ILLUMINAZIONE

Quando la scena è stata predisposta e tutti gli oggetti posizionati con la corretta assegnazione di materiali e texturizzazioni, arriva il momento di predisporre l’illuminazione.
Ogni software dispone di oggetti “sorgente di luce” di tre tipi, utilizzabili singolarmente o simultaneamente:

• 1. direzionali :
  non hanno posizione ma solo una specifica direzione di illuminazione.
• 2. puntiformi :
  sono posizionabili a piacere nello spazio e illuminano in tutte le direzioni con un fattore, settabile, di attenuazione.
• 3. spot :
  sono coni luminosi orientabili e posizionabili a piacere nello spazio.

Le  sorgenti luminose ricorrono a modelli matematici di illuminazione che simulano  realisticamente l’interazione raggi luminosi-oggetto.
Per ogni singolo poligono delle mesh che formano l’oggetto deve essere ben definito l’orientamento : si ricorre quindi ad un vettore, definito normale, che indica tale orientamento e permette quindi ai modelli matematici di illuminazione di svolgere correttamente il proprio lavoro relazionando il poligono alla sorgente di luce.

La rappresentazione finale  di un poligono che compone un oggetto dipende quindi da questi fattori:

• materiale assegnato
• caratteristiche delle sorgenti di luce posizionate
• orientamento e distanza dalle sorgenti di luce
• modello di illuminazione scelto
• tecnica di ombreggiatura scelta

MODELLI DI ILLUMINAZIONE

– Lambert

E’ il modello più semplice, in cui le superfici respingono diffusamente le luce in tutte le direzioni. Per ridurre il forte contrasto tra superfici illuminate e superfici in ombra si associa solitamente alle sorgenti di luce della scena  una particolare classe di  luce definita ambiente.

– Phong

Questo modello introduce la simulazione di materiali riflettenti (riflessione speculare).

– Ray tracing

E’ un modello molto più rigoroso dei precedenti nella descrizione fisica dei fenomeni di illuminazione e consiste nel far partire un raggio, dal punto di vista della scena costruita, che attraversa ogni pixel e calcola il colore tenendo conto di fattori di riflessione, rifrazione, assorbimento, emissione e profondità di campo.

– Radiosity (Illuminazione Globale)

Questo modello si basa sui principi della simulazione fisica delle radiazioni luminose e sui fenomeni di emissione, riflessione ed assorbimento dei vari oggetti. Attualmente è il modello che consente i risultati di visualizzazione più avanzati.
L’Illuminazione Globale fornisce infatti una rappresentazione accurata dell’illuminazione della scena, prendendo in considerazione i rimbalzi della luce tra gli oggetti. Il motore dell’Illuminazione Globale, inoltre, utilizza un cielo basato su immagini HDRI.
Gli effetti caustiche, come la riflessione della luce sono molto semplici da creare aumentando la  visualizzazione accurata degli effetti della luce così come essi interagiscono con materiali particolari quali vetro ed acqua.

Inoltre:

– Strumenti SKY

Gli strumenti SKY, presenti in tutti i software di fascia medio-alta, offrono la facile creazione di un ambiente naturale, con nuvole, nebbia e atmosfera. Le raccolte di preset aiutano a trovare rapidamente l’ambiente atmosferico  giusto per la scena.

– Luci IES

La possibilità di importare dati IES  per simulare in modo realistico la resa degli apparecchi di illuminazione.
Molti produttori di apparecchi di illuminazione rendono infatti disponibili questi dati per i software di rendering. La luminosità, la temperatura del colore, la decadenza e la direzione sono inoltre  già incluse nei preset di molti software.

TECNICHE DI OMBREGGIATURA

Le tecniche di ombreggiatura lavorano parallelamente ai modelli di illuminazione e incidono in modo sostanziale del realismo della scena creata. Le principali tecniche sono :

• flat shading
  Questa tecnica produce una ombreggiatura piatta e non in grado di rappresentare le superfici curve.
• gauraud shading
  Interpolando le normali e i vertici dei poligoni rispetto alla distanza della luce, questa tecnica riesce a ben simulare le superfici curve.
• phong shading
  E’ una tecnica più precisa che riesce, oltre che rappresentare le superfici curve, anche a simulare le superfici riflettenti.

Le ombre portate generate dai modelli di illuminazione possono essere nette, adatte per disegni tecnici ma poco realistiche oppure morbide, in grado di rappresentare al meglio le transizioni di sfumatura.