¿Cómo construiría un efecto realista de "visión infrarroja"?

¿Cómo construirías un efecto de visión infrarroja realista con sombreadores? Por realista quiero decir uno que parece realista, como este ejemplo .

Tengo una idea sobre cómo hacer una textura para determinar cuánto calor emite un material y luego determinar usando el producto punto de normal y ver el vector cuánto de ese calor llega al espectador, pero ni siquiera estoy seguro de que así sea la visión térmica incluso funciona, así que quería comprobar si hay un mejor enfoque antes de comenzar a implementar algo que podría estar completamente equivocado.

Hay IR, y luego está IR. El rango de longitudes de onda de la luz comúnmente llamado " infrarrojo " se extiende desde el borde del rango visual humano (aproximadamente 700 nm) hasta 1 mm = 1,000,000 nm.

La respuesta de Philipp es correcta para la luz "infrarroja cercana" (alrededor de 700 a 1.400 nm), que es básicamente como la luz visible normal, excepto que es invisible para el ojo humano sin ayuda. Para modelar la visión de infrarrojo cercano, simplemente reemplazaría las texturas de los objetos y los colores de la fuente de luz por otros alternativos que modelen sus reflectancias e intensidades de luz a diferentes longitudes de onda de lo habitual

Sin embargo, según la redacción de su pregunta y el video al que se vinculó, parece estar más interesado en el rango de "infrarrojo térmico" (8,000 a 15,000 nm), que corresponde al pico del espectro de radiación térmica de la mayoría de los objetos cotidianos. , incluido el cuerpo humano. Esta radiación todavía se comporta de la mayoría de las formas como "luz" y puede modelarse utilizando técnicas gráficas de computadora estándar (a diferencia de las ondas de radio , donde las longitudes de onda son lo suficientemente largas como para que los supuestos estándar de la óptica de rayos comiencen a descomponerse), pero el mundo como se ve en infrarrojo térmico tiene sus peculiaridades:

• Como se señaló anteriormente, la mayoría de los objetos brillarán en IR térmico. Para la luz visible, generalmente puede suponer que solo hay unas pocas fuentes de luz reales, y todo lo demás solo refleja la luz emitida por otras fuentes. Para IR térmico, dependiendo de la (s) longitud (es) de onda exacta (s) elegida (s), a menudo sucede lo contrario.

• Por el contrario, la mayoría de las superficies también absorberán el IR térmico de manera bastante eficiente. Esto, a su vez, los calentará y hará que vuelvan a emitir más IR. En efecto, es como si casi todas las superficies fueran fosforescentes .

• El espectro térmico IR (es decir, "color") emitido por la mayoría de las superficies dependerá principalmente de su temperatura. La emisividad intrínseca del material de la superficie también tiene un efecto, pero relativamente limitado.

Por lo tanto, en comparación con la visión de luz normal, modelar una visión infrarroja térmica realista requeriría más énfasis en la iluminación global y en los valores de emisividad que cambian dinámicamente. Dependiendo de su configuración, es posible que pueda hacer un poco de trampa aquí: por ejemplo, para escenas estáticas, las funciones de transferencia térmica radiactiva global pueden calcularse una vez y hornearse en un mapa de luz estático , tal como lo haría para falsificar la iluminación global en El espectro visible.

Si quieres simular la vista a través de una cámara termográfica en tu juego, te recomiendo al menos lo siguiente:

• Dibuje y / o calcule texturas especiales de emisividad y / o reflectividad IR para sus objetos. Presta especial atención a la emisividad de los objetos cálidos (como humanos o máquinas), que deben corresponder a su temperatura superficial. La reflectividad es relativamente menos importante.

• Probablemente quiera usar solo un canal espectral (es decir, dibujar todo en monocromo) correspondiente al flujo IR térmico total. Puede postprocesar la imagen mapeando los valores de escala de grises resultantes en un gradiente de color falso para simular el corte de densidad tradicional utilizado para las imágenes térmicas.

• Considere hacer un seguimiento explícito de la temperatura de sus superficies, de modo que, por ejemplo, un lugar en el suelo sobre el que una persona estaba acostada se mantendrá caliente (y, por lo tanto, brillará en IR) durante un tiempo, incluso después de que la persona se haya alejado. Hay varias formas de manejarlo (por ejemplo, seguimiento de temperatura por vértice, agregar calcomanías para cambios de temperatura locales transitorios, etc.) con diferentes compensaciones entre realismo y costo computacional. Probablemente no es necesario que sea muy realista, pero ni siquiera tener este efecto presentes en absoluto sería un buen toque.

Lo que normalmente se ve desde el mundo es la parte visual de la luz que se refleja en los objetos. Un objeto verde refleja solo luz verde, un objeto rojo solo luz roja y un objeto azul solo luz azul. El infrarrojo puede considerarse un cuarto color que sus ojos no pueden percibir. Una cámara infrarroja hace que la luz infrarroja sea visible para usted al percibirla con un sensor y convertir la imagen infrarroja en longitudes de onda que puede ver.

Al igual que algunos materiales son más o menos brillantes en rojo, verde o azul, también tienen un brillo diferente en IR. El brillo IR puede, pero no necesariamente, corresponde a lo brillante que es en luz visible.

Aquí hay una escena en visible y en IR. Observe cómo las hojas de los árboles son mucho más brillantes en IR que los troncos, pero el brillo IR de las diferentes partes de la fachada del edificio es similar en luz visible e IR.

Lo que podría hacer es crear dos versiones de todas sus texturas: una textura RGB para la luz visible y una textura monocromática alternativa para el infrarrojo. En modo normal, usa la textura RGB y en modo IR usa la textura IR.

También puede considerar usar diferentes fuentes de luz en modo IR. El sol produce tanta luz IR como la luz visible. Pero las fuentes de luz artificial (como las lámparas halógenas o los diodos emisores de luz) producen poca o casi ninguna luz IR, por lo que no iluminan nada en infrarrojo. Por otro lado, hay fuentes de luz que son mucho más fuertes en IR (como fuego abierto) o solo visibles en IR (objetos calientes que no son lo suficientemente calientes como para brillar en rojo. O fuentes de luz IR artificiales. ¿Sabía eso cuando use gafas IR, ¿puede usar un control remoto de TV como linterna?). Diferentes condiciones de luz en luz normal e IR podrían ser un elemento de juego interesante.