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Atténuation lumineuse

Mode: Tous les modes

Panneau: Contexte Shading → sous-contexte Lamp (F5)

Description

Panneau Lamp avec les principaux contrôles d’atténuation lumineuse entourés de jaune.

L’atténuation lumineuse a été améliorée dans Blender v2.46, à tout le moins pour les lampes Lamp et Spot.

Il y a maintenant deux contrôles principaux :

  • Le menu déroulant Faloff, listant les différents types d’atténuations lumineuses disponibles.
  • Le bouton Sphere.


Types d’atténuation

Lin/Quad Weighted

Panneau Lamp avec le type d’atténuation lumineuse Lin/Quad Weighted sélectionné (les curseurs Linear et Quad sont aussi entourés de jaune).

Quand ce type d’atténuation est choisi, deux curseurs apparaissent, Linear (anciennement Quad1) et Quad (anciennement Quad2), qui contrôlent respectivement la linéarité et la “quadratiqualité” de la courbe d’atténuation. Les lampes d’anciens fichiers utilisant l’option Quad seront “converties” vers cette option.

Ce type d’atténuation permet dans les faits de mélanger deux profils d’atténuation lumineuse (linéaire et quadratique).

Voyez aussi les notes de version de Blender v2.46 (en).

Linear

La valeur de ce curseur peut varier de 0.0 à 1.0. Une valeur de 1.0 pour ce contrôle, associée à une valeur de 0.0 dans le champ Quad, donne une atténuation totalement linéaire. Ce qui signifie que l’intensité lumineuse est divisée par deux à la distance spécifiée par Dist de la source lumineuse.

Voici la formule donnant l’intensité lumineuse en fonction de la distance à la lampe quand le curseur Quad est à zéro :

I = E × (D / (D + L × r))

  • I est l’intensité lumineuse recherchée.
  • E est l’intensité lumineuse de départ (spécifiée par le curseur Energy).
  • D est la distance de “demi-atténuation” Dist.
  • L est la valeur du curseur Linear.
  • r est la distance à la lampe à laquelle on veut obtenir l’intensité lumineuse.


Quad

Lampe Lin/Quad Weighted avec les réglages d’atténuation par défaut.

Ce curseur peut avoir une valeur entre 0.0 et 1.0. Comme précédemment, une valeur de 1.0 dans le champ Quad associée à un Linear à zéro donne une atténuation totalement quadratique.

L’atténuation lumineuse quadratique est considérée comme une représentation plus précise de la façon dont la lumière s’atténue (dans le monde réel). En fait, il s’agit du réglage par défaut de l’atténuation Lin/Quad Weighted (voyez Lampe Lin/Quad Weighted avec les réglages d’atténuation par défaut).

Ici aussi, l’intensité lumineuse est divisée par deux à la distance Dist de la lampe. Si l’on compare l’atténuation quadratique à l’atténuation linéaire, l’intensité lumineuse décroît plus lentement en-deçà de Dist, mais elle décroît bien plus rapidement au-delà.

Voici la formule donnant l’intensité lumineuse en fonction de la distance à la lampe quand le curseur Linear est à zéro :

I = E × (D2 / (D2 + Q × r2))

Où :

  • I est l’intensité lumineuse recherchée.
  • E est l’intensité lumineuse de départ (spécifiée par le curseur Energy).
  • D est la distance de “demi-atténuation” Dist.
  • Q est la valeur du curseur Quad.
  • r est la distance à la lampe à laquelle on veut obtenir l’intensité lumineuse.


Mélanger “Linear” et “Quad”

Quand les curseurs Linear et Quad sont tous deux non-nuls, voici la formule donnant l’intensité lumineuse en fonction de la distance à la lampe :

I = E × (D / (D + L × r)) × (D2 / (D2 + Q × r2))

Où :

  • I est l’intensité lumineuse recherché.
  • E est l’intensité lumineuse de départ (spécifiée par le curseur Energy).
  • D est la distance de “demi-atténuation” Dist.
  • L est la valeur du curseur Linear.
  • Q est la valeur du curseur Quad.
  • r est la distance à la lampe à laquelle on veut obtenir l’intensité lumineuse.


“Linear” et “Quad” à zéro

Si les deux curseurs Linear et Quad sont nuls, l’intensité lumineuse ne diminuera pas avec la distance. Cela ne signifie pas qu’elle ne “s’assombrira” pas – la quantité de lumière disponible par unité de surface diminuera avec la distance, puisque qu’elle se “dispersera” sur une surface de plus en plus grande. Mais la quantité d’énergie lumineuse restera globalement constante. Notez que l’angle d’éclairage influence également la quantité de lumière reçue. Il s’agit en fait du comportement de la lumière dans le vide de l’espace profond.

