMaterial diusa es negra. !a
sombra puede crearser con el uso del scoping solamente si un
nodoadicional del grupo +ue se utiliza en el escenario gr*co.!a
sombra en esta escena ue creada a mano. !as tcnicas para crear
sombras automticamente.incluso dinmicamente/ se discuten en la
siguiente seccin. 8ampocoserepresentanenning"ndiagramadel
escenariogr*colas tres uentes deluzadicionales- dos uentes de luz
direccionales y una uente de luz ambiente. Mstas son necesariaspara
simular la luz de una escena natural. El siguiente blo+ue de
reerencia muestra los mtodos de la clase Li&'t usados para
especi*carlimitaciones delscoping y el uso de los
objetos%oundin&Lea!para especi*car los lmites dein4uencia.
!ista %arcial de 5todos de la #lases Li&'t6tros mtodos de la
clase Li&'t aparecieron en secciones anteriores.void
addScope(3roup scope)$9ade el mbito especi*cado a la lista de
mbitos de este nodo.java.util.Enumeration
get&llScopes()Devuelve un objeto Enumeration con todos los
mbitos.void insertScope(3roup scope5 int index)&nserta el mbito
especi*cado por el nodo grupo en el ndice especi*cado.int
numScopes()Devuelve un contador con los mbitos de luces.void
removeScope(int index)Elimina el mbito del nodo en la posicin de
ndice especi*cada.void setInfluencingBounding:eaf(Bounding:eaf
region)'elecciona la regin de in4uencia de la luz al
%oundin&Lea! especi*cado. 'eleccionar un %oundin&Lea!
sobreescribe un objeto %ounds.void setScope(3roup scope5 int
index)'elecciona el mbito de (erencias en el ndice especi*ado. %or
deecto las luces tienen mbitos slo para los lmites de su regin de
in4uencia.6tra ventaja de usar alcances para limitar la in4uencia
de una luz- puede reducir el tiempo derenderizado.
#alcularlainterseccindeloslmitesparaunobjetovisual
conloslmites+uein4uencian de una luz es ms complejo +ue determinar
el alcance de una luz. Debemos tenercuidado con +ue ni el uso de
los lmites de in4uencia ni los alcances limitar la in4uencia de
unaluz a una parte de un objeto visual. #rear Objetos
%rillantes"en"la"Oscuridad3 Sombras 0Otros 9roblemas de
Iluminacin!as secciones anteriores cubren las aplicaciones tpicas
de iluminacin en Java 3D. Esta seccincubre algunas de las
caractersticas y tcnicas menos utilizadas.Objetos
%rillantes"en"la"OscuridadEl objetoMaterialpermitelaespeci*cacin
deun coloremisivo.Esto sepuedeutilizarparacrear el eecto de un
objeto brillante en la oscuridad. 8ener un color emisivo no (ace
del objetovisual una uente de luz? no iluminar otros objetos
visuales. El Material Emisivo es tambin "tilen aplicaciones
especiales) tales como indicar un objeto especial o un objeto +ue
se (a escogido.!a 0igura 12,1 muestra la escena delprograma
delmbito de luz donde se le (a dado coloremisivoalrectngulono
iluminado.#omparemosestaimagencon laimageniz+uierda de la0igura
12,A. #omo podemos ver) el uso del color emisivo slo modi*ca al
objeto visual +ue lotiene. Este ejemplo tambin demuestra +ue el uso
e*caz del color emisivo) como con la mayorade los parmetros de la
iluminacin) es ms un problema artstico +ue de programacin. #alcular
Sombras!a complejidad de calcular sombras es tan grande +ue no orma
parte de ning"n sistema degr*cos en tiempo real. !a complejidad
viene de clcular si la uente de luz alcanza o no unvrtice. 8odo
polgono de otro objeto visual debe ser considerado al calcular la
respuesta. El sombreado es muc(o ms complejo en realidad. !as
uentes de luz no son uentes puramentedireccionales ni perectas. %or
lo tanto) las sombras no tienen bordes sostenidos. &gnorando
larealidad) como (acemos a menudo en gr*cos) ec(emos una ojeada a
las ormas de simularsombras. #rear SombrasBay dos partes bsicas al
simular .o al alsi*car/ sombras- calcular donde estn las sombras)
ycrear geometras.otexturas/ paraservircomosombras.
