Όλα όσα χρειάζεται να γνωρίζετε για την απόδοση φυσικού φωτισμού.

Διάχυση, ημιδιαφάνεια και διαφάνεια.

Όταν εργάζεται σε μια ροή εργασιών PBR, ένας καλλιτέχνης πρέπει να λαμβάνει υπόψη την αντανακλαστικότητα βάσης, ή την ελάχιστη ποσότητα φωτός που αντανακλάται.

Η «κατοπτρική ανάκλαση» αναφέρεται σε φως που έχει ανακλαστεί στην επιφάνεια. Η ακτίνα του φωτός ανακλάται στην επιφάνεια και ταξιδεύει προς διαφορετική κατεύθυνση. Υπόκειται στον νόμο της αντανάκλασης, που ορίζει ότι σε μια εντελώς επίπεδη επιφάνεια, η γωνία αντανάκλασης είναι ίση με τη γωνία πρόσπτωσης.

Ωστόσο, οι περισσότερες επιφάνειες δεν είναι ομαλές και η κατεύθυνση της αντανάκλασης θα ποικίλει ανάλογα με την τραχύτητα της επιφάνειας. Αυτό αλλάζει την κατεύθυνση του φωτός, αλλά η ένταση του φωτός παραμένει σταθερή.

Οι πιο τραχιές επιφάνειες θα έχουν φωτεινά σημεία που είναι μεγαλύτερα σε μέγεθος και εμφανίζονται με πιο χαμηλό φωτισμό. Οι πιο ομαλές επιφάνειες θα διατηρούν τις κατοπτρικές ανακλάσεις εστιασμένες, και θα δείχνουν πιο φωτεινές ή πιο έντονες όταν τις βλέπουμε από την κατάλληλη γωνία.

Οι όροι διάχυση, διάχυση φωτός ή σκέδαση στην υποκείμενη επιφάνεια περιγράφουν το φαινόμενο της απορρόφησης ή εσωτερικής σκέδασης του φωτός. Όταν γίνεται σκέδαση του φωτός, η κατεύθυνση των ακτίνων αλλάζει τυχαία, και το ποσό της απόκλισης εξαρτάται από την τραχύτητα της επιφάνειας του υλικού, καθώς οι τραχιές επιφάνειες σκεδάζουν το φως. Η σκέδαση τυχαιοποιεί την κατεύθυνση του φωτός, αλλά δεν αλλάζει την έντασή του. Κάποιες φορές, το σκεδαζόμενο φως μπορεί να εμφανιστεί ξανά στην επιφάνεια, με αποτέλεσμα να γίνει ξανά ορατό.

Τα υλικά που έχουν ταυτόχρονα υψηλή σκέδαση και χαμηλή απορρόφηση λέγονται κάποιες φορές συμμετέχοντα μέσα ή ημιδιαφανή υλικά. Παραδείγματα αυτών είναι ο καπνός, το γάλα, το δέρμα, ο νεφρίτης και το μάρμαρο.

Όταν περνάει μέσα από ημιδιαφανή υλικά, το φως μπορεί να απορροφάται ή να σκεδάζεται. Όταν το φως απορροφάται, η έντασή του μειώνεται καθώς μετασχηματίζεται σε μια άλλη μορφή ενέργειας, π.χ. θερμότητα. Αυτές οι αλλαγές χρώματος εξαρτώνται από το μήκος κύματος, αλλά η κατεύθυνση της ακτίνας δεν θα αλλάξει.

Αν δεν υπάρχει σκέδαση και η απορρόφηση είναι χαμηλή, οι ακτίνες μπορούν να περνάνε απευθείας μέσω της επιφάνειας, κάτι που ισχύει για το γυαλί. Φανταστείτε ότι κολυμπάτε σε μια καθαρή πισίνα. Θα μπορούσατε να ανοίξετε τα μάτια σας και να δείτε μέσα από το διαυγές νερό. Ωστόσο, αν η πισίνα ήταν αρκετά βρόμικη, τα σωματίδια με τα οποία έχει λερωθεί θα προκαλούσαν σκέδαση του φωτός, μειώνοντας την διαύγεια του νερού και το πόσο μακριά θα μπορούσατε να δείτε.

Όσο πιο μακριά ταξιδεύει το φως σε ένα τέτοιο υλικό, τόσο περισσότερο απορροφάται ή/και σκεδάζεται. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το πάχος του αντικειμένου παίζει βασικό ρόλο στο πόσο απορροφάται ή σκεδάζεται το φως.

Το φαινόμενο του Fresnel.

Το φαινόμενο του Fresnel, που παρατηρήθηκε από τον Γάλλο φυσικό Augustin-Jean Fresnel και διατυπώθηκε από τον καθηγητή γραφικών Wenzel Jakob, ορίζει ότι η ποσότητα του φωτός που ανακλάται από μια επιφάνεια εξαρτάται από τη γωνία θέασης υπό την οποία αντιλαμβανόμαστε αυτό το φως.

Φανταστείτε ξανά μια γεμάτη πισίνα. Αν κοιτάξετε ίσια κάτω, κάθετα προς την επιφάνεια του νερού, θα μπορείτε να δείτε μέχρι τον πάτο. Κοιτάζοντας την επιφάνεια με αυτόν τον τρόπο, θα είστε στις μηδέν μοίρες ή κανονική πρόσπτωση. Με τον όρο κανονική εννοούμε την κανονική (κάθετη) επιφάνεια. Αν κοιτούσατε το νερό υπό χαμηλή γωνία πρόσπτωσης, πιο παράλληλα προς την επιφάνεια, θα βλέπατε τις κατοπτρικές ανακλάσεις στην επιφάνεια του νερού να γίνονται πιο έντονες, και ενδέχεται να μην μπορείτε να δείτε καθόλου κάτω από την επιφάνεια.

Καθώς συνεχίζετε να εργάζεστε με υφές, καλό θα είναι να επεκτείνετε τις γνώσεις σας σχετικά με αυτές τις βασικές έννοιες του φωτισμού 3D. Έτσι θα εμβαθύνετε τις γνώσεις σας σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας της PBR από τεχνική άποψη και θα μπορέσετε να την εκτιμήσετε από την καλλιτεχνική πλευρά. «Μπορεί να κάνει πολλή δουλειά για λογαριασμό σας», προσθέτει ο McDermott, ο οποίος συχνά καταφεύγει στη μεθοδολογία της PBR. «Μπορώ να περάσω περισσότερο χρόνο με δημιουργικά πράγματα, δημιουργώντας κάτι που θα δείχνει ωραίο.»

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την PBR, ανατρέξτε στο The PBR Guide που έχει γράψει ο Wes McDermott, και έχει εκδοθεί από την Allegorithmic.