Blender y su Nuevo Sistema de Renderizado PBR - Post No.1 - Languaje Spanish

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Introducción

Blender es uno de los mejores software de gráficos 3D y 2D que existen en la actualidad. En Blender puede realizar una película completa en 3D, 2D y también puede montar su película de cine digital si prefiere.

En la versión de prueba 2.8 que se puede descargar Aquí (no realice trabajos para guardar en esta versión pues en el momento aún se encuentra en desarrollo) usted encontrará muchos cambios favorables, no sólo en la interfaz, sino también en varias prestaciones.

Quizás el cambio más esperado por todos los usuarios de Blender es el motor de renderizado EEVEE, el cual promete que estará a la altura de la tendencia en la industria de video juegos utilizando el PBR (Physically-Based Rendering), lo que lo hace compatible con gráficos de alta gamma proporcionando una ventana gráfica (viewport) en tiempo real.

Con el propósito de iniciar una exposición detallada de lo que es PBR y realizar un acercamiento a la forma cómo se está trabajando en Blender quiero realizar una serie de varios post. En este primer post usted encontrará la Teoría Física que sustenta a los modelos PBR en general definiendo los factores clave.

El video contiene subtítulos en español.

¿Por qué es importante entender la teoría que existe detrás del PBR?

El modelo del Rayo de Luz describe la interacción que existe entre la luz y la materia, esta es la teoría que se toma en esencia para trabajar con la luz en los mundos virtuales que queremos crear a través del PBR.

Si entendemos cómo es este comportamiento y lo aplicamos, bien sea a la iluminación de una escena, un personaje, elaboración de nuestros materiales, entre otros, dentro del motor de render PBR, obtendremos, o al menos nos acercaremos, a los resultados que queremos cumpliendo con nuestros objetivos artísticos.

Una de las cosas que más frustran a las personas que desean trabajar con el color es no obtener lo que desean cuando están trabajando. Así como un pintor se toma su tiempo para conocer su paleta de colores, los materiales que componen sus pinturas, las diferentes mezclas que inicialmente puede realizar para después ir más allá en su exploración, así una persona que desee trabajar con PBR debería conocer el cómo y el por qué del funcionamiento de este motor de render: entre mejor comprenda los comportamientos de la luz de su motor de render, mejores serán los resultados.

Modelo del Rayo de Luz

El modelo del Rayo de Luz es una construcción teórica para facilitar la descripción del recorrido que realiza la energía lumínica y determina que un rayo de luz tiene una trayectoria en línea recta en un medio homogéneo y transparente como el aire.

Existen muchas teorías debido a que la luz es un agente físico bastante complejo y la teoría del Rayo de Luz solo es un pequeño aspecto dentro de esta gran variedad de estudios, pero es el modelo que se toma para describir el comportamiento de la luz dentro de los motores de render PBR.

Según este modelo, utilizado generalmente en la óptica geométrica, el comportamiento del rayo será predecible cuando choca en superficies de objetos opacos o pasa a través de diferentes medios como del aire al agua. Esto simplifica los cálculos matemáticos y nos acerca a seguir el movimiento del rayo desde un punto de inicio hacia cambios eventuales donde se transforma en otras formas de energía como el Calor.

La luz que choca una superficie es llamada rayo incidente y al ángulo que se forma al golpear la superficie se le llama ángulo de incidencia:

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Reflexión, Refracción, Absorción y Difracción

1 - Luz Reflejada: la luz es reflejada fuera de la superficie y viaja en diferentes direcciones. Esto sigue la ley de Reflexión, la cual propone que el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia.

2 - Luz Refractada: el rayo de luz atraviesa de un medio a otro por lo tanto la dirección y velocidad cambian de acuerdo al medio en que se propaga.

Pero existen otros fenómenos que se deben tener en cuenta para entender mejor el comportamiento de la luz, veamos:

3 - Luz Absorbida: la intensidad de la luz decrece cambiando a otra forma de energía (usualmente calor) y sus cambios de color así como la cantidad de luz absorbida depende de la longitud de onda, pero la dirección del rayo no cambia.

Un cuerpo opaco (no transparente) absorbe gran parte de la luz que lo ilumina y refleja una parte más o menos pequeña. Cuando este cuerpo absorbe todos los colores de la luz blanca el objeto parece negro, pero si refleja todos los colores del espectro el objeto parece blanco. Los colores que visualizamos son las longitudes de onda que los objetos no absorben.

4 - Luz Dispersada: la dispersión es una consecuencia de la refracción de la luz, es decir que la luz atraviesa un medio, pero además, se descompone en sus diferentes longitudes de onda, de tal forma que las longitudes más largas (rojos) se desvían menos que las longitudes más cortas (violetas).

La dirección del rayo es cambiada aleatoriamente. El grado de desviación depende del material. La dispersión hace aleatoria la dirección de la luz pero la intensidad no cambia.

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5 - Luz Difractada: cuando los rayos de luz llegan al borde de un objeto, y también cuando atraviesan una rendija, se desvía y tienden a ocupar la otra cara del mismo. El fenómeno es más intenso cuando el borde es afilado. A diferencia de la dispersión con la difracción se desvían más las longitudes de onda más largas (rojos).

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El espesor de un objeto juega un papel importante sobre cuanta luz es absorbida o dispersada. Un Mapa de Grosor (Thickness Map) puede usarse para mostrar el espesor de un objeto al sombreador (shader).

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