Sistema de luces en RW3 (actualización febrero 2012)

[Josep]

(Este hilo se va actualizando en sus enunciados y ejemplos, según vayan evolucionando las aportaciones del foro y/o las revisiones del autor).

En la actualización del core de RW3 (v10.9 en febrero de 2012, válido para la versión actual, la v11.0b), la tabla de luces es la siguiente (clic para agrandar):

Y sus efectos:

Como puede observarse, las únicas luces que tienen en cuenta el día y la noche son:

De escenario: Light 100m Diffuse
De locomotoras: Loco Truck Light, Loco Steplight

Seguiré el hilo ampliando conceptos para aclarar y proponer ideas al respecto que puedan debatirse para ser útiles a los creadores.

Josep

[Josep]

Ampliando la tabla, con la ubicación de los ficheros .bin referenciados:

Adjunto también el fichero Excel con la tabla de luces.

Josep

[Josep]

Fundamentalmente, a nivel operativo, RW3 tiene dos tipos de luces: Spot (foco) y Omni (omnidireccional). Toda la tabla de luces de RW3 se reduce a estos dos tipos.

Spot

Omni

Josep

[Josep]

Parámetros de las luces Spot y Omni en RW3:

Luz tipo Spot

Luz tipo Omni (Point)

Josep

[Josep]

Vamos a conocer mejor los parámetros de ajuste de Altura (terreno) y Light range (intensidad) de las luces Spot:

Iniciamos la comparativa con el valor por defecto de la luz "Spot Light" (altura=5, intensidad=10):

Vamos a cambiar la altura 10:

Si elevamos el foco, la luz llega con menos intensidad al suelo.

Aumentamos la intensidad a 20:

La luz llega con más intensidad al suelo.

Altura=3, intensidad=10:

Demasiada intensidad para la altura...

Altura=3, intensidad=2:

Resumiendo:

Light Range: controla la intensidad (potencia lumínica) de la luz.

Josep

[Josep]

La misma realidad, la intensidad de la luz spot (en el ejemplo, luz Spot Light), es nombrada de diferentes maneras según qué entorno. Por ahora:

Intensidad de la luz (potencia lumínica) = Ligh Range (en el editor de escenario) = Radius (en el fichero spotlight.bin en el script xml).

Ojo, que la diferente denominación para el mismo concepto y efecto provoca confusiones...

Josep

[444.518]

El componente de luz 'spotlight' define una proyección focal con los siguientes parámetros:

Radius: alcance de la luz desde el foco en metros.
Phi: radio de anchura del foco de luz en metros.
Theta: radio de altura del foco de luz en metros.

Cuando definí la luz para el material rodante que aun no había sido utilizado, creé un componente llamado 'Loco_Headlight703015', que implicaba en su nombre las características del foco de luz:

Radius: alcance del foco de 70 metros
Phi: anchura del foco de 30 metros
Theta: altura del foco de 15 metros

El resultado es un proyección focal elipsoidal con el doble de anchura que de altura. Si igualamos 'Phi' y 'Theta', la proyección focal será circular.

Por otra parte, señalar que el uso de los componentes 'spotlight' y 'pointlight' no reconocen el parámetro 'DayNightCycle' que le indica al componente de alumbrado si se activan siempre o solo de noche, ya que carecen de él. Usar estos dos componentes para cualquier tipo de alumbrado ofrece resultados dispares.

PD: estos componentes de luz son códigos de lenguaje xml, no lua. Pero vamos, estas cosas ocurren, sobre todo si pasas mucho tiempo a oscuras

[Josep]

J.

De acuerdo con el tema lua: muestro una parte de código xml del fichero spotlight.bin. Gracias por la precisión. Corregido en el texto anterior.

En los otros temas permíteme disentir de tus afirmaciones, ya que no las comparto al 100%. Por lo menos, voy a compararlas con los cálculos de luz que imperan en el mundo 3D y "escuchar" activamente tus argumentos. Quizá de la -espero- amable discusión ¿saldrá ...más ?

Josep

[Josep]

Debatamos el tema de las luces "Point", también llamadas Omni (omnidireccionales).

