Suggerimenti e tecniche per l’illuminazione 3D in CGI

Scopri l’illuminazione 3D e come creare diverse condizioni di illuminazione per alterare completamente una scena generata da computer e gli oggetti in essa

Percepiamo il mondo intorno a noi usando i nostri sensi: udito, tatto, olfatto e vista. Possiamo vedere perché i nostri occhi raccolgono informazioni che ci arrivano da particelle elementari chiamate fotoni. Queste informazioni vengono elaborate dal nostro cervello per produrre un’immagine. Ciò che interpretiamo come il colore, la lucentezza, la trasparenza o le qualità metalliche di un oggetto sono tutti prodotti dall’interazione tra i fotoni e la superficie dell’oggetto.

La meccanica della luce in una scena 3D generata da computer (CGI) segue lo stesso principio naturale della dispersione dei fotoni, tramite un processo chiamato ray tracing. I raggi rimbalzano dalle forme e interagiscono con i loro materiali, definendo come gli oggetti appaiono nell’immagine finale. Le luci espongono la dimensionalità di tutto ciò che esiste in una scena 3D.

Alcuni materiali sono più sensibili di altri alle condizioni di illuminazione. Ad esempio, un oggetto cromato riflette tutto ciò che lo circonda. Se una luce viene spostata oppure se diventa più luminosa o più grande, tutte queste informazioni sono visibili direttamente sulla superficie cromata, quasi fosse uno specchio. Potrà quindi apparire completamente diversa a seconda delle condizioni di illuminazione.

Scena 3D CGI di un’auto in un parcheggio con un’insegna luminosa sul muro. L’illuminazione cambia dalla luce diurna alla luce emessa dall’insegna.
Scena 3D CGI di un’auto in un parcheggio con un’insegna luminosa sul muro. L’illuminazione cambia dalla luce diurna alla luce emessa dall’insegna.

Come lavorare con le luci 3D per creare un rendering 3D efficace

La creazione di un rendering 3D non segue sempre lo stesso processo, ma spesso comprende i seguenti passaggi:

  1. Creazione o acquisizione degli oggetti
  2. Assemblaggio della scena
  3. Inquadratura della scena
  4. Illuminazione 
  5. Creazione o assegnazione del materiale
  6. Rendering

Quando si arriva alla fase Illuminazione, è preferibile impostare le luci prima di lavorare sui materiali. A tal fine, puoi assegnare all’intera scena un materiale opaco di colore grigio neutro, che ti permetterà di vedere e comprendere più chiaramente in che modo le luci influenzano le sagome degli oggetti nella scena. Dopo aver completato i materiali, l’illuminazione potrebbe richiedere un’ulteriore rifinitura.

Soggiorno in rendering CGI con un materiale opaco grigio neutro (sinistra), e con i materiali finali (destra).
Soggiorno in rendering CGI con un materiale opaco grigio neutro (sinistra), e con i materiali finali (destra).

È meglio lavorare su una luce alla volta. La luce attiva dovrebbe essere l’unica visibile nella scena, mentre tutte le altre luci dovrebbero essere temporaneamente spente. In questo modo, potrai vedere come ogni singola luce influenza la scena e modificarla cambiandone le proprietà, come posizione, direzione, intensità, ecc.

Esempio di 3 luci che illuminano un modello 3D di un’auto singolarmente, e quindi tutte insieme
Esempio di 3 luci che illuminano un modello 3D di un’auto singolarmente, e quindi tutte insieme

Un altro trucco utile consiste nel creare una sfera con un materiale metallico lucido (cromato o a specchio). Questa “sfera a specchio” riflette l’intera scena circostante, e permette di determinare facilmente la posizione, la direzione o la dimensione della luce. Utilizzando come riferimento il riflesso della luce ambiente nella sfera, potrai impostare l’orientamento della luce nello spazio.

Sfera a specchio (con texture metallica) utilizzata per visualizzare e orientare la luce ambiente in una scena 3D
Sfera a specchio (con texture metallica) utilizzata per visualizzare e orientare la luce ambiente in una scena 3D

Tipi di luci in Adobe Dimension

Luci ambiente

Le luci ambiente sono immagini equirettangolari (sferiche), che vengono avvolte intorno alla scena. Come suggerisce il nome, servono a simulare un ambiente intero, incluse le sorgenti luminose che ne fanno parte.

