Le ombre non servono solo a dare un tocco visivo. Rendono i mondi di gioco più realistici e, senza di esse, anche gli ambienti più dettagliati appaiono piatti e privi di vita. Come l'occlusione ambientale e l'illuminazione globale, le mappe delle ombre servono a rendere i giochi più realistici. Una delle tecniche più comuni per il rendering delle ombre in tempo reale è lo shadow mapping, un metodo che consente agli sviluppatori di giochi di aggiungere profondità e realismo senza compromettere le prestazioni.
La mappatura delle ombre funziona utilizzando un processo a due passaggi. Il primo crea una texture della mappa delle ombre dalla prospettiva della fonte di luce. Questa mappa memorizza le informazioni di profondità, registrando la distanza degli oggetti dalla luce. Il secondo passaggio viene renderizzato dal punto di vista del giocatore, dove il gioco confronta ogni pixel con la mappa delle ombre. Se un pixel è più lontano di quanto registrato dalla luce, cade nell'ombra. Se corrisponde o è più vicino, rimane illuminato. Questo approccio è efficiente e funziona bene con l'illuminazione dinamica, motivo per cui è stato per anni un elemento fondamentale nella grafica dei giochi in tempo reale.
Le mappe ombra hanno però i loro limiti. Poiché si basano su una texture, la risoluzione è importante. Le mappe ombra a bassa risoluzione possono causare bordi visibilmente frastagliati o evidenti sfarfallii durante il movimento. Purtroppo, aumentare semplicemente la risoluzione non è una soluzione facile, poiché le mappe ombra ad alta risoluzione richiedono più memoria e potenza di elaborazione. Gli sviluppatori utilizzano spesso tecniche come le mappe ombra a cascata o il filtraggio per smussare questi artefatti.
Impostazioni delle ombre che vedrai nei giochi
La maggior parte dei giochi consente di modificare la qualità delle ombre nelle impostazioni grafiche. Le opzioni più comuni includono:
- Qualità ombre: regola la risoluzione e il filtraggio. Impostazioni più elevate producono ombre più nitide e accurate, ma richiedono una maggiore potenza della GPU.
- Ombre morbide: aggiunge bordi più sfumati per un aspetto più naturale.
- Ombre dinamiche: abilita le ombre che si muovono e si aggiornano con gli oggetti e le luci.
- Contatto ombre – Migliora il realismo aggiungendo ombre sottili nei punti in cui gli oggetti toccano le superfici.
- Distanza ombre – Controlla la distanza delle ombre dalla telecamera. Aumentando questo valore si migliorano i dettagli a lunga distanza, ma si influisce sulle prestazioni.
Come per la maggior parte delle impostazioni di gioco, vale la pena sperimentare per trovare il punto di equilibrio ideale in cui la fedeltà visiva sia ottima senza compromettere il frame rate.
Ombre tracciate con ray tracing
Il ray tracing adotta un approccio diverso. Anziché basarsi su una mappa precalcolata, simula i percorsi effettivi dei raggi di luce mentre rimbalzano attraverso una scena. Ciò produce ombre più accurate, morbide e naturali, specialmente in scenari di illuminazione complessi. Il compromesso è rappresentato dalle prestazioni. Il ray tracing è computazionalmente costoso, motivo per cui solo di recente è diventato praticabile per il rendering in tempo reale grazie alle moderne GPU e a tecnologie come DLSS.
Le shadow map continuano a essere molto meno esigenti in termini di hardware, rendendole la scelta predefinita per la maggior parte dei giochi. Anche con impostazioni di alta qualità, le shadow map comportano in genere un impatto sulle prestazioni molto inferiore rispetto alle ombre tracciate con ray tracing. L'attivazione del ray tracing può ridurre significativamente la frequenza dei fotogrammi, quindi i giocatori devono spesso trovare un equilibrio tra fedeltà visiva e fluidità di gioco. Per molti, le shadow map offrono il miglior compromesso tra realismo e prestazioni.
