Illuminazione e Shading in Tempo Reale con Unity: dai Modelli Classici al Physically Based Rendering

Questa tesi affronta lo studio dei modelli di illuminazione e delle tecniche di shading utilizzati nella grafica tridimensionale in tempo reale, con particolare attenzione al confronto tra i modelli empirici classici e il Physically Based Rendering (PBR). Nella prima parte vengono presentati i fondamenti teorici: i modelli di illuminazione locale di Phong e Blinn-Phong, le tecniche di shading flat, Gouraud e Phong, e i principi del Physically Based Rendering, tra cui la BRDF di Cook-Torrance e il workflow metallic/roughness. Nella seconda parte questi modelli vengono implementati come shader in linguaggio HLSL all'interno del motore Unity, utilizzando la Universal Render Pipeline. Gli shader sono integrati in un progetto interattivo che, insieme a un insieme di scene di test dedicate, permette di confrontarli direttamente nelle stesse condizioni di illuminazione e di osservarne le differenze. Vengono inoltre realizzati due shader non fotorealistici, toon e hologram, per mostrare la flessibilità della pipeline programmabile. Il confronto visivo evidenzia le differenze tra i modelli, riconducendole ai rispettivi fondamenti teorici, e mette in luce i vantaggi del rendering fisicamente basato in termini di coerenza e realismo, insieme ai limiti dell'implementazione realizzata.