Moderní techniky osvětlování ve 3D

Možnosti osvětlování počítačových 3D scén ušly za posledních 20 let dlouhou cestu. Techniky dříve používané špičkovými hollywoodskými studii jako Pixar nebo ILM jsou dnes již celkem bežným standardem.

Toto je titulek článku o grafice na dva - Blog Title 48px

3D scéna osvětlená HDRI mapou | www.vtypo.com

Image Base Lighting

Velkou oblibu má již delší dobu takzvané Image Based Lighting, neboli osvětlování pomocí obrazů (fotografií) s vysokým dynamickým rozsahem. Tímto způsobem je možné realisticky a jednoduše nasvítit celou scénu pomocí jediného kvalitního „obrázku“, namísto desítek umělých a mnohdy nerealisticky vyhlížejících světel generovaných ve 3D programech. Obrovskou výhodou tohoto řešení je také to, že kromě realistického všesměrového osvětlení zajišťují tyto obrazy také dokonalé pozadí pro reflexe lesklých materiálů.

V tomto ohledu jsou důležité především dva aspekty. Za prvé, mělo by se jednat o panoramatické fotografie, které zachycují komplexně celý okolní prostor. Každý asi zná podobné fotografie z Google Maps nebo map na Seznamu. Jde o panoramatické snímky, které zobrazují danou scénu ve 360° ve všech směrech.

K získání takových fotografií slouží buď drahé a specializované kamery, kterými nepřetržitě brázdí ulice po celém světě třeba právě snímací automobily Google, takže se pak můžete v klidu obývacího pokoje porozhlédnout kolem dokola třeba po centru Marseille. V principu ale stačí několikrát vyfotografovat dané místo ze stativu ve všech důležitých směrech a následně v počítači složit snímky do jediného obrazu, který je pak možné mapovat na virtuální projekční sféru.

High Dynamic Range Images

Druhým podstatným aspektem je vysoký dynamický rozsah snímků. Asi každý, i amatérský fotograf, ví, jak obtížné je zachytit kontrastní scénu, například krajinu během letního poledne. V těchto situacích vždy nutně dochazí ke kompromisům – buď se vám podaří dobře zachytit oblohu, mraky a slunce, ovšem za tu cenu, že okolní krajina je téměř černá, nebo naopak exponujete podle tmavšího okolí, ovšem „světlejší“ místa se prakticky změní v jednolitou přesvětlenou bílou plochu. Tento problém dokáže vyřešit HDRI fotografie (High Dynamic Range Images).

Všechny běžné fotoaparáty snímají obrazy v rozsahu 8 bitů. To znamená, že dokáží zachytit jen 256 hodnot pro daný barevný kanál. Profesionální zrcadlovky sice někdy zvládají i 16 bitové rozlišení, ale i to je pro komplexní zachycení dynamických scén příliš málo. Právě proto nastupuje HDRI, kde je barevná informace uložena prakticky neomezeně ve 32 bitech pro každý barevný kanál – používají se čísla s plovoucí desetinnou čárkou a rozsah hodnot je tak téměř neomezený, viz ukázky, které jsou všechny generované z jednoho HDRI snímku – jak je vidět, dynamický rozsah je opravdu obrovský.

HDRI fotografie se získávají většinou několikanásobnou expozicí dané scény a následným spojením mnoha snímků dohromady v počítačových programech, nebo opět drahými specializovanými kamerami. Jak je vidět, získat kvalitní sférickou HDRI fotografii není tak úplně jednoduché. Naštěstí se dnes dá získat nepřeberné množství takovýchto snímků na internetu z mnoha různých zdrojů za celkem rozumné ceny, některé dokonce i úplně zadarmo.


Ukázka dynamického rozsahu HDRI snímků | www.hdri-hub.com

HDRI Light Studio

V této souvislosti si během posledních pár let získává velkou popularitu relativně nový produkt HDRI Light Studio (www.hdrlightstudio.com). Tento software se specializuje především na studiové „svícení“ a je schopen generovat sférické HDRI mapy za pochodu a s reálnou vizuální odezvou většiny hi-endových 3D programů - viz hlavní obrázek nasvícené plechovky RedBull. Je tak možné v reálném čase doslova malovat světly na konkretní 3D objekty a scény, upravovat a doplňovat stávající HDRI mapy. Představte si například scénář focení nového automobilu v reálné přírodní scenérii, kterou potřebuje vylepšit několika studiovými „softboxy“. S pomocí HDRI Ligt Studia, vašeho 3D softwaru a kvalitní HDRI fotografie docílíte dokonalých výsledků doslova během pár minut, aniž byste museli opustit pohodlí vašeho studia, nehledě na obrovské úspory v oblasti produkce.

Není to skvělé?


Vít Šmejkal

(v) design se specializuje na tvorbu 3d modelů a vizualizací, návrhy a úpravy počítačových písem, ale i grafiku obecně - packaging, návrhy logotypů a CI, přípravu firmeních tiskovin apod.

http://www.vtypo.com