Гладкость сферы вы видите по свету, а не по форме

Мысленный эксперимент: возьмите шарик и покрасьте краской, которая поглощает падающий свет целиком. Что вы увидите? Не чёрный шар — плоское чёрное пятно. Отражать нечего, перетекания из света в тень нет, и шарообразность из картинки просто исчезает.

Эксперимент, кстати, не такой уж мысленный. У покрытий вроде Vantablack, забирающих больше 99,9% видимого света, ровно этот эффект и наблюдают: смятая фольга после покраски теряет все складки и читается как дыра в пространстве.

Собственно, вот вывод, который дальше объясняет всё остальное: объём вам даёт не геометрия, а то, как по поверхности разложен свет. Плавный градиент яркости мозг читает как кривизну, резкий скачок — как ребро. Убрали свет — остался ровно силуэт.

В обратную сторону это работает так же. Посмотрите на шар в любой игре: бок плавно перетекает в тень, поверхность явно гнутая — а поймайте край на фоне неба, там ломаная из отрезков. Полигонов мало, гладким его сделал не меш.

В шейдере яркость точки — это одно число: насколько поверхность в ней повёрнута к источнику. Берётся оно из нормали, лежащей в вершине. И нормаль не обязана быть перпендикуляром своего треугольника: усреднили в вершинах нормали соседних граней — свет поехал по плоской грани плавно, и зрение видит шар.

Поэтому гладкость выгоднее рисовать, чем моделировать: полигонами её тоже можно догнать, только платить придётся геометрией.

Ну а где считать это число — в вершине или в пикселе, куда при этом умеет пропадать блик и почему грани порой видно там, где разница яркости между ними мизерная, — разберём в пятницу.

И загадка туда же. Гладкость нормалями подделывается легко: усреднили соседей — и плавно. А как сделать обратное — острое ребро, чтобы две грани куба или две стены комнаты держали каждая свой тон, без перетекания через угол? Как выкручиваются?

#геймдев #графика #математика #рендер #свет #gamedev