Dicas e técnicas para dominar a iluminação 3D na CGI

Percebemos o mundo ao nosso redor usando nossos sentidos: ouvimos, sentimos, cheiramos e vemos. Podemos ver porque nossos olhos estão captando a informação trazida a nós por partículas elementares chamadas fótons. Esta informação é processada pelo nosso cérebro para produzir uma imagem. O que interpretamos como uma cor, brilho, translucidez ou qualidades metálicas de um objeto são todos produtos da interação entre os fótons e a superfície do objeto.

A mecânica da luz em uma cena 3D gerada por computador segue o mesmo princípio natural de dispersão de fótons, usando um processo chamado traçado de raio (ray tracing). Os raios colidem com as formas e interagem com seus materiais, definindo efetivamente como os objetos aparecem na imagem final. As luzes expõem a dimensionalidade de qualquer coisa que existe em uma cena 3D. 

Alguns materiais são mais sensíveis às condições de iluminação do que outros. Vamos usar o metal como exemplo, um objeto cromático reflete basicamente tudo ao seu redor. Se uma luz for movida, se tornar mais clara ou maior, todas essas informações serão visíveis diretamente na superfície cromada em detalhes quase semelhantes aos de um espelho, por isso, ela pode parecer completamente diferente de uma condição de luz para a outra.

O processo de criação de uma renderização 3D nunca é o mesmo, mas estes são os passos mais comuns:

1. Criação ou aquisição de objetos 
2. Montagem da cena
3. Enquadramento da cena
4. Iluminação 
5. Criação ou atribuição de material
6. Renderização

Quando você chega à fase de iluminação, é ideal configurar as luzes antes de trabalhar nos materiais. Para fazer isso, você pode atribuir um material cinza neutro fosco à cena inteira. Dessa forma, você poderá ver e entender mais claramente como as luzes afetam as silhuetas do objeto na cena. Após concluir a criação dos materiais, a iluminação pode precisar de mais refinamento.

É melhor trabalhar nas luzes, uma de cada vez. A luz ativa deve ser a única visível na cena, enquanto todas as outras luzes devem ser desativadas temporariamente. Dessa forma, você poderá ver como uma luz específica que influencia a cena e pode alterá-la trabalhando em suas propriedades, como posição, direção, intensidade etc.

Outro truque útil é criar uma esfera com um material metálico brilhante (um cromado ou espelhado). Essa "esfera espelhada" refletirá efetivamente a cena inteira ao redor, e você determinar facilmente a posição, a direção ou o tamanho da luz. No caso das luzes ambiente, você poderá ver seu reflexo na esfera espelhada, o que ajudará a configurar sua orientação no espaço.

Tipos de luzes no Adobe Dimension

Luzes ambiente

As luzes ambiente são imagens equirretangulares (esféricas), que são envolvidas por toda a cena. Como o nome sugere, essas luzes servem para emular todo o ambiente, inclusive as fontes de luz, que estão armazenadas nelas.

Quando você cria uma nova cena no Dimension, uma luz de ambiente padrão será criada. É por isso que você consegue imediatamente ver qualquer coisa na cena. Os Ativos iniciais do Adobe Dimension incluem um certo número de luzes ambiente, que você pode experimentar imediatamente. Além disso, o Adobe Stock oferece uma enorme seleção com curadoria de luzes ambiente.

As luzes do ambiente produzem resultados altamente realistas e podem poupar muito tempo. Para conseguir algo semelhante manualmente, você teria que criar todo o ambiente em 3D (incluindo várias fontes de luz), o que pode representar uma quantidade enorme de trabalho.

Há muitas maneiras de criar luzes ambiente, incluindo capturá-las de uma cena 3D, de uma fotografia, e usar sistemas paramétricos. Se a luz ambiente for feita de uma cena 3D, o processo é simples. A imagem de saída precisa estar em 32 bits, isso captura as informações de luz de todas as luzes na cena. A câmera 3D precisa usar a projeção equirretangular (para produzir uma imagem esférica).

Você também pode criar luzes ambiente capturando fotografias do mundo real. Para esse fluxo de trabalho, uma câmera 360 é necessária (por exemplo, uma Ricoh Theta Z1). A câmera é então usada para agrupar a exposição, ou para tirar várias fotos do mesmo ambiente, com intervalos de diferentes valores de exposição (de subexposição a superexposição). Essas capturas são então usadas para construir imagens de 32 bits, geralmente chamadas de HDRs (sigla para High Dynamic Range, Amplo Intervalo Dinâmico). Com a função Mesclar para HDR no Photoshop, você pode montar uma imagem dessas. O intervalo de exposição incorporado se tornará a propriedade de intensidade.

