تهیه HDRI map
شاید بسیاری از افراد اهمیت یک HDRI map را چیزی بیش از یک تصویر زیبا ندانند. HDR map ها بر دامنه داینامیک پیش‌نمایش‌های یک تصویر تأثیر گذار هستند و از این رو، مهم است که بدانیم به دنبال چه چیزی هستیم و کیفیت پایین این map ها را تشخیص دهیم. در مقاله حاضر، در این زمینه با تمرکز بر «دامنه داینامیک» بحث میشود؛ چیزی که مخصوصاً توسط سازندگان HDRI map جدی گرفته نمی‌شود.
هنگام تهیه یک HDRI map به چه چیزهایی باید دقت کرد؟
منابع مختلفی در اینترنت برای تهیه HDRI map وجود دارند؛ ولی در این میان تعداد کمی از آنها محصولاتی با کیفیت و ارزشمند ارائه می‌کنند. در اینجا، به برخی از نکاتی که باید در HDRI map توجه شوند، اشاره می‌کنیم:
۱) دامنه داینامیک
مهمترین مسئله، دامنه داینامیک حقیقی یک تصویر است. این موضوع در واقع اساس بحث این مطلب را تشکیل می‌دهد و بعداً دوباره به آن باز خواهیم گشت. ولی اکنون به مرور ویژگی‌های یک HDRI مناسب می‌پردازیم.
۲) کارآیی map برای رندرینگ
یک فضای کویری برای رندرینگ مدل ساعت‌مچی مناسب نیست؛ همین‌طور قرار نیست که رندر یک خودروی کانسپت را بر روی یک میز آشپزخانه انجام دهید. بنابراین ابتدا درباره فضایی که قرار است کار خود را در آن انجام دهید، فکر کنید تا کاملاً برای صحنه‌ای که رندر می‌کنید مناسب باشد. حتی اگر نخواهید که از HDRI در پشت صحنه رندر آبجکت‌هایتان استفاده کنید، فضای صحنه اهمیت زیادی دارد. در این فضا بازتاب‌ها نمایش داده میشود و نورپردازی شما شکل می‌گیرد. اگر از آبجکت‌ها در فضایی بیرون از وضعیت واقعی آنها رندر بگیرد، ظاهری غیرطبیعی خواهند داشت.
۳) تغییرات در بسته‌ها یا مجموعه‌های HDRI
وقتی یک مجموعه کامل HDRI را تهیه می‌کنید، یک سری تغییرات در فضاها وجود خواهد داشت. بسیاری از کالکشن‌ها map های زیادی از فضاهای باز و گسترده در خود دارند. ابرهایی که از تپه X دیده میشوند دقیقاً همانند ابرهایی است که از تپه Y قابل‌مشاهده هستند؛ بنابراین مورد استفاده‌ای برای تعداد ۱۵ عدد map در همان ناحیه و در همان زمان وجود ندارد. همین شرایط برای فضاهای شهری و حتی داخل ساختمان برقرار است. map هایی که در زیر می‌بینید، به نظر متفاوت می‌آیند، ولی تفاوت آنها بر رندرینگ شما اندک است.
۴) روشنایی و کنتراست
یک HDRI map برای انعکاس در رندرینگ و نورپردازی واقع‌گرا در صحنه استفاده میشود. بنابراین چیزهایی که در یک map احتیاج دارید، یکی ویژگی‌های جالب توجه در انعکاس‌های شماست و دیگری یک نورپردازی مناسب که به صحنه‌تان زندگی ببخشد. بنابراین سعی کنید که حتماً با یک hdri map مشخص از صحنه رندر تهیه کنید. تنها در این صورت است که می‌توانید انعکاس‌های مناسب و نورپردازی بی‌نظیر آن را مشاهده کنید.
کنتراست چیزی است که معمولاً در یک HDRI map نیاز خواهید داشت. کنتراست در انعکاس‌ها روی متریال‌ها، حتی متریال‌هایی مات مانند پلاستیک ظاهر میشود. همچنین منابع نور را بررسی کنید؛ اینکه چه تعداد منبع نور، با چه رنگ‌ها و ابعادی و در کدام موقعیت قرار گرفته‌اند.
در اینجا یک نمونه HDRI map را مشاهده می‌کنید که منبع‌ها نور زیادی در آن به کار رفته و از کنتراست مناسبی برخوردار است. در کنار یک رندر از یک صحنه را می‌بینید که با همان HDRI map انجام شده است؛ در این تصویر انعکاس‌ها و نورپردازی مناسب را می‌توانید ببینید.
