Iluminación en Autodesk VIZ 4
En la cadena de procesos que conlleva el diseño de una infografía encontraremos la iluminación en el último lugar. Pese a esto, la iluminación está lejos de ser el paso menos importante ya que su uso condicionará en gran medida la calidad del resultado final. VIZ 4 aparece como una herramienta que aglutina la contrastada trayectoria de las versiones anteriores de VIZ y la potencia de la aplicación LightScape en cuanto a iluminación se refiere.
La luz ha pasado a jugar un papel relevante en los programas de diseño en los últimos años. Ya no sólo se utiliza con el fin de poder ver adecuadamente nuestra escena, sino que se trata de una herramienta más del diseño con la que crear ambientes y efectos. Si buscamos exactitud y realismo en el modelado o la texturización, ¿por qué no hacerlo en la iluminación?
VIZ 3 ya se desmarcó en este aspecto añadiendo a los iluminantes Estándar las luces basadas en radiosidad. Esto permitía fijar las características de la iluminación mediante parámetros físicos de esta:
· Lumen (lm): flujo luminoso incidente por unidad de superficie.
· Candela (cd): intensidad luminosa o luz emitida por unidad de tiempo.
· Lux (lx): unidad de iluminación del Sistema Internacional que equivale a un lumen por metro cuadrado.
· Temperatura de la luz: expresada en grados Kelvin y que nos indica el espectro de la luz (más rojizo o más azulado).
Estos parámetros, que podemos obtener de los fabricantes de luminarias, permiten perfilar con más exactitud el comportamiento de una luz que con un simple multiplicador.
Con esto se consiguió ajustar el comportamiento de la luz en su emisión pero quedaba pendiente el proceso de cálculo posterior. Para conseguir una total fidelidad al mundo real deberían tenerse en cuenta la luz rebotada y la luz difusa. Estos cálculos representan el uso de complicados algoritmos que VIZ 3 no permitía llevar a cabo.
Aquellos usuarios deseosos de conseguir resultados más espectaculares con la iluminación recurrieron a plug-ins o a la aplicación LightScape, que permitieran realizar los cálculos de radiosidad. Ahora, VIZ 4 ha incorporado estas funciones absorbiendo las posibilidades que ofrecía LightScape. La versión 4 de VIZ ha fusionado las prestaciones de la versión 3 (con las luces basadas en el mundo real con todos sus parámetros de intensidad y distribución de la radiación) y la potencia de LightScape a la hora de tener en cuenta cómo es la luz emitida, la atmósfera por la que se propaga, las geometrías sobre las que colisiona y las características de reflexión y refracción de los materiales de la escena.
Hay novedades en lo que respecta al tipo de luces que ofrece VIZ 4, ya que a las luces Estándar tradicionales, se añaden las Daylight y las Photometric. Entre las Daylight encontraremos las herramientas idóneas para realizar la simulación lumínica en exteriores. Los usuarios de VIZ que ya conocen la simulación solar descubrirán aquí novedades que permiten simular iluminaciones más “blandas” que la luz solar que ya incorporaba VIZ 3. Siguiendo con la tónica de las novedades en radiosidad, podremos simular iluminaciones naturales más difusas, como las que tenemos en un día nublado en el que sí hay luz, pero no se recibe la luz directa del sol. Encontraremos algunas reminiscencias del “Environment Generator”, script que incorporaban las versiones anteriores y que permitía escoger opciones como un día claro, o con un cielo total o parcialmente nublado. Las luces Photometric serían las herederas de las luces LightScape que aparecieron en VIZ 3. Podremos ajustar los parámetros de las mismas con los parámetros físicos de la luz que podemos obtener de los fabricantes y fijar su distribución de luz mediante el uso de los archivos IES (Illuminating Engineering Society), que definen los lóbulos de directividad de una luminaria.
El uso de los algoritmos de Iluminación Global (GI), como el trazado de rayos y la radiosidad permiten un cálculo más preciso de cómo la luz que rebota sobre una superficie afecta a las que le rodean. Cada una de ellas tiene sus ventajas y limitaciones, pero el correcto uso de ambas técnicas permitirá la obtención de resultados mucho más naturales y cálidos de lo que estábamos acostumbrados hasta ahora.
