9.8.2  ¿Qué causa el problema?

Comencemos con la esfera de la normal perturbada, puesto que es más fácil de explicar.

Shadow line test with modified normals
Prueba de línea de sombra con normales modificadas

Esta imagen muestra gráficamente qué sucede.

El problema sucede en el "lado oscuro" del objeto, esto es, el lado que no "ve" la fuente luminosa.

Aunque la normal de la superficie apunta hacia fuera de la fuente luminosa, (ej, su ángulo está a >90 grados de la fuente de luz) la normal perturbada apunta hacia ella (ej. su ángulo es de <90 grados) y así, de acuerdo con el vector de la normal, la fuente de luz debería iluminar el punto en cuestión.

Sin embargo, al hacer la prueba del rayo de sombra, POV-Ray ve que el rayo de prueba intersecta con una superficie (en este caso la superficie de la misma esfera, pero al "otro lado"). Entonces decide que la superficie en cuestión está haciéndole sombra al punto actual y que entonces la luz no lo ilumina.

Esto es lo que origina la sombra recta exactamente: la normal de superficie (no pertubada) está justo a 90 grados de la fuente de luz.

El problema con la malla de triángulos suavizados es un poco más difícil, aunque muy similar (y causado por el mismo problema).

Shadow test of a triangle mesh
  Prueba de sombreado de un triangulo de malla

Esta imagen muestra gráficamente lo que sucede.

Aunque no hay una perturbación explícita de la normal, el hecho de la superficie es una malla de triángulos suavizados significa que hay una perturbación implícita de la normal.

A fin de obtener una apariencia suave, cada vértice tiene una normal de vector, y la normal de vector en cualquier punto de la superficie del triángulo es calculada por la interpotación de la normal de los vectores de los vértices.

El problema ocurre aquí cuando la linea de sombra debe pasar a través de un triángulo, y la normal de vector sin perturbar de ese triángulo apunta lejos de la fuente de luz. Como se ve en la figura, un triángulo que esté más cercano a la fuente luminosa hará sombra en el punto del triángulo actual (no necesariamente el triángulo adyacente: si la malla es cerrada, seguramente algunos triángulos harán sombra al punto en cuestión).

Esto significa que este triángulo desafortunado será sombreado completamente, causando así un artefacto triangular en la línea de sombra de la malla.

The shadow line corresponds to the non-smooth mesh
la linea de sombra corresponde a la malla sin suavizar

La imagen de la izquierda muestra más claramente por qué la linea de sombra de la malla suavizada está como aparece en la primera imagen de esta página.

El objeto de la izquierda es la misma malla de triángulos, pero con triángulos planos, y el objeto de la derecha es el mismo objeto de la imagen al comienzo de esta página.

Nótese como los triángulos sombreados de la malla plana corresponden exactamente con los artefactos de la línea de sombra de la malla suavizada. La razón de esto ya se explicó en la figura de arriba.