۵) رزولوشن در برابر درخشندگی
خودتان را با اعداد عجیب و غریب در رزولوشن درگیر نکنید؛ رزولوشن بالاتر همیشه به معنای کیفیت بهتر نیست. اگر یک map با رزولوشن بالا وضعیتی محو دارد، در این حالت رزولوشن بالا هیچ فایده‌ای نخواهد داشت. HDRI map های مناسب در حالت مشاهده ۱۰۰ درصد، وضعیتی درخشان دارند.
۶) کیفیت تصویر
بسیاری از map ها با لنز‌های معیوب ساخته میشود و نقص‌های زیادی ممکن است در آنها دیده شود؛ مشکلاتی نظیر گرد و غبار، خراش‌ها، خطوط لرزان، حضور عکاس در نمای تصویر و … . در تصویر زیر نمونه‌ای از خطوط لرزان (سمت چپ) و گرد و غبار و سطوح معیوب (سمت راست) را ملاحظه می‌کنید.
۷) خطوط عمودی
در برخی مواقع با دیدن تصویر احساس می‌کنیم که یک ساختان در حال افتادن است. دلیل این موضوع این است که HDRI به خوبی گرفته و پرداخته نشده است. این مشکل که عامل انسانی دارد، می‌بایست در نرم‌افزارهای stitching اصلاح شود. در همین حال، بسیاری از کاربران توجه زیادی به آن ندارند. در این تصویر نمونه، خطوط قائمی را ملاحظه می‌کنید که اصلاح نشده‌اند. همین‌طور وضعیت خطوط افقی منحنی رسیدگی نشده است:
تعریف دامنه داینامیک یک HDRI map
در واقع، دامنه داینامیک عبارت است از اختلاف بین تاریک‌ترین و روشن‌ترین پیکسل در تصویر. به عنوان مثال اگر می‌خواهید یک HDRI map از حال و هوای آفتابی دارای بازتاب‌ها و نورپردازی نزدیک به شرایط واقعی داشته باشد، می‌بایست یک دامنه داینامیک بالا برای آن درنظر بگیرید. در این حالت، خورشید فوق‌العاده درخشان است و نواحی سایه‌دار بسیار تاریک هستند. در واقع باید گفت که با دوربین‌های امروزی نیز نمی‌توان به طور کامل دامنه داینامیک یک صحنه آفتابی را برداشت کرد. حتی با کمترین زمان نوردهی و کوچکترین دیافراگم، خورشید هنوز به عنوان یک نقطه فوق‌درخشان در تصویر شما ظاهر میشود. این در حالی است که سایر اجزای تصویر شما به رنگ تیره ظاهر میشوند!
بسیاری از HDRI map ها که در سطح وب پیدا میشوند، دامنه داینامیک کامل موجود در یک صحنه واقعی را در خود ندارند. در اینجا مقایسه‌ای بین دو HDRI map داریم که در هر دو، نوردهی به یک میزان پایین آورده شده است:
در یک HDRI map مناسب، وقتی از میزان نوردهی کاسته شود، درخشان بودن منبع نور همچنان حفظ میشود. این در حالی است که بقیه پیکسل‌ها به سمت تاریکی بیشتر حرکت می‌کنند. ولی همان‌طور که در ردیف پایین از تصویر بالا می‌بیینید، تنها پس از دو گام کاهش نوردهی، خورشید موجود در HDRI شروع به تغییر رنگ از سفید درخشان به خاکستری روشن می‌دهد.
در همین حال، به دو باند رنگ خورشید در میانه‌ی شکل توجه کنید. HDRI map بالایی قسمت بیشتری از دامنه داینامیک واقعی را دریافت می‌کند. در این حالت، مشاهده می‌کنیم پس از ۱۲ مرحله کامل از کاهش نوردهی، آنگاه شدت نور خورشید شروع به تغییر می‌کند. این در حالی است که در HDRI پایینی پس از ۱۲ مرحله با یک خورشید کاملاً سیاه روبرو هستیم.
میزان نوردهی
دامنه داینامیک یک HDRI map معمولاً به صورت میزان نوردهی (EV) یا ضریب F بیان میشود. یک واحد EV مطابق یک توقف کامل نور بر روی دوربین است. به عنوان مثال رفتن از زمان نوردهی ۱/۴۰۰s به ۱/۲۰۰s برابر یک توقف کامل یا یک EV است.
عدد EV به صورت مستقیم ارتباطی با تعداد تصاویر استفاده شده برای تولید HDRI map ندارد. بسیاری از دوربین‌ها میزان نوردهی را به صورت گام‌های یک‌دوم و یا حتی یک‌سوم تنظیم می‌کنند. بنابراین اگر ۱۲ نوردهی متفاوت امّا با فواصل یک‌سوم برداشت کنید، در این حالت تنها ۴ گام کامل یا ۴ EV دریافت کرده‌اید. دانستن این مسئله بسیار اهمیت دارد.
