Senza luci non sarebbe possibile vedere gli oggetti nella scena e le loro caratteristiche, ogni luce della scena contribuisce all'illuminazione e questa definisce nel render l'aspetto degli oggetti presenti. Attraverso i vari tipi di luce, le loro proprietà e i loro effetti potete modificare l'aspetto della scena e suscitare diverse sensazioni.

In XSI esistono diversi tipi di luce da utilizzare in diverse occasioni. Queste luci le trovate nella Toolbar "Render" -> Get -> Primitive -> Light. Ogni tipo di luce ha differenti caratteristiche e una diversa icona nelle viste 3D.
  • POINT: proietta i suoi raggi in ogni direzione a partire dal punto in cui è posizionata la luce, in maniera simile a una lampadina
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  • LIGHT BOX: simula una luce diffusa con ombre molto leggere, lo specular è visibile ma debole. La forma della sorgente luminosa (box) è modificabile
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  • INFINITE (luce di default): simula una sorgente posta a una "distanza infinita", non ha una posizione definita nello spazio ma solamente un'unica direzione dei raggi (raggi paralleli)
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  • SPOT: i suoi raggi sono proiettati a cono, utile per illuminare uno specifico oggetto o porzione di area. È possibile modificare il cono in lunghezza e larghezza e il "falloff"
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  • NEON: simula una luce al neon, essenzialmente si tratta di una Point light con settagli e forma modificata perché simuli una luce fluorescente di forma tubolare (a sezione circolare o quadrata)
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Potete spostare, ruotare e scalare le luci come ogni tipo di oggetto. Scalando una luce modificherete solo la scala dell'icona in viewport e nessun'altra sua caratteristica. Non avendo una posizione definita, non ha senso spostare l'infinite light… tra le 3 trasformazioni solo la rotazione ha un reale effetto su di essa, come dopotutto non ha alcun senso ruotare una point light ;) . Normalmente una Spot light è "collegata" al suo "interest", quindi quando tenterete di spostarla ruoterà in maniera automatica (l'interest farà da fulcro per la rotazione).
Una volta selezionato uno spot light per posizionarlo con precisione nel viewport è molto comodo scegliere come visualizzazione “Spot” in una viewport e con i tool di navigazione spostare la luce fino a inquadrare (e quindi illuminare) la zona o l'oggetto desiderato.
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Nel property editor della luce troverete i set di parametri per controllare le dimensioni del cono e il punto di inizio e di fine del falloff (visualizzati in viewport).

