Suggerimenti e tecniche per l’illuminazione 3D in CGI

Percepiamo il mondo intorno a noi usando i nostri sensi: sentiamo, tocchiamo, annusiamo, vediamo.Possiamo vedere perché i nostri occhi raccolgono informazioni che ci arrivano da particelle elementari chiamate fotoni. Il nostro cervello elabora queste informazioni per produrre un'immagine.Ciò che interpretiamo come il colore, la lucentezza, la traslucidità 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 denominato raytracing. I raggi rimbalzano dalle forme e interagiscono con i loro materiali, definendo come gli oggetti appaiono nell’immagine finale. Le luci mettono in evidenza la tridimensionalità di tutto ciò che esiste in una scena 3D. 

Alcuni materiali sono più sensibili di altri alle condizioni di illuminazione. Ad esempio, i metalli: un oggetto cromato riflette tutto ciò che lo circonda. Se una luce viene spostata, diventa più luminosa o più grande, tutte queste informazioni sono visibili direttamente sulla superficie cromata quasi come dettagli speculari, quindi possono apparire completamente diverse da una condizione di luce all’altra.

Come lavorare con le luci 3D per creare rendering 3D efficaci

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

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

Quando si arriva alla fase di illuminazione, è ideale impostare le luci prima di lavorare sui materiali. A tale scopo, puoi assegnare all’intera scena un materiale opaco di colore grigio neutro. In questo modo, potrai vedere e capire più chiaramente in che modo le luci influiscono sulle sagome degli oggetti nella scena. Una volta completati i materiali, l’illuminazione potrebbe richiedere un’ulteriore rifinitura.

È meglio lavorare sulle luci una 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 una luce specifica influenza la scena e modificarla intervenendo sulle sue proprietà, come posizione, direzione, intensità, ecc.

Un altro trucco utile consiste nel creare una sfera con un materiale metallico lucido (cromato o a specchio). Questa "sfera a specchio" riflette efficacemente l’intera scena circostante, in modo da poter determinare facilmente la posizione, la direzione o le dimensioni della luce. Nel caso delle luci ambientali, potrai vedere il suo riflesso nella sfera dello specchio, che ti aiuterà a impostarne l'orientamento nello spazio.

Tipi di luci in Adobe Dimension

Luci ambiente

Le luci ambientali sono immagini equirettangolari (sferiche), che vengono avvolte intorno all’intera scena. Come suggerisce il nome, queste luci servono a emulare l'intero ambiente, comprese le sorgenti luminose, che vi sono conservate.

Quando crei una nuova scena in Dimension, viene creata una luce ambientale predefinita. Ecco perché puoi vedere immediatamente qualcosa nella scena.Le risorse iniziali di Adobe Dimension includono un certo numero di luci ambientali, che puoi provare immediatamente. Inoltre, Adobe Stock offre un'ampia selezione curata di luci ambiente.

La luce ambientale produce risultati altamente realistici e consente di risparmiare molto tempo. Per ottenere manualmente un risultato simile, dovreste creare l’intero ambiente in 3D (comprese le varie sorgenti luminose), operazione che rappresenta un’enorme quantità di lavoro.

Esistono molti modi per creare luci ambiente, tra cui l'acquisizione da una scena 3D o da una foto e l'utilizzo di sistemi parametrici.Se la luce ambientale è costituita da una scena 3D, l’operazione è semplice. L’immagine di output deve essere a 32 bit, in modo da 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).

Puoi anche 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), ovvero per scattare più foto dello stesso ambiente con una gamma di valori di esposizione diversi (da sottoesposizione a sovraesposizione).Queste riprese vengono quindi utilizzate per la creazione di immagini a 32 bit, spesso denominate HDR (abbreviazione di High Dynamic Range).Un modo per assemblare un’immagine di questo tipo è con la funzione Unisci come HDR di Photoshop. L’intervallo di esposizione incorporato diventerà la proprietà di intensità.

In entrambi i casi, le sorgenti luminose (e le loro intensità) vengono "eseguite i baking" in queste immagini e, una volta utilizzate nel Dimension, emetteranno luce.

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

Luci direzionali

Oltre alle luci ambientali, che emettono luce a 360 gradi, esistono anche luci direzionali, che emettono luce da una sola direzione.Vengono utilizzate per emulare torce e altri tipi di luci provenienti da un emettitore ben definito e possono essere di forma circolare o quadrata.