Em ambos os casos, as fontes de luz (e suas intensidades) são "cozidas" nessas imagens e emitirão a luz quando forem usadas no Dimension.

Nesses métodos, você capturou toda a iluminação, reflexos e detalhes necessários, mas os aplicativos 3D permitem que você continue editando-os no espaço 3D, para ajustar a rotação da iluminação e alterar a intensidade e a cor geral.

Luz direcional

Além das Luzes ambiente, que emitem luz em 360 graus, existem também as luzes direcionais, que emitem luz em apenas de uma direção. Eles são usados para emular lanternas e outros tipos de luzes que partem de um emissor bem definido, e podem ser moldadas no formato de um círculo ou quadrado.

O uso de luzes direcionais oferece controle total sobre a configuração de iluminação. Iluminar a cena usando essas luzes funciona da mesma forma que na fotografia tradicional, em que cada luz pode ser controlada de maneira independente, permitindo que você crie sua própria iluminação fotográfica virtual. O sistema de luz de três pontos é uma das configurações de iluminação mais usadas.

A ação Mire a luz no ponto do Dimension, pode ser muito conveniente e permite controlar a rotação e a altura simplesmente clicando e arrastando em um objeto 3D. Dessa forma, você pode direcionar dinamicamente os raios de luz. Esses parâmetros também podem ser ajustados manualmente.

Você pode alterar a cor e a intensidade das luzes direcionais e ajustar a forma da fonte de luz, dar uma forma circular ou retangular, esticá-la ou deixá-la maior. Finalmente, é possível suavizar as bordas da fonte de luz.

Se você tornar a fonte de luz menor que o objeto, as sombras e os contornos serão mais nítidos, porque os raios não podem ultrapassar o objeto iluminado. Fontes de luz maiores produzem sombras mais suaves, porque nesse caso os raios chegam de todos os lados do objeto (marcados em vermelho na ilustração abaixo), criando uma matriz de sombras. Essas sombras são suavizadas pelos raios que vêm da direção oposta.

Sol e céu

A luz do sol é um tipo especial de luz direcional. O processo de configuração é muito semelhante ao de uma luz direcional regular, mas essa luz altera automaticamente a cor com a altura, quando estiver próximo do horizonte (os valores de ângulo de baixa altura), se tornarão gradualmente mais quente para simular o pôr do sol. A cor também pode ser alterada usando predefinições. Ao passo que, a opacidade afetará a suavidade da sombra.

Na vida real, a luz do sol normalmente anda de mãos dadas com o céu, que é uma fonte de luz gigante e difusa. A única exceção seria um lugar sem atmosfera, como a Lua.

Somos capazes de emular o céu usando luzes ambiente e qualquer luz ambiente que apresente o céu pode ser usada. Agora, temos de alinhar a luz solar (feita em Dimension) com o Sol, capturada na luz ambiente. Uma maneira rápida de fazer isso é criar uma esfera e atribuir um material metálico a ela. isto nos dará imagens refletidas em tempo real do ambiente, para que possamos Mirar a luz no ponto para alinhar a luz solar com o Sol. 

Se a luz do ambiente apresentar um céu coberto, a propriedade de opacidade pode ser usada para combinar mais fielmente essas condições.

Depois que a luz do sol e a luz do ambiente do céu estiverem emparelhadas, você poderá girá-las juntas usando a propriedade Rotação global.

Luzes baseadas em objeto

Os objetos podem ser transformados em fontes de luz, ativando a propriedade Brilho dos seus materiais. Dessa forma, é possível criar objetos como lâmpadas, luzes de néon, softboxes e todos os tipos de telas e exibições.

O principal benefício do uso desse tipo de iluminação é a queda de intensidade, que produz resultados muito naturais. Isso é bastante útil para visualização de produtos ou outras cenas com baseadas em estúdio.

Você pode controlar a suavidade das sombras, ao ajustar o objeto brilhante para cima ou para baixo, usando a ferramenta de transformação. Tornar o objeto maior também aumentará a intensidade da luz.

Diferentemente dos tipos anteriores de luzes que abordamos, essas luzes também podem utilizar texturas, além de cores simples. As texturas podem ser anexadas à cor base de seus materiais, e a intensidade da luz é controlada por meio de um controle deslizante de brilho.

