Le luci - Dipartimento di Informatica

Informatica Grafica
per le arti
Le luci
Le luci
Per poter produrre delle immagini che diano il senso
della tridimensionalita', i programmi di grafica 3D si
servono di tecniche per simulare l'illuminazione degli
oggetti presenti in una scena.
A questo scopo forniscono la possibilita' di inserire
sorgenti di illuminazione nella costruzione di un mondo
3D.
L'immagine finale dipendera' in modo significativo dal
tipo e dalla posizione delle luci impiegate.
Marco Gribaudo
[email protected]
Le luci
Le sorgenti luminose si dividono in dirette ed
indirette.
Le luci
La luce ambientale approssima la luminosita'
dell'ambiente. Essa puo' essere considerata la tecnica
piu' semplice di illuminazone indiretta.
Le sorgenti dirette, rappresentano luci
provenienti da posizioni spaziali e con direzioni
ben definite (es. una lampadina, il sole in una
scena esterna).
Le sorgenti indirette, considerano invece tutte
quelle altre forme di illuminazione, derivanti
principalmente dalle riflessioni che si instaurano
tra le varie superfici.
Le luci
La luce ambientale si imposta dal menu "Rendering>ambiente" alla voce "circostante", ed e' unica in tutta
la scena.
Le luci
Dallo stesso menu' e' anche possibile impostare un
colore di sfondo.
Le luci
In questo modo si possono renderizzare le
immagini su sfondi di colore diverso dal nero.
Le luci
Bisogna prestare molta attenzione ai parametri
del menu' ambiente: 3D studio infatti li conserva
anche quando si crea una nuova scena.
Se le immagini renderizzate appaiano
estremamente chiare, o con riflessi di colori
inattesi, una delle cause potrebbe essere una
differente impostazione della luce circostante
rimasta da una precedente scena.
Le luci
Vi sono 3 tipi principali di fonti di luce
diretta:
Le luci
Le fonti di luce diretta si inseriscono mediante
gli appositi pulsanti, e vengono gestite come
tutti gli altri oggetti presenti nella scena.
Luce omnidirezionale
Luce spot (riflettore)
Luce diretta (direzionale)
Le luci
La luce omnidirezionale e' una luce che parte
da una sorgente puntiforme e si diffonde
uniformemente lungo tutte le direzioni.
Le luci
La luce spot (riflettore) e' una luce che parte
da una sorgente puntiforme ma limita la sua
azione lungo un cono nello spazio.
Le luci
La luce diretta (direzionale) e' una luce composta da
raggi paralleli che agisce in una particolare regione
(cilindrica o rettangolare) dello spazio.
Le luci
Cosi' come avviene per le cineprese, anche le luci
dirette e spot hanno le versioni libere e con
destinazione.
Le luci con destinazione ruotano automaticamente in
modo da continuare ad illuminare un soggetto quando
vengono spostate.
Le luci libere invece mantengono costante la loro
direzione nel momento in cui vengono mosse.
Le luci
Le luci omniderzionali sono le piu' comuni, e
vengono utilizzate per simulare sorgenti luminose in
interni, come ad esempio le lampadine.
Le luci spot servono per simulare faretti, ed altre luci
con azione localizzata.
Le luci
I parametri delle luci possono
essere impostati tramite la
modalita' di modifica. Si possono
"accendere" o "spegenre"
mediante il pulsante di on-off.
Le luci direzionali vengono invece adoperate per
sinulare sorgenti distanti e molto potenti, quali ad
esempio il sole in scene esterne, o fari tipo "occhio di
bue" in scene di interni.
Le luci
E' possibile specificare il
colore della luce.
Le luci
Ed anche la potenza della
stessa, attraverso il
moltiplicatore.
Le luci
Le luci
Per luci dirette e spot e' possibile determinare
una regione di fall-off in cui l'intensita
dell'illuminazione cala gradualmente.
Spot/fascio
Le regioni di fall-off vengono visualizzate
mediante due coni (cilindri) di colore azzurro
chiaro ed azzurro scuro.
Cono interno
Caduta/campo
Cono esterno
Le luci
Le luci
All'interno del cono centrale, la luce e' massima.
Al di fuori del cono esterno, la luce e' nulla.
Tra i due coni, la luce diminuisce gradualmente.
Nelle viste di 3D studio, la luce viene calcolata solo
per i vertici delle figure. Per avere anteprime piu'
accurate occorre aumentare il numero di vertici.
Ao
Luce
assente
Luce
massima
Decadimento
graduale
Le luci
Le luci
Attraverso il menu' Viste (ottenibile premendo il tasto
destro del mouse sul nome della visuale), e' possibile
"guardare attraverso" una luce.
