Jay Weston, de Hyperfocal Design, comparte un interesante artículo donde explica cómo saber si las imágenes HDR que estás usando para iluminar tus escenas son de buena calidad.
La siguiente es una traducción del post original, publicado en el sitio CGarchitect hace un tiempo atrás.
Cuando intentas lograr visualizaciones fotorrealistas usando imágenes de alto rango dinámico (HDRI, o High Dynamic Range Image), con la técnica de iluminación basada en imágenes (IBL, o Image Based Lighting), necesitas hacer uso de fotografías del entorno precisas, que contengan todo el rango dinámico disponible. Uno de los principales beneficios de utilizar IBL’s es la naturaleza de “arrastrar y soltar” que tiene – cargas tu entorno HDRI y renderizas, casi de manera instantánea, obteniendo como resultado una imagen con iluminación realista.
Antes se seguir explicando este tema, hay que aclarar que lo anterior se aplica a TODOS los tipos de HDRI’s.
¿Es realmente un HDRI?
Desafortunadamente, algunos HDRI’s tienen un rango ligeramente mayor en comparación a los LDRI’s (Low Dynamic Range Image/Imágenes de 8 bits/Jpg’s, etc). Aún cuando el rango dinámico sea bueno, pero no excelente (a este tipo de imágenes las podríamos denominar MDRI’s, o Medium Dynamic Range Images), podrías terminar obteniendo como resultado colores muy poco precisos, ya que tu render tomará como base la luz blanca deslucida de tu pequeño sol, además de grandes cantidades de luz azul proveniente del cielo, la que será aplicada a la iluminación de tu escena de manera desbalanceada y poco realista.
Así es que, si bien cualquier imagen puede ser guardada en formato .EXR, o .HDR, de 32 bits, nunca estará disponible la información adicional necesaria más allá de los 8 ó 16 bits – la fotografía debe ser tomada siempre de la forma correcta, desde un principio. Algunos HDRI’s no incluyen más de 3 brackets de entornos esféricos (el bracketing consiste básicamente en tomar la misma foto varias veces, con diferentes parámetros para distintas exposiciones), lo que hace que el sol sea apenas más brillante que el el resto de la imagen. Esto nunca es bueno ya que, si bien podrías compensar el sol ausente con iluminación artificial de una luz direccional, perderás toda la complejidad de las reflexiones, luces y sombras que tendrías con un buen HDRI.
Vale la pena mencionar que un HDRI completo siempre puede ser bajado de nivel para obtener mayor control con una fuente artificial, pero hacerlo al revés es imposible.
¿Cuál es la diferencia visual, entonces?
¿Cuál es exactamente la diferencia entre un HDRI pobre (o MDRI) y un buen HDRI? Aquí hay algunas imágenes para comparar.
El primer HDRI fue fotografiado, por lo que se asume, con muy pocos brackets, y por lo tanto el sol está muy restringido, esto es un buen ejemplo de un MDRI (el fondo de la imagen ha sido difuminado para ocultar cualquier pista sobre el autor).
La siguiente imagen corresponde a un HDRI con el sol debidamente capturado, de hecho, uno de los más precisos hasta ahora, por Paul Debevec.
Color de la luz
La proyección del color de la que se habló anteriormente es increíblemente obvia en la versión MDR (primera imagen), ya que el entorno de rango dinámico bajo produce un tono azul – este tipo de imágenes es practicamente inutilizable sin una fuente de luz artificial, para cubrir el rango ausente y devolver la normalidad a los colores. Lo más probable es que necesites bajar la intensidad del HDRI para reducir la proyección de color, y luego re-iluminar.
Potencia del sol
Cuando el sol se encuentra limitado, como ocurre en un MDRI, y fotografiado de manera incorrecta, su intensidad resulta similar a la del entorno, lo que se traduce en la obtención de muy poca luz direccional. Esto también afecta la luz de rebote, la que se refleja desde superficies difusas o reflectantes (lo que no se ve fácilmente en las imágenes de más arriba ya que el sol se encuentra casi perpendicular, sin generar muchos reflejos). El siguiente es un render de un atarceder utilizando un HDRI de Hyperfocal Design:
Brillos y reflexiones
Otra desventaja importante de usar MDRI’s es la pérdida de los brillos, en la esfera negra (primera imagen). Estos brillos se pierden en culaquier material no-reflectante, y también se perderá cuando se vea a través de vidrio coloreado, agua, humo o niebla.