Esempi di luci ambiente in una foto, in una scena di studio 3D e in una scena 3D astratta.
Esempi di luci ambiente in una foto, in una scena di studio 3D e in una scena 3D astratta.

Quando crei una nuova scena in Dimension, viene creata una luce ambiente predefinita. Ecco perché puoi subito vedere qualcosa nella scena. Dal pannello Risorse iniziali di Adobe Dimension puoi accedere a diverse luci ambiente con cui puoi iniziare subito a lavorare. Inoltre, Adobe Stock offre un’ampia selezione di luci ambiente.

Le luci ambiente producono risultati altamente realistici e consentono di risparmiare molto tempo. Per ottenere manualmente un risultato simile, dovresti creare l’intero ambiente in 3D (incluse le varie sorgenti luminose) e questo richiederebbe molto tempo.

Esempio di una scena in cui l’intero set (comprese le luci) è stato assemblato in 3D, per ottenere risultati da studio.
Esempio di una scena in cui l’intero set (comprese le luci) è stato assemblato in 3D, per ottenere risultati da studio.

Esistono vari modi per creare le luci ambiente, tra cui l’acquisizione da una scena 3D o da una foto e l’uso di sistemi parametrici. Se la luce ambiente è ottenuta da una scena 3D, il processo è semplice. L’immagine di output deve essere a 32 bit, in modo da poter acquisire i dati sulla luce di tutte le luci presenti nella scena. La videocamera 3D deve utilizzare la proiezione equirettangolare (per generare un’immagine sferica).

Esempio di una scena illuminata da una luce ambiente di studio 3D.
Esempio di una scena illuminata da una luce ambiente di studio 3D.

Per creare una luce ambiente di studio 3D, si esegue il rendering di una scena 3D di uno studio per ottenere un’immagine equirettangolare a 32 bit.
Per creare una luce ambiente di studio 3D, si esegue il rendering di una scena 3D di uno studio per ottenere un’immagine equirettangolare a 32 bit.

È inoltre possibile creare luci ambiente acquisendo fotografie del mondo reale. Per questo flusso di lavoro, è necessaria una fotocamera a 360° (ad esempio, Ricoh Theta Z1). La fotocamera viene quindi utilizzata per il bracketing dell’esposizione (o esposizione a forcella), ossia per scattare più immagini dello stesso ambiente, ognuna con un diverso valori di esposizione (da sottoesposizione a sovraesposizione). Queste immagini vengono quindi utilizzate per realizzare immagini a 32 bit, o HDR (High Dynamic Range). Per assemblare un’immagine di questo tipo è possibile usare la funzione Unisci come HDR di Photoshop. L’intervallo di esposizione incorporato diventerà la proprietà di intensità.

Esempio di scena 3D illuminata da una luce ambiente fotografica.
Esempio di scena 3D illuminata da una luce ambiente fotografica.

Luce ambiente fotografica creata utilizzando il bracketing dell’esposizione e la funzione Unisci come HDR Pro di Photoshop.
Luce ambiente fotografica creata utilizzando il bracketing dell’esposizione e la funzione Unisci come HDR Pro di Photoshop.

In entrambi i casi, le sorgenti luminose (e le loro intensità) vengono incorporate in queste immagini e, una volta utilizzate in Dimension, potranno emettere luce.

Con questi metodi hai acquisito tutte le luci, i riflessi e i dettagli necessari; ma le app 3D consentono di modificarli ulteriormente nello spazio 3D, in modo da poter regolare la rotazione, l’intensità e il colore dell’illuminazione.

Manipolazione dell’intensità e dell’orientamento di una luce ambiente in una scena 3D
Manipolazione dell’intensità e dell’orientamento di una luce ambiente in una scena 3D

Luci direzionali

Oltre alle luci ambiente, che emettono luce a 360 gradi, esistono anche luci direzionali, che emettono luce da una sola direzione. Vengono usate per emulare torce e altri tipi di luci provenienti da una fonte ben definita, e possono essere di forma circolare o quadrata.

Le luci direzionali offrono pieno controllo sull’illuminazione. L’Illuminazione della scena con queste luci funziona come nella fotografia tradizionale: ogni luce può essere controllata in modo indipendente, per creare la propria illuminazione fotografica virtuale. Uno dei metodi di illuminazione più comuni è il sistema di luce a 3 punti.