Bayvariasmanerasdecalcularlalocalizacin de la sombra) pero los
detalles de las distintas tcnicas de sombreado estn ms alldel
alcance de esta gua. !as dos secciones siguientes cubren dos
tcnicas generales para crearel contenido de la sombra. Sombrear
9ol>&onos>n polgono especi*cado sin propiedades Material
se puede utilizar como polgono de sombra)llamado un polgono sombra
coloreado. El color del polgono sombra) especi*cado por
geometraoconunobjeto#olorin&(ttributes)
seeligeparaaparecercomoel objetoensombra. !ospolgonos sombra
especi*cados de esta manera pueden parecer alsos en escenas
complejas. !os polgonos sombra especi*cados con las caractersticas
Material pero uera de la in4uenciade uno o ms objetos de luz se
llaman polgonos sombra sombreados. !os polgonos sombra
sonsombreados por los objetos de luz +ue los in4uencian tal +ue
parecen ms realistas.6bviamente)
especi*carunpolgonosombrasombreadoesmscomplejo+ueespeci*carunpolgono
sombra coloreado.7o importa cmo se especi*+ue un polgono sombra) la
posicin del polgono sombra es justoarriba) o en rente de) el
polgono al +ue da sombra. 5ientras +ue la adicin de polgonos
sombranodalugarnormalmenteamspolgonospararenderizar.debidoalaobstruccindeotrospolgonos/
crea ms objetos en el universo virtual lo +ue puede degradar el
uncionamiento de larenderizacin. En vez de crear los polgonos
sombra) las sombras pueden crearse cambiando la in4uencia deluces
para excluir polgonos Len la sombraL. El mbito de luces es "til
para este propsito. 'inembargo) puesto +ue la in4uencia se
determina en base al objeto) puede ser complejo calcularcmo
subdividir los objetos visuales +ue se sombrean parcialmente.
Sombrear /e;turas#omo las sombras anteriores) las sombras naturales
son complejas. >na sombra naturalraramente tiene un borde recto
y una sombra constante. 'e puede usar el texturado para
(acersombras ms realistas. Bay dos maneras bsicas de usar texturado
para crear sombras-aplicando textura a los polgonos sombra) o la
aplicacin de texturas a los objetos visuales. #omoel texturadono se
(acubiertotodava.#ap>tuloB/) y elclculo de lastexturas de
lasombra.inclusooJ2line/ esdicil .yvamsalldel alcancedeestagua/
esteesuntemapendiente para otro libro. Mover Objetos3 Mover
SombrasDebemos tener presente +ue la adicin de sombras a una
aplicacin (ace la aplicacin muc(oms compleja. %or ejemplo) cuando
un cubo con una sombra gira) la sombra gira y se deorma.%ara esa
materia) las luces mviles (acen +ue las sombras se muevan tambin.
En cual+uiercaso) el movimiento agrega otro nivel de complejidad a
la programacin de sombras. 9ro&rama de jemplo de SombrasEl
programaS'adow(pp4javadaunejemplodecmosepuedencrear polgonos
sombrasencillos. El programa de*ne una clase para crear los
polgonos sombra. !a clase sombra crea
unpolgonosombraparacadageometradadacomoentradadeinormacin.
El.ra&mentode#di&o 1"3muestra la claseSimpleS'adowusada
para crear polgonos sombra enS'adow(pp4java. !a 0igura 12,E muestra
la escena renderizada con una sombra. .ra&mento de #di&o
1"3 #lase S'adow para #rear 9ol>&onos Sombreados4%. pu$lic
class SimpleS!ado" extends S!ape3D '(.
SimpleS!ado"(3eometr#&rra# geom5 Aector3f direction53. olor3f
col5 float !eig!t) ',.-. int vount ) geom.getAertexount()*..
Juad&rra# pol# ) ne" Juad&rra#(vount5
3eometr#&rra#.99RDI6&7ES/. @ 3eometr#&rra#.9:9R831.
