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Eclairage

LuxRender supporte divers types de sources de lumière: sources ponctuelles, spots, plans [area light] (également connues sous le terme d'émetteurs [emitters]) et les environnements lumineux [environment lights]. Une scène doit contenir au moins une source de lumière. Les différents types de sources lumineuses peuvent être combinées dans une scène.

Contents


Types de sources lumineuses

Des exemples de source ponctuelle (à gauche), spot (au centre) et "area" (à droite)
.

Sources ponctuelles

Les sources de lumière ponctuelle sont des sources infiniment petites qui émettent de la lumière dans toutes les directions. Mis à part leur position, le seul réglage disponible est la couleur, qui permet également de réguler l'intensité.

Spots

Les spots sont des sources de lumière infiniment petites qui émettent de la lumière en forme de cône. Hormis la couleur et la postion, on peut régler la largeur du cône (qui s'agrandit avec l'angle grandissant par rapport à la ligne médiane), et il y a également un réglage pour adoucir l'intensité vers le bord.


Les projecteur: Les sources ponctuelles et les spots peuvent distribuer la lumière et la couleur en fonction d'une image. Avec un spot, le résultat est similaire à une projection de type diapo ou projecteur. Avec une source ponctuelle, l'image est projetée sphériquement.

Un pièce éclairée par un projecteur



Les "face lumineuses / objets lumineux" [area lights/mesh lights]

Les "area" sont des objets qui émettent de la lumière. Ils peuvent être utilisés pour créer toutes sortes de lumières et objets luminescents de diverses couleurs. Par exemple, en modélisant une ampoule et en assignant un matériau émetteur au fil de tungstène, on obtient une ampoule réaliste.

Les objets émettent de la lumière uniquement dans la direction où pointent les normales des faces constituant ces objets. Pour des considérations de vitesse de rendu, il est conseillé d'utiliser des objets émetteurs contenant le moins de faces possible.

Un éclairage utilisant un émetteur comparé à un ciel physique
.

Etant donné que la plupart des logiciels 3D comportent des lumières de type "area", LuxRender dispose également d'un objet particulier "area light" afin de permettre une exportation. Les objets "area light" se comportent exactement comme un objet lumineux ayant la même géométrie et des réglages d'émission, par conséquent la distinction entre les deux n'est pas importante à moins que vous n'écriviez un plugin d'exportation.

Dans la plupart des cas, il est recommandé de n'utiliser que des "objets lumineux/face lumineuses" et des éclairages d'environnement pour votre scène, plutôt que des sources lumineuses ponctuelles ou spot. La raison en est que les sources ponctuelles ou les spots ne sont pas physiquement pas corrects et n'ont pas d'équivalent dans le monde réel. Par conséquent, elles tendent à produire un éclairage dur, peu naturel et des ombres franches. En évitant les sources ponctuelles ou les spots, vous améliorerez beaucoup le réalisme de votre scène.



Eclairages d'environnement

Eclairage par images HDR (les deux images de gauche), un ciel physique et un environnement infini (à droite).
Image de Doug Hammond

Ciel physique [sunsky]

Le ciel physique créée un éclairage qui simule la lumière du soleil et l'atmosphère, en se basant sur la direction d'un lampe de type "soleil" dans la scène et un paramètre de turbidité [turbidity] qui définit la clarté du ciel. L'angle du soleil et la clarté du ciel influencent la couleur de la lumière.

Les
divers angles du soleil donnent des couleurs de ciel et de lumière différents
.


réglages de turbidité de 2, 4, 8 et 16, influençant à la fois la clarté du ciel et sa couleur

L'intensité de la lumière peut être réglée avec le paramètre gain. Ceci peut être utile dans les scènes où le ciel physique est combiné avec des émetteurs. Si vous voulez des ombres adoucies essayez d'ajuster le paramètre de taille relative du soleil [relative sun size].

Il est possible d'utiliser cette sources de lumière avec uniquement le ciel, ou uniquement le soleil. La première peut être utile pour éclairer une scène de nuit (Notez que le ciel de nuit ne sera pas très réaliste, puisque il manquera à la fois de nuages et d'étoiles, mais cela devrait donner une illumination convaincante à la scène). Le soleil seul est utile pour des scènes de science-fiction qui ne se dérouleraient pas sur Terre, bien qu'il soit souvent préférable d'utiliser une lumière distante dans ce cas (voir dessous).