Dal property editor di una luce potete settare il colore dei raggi emessi (il risultato dipenderà dal colore della luce e dal colore degli oggetti illuminati), mentre state definendo gli shader e le texture dei vostri oggetti è consigliabile lavorare con le luci bianche e solo in seguito andare a cambiare questi parametri per ricreare e ricercare effetti particolari.
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Potete controllare l'intensità di una luce attraverso un valore numerico che di default va da 0 a 1, ma sono accettati valori superiori.
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Potete settare il falloff (per le point e spot light) che definisce l'attenuazione della luce in proporzione alla distanza.
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Come già scritto i raggi du uno spot light si irradiano a forma di cono, questo cono ha 2 parametri "Cone angle" e "Cone spread" che controllano la forma e la misura del cono assieme ai parametri del falloff. Questi parametri sono modificabili dal property editor della luce, oppure direttamente in viewport selezionando la luce e premendo il tasto "B" (il cono esterno corrisponde al "cone angle", quello giallo interno al Cone spread, il cerchio di base all'end del falloff e il cerchio azzurro allo start).
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Di default quando create una luce in una scena questa avrà effetto su tutti gli oggetti, ma potete decidere su quali oggetti la luce deve avere effetto e su quali no (in modo tale da poter limitare i calcoli di render) attraverso il parametro "Selective light" che può essere impostato come "inclusive" o come "exclusive". Attraverso il tool "Render -> Get -> Primitive -> Light -> Associate Light" create un gruppo di oggetti associati a una luce. A questo punto se nel property editor della luce avete settato "exclusive" gli oggetti riportati nella lista "Associated models" non verranno interessati da quella luce, mentre con "inclusive" verranno interessati solamente gli oggetti riportati nella lista.
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Un elemento che contribuisce alla realisticità di una scena è l'ombra proiettata dagli oggetti. Le ombre sono controllate in maniera indipendente per ogni luce, questo permette di poter scegliere quali sorgenti luminose proiettano ombre e quali no. Per creare le ombre bisogna agire su i settaggi delle varie luci e sulle ozpioni di render. Esistono vari tipi di ombre in XSI:
  • RAYTRACED: per queste ombre viene utilizzato l'algoritmo "raytracing" di Mental Ray per calcolare come i raggi della luce vengono riflessi, rifratti e ostruiti. Le ombre sono molto realistiche e richiedono tempi di render abbastanza alti in confronto, ad esempio, delle shadow-mapped. Per creare questo tipo di ombra bisogna attivarle nel property editor della luce e attivare il "raytracing rendering algorithm" nel tab "Optimization" del property editor del "render options".
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  • SHADOW-MAPPED: viene utilizzato l'algoritmo "scanline" del motore di render Mental Ray, sono veloci da renderizzare ma non molto accurate. Questo algoritmo calcola le informazioni di colore e di profondità (Z-channel) per ogni pixel sulla base della distanza tra superficie e camera. Prima che inizi il render viene calcolata una Shadow map che contiene le informazioni della scena dalla prospettiva del punto d'origine della luce, contiene le informazioni relative alla distanza degli oggetti dalla luce e il colore delle ombre sugli oggetti. Durante il render la shadow map è usata per determinare se un oggetto è in ombra. Le shadow-mapping lavorano solo con le spotlight con un cono minore di 90°. Come x le raytraced shadow bisogna attivare le ombre nel property editor della luce, inoltre bisogna attivare e settare le shadow map nell'apposito tab e configurarle anche nel property editor del "render option" nel tab "shadows".
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  • SOFT SHADOW: sono create dalle "area light" che sono particolari point (o spot) light in grado di emettere raggi luminosi da un'area geometrica. Sono utili per poter determinare le zone di ombra e di penombra in base alla forma e alla dimensione della geometria della sorgente luminosa. l'ammontare dell'illuminazione su una superficie è determinato dal numero di sample point distribuiti in maniera uniforme sulla geometria dell'area light, a ogni sample point corrisponde un raggio luminoso. Le zone di ombra e penombra vengono create quando questi raggi sono completamente o parzialmente bloccati da un oggetto. Per ottenere queste ombre bisogna attivare le ombre nel property editor della luce, attivare e settare le ozpioni di area light nel tab "area light" e infine attivare il raytracing nel tab "optimization" nel property editor del "render options".
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i tipi di ombre appena descritti hanno diversi metodi render (property editor "render option" -> tab "shadows":
  • REGULAR: è il metodo di base per renderizzare le ombre. Gli shadow shader sono usati in ordine casuale
  • SORT: simile al precedente, ma con un preciso ordine
  • SEGMENT: è il processo + lento, ma necessario se sono applicati effetti volumetrici
  • NONE: le ombre non sono computate, molto utile per fare un render veloce
Global Illumination (GI)
La GI simula l'andamento e i rimbalzi della luce sugli oggetti e l'effetto "bleed color" del loro colore sulle superfici circostanti. Quando la GI è attivata da una determinata luce vengono emessi dei fotoni che viaggiano nella scena, rimbalzano i "photon-casting objects" che sono immagazzinati dai "photn-receiving objects". Photon-casting e receiving non sono proprietà che si escluduno a vicenda: un oggetto può avere entrambe le proprietà, ma solo una luce è in grado di emettere fotoni.
La GI è spesso usata per le caustiche o altri effetti legati ai fotoni. La prima cosa da tenere in considerazione è definire i casters e i receivers della GI nel "visibility property" degli oggetti.
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  • Parametro caster: controlla i rimbalzi dei fotoni sull'oggetto, se è disattivato il fotone una volta incontrata la superficie fermerà la "sua corsa" (l'oggetto assorbe i fotoni).
  • Parametro receiver: controlla la ricezione e la memorizzazione dei fotoni. Quando è disattivato gli effetti dei fotoni non sono visibili sull'oggetto
  • Parametro visible: quando è disattivato l'oggetto viene semplicemente trapassato dai fotoni.
Poi bisogna settare la luce (o le luci) che emetterà i fotoni, attivando la GI nel tab "Photon" del suo property editor. In questo tab inoltre va settata l'intensità del "photon energy" (che determina anche l'intensità dell'effetto "bleed") e determinare il numero esatto di fotoni emessi.
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Una volta settate le proprietà degli oggetti e delle luci relative al calcolo della GI, bisogna impostare le opzioni di render che controllano gli effetti dei fotoni (Property editor "render options"-> Tab "Photon"). I 2 parametri fondamentali sono:
  • ACCURANCY: specifica il numero di fotoni considerati per ogni punto renderizzato
  • RADIUS: specifica la distanza dal punto renderizzato e considerato dai fotoni
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Per raffinare la qualità della GI potreste aver bisogno di tornare sul property editor delle luci e risettare l'intensità dei fotoni e il loro numero.
Un altro parametro che influisce sulla qualità della GI è il "radiance" dei "receiver objects" (proprietà che trovate nel property editor del surface shader) per schiarire o scurire l'illuminazione dovuta ai fotoni in una specifica zona della scena.
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Caustiche
è un effetto che ricrea la distorsione della luce quando rimbalza su un oggetto speculare o quando attraversa un oggetto rifrangente, i classici esempi sono una bottiglia di vino su un tavolo o una piscina. Come la GI le caustiche vengono computate attraverso l'uso dei fotoni, anche i settaggi sono molto simili. prima di tutto vanno settati i parametri degli oggetti:
  • CASTER: quando è disattivato l'oggetto assorbe i fotoni e non permette i rimbalzi
  • RECEIVER: quando è disattivato gli effetti dei fotoni non sono visibili sull'oggetto
  • VISIBLE: quando è disativato i fotoni non considerano l'oggetto e l'oltrepassano
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Nel property editor delle luci va attivata l'opzione "caustics", l'intensity determinà la luminosità delle caustiche e bisogna settare il numero di fotoni,solitamente questo valore viene settato molto alto per ottenere un buon effetto (decine se non centinaia di migliaia)
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Poi ci sono i parametri relativi alle ozpioni di render (Property editor "render options" -> tab "Photon"): accurancy e radius che funzionano allo stesso modo dei parametri della GI.
Per ottenere effetti migliori solitamente si va a aumentare il numero di fotoni emessi nelle luci e il valore di "radiance" del "caustics receiver object" che trovate nel property editor di qualsiasi surface shader.

