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Uma parte fundamental para criar experiências de RA realistas é a iluminação correta. Quando um objeto virtual não tem uma sombra ou tem um material brilhante que não reflete o espaço ao redor, os usuários podem sentir que o objeto não cabe, mesmo que eles não possam explicar o motivo. Isso ocorre porque os humanos subconscientemente percebem pistas sobre como os objetos são acesos em seu ambiente. A API Lighting Estimation analisa imagens de determinados sinais, oferecendo informações detalhadas sobre a iluminação de um cenário. É possível usar essas informações ao renderizar objetos virtuais para iluminá-los nas mesmas condições da cena em que estão, mantendo os usuários no chão e no engajamento.
Dicas de iluminação
A API Lighting Estimation fornece dados detalhados que permitem imitar várias indicações de iluminação ao renderizar objetos virtuais. Esses sinais são sombras, luz ambiente, sombreamento, destaques especulares e reflexos.
Sombras
Sombras geralmente são direcionais e informam de onde vêm as fontes de luz.
Luz ambiente
A luz ambiente é a luz difusa geral que vem de todo o ambiente, tornando tudo visível.
Sombreamento
O sombreamento é a intensidade da luz. Por exemplo, partes diferentes do mesmo objeto podem ter níveis diferentes de sombreamento na mesma cena, dependendo do ângulo em relação ao espectador e da proximidade com uma fonte de luz.
Destaques especiais
Realces especulares são pedaços brilhantes de superfícies que refletem diretamente uma fonte de luz. Destaca uma mudança de objeto em relação à posição do espectador em uma cena.
Efeitos
A luz reflete de uma forma diferente nas superfícies, dependendo se a superfície tem propriedades especulares (altamente reflexivas) ou difusas (não reflexivas). Por exemplo, uma esfera metálica será altamente especular e refletirá seu ambiente, enquanto outra esfera pintada com um cinza fosco opaca será difusa. A maioria dos objetos do mundo real tem uma combinação dessas propriedades. Pense em uma bola de boliche arranhada ou em um cartão de crédito muito usado.
As superfícies reflexivas também captam cores do ambiente. A cor de um objeto pode ser diretamente afetada pela cor do ambiente. Por exemplo, uma bola branca em uma sala azul assume um tom azulado.
Modo HDR ambiental
Esses modos consistem em APIs separadas que permitem uma estimativa de iluminação granular e realista para iluminação direcional, sombras, destaques especulares e reflexos.
Esse modo usa aprendizado de máquina para analisar as imagens da câmera em tempo real e sintetizar a iluminação do ambiente para oferecer suporte à renderização realista de objetos virtuais.
Esse modo de estimativa de iluminação oferece o seguinte:
Luz direcional principal. Representa a fonte de luz principal. Pode ser usado para projetar sombras.
Harmonia esférica ambiente. Representa a energia da luz ambiente restante na cena.
Um mapa de cubo HDR. Pode ser usado para renderizar reflexos em objetos metálicos brilhantes.
É possível usar essas APIs em combinações diferentes, mas elas foram projetadas para serem usadas juntas para gerar o efeito mais realista.
Luz direcional principal
A API de luz direcional principal calcula a direção e intensidade da fonte de luz principal do cenário. Essas informações permitem que objetos virtuais na sua cena mostrem realces especulares razoavelmente posicionados e lancem sombras em uma direção consistente com outros objetos reais visíveis.
Para ver como isso funciona, veja estas duas imagens do mesmo foguete virtual. Na imagem à esquerda, há uma sombra sob o foguete, mas a direção dele não corresponde às outras sombras da cena. No foguete à direita, a sombra aponta para a direção correta. É uma diferença sutil, mas importante, e acerta o foguete na cena, porque a direção e a intensidade da sombra se adequam melhor às outras sombras na cena.
Quando a fonte de luz principal ou um objeto iluminado está em movimento, o destaque especular no objeto ajusta a posição dele em tempo real em relação à fonte de luz.
As sombras direcionais também ajustam o comprimento e a direção em relação à posição da fonte de luz principal, assim como no mundo real. Para ilustrar esse efeito, considere estes dois manequins, um virtual e o outro real. O manequim à esquerda é virtual.
Harmônica esférica ambiente
Além da energia da luz na luz direcional principal, o ARCore oferece harmônica esférica, representando a luz ambiente geral vinda de todas as direções na cena. Use essas informações durante a renderização para adicionar dicas sutis que revelam a definição dos objetos virtuais.
Considere estas duas imagens do mesmo modelo de foguete. O foguete à esquerda é renderizado usando informações de estimativa de iluminação detectadas pela API direcional principal. O foguete à direita é renderizado usando informações detectadas pelas APIs de luz de direção principal e harmônicas de ambiente esférico. O segundo foguete claramente tem mais definição visual e se integra melhor ao cenário.
Mapa de cubo de HDR
Use o mapa em cubo do HDR para renderizar reflexões realistas em objetos virtuais com brilho médio a alto, como superfícies metálicas brilhantes. Ele também afeta o sombreamento e a aparência dos objetos. Por exemplo, o material de um objeto especular cercado por um ambiente azul vai refletir tons azuis. Calcular o mapa de cubo HDR exige uma pequena quantidade de computação extra da CPU.
O uso do mapa de cubo HDR depende de como um objeto reflete o ambiente. Como o foguete virtual é metálico, ele tem um forte componente especular que reflete diretamente o ambiente ao redor. Portanto, ela se beneficia do mapa de cubo. Por outro lado, um objeto virtual com material cinza opaco não tem um componente especular. A cor dela depende principalmente do componente difuso e não se beneficiaria de um mapa de cubo.
As três APIs Environmental HDR foram usadas para renderizar o foguete abaixo. O mapa em cubo de HDR ativa os sinais reflexivos e destaca ainda mais o objeto na cena.
Este é o mesmo modelo de foguete em ambientes com luzes diferentes. Todas essas cenas foram renderizadas usando informações das três APIs com sombras direcionais.
Modo de intensidade do ambiente
O modo de intensidade do ambiente determina a intensidade média de pixels e os escalares de correção de cor de uma imagem. É uma configuração aproximada projetada para casos de uso em que a iluminação precisa não é essencial, como objetos que têm iluminação incorporada.
Intensidade do pixel
Captura a intensidade média de pixels da iluminação em uma cena. É possível aplicar essa iluminação a um objeto virtual inteiro.
Cor
Detecta o balanço de branco de cada frame individual. Em seguida, é possível corrigir a cor de um objeto virtual para que ele se integre melhor à coloração geral da cena.
Sondagens do ambiente
As sondas de ambiente organizam imagens de câmeras de 360° em texturas do ambiente, como mapas de cubo. Essas texturas podem ser usadas para iluminar objetos virtuais de maneira realista, como uma bola de metal virtual que "reflete" o cômodo em que está.