Para empezar, datos del impacto de la luz en el juego:

Altura 5m, Light Range: 100

Altura: 5m, Light Range: 50

Altura: 5m, Light Range: 25

Altura: 5m, Light Range: 10

Altura: 5m, Light Range: 5

Altura:20m, Light Range: 50

Altura:30m, Light Range: 50

Altura:40m, Light Range: 50

Si observamos la imagen "Altura: 5m, Light Range: 5" vemos que efectivamente, a una altura de 5metros desde el suelo, un "Light Range" de 5 provoca la falta de luz. Es el único equilibrio en el cual podríamos hacer la equivalencia de "Light Range" como radio de la luz. En cambio, en ninguna otra situación puede hablarse que "Light Range" equivale a Radio, sinó más bien a un factor de intensidad o multiplicador de la misma. Depende del punto des del cual se mire: des de el punto de vista del eje vertical, de acuerdo. Pero el impacto de la luz omni es en el plano horizontal, y ahí todo depende de más factores, entre otros la altura.

Por lo tanto, en luces tipo "Point" (omidireccionales), y a efectos pràcticos, es más correcto igualar Light Range a Intensidad que a Radio.

Mañana expongo conceptos de luces omnidireccionales en el mundo 3D para conocer cómo suelen trabajar estos tipos de luces y sus parámetros.

Josep

[Josep]

La intensidad de una luz 3D en su punto de origen afecta al brillo de los objetos. Una luz tenue sobre objetos de colores brillantes sólo muestra los colores oscuros.

imatgesintensitat.jpg (45.19 KiB) Visto 39918 veces

Además, dado que el cálculo final es de coloración de vértices, el sistema no calcula los rayos de luz que salen de la luz (Point, Spot, la que sea...) sino que trazan de cada vértice de los objetos el vector hacia los orígenes de luz, y según parámetros de la misma (intesidad, color, atenuación), los objetos que interfieren en el vector junto con sus propiedades (transparencia, refracción, reflexión, etc.), las propiedades del material propio y las características del cálculo de iluminación (reemisión de luz: cálculo de radisidad, de trazado de rayos, de fotones...) se determina finalmente el color del vértice.

Evidentemente que todos estos cáculos no los hacen todos los motores gràficos, por lo que habrá que profundizar en lo que permite o no el core de rw3. Por lo tanto, si añado algo a la práctica de la iluminación en RW3, lo que sumaria a la iluminación de la escena es la propiedad de los materiales en referencia a la misma (especialmente el brillo), y si en sus propiedades está la de recibir luz y recibir sombras.

Por cierto: las sombras se generan seguiendo los vectores del vértice a las luces de la escena, y determinando -si la luz genera sombras, y según las propiedades de los objectos en la línea vectorial de cálculo- el color final del pixel.

Si bien simplificado en lo expuesto, el concepto de iluminación 3D es el que es. Los nombres que se dan a los parámetros de las luces en rw3 -y en entornos parecidos- son convenciones, vocabulario. Hay que entender el concepto que está detrás y cómo influye en la escena.

Solamente nos queda comentar en las luces Omni los conceptos de atenuación, tanto inicial como final. Seguiremos.

Josep

[Josep]

Vamos a observar una luz omni en un sistema potente 3D, y sus parámetros.

En cuanto al concepto de intensidad, aquí multiplicador (Multiplier):

Omni con valores por defecto.

Omni a la mitad de intensidad (multiplier)

Omni al doble de intensidad (multiplier)

Otro concepto: atenuación en la distancia. Puede ser un cálculo matemático: inverso o cuadrado inverso (este último se da en la realidad):

Atenuación inversa

Atenuación cuadrado inverso

Finalmente, atenuación (inicial/final) estableciendo manualmente los parámetros:

Atenuación inicial

Atenuación final

Atenuación inicial y final

Creo que las imágenes son suficientemente explicativas de los conceptos. Pregunta: finalmente, ¿Cuáles son los parámetros que rw3 trabaja?

