מה לתומאס אלווה אדיסון ממציא הנורה החשמלית, לז'וזף ניספור נייפס ממציא המצלמה ולתוכנות תיב"ם ?
שאלתם את עצמכם פעם איך מחושבת התאורה בתוכנות הדמיה ותוכנות תיב"ם? כיצד ניתן להתחשב בתאורות אמיתיות, הגדרת סביבה, חומרים ועדשת המצלמה ולא להסתפק בתוצאות שהתקבלו מתוכנת התיב"ם? והשאלה האמיתית, האם תוכנות התיב"ם והרינדור כיום מסוגלות לדמות תאורות וצילום באופן מושלם וריאליסטי?
תומאס אדיסון, שנודע כממציא הגדול והמפורסם בעולם, רשם 1,093 פטנטים שונים. אחת ההמצאות המשמעותיות שלו היא הנורה החשמלית. מאז חיינו השתנו, והנורות הפכו להיות חלק מחיינו.
נורות ותאורות נמצאות גם בתוכנות התיב"ם (אחרת איך נראה את מה שאנחנו מתכננים/מעצבים?). בוודאי הבחנתם שבכל מודל תלת ממדי שאתם מתכננים יש אפקטים של תאורה. בכל טמפלט ברירת המחדל, התאורה כבר מוגדרת.
בעולם ההדמיות הממוחשבות ובמיוחד בתוכנות התיב"ם התלת-ממדיות, היינו מצפים שתהיה אפשרות להגדרת תאורות מסוגים שונים, כמו:
Ambient- תאורת הסביבה
Directional- תאורה לכיוון מוגדר
Spot- תאורה שנותנת הדגש לאזור מסוים בתחום שהוגדר על ידי הקונוס
Point- נקודה המאירה לכל הכיוונים
Sun Light- הדמיה של תאורת השמש בהתאם למיקום בעולם, לתאריך ולשעה
הגדרת אור שמש בהתאם למיקום, לתאריך ולשעה.
כיצד מחושבת התאורה בתוכנות הדמיה ותוכנות תיב"ם?
כדי לדמות את התאורה, תוכנות מחשב משתמשות ברינדור (תהליך המרה מתמטי המבוצע בעזרת מחשב על מודלים תלת-ממדיים).
משוואת הרינדור מתארת את הסכום הכולל של האור הנפלט מנקודה x לאורך כיוון צפייה מסוים, בהינתן פונקציה של אור נכנס ו BRDF (פונקציית חלוקת השתקפות דו-כיוונית שמבטאת את השתקפות האור כאשר הוא נפגש עם משטח כלשהו).
חלק מהזכויות התמונה שמורות בהתאם לcc-by-sa
הזכויות שמורות ל Timrb .
משטחים שונים, מגיבים שונה להשתקפות האור:
משוואת הרינדור, שפותחה במקביל ע"י David Immel ו James Kajiyal בשנת 1986, הינה המשוואה האינטגרלית הבאה (הבסיס הפיזיקלי למשוואה הוא חוק שימור האנרגיה):
תוכנות התיב"ם המתקדמות ביותר, מספקות ויזואליות מרשימה, לדוגמה:
טכנולוגית ה RealView Graphics בתוכנת SOLIDWORK מציגה ומחשבת את הגדרות הסביבה, השתקפויות, והחזרות אור בין החלקים ובתוכם:
- היתרון המשמעותי בשימוש בטכנולוגיית ה RealView Graphics הינו תצוגה ריאליסטית יותר באופן מידי, וללא זמן חישוב הרינדור.
- אך גם מעבר ליכולת מרשימה זו, ניתן בנוסף לקבל אפקטים ריאלסטים, ממש כאילו צילמנו את המודל התלת-ממדי במצלמה אמיתית :
על ידי שימוש בתוכנת רינדור ייעודית ניתן להתחשב בתאורות אמיתיות, הגדרת סביבה, חומרים ועדשת המצלמה ולא להסתפק בתוצאות שהתקבלו מתוכנת התיב"ם.
נחזור לתומאס אדיסון, הנורה החשמלית שהמציא הייתה נורת שפופרת ריקה מאוויר שבתוכה חוט פחם לוהט. כיום, ישנם כבר סוגים רבים של נורות, כמו: הלוגן, פלואורסצנטית, לד ועוד. לכל נורה יש השפעה וגרף תאורה שונה. לנושא זה יש תקן מסודר שמוגדר ע"י האגודה האמריקאית להנדסת תאורה: IES – Illuminating Engineering Society.
חברות שמייצרות נורות, מספקות את גרף התאורה בהתאם לתקן, וזו התאורה האמיתית שהנורה תפיק. לדוגמה:
אם כך, מה היינו מצפים מתוכנת הרינדור שלנו כדי לקבל תוצרים ריאליסטיים, עם אפקטים ובמהירות ?
- לנצל את כל הנתונים שכבר הגדרנו בתוכנת התיב"ם (צבעים, חומרים, טקסטורות, מדבקות, סביבה, תאורות, מצלמות ומבטים, אנימציות).
- חיבור ישיר, ותמיכה משותפת עם תוכנת התיב"ם כדי לאפשר עדכונים ולמנוע בעיות קישור בין התוכנות – מקור תמיכה אחד.
- אפשרות להגדיר חומרים וסביבות ריאלסטים. כמו כן, יכולת להשתמש בחומרים סטנדרטים כדוגמת BPR,AxF Measured Materials וספריית החומרים של NVIDIA : MDL
- אלגוריתם רינדור בעל אפקט של תמונה אמיתית בטכנולוגיות החדישות ביותר: NVIDIA® IRAY®/AMD RedeonTMProRender כדי לנצל את יכולות כרטיס המסך ואת הטכנולוגיות שהחברות המובילות בתחום מפתחות ומעדכנות.
- ניצול מלא של כל הליבות במעבד המחשב ושל כל הליבות בכרטיסי המסך כולל הטכנולוגיות החדישות ביותר כמו RTX של חברת NVIDIA כדי לקבל ביצועיים מיטביים.
- יכולת ביצוע רינדורים מהירים בעזרת AI כמו טכנולוגיית ה Denoiser שמאפשרת רינדור מהיר פי 10.
- קבלת אפקטים של תאורה ריאליסטית, ותמיכה בתקן IES לנורות, לקבלת אפקט תאורה אמיתי.
- שילוב מובנה של תוכנת הרינדור במערת ניהול המידע – PDM של מערכת התיב"ם.
מעניין לדמיין את תגובות ההתפעלות של תומס אדיסון וניספור נייפס, אם היו יכולים לראות כיצד תוכנות התיב"ם והרינדור כיום מדמות תאורות וצילום באופן מושלם וריאליסטי.
