Occlusion e Shadow : il nuovo e il vecchio.

Il pass di occlusion permette di simulare contatto e occlusioni negli elementi 3d, è una tecnica abbastanza recente se paragonata all’utilizzo degli altri pass nel tempo. Generalmente, in un render perfetto e assolutamente reale, gli elementi che entrano in gioco sono i fotoni emessi dalla luce che rimbalzano in tutta la scena e determinano l’illuminazione del’ambiente in base alle caratteristiche dei diversi materiali. Ahimè questo processo infinitesimale chiamato ” unbiased” permette di avere una scena davvero reale ma a discapito di tempi di rendering veramente alti. Spesso quindi si ricorre a tecniche assolutamente fasulle che cercano di simulare e discretizzare un comportamente reale riducendo drasticamente i tempi di rendering. Uno di questi fake è  il pass di occlusion.

Occlusion e fake.

Nel pass di occlusion il motore di rendering creare delle aree scure nei punti di contatto tra due oggetti o in condizioni dove il contatto è davvero prossimo. E’ possibile personalizzare questo raggio via software ma l’importante è capire come questa tecnica non fa altro che simulare la luce. Le zone scure infatti sono meno chiare perchè ha ricevuto meno illuminazione dai ribalzi dei fotoni nella scena a causa dell’occlusione degli oggetti che la delimitano. Una maschera di occlusione è ben identificabile grazie a un frame tutto bianco e le zone di contatto nere. Questo pass generalmente si moltiplica rendendo le zone interessate più scure. Si usa spesso in collaborazione con un pass di final gather.

Shadow e fotoni.

Il pass di shadow è un pass di vecchia data e si occupa di mostrare in nero le zone in ombra. Tracciando linee rette da una sorgente di luce ( puntiforme o area ) in modo che siano tangenti alla forma dell’oggetto in scena, si ottiene una “maschera” di ombra. Generalmente questo pass è nero al 100% nelle zone di ombra, in compositing avverrà un processo di color grading che darà il tocco giusto al frame.

Nel prossimo articolo vedremo il pass di reflection.

Diffuse Pass.

Il pass di diffuse è un rendering in cui l’oggetto è rappresentato solo dall’illuminazione diretta delle luci in scena. Il rimbalzo della luce dovuta alla rilfessioni dei diversi materiali non condizionano l’illuminazione del soggetto. Per tal motivo, le zone in linea retta con la luce saranno visibili, le altre non esposte a luce diretta sono completamente nere. In realtà possiamo immagine questo tipo di render anche in una scena reale. Basti pensare ad una stanza completamente nera e con pareti infinite o estremamente vaste in cui un oggetto posto al centro viene illuminato da una singola fonte luminosa. Immaginiamo anche questo oggetto senza riflessioni, completamente opaco e con una superfice perfettamente levigata. Generalmente questo pass è l’unione di due pass: uno con una superfice totalmente priva di illuminazione esterna ma autoilluminata e un altro con una superficie totalmente bianca con zone grige relative all’illuminazione del set di luci. Avendo una supericie autoilluminata e una bianca con illuminazione diretta, è possibile fondere le due moltiplicandole e ottenendo le zone di “ombra”.

Specular Pass.

Il pass di specular è principalmente un riflessione anche se in CGI viene considerato un pass a sè stante. Questo pass rappresenta la riflessione della luce sulla superficie dell’oggetto. A seconda del materiale queste riflessioni possono variare divenendo circolari o antropomorfe. La luce speculare può assumere il colore della luce sorgente o il colore del materiale stesso ( oro ad esempio ). Generalmente un pass di specular si individua con un frame totalmente nero con la presenza solo dei tagli di luce. Questi verranno aggiunti alla diffuse e fanno parte del workflow di lavoro.

E’ importante notare come i differenti pass permettono correzioni da parte del compositor su ognuno di essi. Infatti se ad esempio la luce speculare risulta troppo forte, è possibile operare con diversi operatori e filtri per ottenere l’effetto desiderato senza rieffettuare il render.

Nel prossimo articoo vedremo i pass di occlusion e shadow.

Compositing e Mondo Reale.

Il mondo reale è complesso. Fin dagli albori della CG, ingegneri e artisti hanno sempre collaborato per cercare di portare un alto grado di realismo sullo schermo. Dopo i primi film degli anni 70 – 80, si è giunto a una conclusione: la realtà è dannatamente difficile da simulare. Ci sono tanti fattori che concorrono nel rendere una immagine simile al reale: illuminazione, materiali, effetti particellari. Man mano che l’hardware dei computer progredisce, la tecnlogia migliora ma spesso, questo aumento di qualità, si manifesta come un ulteriore tempo di calcolo. Risoluzioni sempre più alte e particolari non lasciati al caso spingono i render per frame verso traguardi orari sempre più alti.

Un passo importante nell’ottimizzazione di tutti gli elementi di un un render in cgi è stato la scomposizione della scena in passaggi. Ogni singola luce ( o gruppo di luci ), materiale ed elemento viene separato dalla globalità della scena e renderizzata a parte per essere compositato in un secondo momento: questo processo dà origine al pass.

Compositing e Pass.

