2. Reflexão da luz

RKA8JV No vídeo anterior, vimos que o trabalho básico de um traçador de raios é determinar a cor de cada pixel da imagem. Isto é feito através de um raio determinado matematicamente, que sai da câmera, passa através do pixel e chega na cena. O traçado de raio, então, calcula o ponto de intersecção mais próximo entre o raio e a geometria da cena, e assim, ele retorna a cor do pixel naquele ponto. Neste vídeo, vamos ver como determinamos a quantidade de luz que atravessa este raio até chegar de volta na câmera. Esta é uma questão bastante complexa, na verdade, que é governada matematicamente por equações de renderização. Sei que isso pode ser um pouco assustador à primeira vista. Acredite, ainda tenho pesadelos com essas equações. Mas, na verdade, é algo simples, se você quebrar em alguns pedaços. A quantidade de luz viajando de um ponto na superfície do objeto até de volta na câmera depende de 3 coisas. Primeiro, quanta luz está chegando naquele ponto? Segundo, como é que a superfície do objeto reflete a luz naquele ponto? E terceiro, onde está a câmera? Vamos examinar cada um desses fatores com alguns exemplos. Tenho aqui uma bola de tênis e uma fonte de luz. Então, primeiro, precisamos determinar qual a quantidade de luz que chega neste ponto da bola de tênis. Na medida em que afastamos a fonte luminosa do objeto, a quantidade de luz que incide sobre o ponto diminui, então, o que precisamos saber é a distância entre a bola de tênis e a fonte de luz, quão brilhante é essa luz. Também precisamos considerar a orientação da superfície em relação a fonte luminosa. Ângulos mais abertos recebem menos luz, e, portanto, aparecem menos brilhantes. As partes da superfície que estão perpendiculares ao raio de luz terão mais energia e serão mais brilhantes. Isso é fácil de perceber durante um dia ensolarado. Ao meio dia, a temperatura é mais alta e a claridade é máxima. Já no entardecer e amanhecer, a quantidade de luz diminui. Se houver mais do que uma fonte de luz, repetimos o processo para cada uma delas. O segundo fator é: como é que a superfície reflete a luz? A cor de um objeto explica em parte como sua superfície reflete a luz, mas não é o único fator. Alguns objetos têm superfície fosca, como é a bola de tênis por exemplo. Outros são brilhantes, como é o caso da bola de bilhar. Estes dois objetos recebem a mesma quantidade de luz, mas eles se parecem muito diferentes. Outros objetos estão entre o fosco e o brilhante, como é o caso da pele humana, da madeira, ou mesmo do cabelo. Superfícies foscas são chamadas de difusas, e superfícies brilhantes são chamadas de especulares ou refletoras. Finalmente, o terceiro fator é: onde está a câmera? Repare no centro do número 3, aqui nesta bola de bilhar. Observe que na medida em que nos movemos, o brilho deste ponto muda, mesmo que todo o resto continue igual. A única coisa que está mudando aqui é a localização da câmera. Vamos dar uma olhada em uma versão virtual disto. Existem 3 características que você pode controlar aqui. Intensidade do holofote, que é o brilho da nossa lanterna, um botão que controla a difusão da luz, que controla o quão fosco é a superfície do objeto, e o último botão controla o brilho do objeto, quanto da luz está sendo refletida. Você também pode alterar a posição da fonte luminosa, representada aqui por este pontinho branco. Para cada objeto em um filme da Pixar existe um catálogo que o descreve visualmente. Este catálogo descreve em detalhes as características da superfície de um objeto, usando imagens e esquemas. Neste próximo exercício, você pode se colocar no lugar de um artista, usando ferramentas baseadas nos conceitos que vimos. Seu trabalho como artista da Pixar é imitar um objeto de referência. Divirta-se!