Materials reals: característiques i comportaments. Cerca de fonts

L’objectiu és representar superfícies de la manera més aproximada a com es troben a la natura, tal com podeu veure en la figura. Per això, l’observació i l’anàlisi dels factors contribuents són la forma d’estructurar i definir els paràmetres necessaris.

Font: Usodesita (Flickr)

En aquesta imatge podeu veure algunes d’aquestes propietats dels objectes reals, com ara:

• Color
• Especularitat
• Ambientació
• Transparència o translucidesa
• Reflexió
• Refracció
• Distribució de la llum
• Autoil·luminació
• Relleu

Quan es parla de color es fa referència al que es pot apreciar en una superfície il·luminada amb llum blanca. El podeu observar entre el punt on es perd l’especularitat i on comença l’ombra produïda pel mateix objecte.

Aquestes propietats o factors es troben, entre d’altres, als programes d’edició, que us permetran crear una estructura. Aquestes estructures, en ser processades per programes interpretadors, esdevindran imatges bidimensionals, i representaran els valors que hi afegiu.

Podeu aprendre com reconèixer aquests factors en el següent vídeo:

És la propietat de reflectir les fonts de llum d’algunes superfícies. Majoritàriament, les podeu reconèixer per la seva forma circular, característica quan la font de llum és el sol. Poden reflectir la forma i el color de la font de llum, depenent de la substància que formi la capa superficial de l’objecte a la natura.

Exemples d’especularitat blanca, la més comuna, segons la substància són:

• Plàstic polit
• Vernís transparent clar
• Vernís porcellànic
• Vidre
• Paper setinat
• Algunes sedes
• Pintura esmaltada
• Plata

Tot i això, es poden trobar vernissos que no reflecteixin la llum blanca i en modifiquin la seva tonalitat. Els metalls polits tenen també aquesta propietat; per exemple, l’or té una especularitat groga i aquest és el color amb què se sol associar, malgrat que el color de la substància és un ocre taronjós més aviat fosc. Es tracta d’observar l’àrea on desapareix el reflex dels punts de llum abans que la superfície mostri l’ombra que l’objecte projecta sobre ell mateix.

La nitidesa de l’especularitat també serà inferior en funció de la rugositat de la superfície. Un altre factor a tenir en compte és la funció de distribució de reflectància bidireccional o BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function).

Es tracta de la reflexió dels objectes de l’entorn sobre la superfície de l’objecte que esteu treballant. Podeu veure l’ambientació d’un objecte buscant a la zona on aquest projecta ombra sobre si mateix. Es caracteritza per reflectir els colors dels objectes al voltant, d’una manera més difosa que l’especularitat.

Als inicis de la il·luminació virtual, com que les produccions tenien una il·luminació constant, es deia que aquesta era plana. Fent ús de les imatges de rang dinàmic alt, o HDR (High Dynamic Range), s’aconsegueix que es vegi una llum més homogènia, encara que es formi a partir de moltes reflexions de llum.

En la figura podeu trobar fàcilment l’ambientació d’un color verdós a la part inferior i darrere de la bola de billar. L’ambientació tenyeix els colors de la tonalitat dels objectes del voltant, per això pot quedar modificada si l’objecte en qüestió té algun color vibrant. Gairebé tots els objectes que existeixen tenen ambientació amb menor o major intensitat. L’objecte que torna menys ambientació és aquell la superfície del qual està coberta en vantablack o ‘negre vanta’

'Vantablack'

El vantablack (de Vertically Aligned NanoTube Arrays; en català, ‘conjunt de nanotubs verticalment alineats’) és la substància més fosca que existeix actualment, arribant a absorbir fins a un 99,965% de la radiació de llum visible. Quan la llum arriba al vantablack, en lloc de reflectir-se, queda atrapada, sent contínuament desviada entre els nanotubs; eventualment és absorbida i posteriorment dissipada en forma de calor. Potencialment té múltiples aplicacions.

Font: Surrey NanoSystems (wikimedia.org)

Els objectes que són travessats per la llum tenen la propietat de ser translúcids. Per valorar la translucidesa d’una superfície es pot comptabilitzar mitjançant la transmitància (magnitud que expressa la quantitat d’energia que travessa un cos en la unitat de temps) i el percentatge d’intensitat lumínica (la quantitat de flux lluminós que emet una font per unitat d’angle sòlid). La transparència és quan la llum travessa l’objecte i observem les imatges nítidament.