Si vous voulez une lumière ne s’atténuant pas du tout, donnant en tout lieu la même énergie, vous avez besoin d’une lampe avec une atténuation de type Constant.

De plus, quand les curseurs Linear et Quad sont tous deux à zéro, la valeur de Dist n’a plus aucune influence sur l’atténuation lumineuse, comme le montre l’équation ci-dessus.

Résumé graphique

Voici un graphique résumant l’atténuation lin/quad, illustrant l’atténuation avec ou sans l’option Sphere (décrite plus loin).

Atténuation lumineuse :
a) Linéaire (Linear=1.0, Quad=0.0) ; b) Quadratique (Linear=0.0, Quad=1.0) ;
c) Linéaire et quadratique (Linear=Quad=0.5) ; d) Nulle (Linear=Quad=0.0).
Sont aussi montrées sur le graphique les “mêmes” courbes, dans les mêmes couleurs, mais avec le bouton Sphere activé.


Custom Curve

Le type d’atténuation lumineuse Custom Curve (“courbe personnalisée”) est particulièrement versatile.

La plupart des autres types d’atténuation lumineuse fonctionnent en commençant avec une intensité lumineuse à son maximum (au plus près de la source lumineuse), puis, selon un schéma pré-déterminé, cette intensité décroît à mesure que la distance à la source lumineuse augmente.

Quand vous utilisez l’atténuation lumineuse Custom Curve, un nouveau panneau apparaît, appelé Falloff Curve (“courbe d’atténuation”). Cette courbe vous permet d’altérer le niveau d’intensité lumineuse en un point particulier du profil d’atténuation (c-à-d à une distance donnée de la source lumineuse).

Panneau Lamp avec un type d’atténuation lumineuse Custom Curve sélectionné (entouré de jaune). Également mis en valeur, l’onglet Falloff Curve qui apparaît quand cette option est sélectionnée.
Panneau Falloff Curve, utilisé pour contrôler l’atténuation lumineuse d’une lampe de façon arbitraire.

Le graphe de la courbe du profil d’atténuation a deux axes, celui d’intensité (lumineuse), et celui de distance (à la lampe) – ils ont été nommés “Intensity” et “Distance” dans une des illustrations ci-dessus, mais ces noms ont été rajoutés, ils n’apparaissent pas dans Blender.

L’axe de distance
Il représente la position en un point particulier du “chemin” parcouru par la lumière (auquel on fait correspondre le profil d’atténuation). L’extrémité gauche correspond à la source lumineuse, et celle de droite, à l’endroit ou l’influence de cette source devrait normalement être complètement atténuée. J’ai dit “devrait normalement”, car la courbe d’atténuation peut être modifiée pour faire exactement le contraire en cas de besoin.
L’axe d’intensité
Il représente l’intensité lumineuse en un point donné du “chemin d’atténuation”. Plus la courbe est “haute”, plus l’intensité lumineuse est forte, et vice-versa.

Modifier la courbe du profil d’atténuation est aisé. Cliquez-tirez simplement LMB Template-LMB.png sur la zone du graphe que vous voulez altérer, jusqu’à ce que la courbe soit là où vous le souhaitez. Si, au moment du clic, vous êtes au-dessus (ou à proximité) d’un des petits handles (“poignées”) noirs, celui-ci deviendra blanc, indiquant qu’il est sélectionné et que vous pouvez le déplacer à sa nouvelle position. Si, lors du clic, vous n’êtes pas à proximité d’un handle, il en sera créé un à cet emplacement de la courbe, que vous pourrez alors déplacer à votre guise.

Dans l’exemple ci-dessous (qui correspond au profil d’atténuation par défaut de l’option Custom Curve), le graphe montre que l’intensité lumineuse commence à son maximum (au plus près de la lampe), puis diminue linéairement à mesure qu’elle se déplace vers la droite (s’éloigne de la source lumineuse).

Graphe par défaut du panneau Falloff Curve.
Rendu montrant l’effet de l’atténuation Custom Curve avec les réglages par défaut.

Si vous vouliez un profil d’atténuation donnant une intensité lumineuse croissante avec l’éloignement à la lampe, vous pourriez altérer la courbe en conséquence – par exemple pour obtenir quelque chose comme illustré ci-dessous :

Courbe d’atténuation “inversée”.
Résultat de la courbe d’atténuation “inversée”.

Vous n’êtes évidemment pas limité aux simples modifications (comme cette inversion de l’atténuation lumineuse), vous pouvez obtenir quasiment n’importe profil d’atténuation que vous pourriez désirer.

