Entendiendo el View Frustum

La palabra frustum se refiere a una figura sólida que parece como una pirámide con la parte superior cortada paralela a la base. Esta es la forma de la región que puede ser vista y renderizada por una cámara de perspectiva. El siguiente experimento mental debería ayudar a explicar por qué este es el caso.

Imagínese que sostiene una barra recta (un palo de escoba o un lápiz,digamos) pegada en el extremo de una cámara y luego toma una foto. Si la barra fuera sostenida en la mitad de la foto, perpendicular a los lentes de la cámara, entonces solamente su extremo sería visible como un círculo en la imagen; todas las demás partes del mismo serían oscurecidas. Si lo movió hacia arriba, el lado inferior comenzaría a hacerse visible pero podría esconderlo nuevamente inclinando la barra hacia arriba. Si continuó moviendo la barra para arriba, e inclinándola hacia arriba, el extremo circular eventualmente alcanzará el borde superior de la imagen.

La barra puede ser igual de fácil de mover y girar a la izquierda, derecha, o hacia abajo, o cualquier combinación horizontal y vertical. El ángulo de la barra “escondida” simplemente depende de su distancia desde el centro de la pantalla en ambos ejes.

El significado de experimento mental es que cualquier punto en una imagen de cámara en realidad corresponde a una linea en espacio del mundo y solamente un punto a lo largo de esa linea es visible en la imagen. Todo lo que está detrás de esa posición de la linea es oscuro.

Los bordes externos de la imagen se definen por las líneas divergentes que corresponden a las esquinas de la imagen. Si esas líneas fueron trazadas hacia atrás hacia la cámara, todas ellas finalmente convergerían en un solo punto. En Unity, este punto está exactamente ubicado en la posición transform de la cámara y es conocida como el centro de la perspectiva. El ángulo subtendido por las líneas convergentes de los centros superiores e inferiores de la pantalla en el centro de la perspectiva se denomina el campo de vista(field of view) (a menudo abreviado a FOV).

Como se indicó anteriormente, todo lo que cae fuera de las líneas divergentes en los bordes de la imagen no será visible a la cámara, pero también hay otras dos restricciones sobre lo que va a renderizar. Los planos cercanos y lejanos de recorte son paralelos al plano XY de la cámara, y cada conjunto a una cierta distancia a lo largo de su línea central. Cualquier cosa más cercana a la cámara que el plano cerca de recorte y cualquier cosa más lejos que el plano lejano de recorte, no será renderizada.

Las líneas de las esquinas divergentes de la imagen, junto con los dos planos de recorte definen una pirámide truncada - el view frustum.