Source infinie (les textures d'environnement)

La source de lumière infinie englobe la totalité de la scène, l'éclairant sous tous les angles. Elle est d'ordinaire utilisée pour simuler un environnement réaliste [environment mapping], bien qu'elle puisse également être utilisée pour ajoutée une couleur d'environnement unie.

Les "Environment maps" sont des images à grande plage dynamique [HDRI] qui fonctionnent comme une source de lumière. L'image est projetée autour de la scène et émet de la lumière; la couleur et l'intensité de la lumière dépendent de la couleur locale de l'image. LuxRender accepte à la fois les projections de type "latlong" et sphériques.

Lorsque l'on utilise des "environment maps", il est recommandé d'utiliser un gamma de 1.0 (au lieu de l'habituel 2.2). L'exception serait si vous désirez que l'environnement ait exactement la même apparence que l'image dans votre éditeur. Ce n'est probablement le cas si vous utilisez une vraie image HDR.

Il est possible d'utiliser des images à plage dynamique réduite (comme JPG ou PNG) comme "environment maps", mais dans ce cas vous aurez sans doute besoin d'ajouter des éclairages à votre scène pour éviter d'obtenir un rendu à faible contraste. Ce n'est pas nécessaire avec des "environment maps" HDR, qui suffisent comme seule source de lumière pour créer un éclairage réaliste.

Vous trouverez de nombreuses images HDR gratuites et de qualité sur le web en cherchant "hdr maps"/"hdri maps" ou "light probes".

Il est également possible d'utiliser la source infinie de lumière sans "environment map" afin d'obtenir un monde uniformément coloré. Si votre scène n'est pas totalement fermée, et que vous prévoyez de ne pas utiliser le ciel physique ["sunsky"], il est généralement bon d'ajouter une source infinie vide afin qu'il y ait quelque chose à voir dans les réflexions.

Si vous utilisez une source de lumière distante ou un soleil sans ciel, la source infinie de lumière peut se révéler utile pour ajouter un ciel, que ce soit avec ou sans "environment map".

Source distante

Les sources de lumière distantes se comportent comme une source ponctuelle extérieure à la géometrie de la scène, tout comme le soleil. Vous pouvez l'assimiler à une version générique de lampe de type soleil (et de manière similaire, la source infinie comme une version générique du ciel physique).

Cette source de lumière est souvent utile pour les scènes abstaites ou pour les scènes qui ne se situent pas sur Terre. La source de type 'soleil' de LuxRender essaie de simuler le spectre d'émission de notre propre Soleil ainsi que l'interférence de couleur de notre atmosphère, qui ne serait pas correcte ni voulue pour ce type de scènes. Pour les scènes qui se situent sur Terre, il est normalement préférable d'éviter la source distante et de plutôt utiliser le soleil pour éclairer l'environnement, ainsi que des sources de lumières "area" et "mesh" pour améliorer l'éclairage. La raison en est que le Soleil est la seule source de lumière "sur Terre" qui se comporterait de la même manière qu'une source distante.



Données IES

Les fichiers de données IES contiennent des informations sur la distribution de la lumière des appareils d'éclairage. Ces fichiers sont généralement fournis par les constructeurs.

quelques fichiers de données IES


L'utilisation principale de l'IES est la mesure de modèles de lampes du monde réel, de nombreux sites de constructeurs proposent leurs références IES gratuitement. Des IES génériques peuvent également être créées avec des logiciels tels que "ies generator". Comme les profils IES peuvent êtres appliqués aux "meshlights" et "arealights", ils peuvent être utilisés pour contrôler l'angle de diffusion, de manière similaire à une lampe de type 'spot'. Les lampes "Arealights" avec un profil IES éclaireront comme un 'spot' tout en ayant une taille réelle. Cela rend plus facile l'équilibrage de l'intensité avec d'autres lampes physiques. Cependant, afin d'obtenir un étalonnage correct de l'intensité physique d'un profil IES spécifique, ce dernier doit être utilisé avec une source ponctuelle ("mesh" et plans donneront une forme correcte, mais l'intensité sera modifiée par la puissance [power], l'efficacité [efficiency] et la taille)


Lightcones2.JPG

A gauche: une lumière mesh simple à cinq faces utilisant un "cône étroit" IES : la lumière résultante (d'un cylindre) fait des "pétales" comme si les faces étaient des spots séparés, à droite: un "cône large" IES fait pratiquement un anneau uniforme.