Final Gathering (FG)
Si tratta di un metodo per calcolare l'illuminazione indiretta senza utilizzare il photon energy, invece di utilizzare i raggi proiettati da una luce per calcolare l'illuminazione, il FG usa i raggi proiettati da ogni punto "illuminato" sulla superficie di un oggetto. I raggi sono usati per campionare un emisfera (con uno specifico raggio) sopra ogni punto e l'illuminazione (diretta e indiretta) è calcolata sulla base di cosa viene colpito da questi raggi, è come se ogni oggetto presente in scena fosse una "sorgente luminosa" che influenza il colore e l'illuminazione degli oggetti circostanti. Ogni oggetto ha nelle "visibility property" le opzioni relative al FG:
  • CASTER: specifica se un oggetto proietta i raggi del FG o no
  • VISIBLE TO SAMPLING: specifica se l'oggetto è visibile ai raggi del FG proiettati dagli altri oggetti, se è disattivato i raggi passeranno l'oggetto senza influire su di esso
  • SAMPLED: disattivando questa opzione l'oggetto assorbirà i raggi del FG
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Nel Property editor del "render options" nel tab "FG" ci sono i 2 parametri, Radius e Accurancy, che definiscono rispettivamente il dettaglio del FG e la "morbidezza".

Light effect
In XSI ci sono diversi tipi di effetti luminosi (glow, flare, volumic effect...) che possono essere utili sia per dare realisticità che per creare atmosfere particolari. Effetti come l'Ambient Occlusion e il subsurface scattering sono utili per creare superfici realistiche. Questi effetti vengono applicati alle scene, alle luci o agli oggetti, alcuni vengono definiti attraverso gli shader nel render tree.
  • AMBIENT OCCLUSION (AO): è un metodo veloce per simulare l'illuminazione indiretta, calcolata secondo la geometria degli oggetti e la distanza tra loro. L'AO è applicabile nel render tree ad esempio direttamente al node "surface" del material.
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  • FAST SUBSURFACE SCATTERING: nella realtà molti materiali sono "traslucidi", la loro superficie non riflette la luce in maniera immediata. Parte della luce penetra e si diffonde all'interno (viene assorbita o trasmessa), questo effetto viene chiamato "SubSurface Scattering" (SSS) e per simularlo con XSI si usa lo shader Fast Subsurface Scattering.
Ultima nota per questa breve panoramica sul lighting sarebbe sul uso dell HDRI per simulare l'illuminazione di una scena e per questo vi rimando al tutorial sul "texturing, sesta parte" ;)

Spero presto di approfondire e pubblicare ognuno dei temi trattati in questa panoramica generale :hello:

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