Dimension è dotato di una funzione molto pratica: Punta la luce verso il punto. Questa consente infatti di controllare la rotazione e l’altezza con un semplice clic e trascinamento su un oggetto 3D, per dirigere in modo dinamico i raggi di luce. Questi parametri possono essere regolati anche manualmente.

È possibile modificare il colore e l’intensità delle luci direzionali e regolare la forma della sorgente luminosa: puoi renderla circolare o rettangolare, allungarla o ingrandirla. Infine puoi ammorbidire i bordi della sorgente luminosa.

Modifica della forma di una luce direzionale in Adobe Dimension
Modifica della forma di una luce direzionale in Adobe Dimension

Se rendi la sorgente di luce più piccola dell’oggetto, le ombre risulteranno più definite, con un contorno più nitido, poiché i raggi non possono passare oltre l’oggetto illuminato. Le sorgenti di luce più grandi producono invece ombre più morbide: in questo caso, infatti, i raggi provengono da tutti i lati dell’oggetto (contrassegnati in rosso nell’illustrazione seguente), creando una serie di ombre. Queste ombre sono attenuate dai raggi che provengono dalla direzione opposta.

Effetto dell’intensità, della direzione e delle dimensioni dell’illuminazione di un oggetto 3D e dell’ombra da esso generata
Effetto dell’intensità, della direzione e delle dimensioni dell’illuminazione di un oggetto 3D e dell’ombra da esso generata

Esempio di come le dimensioni di una luce 3D influiscono sulla morbidezza dell’ombra proiettata dal modello CGI di un’auto
Esempio di come le dimensioni di una luce 3D influiscono sulla morbidezza dell’ombra proiettata dal modello CGI di un’auto

Sole e cielo

La luce solare è un particolare tipo di luce direzionale. L’impostazione è molto simile a quella di una normale luce direzionale. Tuttavia la luce solare cambia colore a seconda dell’altezza: quando è vicina all’orizzonte (valori bassi per l’angolo di altezza), il colore diventa gradualmente più caldo per simulare il tramonto. Il colore può essere modificato anche utilizzando i predefiniti. Inoltre, la presenza di nuvole influisce sulla morbidezza delle ombre.

Manipolazione delle proprietà di illuminazione per la luce solare sul modello di un’auto 3D in Adobe Dimension.
Manipolazione delle proprietà di illuminazione per la luce solare sul modello di un’auto 3D in Adobe Dimension.

Nella vita reale, la luce solare va di pari passo con il cielo che, a sua volta, è una gigantesca fonte di luce diffusa. L’unica eccezione sarebbe un luogo senza atmosfera, come la Luna.

Scena 3D sulla Luna con un’unica fonte di luce: il Sole
Scena 3D sulla Luna con un’unica fonte di luce: il Sole

Possiamo emulare il cielo usando qualsiasi luce ambiente contenente il cielo. Ora, dobbiamo allineare la luce del sole (creata in Dimension) al Sole, acquisito nella luce ambientale. Possiamo creare una sfera e assegnarvi un materiale metallico, che ci fornirà riflessioni in tempo reale dell’ambiente, e possiamo quindi usare il comando “Punta la luce verso il punto” per allineare la luce solare con il sole.

Se la luce ambiente proviene da un cielo coperto, la proprietà Nuvolosità può essere utilizzata per rappresentare più fedelmente queste condizioni.

Manipolazione delle proprietà di nuvolosità per la luce ambiente del cielo sul modello 3D di un’auto in Adobe Dimension
Manipolazione delle proprietà di nuvolosità per la luce ambiente del cielo sul modello 3D di un’auto in Adobe Dimension

Una volta associate la luce solare e la luce ambiente del cielo, puoi ruotarle insieme con la proprietà Rotazione globale.

Luci basate su oggetti

Puoi trasformare gli oggetti in sorgenti luminose, attivando la proprietà Bagliore per i relativi materiali. In questo modo, è possibile creare oggetti come lampadine, luci al neon, softbox e vari tipi di schermi e insegne.

Il vantaggio principale di questo tipo di illuminazione è il decadimento dell’intensità, che produce risultati molto naturali. Questo è molto utile per la visualizzazione di prodotti o altre scene in studio.

