Cel shading

El cel shading (también llamado toon shading) es un tipo de renderización no fotorealística diseñada para hacer que los gráficos por computadora parezcan dibujados a mano. El cel shading es comúnmente usado para imitar el estilo de los cómics o dibujos animados. Es una adición relativamente nueva a los gráficos por computadora, común de verse en videojuegos de consolas. Si bien el resultado del cel shading puede aparentar ser simplista como el de una animación dibujada a mano, es un proceso complejo. El nombre se debe a las hojas transparentes de acetato, llamadas cels, que son pintadas para usarse en animaciones 2D tradicionales, como Los Clásicos de Walt Disney; shading es sombreado en inglés. La primera vez que se usó esta técnica fue en la serie remake del Dr. Slump (1997).

Un objeto con un cel shader (también llamado toon shader) básico y detección de bordes.

Proceso

El proceso del cel shading comienza con un modelo 3D típico. El cel shading se diferencia de la renderización convencional en su uso de iluminación no fotorrealística. Los valores de la iluminación convencional (suave) son calculados para cada píxel y luego mapeados a un pequeño número de sombras discretas para crear el aspecto plano característico, en el cual las sombras y los puntos más iluminados parecen ser bloques de color en vez de aparentar mezclarse con suavidad.

La "tinta" negra de las líneas exteriores y del contorno pueden ser creadas usando una variedad de métodos. Un método popular es, primero, hacer un contorno negro, un poco más grande que el objeto en sí. Sacrificio Backface se invierte y el back-triángulos frente se dibujan en negro. Para dilatar la silueta, las caras de nuevo pueda utilizarse en alambre varias veces con ligeros cambios en la traducción. Alternativamente, copia de las caras pueden ser prestados sólido lleno, con sus vértices traducido a lo largo de sus normales en un vértice vertex shader. Después de dibujar el contorno, la espalda la cara de sacrificio se establece volver a la normalidad para dibujar las texturas y el sombreado opcional del objeto. Por último, la imagen se visualizará a través de Z-buffering, como la parte de atrás-caras siempre son más profundas en la escena de la primera cara. El resultado es que el objeto se dibuja con un contorno negro y el interior de líneas de contorno. Popularmente, la "tinta" esquema aplicado a la animación y los juegos es lo que se llama cel-sombra, aunque en un principio el término se refieren a la técnica de sombreado, indiferente si el esquema se está aplicando o no.

La tetera de utah renderizada usando cel shading:

1. Las caras traseras son dibujadas con líneas delgadas.
2. El objeto es dibujado con una textura básica.
3. Sombreado.

Los pasos 2 y 3 pueden ser combinados usando multitexturado (véase mapeo de texturas).

Otra técnica para lograr las líneas exteriores es usar procesamiento de imágenes en 2D. Primero, se renderiza la escena (con cel-shading) a una textura de color del tamaño de la pantalla:

Luego, se renderiza la información normal de la profundidad de la escena y la superficie del mundo a texturas del tamaño de la pantalla:

Se aplica un filtro Sobel o un filtro similar de detección de bordes a las textura normal y de profundidad para generar una textura de bordes. Los texels en los bordes detectados son negros, mientras que los demás texels son blancos:

Por último, la textura de bordes y la textura de color se unen para formar la imagen renderizada final:

A diferencia de la mayoría de las técnicas de procesamiento de imágenes, el rendimiento de este método no se ve afectado por la complejidad de la escena.

Historia

La producción del demo

Uno de los primeros ejemplos de una caricatura "shading" en tiempo real se encuentra en el demo "Three Little Goats", elaborado por Moppi (The Party 1997).

Videojuegos

El primer videojuego que mostró esta técnica fue Worms 2 en sus secuencias de video. Pero el primer juego en 3D en ofrecer cel-shading en tiempo real fue Jet Set Radio (2000) por Sega Dreamcast. Un poco antes en el año 2000, el fear effect (efecto miedo) fue producido por PlayStation. Mientras fue notorio por el uso de texturas dramáticas para dar una apariencia de anime a sus personajes, careció de contornos y de una fuente de luz dinámica. Los juegos antes de fear effect utilizaban texturas de una manera similar, pero no tan aparente o estilizada como este juego. Wacky Races, producido por Dreamcast unos meses antes que Jet Set Radio, mostró un efecto de contornos que eran erróneos para cel-shading, este juego utilizaba en realidad técnicas tradicionales de sombreo. Existen otros juegos, como Mega Man Legends, que utilizó texturas estáticas con alta separación de contraste de color en la misma pauta de Fear Effect, creado antes de estos ejemplos, pero el ejemplo creado no era en realidad Cel shading, debido a que no producían un efecto de contorno y ningún sombreo.

En los años siguientes después de Jet Set Radio, numerosos juegos con la tecnología cel-shading fueron introducidos durante esta "mini moda" que envolvía a los gráficos cel-shading, sin embargo sólo pocos lograron igualar o sobrepasar los atractivos establecidos. Los siguientes videojuegos con cel-shading que capturaron la atención de la industria de alguna manera fueron Jet Set Radio Future, Sly Cooper y Thievius Raccoonus en el 2002. A través del tiempo, más títulos con cel shading tales como XIII, Dark Chronicle, Cel Damage, Klonoa 2: Lunatea's Veil, Grand Theft Auto: Chinatown Wars, las series de Viewtiful Joe, y XIII fueron producidos con una reacción positiva, aunque no fueron considerados éxitos de ventas de acuerdo a sus cifras. Originalmente los únicos videojuegos que recibieron audiencia positiva y ventas después de Sly Cooper and the Thievius Raccoonus fueron The Legend of Zelda: The Wind Waker, The Legend of Zelda: Phantom Hourglass, The Legend of Zelda: Spirit Tracks , Sly 2: Band of Thieves, y Tales of Symphonia.

The House of the Dead III (HotD3) para el Xbox fue diseñado al principio como cel-shaded. Temprano en el desarrollo de los HotD3 Sega reveló fotos del entonces gráfico cel-shaded a la comunidad de videojuegos. Poco después de que esas fotos fueron reveladas, Sega anunció que estaban dejando los gráficos cel-shaded en favor de las técnicas convencionales de gráficos. Se sospechan varias razones para el cambio de parecer de Sega, siendo la más popular que sus fotos se encontraron con una respuesta negativa de los video jugadores quienes no les agradó el estilo de los gráficos cel shading. Muchos jugadores reclamaban que el cel shading solo se estaba usando como un simple truco en el intento de vender más juegos. HotD3 era un sangriento y muy violento juego de pocas armas que mostraba zombies y otras criaturas mutadas y deformes. Muchos sintieron que la vista del cel-shaded no coincidía con los temas y contenidos del juego.

Más recientemente, con consolas que antes no eran lo suficientemente poderosas para procesar un mundo completamente en 3D, se ha hecho uso del cel-shading. Entre los videojuegos más notables se encuentran las series de Tony Hawk, The Legend of Zelda: Phantom Hourglass y The Legend of Zelda: Spirit Tracks, así como Grand Theft Auto: Chinatown Wars en el nintendo DS.

El ultimo juego y el mas relevante de todos con esta tecnología es Borderlands, donde se conjugan perfectamente las graficas 3D y el cel shading. Fué sacado al mercado en el 2009 y tiene hasta ahora 4 expansiones