Exemplos de iluminação 3D eficaz

Iluminação do produto

Há muitas técnicas fotográficas para a configuração da luz ao fazer uma foto de produto. Usaremos uma das configurações mais usadas, que é o sistema de luz de três pontos.

Essa configuração consiste em três luzes: 

1. Luz principal: usada como a origem primária, ela é direcionada para o objeto e está próxima da câmera.

2. Luz de recorte: direcionada para o lado oposto da luz principal, é usada para marcar a silhueta do assunto.

3. Luz de preenchimento: menos intensa e atuando para preencher áreas mais escuras, usada para áreas que as duas outras luzes não atingem.

Há duas maneiras de criar a iluminação de três pontos no Dimension: usando luzes direcionais (adicionando-as individualmente à cena ou usando uma predefinição de Luz de três pontos) ou com objetos brilhantes.

Iluminação criativa

A iluminação criativa é usada onde a precisão física não é o objetivo principal. Isso inclui cenas abstratas e surreais de todos os tipos, dessa forma, não há limites reais em que nossas imaginações possam nos levar.

No exemplo acima, a ideia era retratar um ambiente como sonho: cores doces, pastéis e superfícies lisas. O sistema de iluminação é feito de três painéis brilhantes (dois na lateral e o principal na parte inferior). Todas os painéis brilhantes são desproporcionalmente grandes, o que cria sombras e realces muito suaves. As fontes de luz são coloridas e essa cor é transferida para o material atribuído aos objetos na cena.

O objeto da cena (a tubulação) está completamente cercado pela geometria das paredes. Isso faz com que os raios de luz saltem para frente e para trás e se misturem de maneiras interessantes. Brincar com tons quentes e frios geralmente produz um bom contraste (esta técnica é usada às vezes em fotografias de retrato).

Visualização de interior

Criar uma visualização de um interior 3D segue um certo conjunto de regras, que quase sempre garante bons resultados. Para esse caso de uso, vamos considerar apenas a luz natural (sem fontes artificiais, como lâmpadas).

Em primeiro lugar, uma cena como esta precisa estar num ambiente fechado. Assim como na vida real, o interior precisará de paredes, chão, teto e janelas. Isso garante que a luz atravesse as janelas e, em seguida, seja refletida (por meio de um processo chamado traçado de raio). Esse comportamento produz uma iluminação muito natural (por exemplo, as áreas ocultadas, como cantos, serão mais escuras).

Como a cena está quase que completamente cercada pela geometria da arquitetura, veremos muito pouca iluminação e quase nenhum reflexo vindo da luz do ambiente. No entanto, neste caso, estamos realmente construindo nosso próprio ambiente, que é o interior. Então a luz reagirá com os objetos na cena, sendo refletida por eles e pelas paredes ao redor. Os objetos refletirão apenas uns aos outros e as paredes ao seu redor. No entanto, é uma boa ideia acrescentar uma luz ao ambiente, caracterizando o céu. Isso adicionará um pouco de preenchimento azul difuso.

A maneira mais fácil de definir essa luz é usando planos com materiais brilhantes. Neste caso de uso temos três aviões, que abrangem todas as aberturas no interior:

A intensidade da luz é controlada pela propriedade de brilho nos materiais dos aviões. Você pode adicionar uma cor ou até mesmo uma textura, que pode ser usada para projetar sombras interessantes. O uso de materiais brilhantes também diminui a intensidade da luz, o que é muito importante para a iluminação interior.

Iluminação exterior

Criar iluminação ao ar livre é bastante simples e se resume ao uso de um sistema de luz solar e do céu (veja acima). É importante combinar a luz do sol corretamente com a luz do ambiente baseada no céu, prestando atenção tanto à orientação como ao valor da opacidade.

A cena em si tem um grande papel nisso. Para produzir resultados atraentes, use objetos em sua cena como catalisadores que interagem com a luz. Na renderização da floresta mostrada acima, os objetos (várias plantas, troncos e árvores) são colocados próximos uns dos outros.

Isso significa que haverá muita interação complexa de traçado de raios, à medida que a luz é refletida entre os objetos. Os pontos sombreados aparecerão escuros (como esperado), enquanto as áreas expostas permanecerão claras.

Espero que esta visão geral mostre a importância de dominar as luzes 3D em várias situações. Você deve estar pronto para começar a produzir resultados mais atraentes.

Boa iluminação! Baixe a versão mais recente do Dimension hoje.