Sorgente luminosa con decadimento (pannello luminoso) e sorgente luminosa infinita (luce direzionale)
Sorgente luminosa con decadimento (pannello luminoso) e sorgente luminosa infinita (luce direzionale)

Puoi controllare la morbidezza delle ombre ridimensionando l’oggetto luminoso con lo strumento trasformazione. Se lo ingrandisci, aumenta anche l’intensità della luce.

Modificando le dimensioni della luce oggetto si aumenta la quantità di luce e si attenuano le ombre.
Modificando le dimensioni della luce oggetto si aumenta la quantità di luce e si attenuano le ombre.

A differenza dei precedenti tipi, queste luci possono utilizzare anche le texture, oltre ai colori. È possibile associare le texture al colore di base dei materiali e l’intensità della luce viene controllata con un cursore che ne regola il bagliore.

Applicazione di una texture a una luce oggetto che illumina il modello 3D di un’auto
Applicazione di una texture a una luce oggetto che illumina il modello 3D di un’auto

Esempi di illuminazione 3D efficace

Illuminazione per prodotti

Esempio di 3 luci (chiave, di riempimento e a cerchio) che illuminano un modello 3D di cuffie singolarmente e insieme
Esempio di 3 luci (chiave, di riempimento e a cerchio) che illuminano un modello 3D di cuffie singolarmente e insieme

Esistono numerose tecniche fotografiche per impostare la luce per le foto di prodotti. Useremo una delle configurazioni più usate, il sistema di luce a 3 punti.

Questa è costituita da tre luci: 

1. Luce chiave: usata come sorgente luminosa principale, proviene approssimativamente dalla direzione della fotocamera.

Esempio di una luce chiave che illumina un modello 3D di cuffie
Esempio di una luce chiave che illumina un modello 3D di cuffie

2. Luce a cerchio: orientata sul lato opposto rispetto alla luce chiave, questa viene utilizzata per esporre la sagoma del soggetto.

Esempio di luce a cerchio che illumina un modello 3D di cuffie
Esempio di luce a cerchio che illumina un modello 3D di cuffie

3. Luce di riempimento: meno intensa, è utile per riempire le aree più scure e viene utilizzata per le aree non raggiunte dalle due luci precedenti.

Esempio di luce di riempimento che illumina un modello 3D di cuffie
Esempio di luce di riempimento che illumina un modello 3D di cuffie

Esistono due modi per creare l’illuminazione a 3 punti in Dimension: con le luci direzionali (aggiunte singolarmente alla scena o con un predefinito per illuminazione a 3 punti) oppure tramite oggetti luminosi.

Esempio di configurazione di una luce a 3 punti in una scena 3D
Esempio di configurazione di una luce a 3 punti in una scena 3D

Un softbox da una configurazione di illuminazione 3D viene decostruito in cornice, lampade e schermo.
Un softbox da una configurazione di illuminazione 3D viene decostruito in cornice, lampade e schermo.

Illuminazione creativa

Grafica 3D “Pipe Dreams” di Vladimir Petkovic
Grafica 3D “Pipe Dreams” di Vladimir Petkovic

Quando la precisione fisica non è l’obiettivo principale, è possibile ricorrere all’illuminazione creativa. Questo include scene astratte e surreali di tutti i tipi, senza porre limiti alla nostra fantasia.

Nell’esempio precedente, l’intento era rappresentare un ambiente simile a un sogno, con colori pastello e superfici lisce. Il sistema di illuminazione è costituito da tre pannelli luminosi (due laterali e quello principale dal basso). Tutti i pannelli sono troppo grandi, il che crea ombre e luci molto morbide. Le sorgenti luminose sono colorate e il colore viene trasferito al materiale assegnato agli oggetti nella scena.

Il soggetto della scena è completamente circondato dalla geometria delle pareti. Questo farà sì che i raggi di luce rimbalzino e si mescolino insieme in modi interessanti. Giocare con toni freddi e caldi spesso produce un bel contrasto (questa tecnica è talvolta utilizzata nella fotografia di ritratti).