Voici un autre exemple d’une courbe de profil d’atténuation “originale”, avec le rendu résultant :

Courbe d’atténuation “oscillante”.
Rendu montrant les effets d’un profil d’atténuation “en vaguelettes” sur une source lumineuse.

Inverse Square

Rendu montrant les effets de l’atténuation Inverse Square avec ses réglages par défaut.

Ce type d’atténuation lumineuse diminue l’intensité en fonction de la loi des carrés inverses (inverse square), et de la valeur de Dist. Cela donne une décroissance lumineuse plus brutale, plus réaliste, adaptée à des éclairages comme une lampe de bureau ou des réverbères. Elle est similaire à l’ancienne option Quad (et donc à la nouvelle option Lin/Quad Weighted avec Linear à 0.0 et Quad à 1.0), à quelques petits détails près (TODO : Est-ce vrai? Qu’est-ce qui change ? -- Mont29 13:42, 20 June 2009 (UTC)).

Inverse Linear

Rendu montrant les effets de l’atténuation Inverse Linear avec ses réglages par défaut.

Cette atténuation lumineuse diminue l’intensité linéairement, en fonction de la valeur de Dist. Il s’agit de l’option par défaut, se comportant comme l’ancienne option par défaut de Blender (avec Quad désactivé), et partant équivalente à la nouvelle option Lin/Quad Weighted avec Linear à 1.0 et Quad à 0.0 (TODO : Est-ce vrai ? -- Mont29 13:42, 20 June 2009 (UTC)). Elle n’est pas très précise physiquement parlant, mais peut être plus facile à utiliser.

Constant

Rendu montrant les effets de l’atténuation Constant avec ses réglages par défaut.

Ce type d’atténuation lumineuse ne modifie pas l’intensité avec la distance. Ce peut être utile pour des sources lumineuses éloignées, comme le soleil ou le ciel, qui sont tellement lointains que leur atténuation est imperceptible. Les lampes Sun et Hemi ont toujours une atténuation Constant.

Sphere

Capture d’écran d’une vue 3D, montrant la sphère de la limite d’éclairage Sphere avec une lampe Spot.

L’option Sphere restreint l’éclairage d’une lampe Spot ou Lamp, de façon qu’il disparaisse totalement à une certaine distance de la lampe, spécifiée dans son champ Dist (en Unités Blender, BU).

Quand l’option Sphere est active, une sphère imaginaire est projetée autour de la source lumineuse, indiquant la limite de l’éclairage.

L’option Sphere ajoute un terme à la loi de l’atténuation lumineuse choisie, quelle qu’elle soit :

I’ = I × (D - r) / D si r < D ; 0 sinon

Où :

  • I’ est l’intensité lumineuse recherchée (avec l’option Sphere activée).
  • I est l’intensité lumineuse calculée par la loi d’atténuation choisie (sans l’option Sphere).
  • D est la distance spécifiée par Dist.
  • r est la distance à la lampe à laquelle on veut obtenir l’intensité lumineuse.

Voyez également le graphique, à la fin de la description de l’option d’atténuation Lin/Quad Weighted

Rendu montrant l’atténuation lumineuse (de type Constant), avec l’option Sphere active.
Rendu montrant l’atténuation lumineuse (de type Constant), avec l’option Sphere désactivée.


Exemples

Distance

Dans cet exemple, la lampe Lamp a été placée assez près du groupe de plans. Cela fait que la lumière affecte les plans de devant, du milieu, et de l’arrière, de manière plus contrastée. En regardant (Différentes valeurs de Distance) vous pouvez voir que plus Dist est augmenté, plus les objets deviennent clairs.

Dist : 10.
Dist : 100.
Dist : 1000.
Différentes valeurs de Distance (ombres désactivées).


Le paramètre Dist contrôle où la lumière tombe – de manière linéaire par défaut – à la moitié de sa valeur de départ, à partir de l’origine de la lumière. Quand vous augmentez ou diminuez cette valeur vous modifiez où ce passage à la moitié a lieu. Vous pouvez penser à Dist comme à la surface d’une sphère, et cette surface est le lieu où la lumière est à la moitié de son intensité originale, quelle que soit la direction. Notez que l’intensité lumineuse continue de décroître après Dist. Dist ne donne que la distance à laquelle l’énergie lumineuse est moitié moindre que celle de départ.


Notez dans (Dist : 1000) que les objets les plus éloignés sont très lumineux. C’est parce que la décroissance (de la première moitié) s’étend sur une longue distance, ce qui signifie que la lumière est très forte quand elle atteint les derniers objets. Ce ne sera pas avant 1000 unités (de distance, ou BU, pour “Blender Unit”) que l’intensité lumineuse sera tombée à la moitié de son énergie de départ.