L’uso delle luci direzionali offre pieno controllo sull’impostazione dell’illuminazione. L’illuminazione della scena con queste luci funziona come nella fotografia tradizionale, in cui 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 offre un'azione pratica, Punta la luce verso il punto, che consente di controllare la rotazione e l'altezza semplicemente facendo clic e trascinando su un oggetto 3D.In questo modo, puoi dirigere dinamicamente i raggi di luce.Questi parametri possono essere regolati anche manualmente.

Puoi 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.

Se rendete la sorgente di luce più piccola dell’oggetto, le ombre risulteranno più nitide, con un contorno più nitido, perché i raggi non possono oltrepassare 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.

Sole e cielo

La luce solare è un particolare tipo di luce direzionale. La procedura di impostazione è molto simile a una normale luce direzionale, tuttavia questa luce cambierà automaticamente il colore in base all'altezza; quando è vicina all'orizzonte (valori bassi dell'angolo di altezza), diventerà gradualmente più calda per simulare il tramonto.Il colore può essere modificato anche mediante i predefiniti. Nel frattempo, la presenza di nuvole influisce sulla morbidezza delle ombre.

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

Possiamo emulare il cielo con la luce ambientale e qualsiasi luce ambientale che include il cielo può essere utilizzata.Ora, dobbiamo allineare la luce del sole (prodotta in Dimension) al Sole, catturato nella luce ambientale. Un modo veloce per farlo è creare una sfera e assegnarvi un materiale metallico; questo ci fornirà riflessioni in tempo reale dell'ambiente, così possiamo utilizzare Punta la luce verso il punto per allineare la luce solare con il Sole. 

Se la luce ambientale presenta un cielo coperto, la proprietà Nuvolosità può essere utilizzata per adattarsi a queste condizioni in modo più preciso.

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

Luci basate su oggetti

Gli oggetti possono essere trasformati 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 display.

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.

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

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

Esempi di illuminazione 3D efficace

Illuminazione per prodotti

Ci sono molte tecniche fotografiche per impostare la luce per una foto di prodotto. Useremo una delle configurazioni più utilizzate, ovvero il sistema di luce a 3 punti.

Questa configurazione si compone di tre luci:

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

2. Controluce: orientata sul lato opposto rispetto alla luce chiave, questa viene utilizzata per mettere in risalto la sagoma del soggetto.

3. Luce di riempimento: meno intensa e utilizzata per illuminare le aree più scure, ovvero quelle non raggiunte dalle due luci precedenti.

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

Illuminazione creativa

L'illuminazione creativa viene utilizzata quando l'accuratezza fisica non è l'obiettivo primario. Questo include scene astratte e scene surreali di tutti i tipi, quindi non ci sono confini reali dove la nostra immaginazione possa portarci.

Nell’esempio precedente, l’idea era di ritrarre un ambiente simile a un sogno: colori pastello e superfici lisce. Il sistema di illuminazione è costituito da tre pannelli luminosi (due laterali e quello principale che illumina 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 nel materiale assegnato agli oggetti nella scena.

Il soggetto della scena (tubi) 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).

Visualizzazione di interni

La creazione di una visualizzazione di un interno 3D segue una serie di regole, che garantiscono quasi sempre buoni risultati. Per questo caso d’uso, considereremo solo la luce naturale (nessuna sorgente artificiale, come le lampade).

Prima di tutto, una scena come questa deve trovarsi in un ambiente chiuso.Proprio come nella vita reale, l'interno avrà bisogno di pareti, pavimento, soffitto e finestre. In questo modo la luce entra dalle finestre e rimbalza (tramite un processo chiamato raytracing). Questo comportamento produce 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 illuminazione e quasi nessuna riflessione dalla luce ambientale.Tuttavia, in questo caso, stiamo di fatto costruendo il nostro ambiente, che è l'interno stesso. Così la luce reagisce con gli oggetti nella scena rimbalzando su di essi e sulle pareti circostanti.Gli oggetti rifletteranno solo l'uno l'altro e le pareti circostanti.Tuttavia, è consigliabile aggiungere una luce ambientale con 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 caso abbiamo tre piani, che coprono tutte le aperture all'interno:

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

Illuminazione per esterni

Creare un’illuminazione per 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 ambientale del cielo, prestando attenzione sia all’orientamento che al valore della nuvolosità.

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

Ciò significa che ci sarà un'interazione complessa tra i raytracing, poiché la luce rimbalza tra gli oggetti. I punti ombreggiati appaiono scuri (come previsto), mentre le aree esposte restano luminose.

Spero che questa panoramica illustri l’importanza di padroneggiare le luci 3D in varie situazioni. Dovresti essere pronto a produrre risultati più convincenti.

Buona illuminazione! Scarica oggi stesso la versione più recente di Dimension.