Josep

[Josep]

Ahora le toca el turno a las luces "Spot". Vamos a observar sus parámetros en programas 3D:

Como las luces "Point" u "Omni", podemos ajustar el multiplicador/intensidad:

Spot multiplicador 1

Spot multiplicador 0,5

Spot multiplicador 1,5

También podemos ajustar parámetros de atenuación inicial y final:

Atenuación incial

Atenuación final

Atenuación incial y final

Las posibilidades que se añaden a las luces Spot son los dos parámetros que RW3 engloba en el apartado "Light cone", y que en el scrip xml vienen definidos como Theta y Phi. En 3D suelen llamarse Hotspot/Beam y Falloff/Field, que determinan en grados la apertura de los conos de proyección interior (Inner cone) y exterior (Outer cone), respectivamente:

Hotspot=35, Falloff=65

Hotspot=5, Falloff=65

Hotspot=5, Falloff=45

Hostpot=25, Falloff=45

Estamos trabajando la iluminación de rutas, no de locomotoras, por lo que las luces spot las colocaremos normalmente de forma vertical:

Inclinación del foco

Si el haz lo cambiamos de ángulo, el impacto de la luz se convierte en elipse, pero Hotspot/Beam (Theta) y Fallof/Field (Phi) siguen siendo circulares...

Haz de luz visto lateralmente y desde el foco

Bien, pues...¿tenemos elementos para debatir? ¿Cuando hablamos de Theta y Phi estamos hablando del mismo concepto?


Josep

[Josep]

Resumen comparativo de parámetros de luces "Spot" (clic para agrandar):

Comparativa conceptual de luces spot

Dentro del cono interior (Inner cone), con el ángulo definido en "Hotspot/Beam" o "Theta" en Directx y RW3, la luz impacta con la máxima intensidad en la zona del círculo interior. La intensidad de la luz va decreciendo hasta llegar a 0 en el espacio delimitado por el cono exterior (Outer cone) según su ángulo definido por "Fallof/Field" o "Phi" en Directx y RW3, delimitando por el cículo exterior la zona a partir de la cual no hay luz.

La zona del círculo interior se suele llamar "Hotspot" y la zona de degradado o de disminución de la luz, que va del círculo interior al exterior se suele llamar "Falloff".

Josep

[Josep]

Unas imágenes para comprender el efecto en el simulador de los parámetros de las luces spot (clic para agrandar):

Influencia de la altura del foco

Influencia del parámetro "Light Range"

Influencia del parámetro Theta (Hotspot/Beam, ángulo del cono interior)

Influencia del parámetro Phi (Fallof/Field, ángulo del cono exterior)

Josep

(Continuará...con propuestas de luces en Rutas rw3)

[Josep]

¿Qué tipo de luces utlizar en escenarios: tipo Foco u Omni (Spot o Point)?

Me he animado a hacer un pequeño estudio de impacto de farolas utilizando ficheros fotométricos IES de iluminación proporcionados por el fabricante, en este caso farolas Santa&Cole http://www.santacole.com/es/catalogo/farolas

1) Modelo 180, con luz Halógena de 100w:

Datos fotométricos IES del modelo 180

ies180.jpg (22 KiB) Visto 39978 veces

Ejemplo 1 de impacto lumínico de farolas

2) Modelo Diorama, con luz Halógena blanca de 150w:

Datos fotométricos IES del modelo Diorama

esdiorama.jpg (22.75 KiB) Visto 39978 veces

Ejemplo 2 de impacto lumínico de farolas

3) Modelo Universal, con luz Halógena blanca de 250w:

Datos fotométricos IES del modelo Universal

iesuniversal.jpg (22.21 KiB) Visto 39958 veces

Ejemplo 3 de impacto lumínico de farolas

4) Modelo Rama de 8m de dos brazos, con color de Haluro metálico de 150w:

Datos fotométricos IES del modelo Rama

iesrama.jpg (22.04 KiB) Visto 39937 veces

Ejemplo 4 de impacto lumínico de farolas

Finalmente, imitando años atrás, una posible iluminación con fluorescentes y focos incandescentes:

Flourescentes i focos incandescentes

Josep