)*2. %4. int v*%%. Boint3f vertex ) ne" Boint3f()*%(. Boint3f
s!ado" ) ne" Boint3f()*%3. for (v ) 4* v K vount* vEE) '%,.
geom.getoordinate(v5 vertex)*%-. s!ado".set( vertex.x E
(vertex.#D!eig!t) G direction.x5%.. !eig!t E 4.444%f5%/.
vertex.< E (vertex.#D!eig!t) G direction.#)*%1.
pol#.setoordinate(v5 s!ado")*%2. pol#.setolor(v5 col)*(4. 0(%.((.
t!is.set3eometr#(pol#)*(3. 0@arias asunciones (ec(as en la clase
SimpleS'adow .para (acerlo cil/ limitan las
aplicacionesdeestaclase.SimpleS'adowestlimitadaen+ue-
proyectasolamentealosplanos) sloconsidera una luz) slo (ace algunas
orientaciones) no considera las dimensiones del plano sobreel +ue
se est proyectando. Escribir una clase de *nes generales para el
clculo de la sombra esuna empresa importante. /pico (van7ado? l
9apel del Objeto View en elSombreado!a vista .o las vistas/
asociadas a un escenario gr*co juegan una gran variedad de papeles
encmo se renderiza una escena. Esta seccin no explica todos los
papeles delobjeto View. !aespeci*cacin del $%& Java 3D
proporciona una reerencia completa a la claseView. Esta
seccinmencionasolamentedosmtodosdelaclaseView"tilesparaentender el
sombreadodeobjetos visuales. 'eg"n lo mencionado en la seccin
I@ectores de ojo local contra ojos in*nitoI) el vector del ojo
esconstante como valor por deecto. Esto se conoce como un vector de
ojo in*nito. Es decir) laescena se renderiza como si uera vista
desde el in*nito. 8ener un ojo in*nito reduceperceptiblemente el
clculo de renderizacin. 'inembargo) laimagen+ueresultapuedeparecer
incorrecta. !a0igura12,Fmuestralasimgenesrenderizadasapartir
deunaescenausandounojoin*nitoyunojolocal usandodiversas uentes de
luz. %ara apreciar completamente las imgenes de la 0igura 12,F
necesitamos conocer la geometradelaescena. !aescenasonnueveeseras
enunaorganizacinplanar. #adaunadelasimgenes se ve con el mismo
campo visual desde la misma posicin. !as "nicas variables son sila
luz es un DirectionalLi&'t o un 9ointLi&'t) y si el ojo es
in*nito o local. El DirectionalLi&'ttiene direccin .H) H) 23/)
el 9ointLi&'t se coloca en .H) H) 3/. !as imgenes .a/ y .c/ de
la 0igura 12,F se renderizan con un ojo in*nito. En estas imgenes)
losvectoresdelojo sonconstantes)as +uelasre4exiones especulares
estnbsicamenteen lamisma posicin para cada esera. !as imgenes .b/ y
.d/ de la 0igura 12,F se renderizan con unojolocal. !osvectoresdel
ojovaranenestasimgenes) as +uelasre4exionesespecularesestn en
distinta posicin para cada esera. 6bservemos tambin +ue la re4exin
diusa .azul/en las eseras vara slo con la uente de luz. El vector
del ojo slo desempe9a un papel en elclculo de la re4exin especular.
>na vez ms la caracterstica de la visin del ojo in*nito se
utiliza para reducir el clculo) y por lotanto el tiempo de la
renderizacin. !a imagen .a/ de la 0igura 12,F tarda un menor tiempo
pararenderizarse y la imagen .d/ tarda el mayor tiempo. !as imgenes
.b/ y .c/ tardan una cantidadcasi igual de tiempo) +ue es menor +ue
el tiempo de la imagen .d/) pero mayor +ue el de laimagen .a/. El
tiempo real para renderizar vara con el sistema utilizado. !a
dierencia es mspronunciada en los sistemas +ue renderizan por
sot=are. !ista %arcial de 5todos .:elacionados con el 'ombreado/ de
la #lase ViewEl objeto View contiene todos los parmetros necesarios
para rendereizar una escena tridimensional desde un punto de
vista.void set:ocalE#e:ig!tingEna$le($oolean flag)'elecciona una
bandera +ue india si se usa el ojo local para calacular las
proyecciones de perspectivas.void set=indo"E#epointBolic#(int
polic#)'elecciona la poltica del modelo de vista de ojo de la
ventana a uno de - :E!$8&@EN86N0&E!DN60N@&EO)
:E!$8&@EN86N'#:EE7) :E!$8&@EN86NO&7D6OEl objeto View se
puede conseguir desde un Simple,niverse usando los mtodos
apropiados.Entonces el objeto View se puede manipular como en el
siguiente ejemplo- Simple?niverse su ) ne"
Simple?niverse(canvas)*su.getAie"er().getAie"().set:ocalE#e:ig!tingEna$le(true)*