I pass sono vantaggiosi poichè permettono una flessibilità maggiore nelle variazioni di elementi. Una luce, su richiesta del cliente, può essere modificata senza renderizzare tutti gli altri elementi. Una sedia in un angolo troppo scuro può essere illuminata in compositing ( essendo isolata rispetto al resto ) o re-renderizzata in termini decisamente più bassi rispetto alla scena intera.

Nei prossimi articoli vedremo un workflow base di compositing multipass basato su 5 elementi base: pass di diffuse, ambient occlusion, specular, reflection e shadow. Le case di post produzione con target il cinema spesso lavorano con più di 20 pass a scena.

Nel prossimo articolo vedremo i pass di diffuse e specular.

Compositing richiede almeno 3 elementi.

Uno script di compositing richiede almeno 3 elementi. Una immagine di primo piano, una immagine di sfondo e una maschera ( matte ). Solo alcuni pixel vengono usati nel compositing finale, è importante infatti comunicare al software quali prendere. E’ l’immagine di matte a svolgere questo lavoro.

L’importanza del matte in un compositing.

Nell’immagine in alto a destra è possibile vedere l’immagine di matte. Se il software incontra pixel bianchi, sul compositing finale vedremo il 100% di quel pixel dall’immagine di foreground. Se il software incontra un pixel totalmente nero, vedremo invece al 100% il pixel appartentente all’immagine di background. Negli altri range ( dal nero al bianco ), la percentuale di brightness del bianco sarà la percentuale di foreground presente sul compositing, la restante percentuale sarà composta dal background.

L’assenza di matte in un compositing.

La formula matematica che sta dietro al 99% percento del compositing è molto semplice e si può considerare come una funzione di over, vedremo esattamente come funziona molti articoli più avanti e parleremo anche del compositing basato su depth. In ogni caso l’assenza di una matte non dà al software la possibile di sottrare colore dal background e per questo motivo la funzione di over senza una maschera opportuna è equivalente a un add: tutti i pixel si sommano tra loro creando un effetto di transluscenza.

Nel prossimo articolo vedremo il multipass compositing.

Formato file e varietà.

Non è possibile definire tutti i formati dei file presenti nel mondo poichè dovremmo dedicare un sito apposta. Ci limiteremo a definire i formati più utilizzati, tra l’altro sono anche i migliori presenti in circolazione. Citare ogni singola caratteristica di un formato file sarebbe noiso, per tal motivo cercheremo di capire la loro utilità direttamente in ambito lavorativo.

Per identificare un formato file, genericamente si aggiunge una estensione al file stesso. Un file chiamato file.tif avrà sicuramente una organizzazione dati di tipo TIFF, mentre un file.jpg apparterrà sicuramente alla famiglia degli schemi con perdita di qualità.

Formato file ed estensioni.

.cin – Cineon, formato molto vecchio genericaemnte usato come output nella scansione di pellicole per il digitale. Supporta 10 bit di informazioni a canale. Nessuna compressione o opzione disponibile. Supporta immagini bianco nero, RGB e/o con alfa. Un formato file che sta scomparendo.

.bmp –  Formato proprietario di Microsoft. Letteralmente è una accozzaglia di pixel. Nessuna compressione. Supporta immagini a 8 – 16 bit ma non è usato in alcun workflow di lavoro: si tratta dunque di un formato file da evitare.

.dpx – Digital Picture Exchange, un moderno schema di memorizzazione che sta soppiantando il vecchio Cineon. Supporta 10 bit per canale con profondità variabile. Usato spesso nella memorizzzazione di frame da HDTV.

.exr – OpenExr, come visto precedentemente è un formato file creato principalmente per il cinema. Supporta un range dinamico molto alto, canali illimitati, immagini float a 32 bit.

.gif –  principalmente usato nel web, supporta trasparenza, 8-16 bit per canale. Supporta animazioni e principalmente usato in modalità CLUT. Schema di compressione senza perdita di qualità: un formato file spesso sottovalutato.

.jpg – Joint Photographic Experts Group è uno standard con perdita di qualità con target primario la fotografia. Una leggere compressione permette di ridurre notevolmente la grandezza delle immagini su disco pur mantenedo una qualità discreta di dettagli.

.jp2 – JPEG 2000, uno nuovo schema di compressione utilizzato principalmente in ambito fotografico. Rispetto al jpg permette di comprimere le immagini introducendo meno artefatti.

.mov – container by Apple, memorizza sequenze di frame in un singolo file. Supporta diversi codec. Generalmente questi tipo di container non sono ben visti dai software di compositing.

.png – formato simile al gif ma supporta trasparenza a pieno ed è un formato senza perdita di qualità.

.psd – formato di exchange proveniente da Adobe Photoshop, molti software supportano una intergrazione diretta mediante plugin aggiuntivi, specialmente i software della suite di Adobe.

.tga – Targa è un formato di Microsoft, usato principalmente nei video. 8 bit e senza perdita di qualità.

.tif – Tiff è il formato più conosicuto e di interscambio tra i diversi software di compositing. Supporta 8 – 16 – 32 bit ed è senza perdita di qualità. Supporta diversi schemi di compressione.

.yuv – un formato specifico dei file video. I software lo convertono in RBG per essere visibile sui monitor.

Nel prossimo articolo vedremo gli elementi base di un compositing.