Illustrazione che mostra la configurazione dell’illuminazione 3D per “Pipe Dreams”di Vladimir Petkovic
Illustrazione che mostra la configurazione dell’illuminazione 3D per “Pipe Dreams”di Vladimir Petkovic

Visualizzazione di un interno

Scena 3D di un soggiorno
Scena 3D di un soggiorno

Per creare la visualizzazione di un interno 3D si segue una serie di regole, che garantiscono di quasi sempre buoni risultati. Per questo esempio considereremo solo la luce naturale (senza fonti artificiali, come lampade).

Prima di tutto, una scena come questa deve trovarsi in un ambiente chiuso. Proprio come nella vita reale, gli interni avranno bisogno di pareti, pavimenti, soffitto e finestre. In questo modo la luce entra dalle finestre e rimbalza (tramite un processo chiamato “ray tracing”). Questo comporta un’illuminazione molto naturale (ad esempio, le aree occluse, come gli angoli, saranno più scure).

Poiché la scena è quasi completamente circondata da geometria architettonica, vedremo pochissima luce e quasi nessuna riflessione dalla luce ambiente. Tuttavia, in questo caso, stiamo di fatto costruendo il nostro ambiente, ovvero l’interno stesso. Così la luce interagirà con gli oggetti nella scena, rimbalzando dagli oggetti stessi e dalle pareti circostanti. Gli oggetti si rifletteranno a vicenda e rifletteranno anche le pareti circostanti. Tuttavia, è consigliabile aggiungere una luce ambiente che includa il cielo. In questo modo verrà aggiunto un riempimento blu diffuso.

Il modo più semplice per impostare questa luce è usare piani con materiali luminosi. In questo esempio abbiamo tre piani, che coprono tutte le aperture in questo interno:

Illustrazione che mostra come le luci chiave e di riempimento sono posizionate in un interno di un soggiorno 3D per illuminare la scena
Illustrazione che mostra come le luci chiave e di riempimento sono posizionate in un interno di un soggiorno 3D per illuminare la scena

L’intensità della luce è controllata con la proprietà Bagliore sui materiali dei piani. Puoi aggiungere un colore o anche una texture, per proiettare delle ombre interessanti. L’uso di materiali luminosi conferirà anche il decadimento dell’intensità della luce, molto importante per l’illuminazione di interni.

Esempio della scena 3D di un soggiorno illuminata con solo luce ambiente; luce ambiente e luce chiave; luce ambiente, luce chiave e luce di riempimento
Esempio della scena 3D di un soggiorno illuminata con solo luce ambiente; luce ambiente e luce chiave; luce ambiente, luce chiave e luce di riempimento

Illuminazione per esterni

Scena di un tronco d’albero sul suolo di una foresta, intrecciato con cavi e nastri CGI illuminati con illuminazione 3D da esterni
Scena di un tronco d’albero sul suolo di una foresta, intrecciato con cavi e nastri CGI illuminati con illuminazione 3D da esterni

Creare un’illuminazione per ambienti esterni è abbastanza semplice e si riduce all’uso di un sistema di luci Sole e cielo (vedi sopra). È importante abbinare correttamente la luce del sole alla luce ambiente del cielo, prestando attenzione sia all’orientamento che al valore della nuvolosità.

La scena stessa è importante per questo. Per produrre risultati convincenti, utilizza alcuni oggetti presenti nella scena come catalizzatori che interagiscono con la luce. Nel rendering della foresta mostrato sopra, gli oggetti (piante, tronchi e alberi) sono posizionati l’uno vicino all’altro.

Gli oggetti di una scena di foresta 3D mostrano come la luce interagisce con l’ambiente.
Gli oggetti di una scena di foresta 3D mostrano come la luce interagisce con l’ambiente.

Vi saranno quindi interazioni di ray-tracing complesse, poiché la luce rimbalza tra i vari oggetti. I punti ombreggiati appaiono scuri (come previsto), mentre le aree esposte restano luminose.

Scena di un tronco d’albero sul suolo di una foresta, intrecciato con cavi e nastri CGI illuminati con illuminazione 3D da esterni
Utilizzo di Rotazione globale in Adobe Dimension per riorientare il sistema di luce Sole e cielo in una scena 3D

Spero che questa panoramica illustri quanto sia importante padroneggiare le luci 3D in varie situazioni. Ora puoi iniziare anche tu a produrre risultati più convincenti.

Buona illuminazione! Scarica l’ultima versione di Dimension.

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