2. Odraz světla

V předchozím videu jsme viděli, že základní prací při sledování paprsků je určit barvu jednotlivých pixelů. Provádí to pomocí vytváření matematického paprsku, který začíná na úrovni kamery a pokračuje přes pixel dál do scény. Sledovač paprsků pak musí vypočítat nejbližší průsečík mezi paprskem a geometrií scény a vrátit barvu té geometrie. V tomto videu se podíváme na to, jak určujeme, kolik světla cestuje podél paprsku zpět ke kameře. To je to, co potřebujeme zjistit, abychom mohli určit barvu pixelu. Tohle je ale velmi složitá a komplikovaná otázka, která je matematicky řízena pomocí zobrazovací rovnice. Vím, že to vypadá to děsivě. Věřte mi, z této rovnice mám pořád noční můry. Ale je vlastně velmi jednoduchá, pokud ji rozdělíme na menší části. Množství světla, které jde z bodu na povrchu zpět do kamery, záleží na třech věcech. Zaprvé: Kolik světla na ten bod dopadá? Zadruhé: Jak plocha objektu, na které je náš bod, odráží světlo? Zatřetí: Kde je kamera? Pojďme se zaměřit na každý z těchto faktorů pomocí vhodných rekvizit. Moje scéna se skládá z tenisového míčku a zdroje světla. První faktorem je, kolik světla dopadá na značku na tomto tenisovém míčku? Je očividné, že čím dál je světelný zdroj, tím menší intenzita světla dopadá na míč. Musíme tedy znát vzdálenost zdroje světla a jeho svítivost. Je méně očividné, že při určování množství dopadajícího světla musíme vzít v potaz také orientaci plochy. Tento úhel dopadu dostane méně světla či energie, a proto plocha vypadají tmavěji. Naopak bod bude světlejší či teplejší, když je plocha orientována kolmo ke směru světla. Tohle pociťujeme každý slunný den. Je to důvod, proč je v poledne největší vedro a zima ráno a večer. Pokud máme více než jeden zdroj světla, musíme tento proces pro každý zopakovat. Druhým faktorem je to, jak plocha dokáže odrazit světlo? Barva objektu je velkou součástí toho, jak reaguje na světlo. Není to ale jediný faktor. Některé objekty mají neostrý nebo matný vzhled jako tento tenisový míček. Jiné jsou lesklé a zobrazují odlesky jako tato kulečníková koule. Tyto objekty dostávají stejné množství světla, ale přesto vypadají jinak. Jiné povrchy můžou být někde mezi matným a lesklým jako lidská kůže, dřevo nebo vlasy. Matné povrchy mají takzvanou difuzní odrazivost a lesklé povrchy spekulární. Posledním faktorem je umístění kamery. Podívejte se na číslo 3 na kulečníkové kouli. Podívejte se, že když se pohybujeme, jasnost toho bodu se mění. Přestože všechno ostatní je stejné, změnila se pouze poloha kamery. Podívejme se na virtuální verzi této fyzické situace. Máme tady tři posuvníky. První z nich, intenzita reflektoru, určuje jasnost světla. Posuvník difúze ovlivňuje matnost nebo drsnost povrchu. A spekulární posuvník, který ovládá lesk. Můžete také pohybovat se zdrojem světla, který je reprezentován bílou tečkou. Pro každý objekt v Pixar filmu existuje takzvaný shader packet. Shader packet popisuje ve vizuálním detailu vše o povrchu. Součástí jsou fotografie toho, jak něco vypadá ve skutečnosti. Kresby mohou popisovat drsnost povrchu nebo jak by měl vypadat něčí účes. V dalším cvičení se můžete usadit na místo umělce, který používá nástroje založené na konceptech, jež jsme si právě vysvětlili. Vašim úkolem umělce v Pixaru je co nejvíce se přiblížit zadanému náčrtku. Dobře se bavte.