En animación, estos brillos se verán disminuidos aún más si se utiliza motion blur, en comparación a un buen HDRI.
En las imágenes de más abajo el motion blur se ha aumentado de manera considerable para hacer más notorio el ejemplo:
En la primera imagen el sol prácticamente desaparece, mientras que en la segunda, se mantiene su potencia.
Calidad de las sombras
El último elemento ausente en los HDRI’s de baja calidad son las sombras. Al ser tan bajo el rango, casi no existe diferencia entre la intensidad de la luz que choca contra los objetos y la intensidad de las sombras, o la luz de relleno – así es que el cielo y el entorno iluminan casi de la misma manera, y desde todos los ángulos, produciendo sombras muy difusas, que normalmente estarían presentes en un cielo cubierto de nubes.
Una escala variable de rango dinámico
Los entornos de mayor rango dinámico siempre son fotografiados durante el mediodía, con el sol completamente visible, sin estar oscurecido por nubes o niebla. En el extremo opuesto, un día lluvioso al crepúsculo tendrá un rango dinámico sumamente bajo, y será muy simple de capturar, con una sola toma de rango dinámico. Por supuesto que la iluminación de mediodía no es la más popular entre los fotógrafos o artistas CG, ya que genera demasiado contraste, con sombras muy oscuras y marcadas.
La regla que tendrás seguir cuando uses un HDRI es que deberá tener un rango dinámico, o número de capturas, que vaya de acuerdo a las condiciones del entorno. El sol de mediodía deberá ser fotografiado con suficientes brackets, más un filtro de densidad neutral, para que el HDRI resultante realmente contenga un sol brillante, con sombras duras, y un cielo sutílmente azul. Un atardecer requerirá menos brackets, y tendrá un rango menor, pero aún así dentro de lo adecuado para el contexto. Por otro lado, un cielo de tarde nubosa, puede que a penas necesite de HDRI, más que para capturar uno que otro detalle de las nubes cercanas al sol – aquí nos acercamos al mundo de los MDRI’s.
Lo que debes tener presente cuando uses HDRI’s en cuanto a especificaciones es el rango dinámico, los stops, o EV´s, con valores de entre 16 y 18 para luz de mediodía, hasta 15 para un atardecer, y de 1 a 3 para cielos nublados, noches o crepúsculos. Dependiendo del nivel de lo que cubran las nubes, mientras más densa sea su superficie, menor será en rango requerido. Si lo que buscas son entornos completos, con paisajes y muchas sombras, también puedes agregar más stops.
Cómo arreglar los MDRI’s
Si por algun motivo tus HDRI’s resultan estar más hacia el lado de la “M” que de la “H”, igual puedes utilizarlos, agregando una fuente de iluminación artificial. El resultado será muy parecido al obtenido de una escena con un buen HDRI, sólo tendrás que mantener su multiplicador bajo para lograr un cierto grado de luz ambiente y color. Esto también se puede aplicar a un atardecer de alto rango dinámico, para incorporar sombras más notorias.
Como alternativa, existen dos trucos que puedes utilizar para transformar tus MDRI’s, o incluso tus LDRI’s, en HDRI’s de calidad.
- Copia y pega un sol capturado de manera correcta en tu MDRI o LDRI. Abre Photoshop, selecciona el HDRI bueno con un poco de feather, cópialo, carga tu cielo que necesita ayuda y pégalo ahí. Podrás ajustar la fuerza y el color del sol en su propio layer para obtener un buen resultado final.
- Haz una selección elíptica al rededor de la fuente de luz (sol), asegúrate de que tu imagen esté en modo de 32 bits, y después aumenta la exposición (Image>Exposure en Photoshop). Diferentes tamaños y potencias del sol y del feathering controlarán la definición y la fuerza de las sombras. Y como se indica más arriba, mantén un ojo en los colores, ya que podrías terminar con una iluminación con tonalidades demasiado fuertes si no eres cuidadoso.
Revisa el siguiente video, realizado por el mismo Jay Weston, para una explicación más gráfica .
Acerca del autor
Jay Weston es el fotógrafo principal en Hyperfocal Design, especialista en captura de cielos para ambientes HDRI. Puedes revisar su último proyecto aquí, basado en domos de cielos HDRI en formato time-lapse.
Fuente: CGChannel via CGarchitect