En funció de la llum que travessa el vostre objecte podríeu dir que és transparent, translúcid o opac, sent transparent un material amb una translucidesa màxima, i opac l’exemple d’una translucidesa nul·la.

Quan els rajos de llum que hi ha a la vostra escena toquen la superfície del subjecte i surten projectats en totes direccions, per exemple, cap a la font de llum o cap als vostres ulls, es diu que han estat reflectits. El tipus de reflexió pot anar del tipus especular (efecte mirall) fins al difós. Aquesta tipologia dependrà de l’angle i la direcció dels rajos que surtin reflectits. Les propietats que fan possible la reflexió són les mateixes que defineixen l’especularitat:

1. La rugositat de la superfície
2. L’anisotropia (propietat de variar l’índex de refracció i altres propietats segons l’angle d’observació)
3. La rotació d’anisotropia

La refracció és el procés pel qual la llum, en travessar un material o objecte, alenteix la seva velocitat. El resultat és que aquests rajos es corben a causa d’aquest canvi (vegeu la figura) provocant la deformació de les imatges a través de l’objecte.

La corba es pot determinar segons l’índex de refracció de la substància. Com a exemples d’aquest índex tenim:

• L’aigua: 1,33
• L’aire: 1,00
• El vidre: 1,52
• El diamant: 2,54
• El plàstic: 1,40

Els objectes translúcids permeten que part de la llum els travessi, però sovint la llum queda molt difosa a causa de la substància i el gruix de l’objecte. La distribució de la llum dependrà d’aquest gruix i de la seva composició, resultant-ne una il·luminació que dóna una idea del volum interior de l’objecte, això permet saber, a ull nu, si és massís o no. Per veure’n un exemple clar ens serveix una espelma de cera encesa. En la figura podeu observar com la llum que prové de la flama travessa amb més dificultat en funció del volum de cera que es troba a l’espelma, fins que gairebé en desapareix la intensitat. D’aquesta propietat se’n diu distribució subsuperficial de la llum. També serveix com a exemple el senzill experiment de la figura, on és l’ombra projectada la que dóna una idea del volum de l’objecte.

Font: Shawn Carpenter (Flickr)

Alguns objectes que trobeu a la natura tenen la propietat d’estar il·luminats per si mateixos, donant una sensació de superfície llisa amb un color homogeni; això és degut a la radioluminiscència o a la bioluminiscència. La radioluminiscència es troba fàcilment a les bombetes de baix consum, els fluorescents, i les espases làser. Un exemple de bioluminiscència es troba a la cua de les cuques de llum.

El relleu es defineix pel gruix que sobresurt d’una superfície; en canvi, la rugositat determina les irregularitats de la superfície gairebé al nivell d’aquesta. Tot sovint, els objectes tenen uns petits relleus a les superfícies que no són suficients per canviar la forma general de l’objecte, però sí per donar-los rugositat; aquest seria un clar exemple de relleu.

En la figura podeu observar la roda d’un patinet que té la marca del fabricant, això seria baix relleu; també podeu veure que és diferent de la rugositat que observeu al cargol de la roda, una rugositat més homogènia i menys definida. També definiríem com a rugositat, les imperfeccions de la roda gastada.

De les superfícies que tenen unes formes més enllà del relleu es diu que estan esculpides superficialment. Quan es tracta de representar objectes esculpits sobre la superfície ja no podem dir que es tracta d’un baix relleu. Aquests relleus modifiquen la forma de l’objecte sense modificar-ne l’aspecte general i poden ser controlats virtualment a partir d’imatges.

Quan us disposeu a preparar materials virtuals és convenient treballar amb un entorn gris i llum blanca no gaire brillant. Heu d’obtenir una imatge general del comportament dels vostres materials. Per això, el que és aconsellable és crear un fons homogeni i una il·luminació de tres punts de llum; aquesta preparació pot ser comuna a tots els objectes on definireu estructures de materials. En podeu veure el procediment en aquest vídeo:

Malgrat això, en traspassar els vostres objectes a diferents escenes, amb diferents entorns o diferents ambients, veureu que els colors definits variaran; observeu les tonalitats en la figura. S’han de fer un seguit de comprovacions per assegurar-se que els materials, sota la llum blanca i una intensitat que us els permeti veure’ls clarament, no varien excessivament a l’hora de traspassar-los a entorns amb diferents punts de llum i colors al seu voltant.