In questo modo e' possibile posizionare in modo piu'
accurato la luce, vedendo esattamente cosa essa stia
inquadrando.
I comandi a destra in basso, cambiano per consentire
di impostare anche il cono interno ed esterno.
Cono interno
Cono esterno
Le ombre
Per rendere le immagini realistiche occorre
considerare anche le ombre proiettate dagli
oggetti.
Le ombre
Attraverso la pagina di proprieta' di un oggetto
(ottenibile selezionado properties dal menu che
compare premendo il pulsante destro del mouse), gli
si puo' associare la possibilita' di proiettare...
Il calcolo delle ombre non e' facile: in mancanza
di specifica richiesta da parte dell'utente viene
generalmente omesso.
Inoltre esso viene eseguito solamente in fase di
rendering e non calcolato nelle normali visuali
di lavoro.
Le ombre
... e di ricevere ombre. Tali impostazioni
sono abilitate di default.
Proietta
ombre
Le ombre
E' invece necessario impostare le luci per generare le
ombre, attivando l'appostia opzione.
Ricevi
ombre
Le ombre
Esistono diversi modi in cui le ombre
possono essere realizzate. I piu' comuni
sono:
Le mappe d'ombra
Il raytracing
Le ombre
Con le mappe d'ombra il programma calcola
prima le ombre e poi le applica sugli oggetti
come se fossero texture.
Le ombre
In questo caso e' possibile stabilire la dimensione in
pixel della bitmap utilizzata per memorizzare le ombre.
Le ombre
Piu' la risoluzione e' elevata, migliore e' la resa
dell'ombra, ma maggiore la memoria utilizzata.
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Le ombre
Nel raytracing le ombre vengono calcolate
mentre viene renderizzata la scena.
Le ombre
Vengono calcolate per ogni pixel dell'immagine
genrata, per cui sono in grado di fornire contorni piu'
netti.
Le ombre
L'illuminazione a 3 punti
Le mappe d'ombra sono piu' veloci da gestire
ma sono meno precise (specialmente quando
vi sono piu' luci che incidono sopra un oggetto)
e richiedono piu' memoria.
Una delle strategie di collocazione delle
sorgenti luminose sulla scena piu' diffuse
e' l'illuminazione a tre punti.
Il raytracing produce risultati migliori ma
richiede un notevole incremento nei tempi di
calcolo, cosa che spesso rende il suo utilizzo
proibitivo.
Essa e' cosi' chiamata perche' colloca le
sorgenti in modo che illuminino un oggetto
da tre direzioni distinte.
L'illuminazione a 3 punti
La luce principale e'
detta luce chiave,
ed illumina il
soggetto, con una
direzione
leggermente
angolata rispetto alla
cinepresa.
L'illuminazione a 3 punti
La luce chiave
soltanto pero',
produce delle
forti zone di
ombra sul lato
opposto del
soggetto.
L'illuminazione a 3 punti
Essa deve essere
impsostata con una
intensita' notevolmente
inferiore a quella della
luce chiave per non
appiattire troppo
l'immagine.
L'illuminazione a 3 punti
Essa e' generalmente una luce di colore
bianco, con intensita' massima.
L'illuminazione a 3 punti
La seconda luce,
detta luce di
riempimento, ha lo
scopo di far risaltare
anche le zone
lasciate in ombra
dalla luce chiave.
L'illuminazione a 3 punti
Si puo' colorare la
luce di
riempimento per
creare immagini
piu' "calde" (verso
il rosso) o piu'
"fredde" (verso il
blu).
L'illuminazione a 3 punti
Il risultato delle
due luci, puo'
pero' dare origini
ad immagini in
cui il soggetto
non e' ben
separato dallo
sfondo.
L'illuminazione a 3 punti
Per rendere
percepibile la
separazione dallo
sfondo, occorre
impostare colori molto
forti (es. blu), ad
intensita' piuttosto
elevate.
L'illuminazione a 3 punti
Il risultato
dovrebbe
essere
un'immagine
in cui il
soggetto e'
visibile in tutte
le sue parti, e
ben distinto
dallo sfondo.
L'illuminazione a 3 punti
La luce posteriore, ha
quindi lo scopo di
separare il soggetto dal
fondale. Per esaltare
ulteriormente la
separazione, puo' essere
implementata con piu'
luci direzionali.
L'illuminazione a 3 punti
La luce
posteriore
da sola,
illumina i
contorni del
soggetto
del colore
prescelto.