Cela contraste avec (Dist : 10) où la décroissance est si rapide que les objets les plus éloignés sont très chichement éclairés. L’intensité lumineuse est diminuée de moitié avant d’atteindre le dixième objet.


Vous vous demandez peut-être pourquoi les premiers plans semblent être assombris ? Cela vient de ce que l’angle entre les rayons lumineux et la surface des objets devient très oblique (c-à-d que l’angle entre les rayons et la normale de cette surface tend vers les 90°). Telle est la nature de la lampe Lamp. En la déplaçant à l’infini vous vous approcheriez des caractéristiques d’une lampe Sun sur ce point.

Inverse Square

Inverse Square fait que l’intensité lumineuse décroît sur une base non-linéaire, en l’occurrence, quadratique. L’aspect caractéristique de l’utilisation de Inverse Square est que l’intensité lumineuse commence par décroître très lentement, puis de plus en plus rapidement. Nous pouvons voir cela sur les images (Inverse Square activé).


Inverse Square (Dist : 10).
Inverse Square (Dist : 100).
Inverse Square (Dist : 1000).
Inverse Square activé (avec les distances spécifiées).


Avec Inverse Square activé, le champ Dist indique également là où l’intensité commence à décroître plus rapidement, pour faire simple (voyez la description des atténuations lumineuses pour plus de précisions).


Dans (Inverse Square (Dist : 10)), l’intensité lumineuse décroît si rapidement que les derniers objets ne sont même pas éclairés.


Les deux (Inverse Square (Dist : 100)) et (Inverse Square (Dist : 1000)) semblent quasiment identiques, et ce parce que Dist est réglé au-delà du plus éloigné des objets, à environ 40 BU. Donc tous les objets reçoivent presque l’intensité lumineuse maximale.


Comme précédemment les premiers objets sont plus sombres que ceux plus éloignés car ils sont très proches de la lampe. Rappelez-vous, la luminosité de la surface d’un objet est aussi dépendante de l’angle entre la normale de la surface et le rayon de lumière venant de la lampe.


Cela signifie qu’il y a au moins deux facteurs qui influent sur l’éclairement de la surface d’un objet : l’intensité lumineuse et l’angle entre la lumière et la normale de la surface de cet objet.

Sphere

Capture d’écran d’une vue 3D, montrant le cercle-couperet Sphere de la lampe.

Sphere indique que l’intensité lumineuse sera nulle à la distance Dist et au-delà, quelle que soit l’atténuation lumineuse choisie. (Sphère couperet) montre un exemple en vue de côté de la scène avec Sphere activé et une distance de 10.


Aucun objet hors de la sphère ne reçoit de lumière.


Le champ Dist détermine donc maintenant à la fois le rayon de la sphère au-delà de laquelle il n’y a plus de lumière, et la décroissance lumineuse. Notez qu’il n’y a pas de transition abrupte au niveau de la sphère : la décroissance de l’intensité lumineuse est progressive (pour plus de détails, voyez les descriptions de l’option Sphere et des atténuations lumineuses ci-dessus).

Sphere (Dist : 10).
Sphere (Dist : 20).
Sphere (Dist : 40).
Sphere activé (avec les distances spécifiées, atténuation lumineuse Inverse Linear).


Dans (Sphere (Dist : 10)), le rayon de la sphère couperet est de 10 unités, ce qui signifie que l’intensité lumineuse est aussi contrôlée par 10 BU de distance. Avec une atténuation linéaire, l’intensité lumineuse est déjà très faible avant même d’atteindre le premier objet.


Dans (Sphere (Dist : 20)), le rayon de la sphère couperet est maintenant de 20 unités et de la lumière atteint les objets du milieu.


Dans (Sphere (Dist : 40)), le rayon de la sphère couperet est maintenant de 40 BU, ce qui est au-delà du dernier objet. Cependant, la lumière ne parvient pas aux derniers objets, car son intensité est déjà quasiment tombée à zéro.

Astuces

Si une lampe Lamp est réglée pour ne pas projeter d’ombres, elle éclaire à travers murs et autres obstacles. Pour réaliser de sympathiques effets comme un feu, ou une pièce éclairée aux chandelles, vue de l’extérieur par une fenêtre, l’option Sphere est alors un must. En jouant précisément sur la valeur Dist, vous pouvez faire briller votre chaude lumière de feu uniquement dans la pièce, tout en illuminant l’extérieur avec une froide lumière lunaire, cette dernière obtenue avec une lampe Sun, Hemi, ou les deux.


Voyez aussi