Un cop heu fet servir un entorn neutre per preparar els vostres materials, en canviareu l’entorn mitjançant la il·luminació basada en imatges. Generar una multitud d’objectes i llums per crear un entorn és un camí molt llarg que potser no s’adequa als temps de la vostra producció, per això sovint es fan servir imatges amb un format especial que us permeten reproduir la llum fotografiada d’una escena sobre el vostre objecte (vegeu la figura).

Aquestes imatges estan fotografiades en diverses exposicions de càmera i després es combinen formant una imatge en format de rang dinàmic alt (HDRI). Es tracta d’una col·lecció de fotografies combinades i tractades posteriorment amb diferents resolucions i nitideses; d’aquesta forma, podeu provar diferents entorns sobre els materials per assegurar-vos de si funcionen bé en entorns freds càlids exteriors o interiors.

Podeu veure el procediment de com canviar l’entorn en aquest vídeo:

El procés de cerca de fons reals comença per l’estil que es desitja. L’entorn on ha d’estar el vostre objecte i les substàncies que el componen són el vostre objectiu. El més aconsellable és fer servir una càmera Reflex amb zoom. És indispensable fer servir un trípode per assegurar la càmera en una posició immòbil, i buscareu que l’objectiu es trobi totalment perpendicular a la superfície de la textura que voleu fotografiar. En la figura veureu un exemple de textura extreta d’un objecte rugós:

Les superfícies llises tenen tendència a tenir alta especularitat, i això pot fer que no pugueu fer servir la foto per extreure’n la textura. Les superfícies rugoses o amb baixos relleus tenen una tendència diferent; a més a més d’una petita especularitat, els relleus que podeu trobar-hi projectaran ombres a la vostra textura, que són de difícil eliminació mitjançant l’edició de les imatges. En última instància es poden corregir, però el més convenient és fer les fotografies en dies ennuvolats on la vostra textura tingui una il·luminació homogènia, tant com sigui possible, i que les ombres projectades per la superfície sobre ella mateixa siguin al màxim de difoses possible. A més a més, aquesta mena d’il·luminació fa que les textures tinguin tons saturats, i això és molt profitós a l’hora d’extreure’n els colors.

Quan us disposeu a fer una fotografia d’una superfície, el més aconsellable serà col·locar el trípode aproximadament a uns 2 metres, com a mínim, de la superfície. Fareu servir un zoom de 2 augments; això farà que la vostra fotografia no rebi gaire distorsió de la lent de la càmera. Malgrat això, és possible editar una petita correcció de lent i corregir-la fent servir programari d’edició fotogràfica.

En el cas, per exemple, d’haver de prendre imatges de vegetació, és aconsellable portar un teixit gran d’un color fosc, evitant el verd, per després poder retallar amb èxit la vegetació de la imatge. Col·locareu el teixit darrere de la planta que voleu fotografiar o de la branca, si fos el cas (vegeu la figura).

Per conèixer el procediment de preparació del color d’una textura amb base fotogràfica podeu veure aquest vídeo:

El relleu de la superfície es pot obtenir de la mateixa textura, d’aquesta forma reaccionarà amb la llum que l’envolti utilitzant-la com a mapa de relleu, bump map. Per extreure el relleu de la textura podeu seguir el procediment en aquest vídeo:

Aquest procés també el podem utilitzar per obtenir mapes d’especularitat o d’opacitat.

Per tenir èxit trobant fonts virtuals i fer-les servir com a textura, el primordial que s’ha de tenir en compte és que no podeu fer servir totes les imatges que trobeu a la xarxa. Els webs sovint tenen fotografies la utilització de les quals no és permesa. És imprescindible consultar els drets de distribució i comercialització.

Alguns llocs com ara www.textures.com estan dedicats a crear i a distribuir textures amb llicència comercial a preus assequibles, fins i tot gratuïtes. Moltes d’aquestes textures poden ser editades i utilitzades als vostres projectes. Altres llocs com www.flickr.com tenen fotografies a disposició sota la llicència de Creative Commons; encara així, heu d’assegurar-vos que podeu fer servir les textures lliurement. A la xarxa també podeu trobar llocs especialitzats en textures de molt alta qualitat per a projectes de tots els estils. Un exemple d’això és el web www.arroway-textures.ch .