El trazado de rayos, del que ya disponía la versión anterior del programa, es especialmente eficaz en la tarea de calcular el efecto de la luz directa, las reflexiones especulares, las sobras o el efecto de las transparencias. En este algoritmo el rayo de luz recorre el camino inverso, es decir, desde el punto de vista hacia el objeto. El cálculo para las zonas en que la luz incide de forma directa es correcto, pero tendremos zonas ocultas detrás de geometrías en las cuales quizá no tengamos luz directa pero sí luz rebotada en alguna otra superfície o difractada en una esquina. Mediante esta técnica esas zonas aparecerían sumidas en una total oscuridad, cuando en la realidad esto no sería así ya que este método presenta la limitación de no calcular el efecto de la luz difusa. Para suplir este error se requiere la utilización de luz ambiental lo cual se aleja de la realidad y puede afectar a la imagen restándole sensación de profundidad. Como el cálculo del trazado de rayos depende de la ubicación del punto de vista, los cálculos deberán rehacerse cada vez que el punto de observación varía.
Trazado de rayos
La radiosidad, en cambio, tiene en cuenta la propagación de la luz y la radiación de energía sobre las superficies sobre las que impacta ésta (reflexión difusa). En lugar de realizar un cálculo para cada píxel que forma la imagen, se hace para cada superficie que compone la escena. El algoritmo de radiosidad calcula cuál es la cantidad de luz que una superficie emite al resto de elementos de la escena, y el cálculo de radiosidad se almacena para cada uno de los elementos del escenario. Como este cálculo se realiza para cada cara de la geometría será recomendable que una pared tenga muchas caras para que el cálculo realizado sea óptimo. El mismo algoritmo de cálculo de radiosidad se encargará de llevar a cabo esta división de los objetos de la escena. Como que la información de la iluminación queda asociada a las superficies de la escena, el resultado será independiente de la posición de la cámara y no será necesario rehacer los cálculos por un mero cambio en la posición del punto de vista. Sin embargo, sí será necesario si modificamos la geometría del modelado, ya que la aparición o desaparición, o el cambio de posición de una superficie modificará las propiedades de la luz que se refleja o refracta en ella. El uso de la radiosidad no permite realizar cálculos relativos a la transparencia de los objetos, por lo cual ya vemos que seguiremos necesitando el trazado de rayos. También presenta el inconveniente de aumentar de forma considerable el tamaño de los archivos, ya que no sólo almacenamos la información de la geometría, sino también la información de luz asociada a ésta.
Radiosidad
Flotante para la configuración de la radiosidad
La activación de la radiosidad y la configuración de todos los parámetros del proceso de cálculo los llevamos a cabo desde el cuadro de diálogo Radiosity. Aquellos usuarios que ya establecieron contacto con LightScape encontrarán algunas similitudes. Desde este flotante ajustaremos el nivel de exactitud del cálculo de radiosidad en la escena fijando un porcentaje de calidad, indicando cómo deseamos realizar la división de las mallas para conseguir más resolución en el cálculo, niveles de filtrado o el tipo de luz que pretendemos tener en cuenta en el análisis (directa, indirecta o ambas). Obviamente, a mayor calidad, más tiempo de cálculo, pero con una sensible mejora respecto a los tiempos que requería LightScape.
Sin cálculo de radiosidad
Con cálculo de radiosidad
Las novedades que aporta la radiosidad a la aplicación también salpican a algunos otros factores de los que ya disfrutaban los anteriores usuarios de VIZ. Así por ejemplo, en las propiedades de las capas (filosofía de trabajo que VIZ ya importó de AutoCAD en su anterior entrega) se añade en esta versión la propiedad de verse afectada o no por la radiosidad.
Al mismo tiempo, y como fruto del análisis de iluminación que realizamos de la totalidad de superficies que componen nuestra geometría, VIZ 4 permite posteriormente al cálculo de radiosidad obtener medidas exactas de iluminación sobre cualquier objeto de la escena. De un modo semejante al uso de un luxómetro, podremos situarnos sobre cualquier superficie y conocer los niveles de luz que llegan a ella. Adicionalmente, encontraremos en el cuadro de diálogo de análisis de iluminación información de niveles medios en todo el escenario e información concreta del objeto cuya superficie estamos estudiando.
Flotante de análisis de iluminación
VIZ 4 está llamado a ser el aplicativo que unifica en una sola herramienta el proceso de diseño de un escenario y su posterior iluminación y renderizado, sin la necesidad de plug-ins o programas extras para conseguir resultados más espectaculares. Ahora habrá que esperar y ver cuál es la aceptación del programa por el hecho de haber sido lanzado sólo en lengua inglesa.
Francisco Javier Herrero Zaragoza
Profesor del CeCAD, en Ingeniería y Arquitectura La Salle
e-mail: jherrero@salleurl.edu