Et voici les diagrammes IES correspondants:

Iescones.jpg

Ces formes simples font des "cônes" de lumière, des formes complexes donnent divers effets (faisceaux muraux , rayons multiples..) Le diagramme: ce que vous voyez dans les visualisateurs IES ou iesgen4 s'interprète comme ceci: au centre se trouve la source de lumière. Atour, des rayons infinis partant dans toutes les directions (généralement représentés en 2d, la forme 3d est obtenue en visualisant la rotation du graph 2d autour d'une ligne dans le plan).

Chaque rayon représente la lumière émanant de la lampe dans une direction particulière (en direction du sol, des murs, du plafond). La longueur du rayon représente l'intensité de la lumière dans cette direction. La forme que vous voyez est matérialisée par l'extrémité de tous les rayons.

Un cercle signifie que l'intensité est la même dans toutes les directions, une ellipse fine et allongée signifie un cône de lumière étroit vers le bas (ou le haut). Echelle d'intensité (unités): l'intensité dans toutes les directions affecte la brillance globale de la lampe; une lampe qui émet des rayons d'intensité maximum (1.0)(1.0) sur un angle réduit (comme le diagramme en ellipse) sera plus faible qu'une autre avec une intensité 1.0 dans toutes les directions directions (diagramme en cercle). La plupart des fichiers IES comportent un diagramme 2D ce qui signifie que la distribution de lumière est symétrique par rapport à l'axe de la lampe. Certains fichiers ont un diagramme 3d, fait de deux sections (la 2nde également faite selon l'axe de la lampe mais avec une rotation de 90°), elles sont visible dans iesviewer en rouge et rose. La rotation selon l'axe verticale est importante pour le placement de ces sources de lumière asymétriques dans votre scène.


Il n'existe malheureusement pas de standard pour l'intensité. Elle peut être celle d'une ampoule particulière (i.e. 40W), une puissance donnée (i.e. 100W et vous devez utiliser le "gain" comme multiplicateur dans l'exporteur pour l'ajuster). Ou dans le cas général les fichiers IES ont une intensité de 1.0 et le "gain" est utilisé pour définir la puissance (les fournisseurs IES spécifient quelle règle est utilisée sur leur site ou dans la documentation).

Types de diagrammes: celui ci-dessus est une visualisation "polaire" de l'IES dans laquelle les rayons sont tirés depuis le centre (utilisée dans iesviewer et iesgen4) c'est plus aisé à lire car cela ressemble à la forme réelle de la lumière. L'autre visualisation possible est un diagramme cartésien (XY), comme dans iesgen3, montrant l'intensité du rayon en Y et la direction sur l'axe des X (sur la gauche on trouve l'intensité au centre du cône (l'axe de la source de lumière), sur la droite on trouve l'intensité perpendiculairement à l'axe) c'est moins intuitif mais cela simplifie le dessin de courbes pour des IES génériques.

Iesgen3penumbra.jpg

En haut: le même "cône étroit" IES que vu précédemment dans IESGEN 3 (diagramme en xy) En bas: un IES avec un angle de cône semblable mais plus "net" (l'angle de pénombre est plus faible)

Liens utiles (freeware, pour windows , fonctionnant dans wine) [1] [2] [3] [4] [5]

Des liens vers des fichiers de données IES sont disponibles sur la page des ressources externes.


Couleur et spectres

LuxRender calcule les couleurs de lumière en utilisant les données spectrales réelles. Lorsqu'on utilise une couleur RVB en entrée, LuxRender génère un spectre physiquement plausible basé sur la couleur désirée. L'implémentation est basée sur un document de Brian Smits.

Cependant, vous pouvez également définir le spectre d'une source lumineuse d'une manière différentes en utilisant des textures spectrales. Pour plus d'information, voir les textures spectrales.