تمام این آشفتگی‌ها ناشی از این است که در بسیاری از وب‌سایت‌ها از اعداد تصادفی و متفاوتی برای HDRI هایشان استفاده می‌کنند. بنابراین، به طور کلی نمی‌توان به این اعداد اعتماد کرد و باید حتماً HDRI را به محیط فتوشاپ یا نرم‌افزار مشابه دیگری ببرید و دامنه داینامیک آن را ارزیابی کنید.
به عنوان یک راهنما، می‌توانید از این نکات برای اطمینان از درستی اعداد اعلام شده استفاده کنید:
۱) صحنه آفتابی در فضای باز
در این حالت باید به دنبال EV بین ۱۰ تا ۱۳ باشید. EV برابر ۱۳ به معنای رفتن از زمان نوردهی ۱/۴۰۰۰s به ۱s است. در یک صحنه آفتابی، زمان نوردهی یک ثانیه همراه با یک دیافراگ بسیار کوچک حتماً منجر به یک تصویر بسیار درخشان میشود. بنباراین در هنگام عکاسی در این گونه حالت، استفاده از زمان‌های نوردهی طولانی‌تر فایده‌ای نخواهد داشت؛ زیرا موجب درخشندگی بیش از حد در صحنه خواهد شد. EV های بالاتر یکی از قابلیت‌های دوربین بسیار پیشرفته است که می‌توانند در زمان‌های نوردهی بسیار کم تصویربرداری کنند.
۲) صحنه‌ها در فضای بسته
در این حالت، دامنه داینامیک بالاتری شاهد خواهیم بود. زیرا نورهای داخلی به مراتب درخشندگی کمتری نسبت به خورشید دارند. بنابراین دوربین‌های امروزی می‌توانند این نور را بهتر ثبت کنند.
اگر یک HDRI یک بازه EV بسیار کوچک داشته باشد، در آن صورت می‌توانید با اطمینان بگویید که این HDRI map مناسب نیست و دامنه داینامیک بالایی ندارد.
دامنه داینامیک در برابر نورپردازی و بازتاب‌ها
شاید بپرسید که یک دامنه داینامیک نامناسب در یک HDRI map چه مشکلی می‌تواند ایجاد کند. همان‌طور که قبلاً نیز اشاره شد، وقتی دامنه داینامیک را به صورت کامل ثبت نکرده باشید، یعنی در حقیقت شرایط نورپردازی محیط واقعی را دریافت نکرده‌اید. در نتیجه وقتی صحنه مدل سه‌بعدی خود را رندر می‌کنید، مطابقت چندانی با صحنه واقعی نخواهد داشت.
در اینجا یک مقایسه‌ای داریم که بین رندرینگ یک صحنه با دو HDRI map مختلف انجام شده است:
تفاوت بین دو تصویر کاملاً مشخص است. این دو تصویر چون هر دو در یک روز آفتابی گرفته شده‌اند می‌بایست ظاهری یکسان ایجاد می‌کردند. سه نکته در این رابطه حائز اهمیت خواهد بود:
-
رنگ نورپردازی
-
مشخص بودن محدوده سایه
-
قدرت بازتاب
قدرت بازتاب
متریال قرمز‌رنگ از نوع پلاستیک است که قابلیت انعکاس چندان بالایی ندارد. همان‌طور که در سمت چپ تصویر می‌بینید، خورشید به عنوان یک منبع نور بسیار درخشان، هنوز حضوری پررنگ در بازتاب‌ها دارد. بقیه بخش‌های فضا به صورت کاملاً تاریک بازتاب میشوند؛ مطابق چیزی که از آنها انتظار می‌رود. همچنین می‌توانید مشاهده کنید که بازتاب آسمان در آبجکت‌ها بیشتر از درختان و گیاهان است. این موضوع طبیعی است؛ زیرا آسمان به مراتب روشن‌تر از درختان است.
در سمت راست تصویر، می‌توان دید که بالانس بازتاب‌ها کاملاً با خطا همراه است. بنای سفیدرنگ در انعکاس‌ها حتی از خورشید هم روشن‌تر ظاهر شده است! این تصویر شبیه به رندرهای ۱۰ سال پیش است؛ زمانی که تصاویر با دامنه داینامیک پایین به عنوان انعکاس فضاها استفاده می‌شد.
مشخص بودن محدوده سایه
مشخص بودن محدوده سایه مستقیماً به اندازه منبع نور ارتباط دارد. در این HDRI map ها، خورشید به عنوان منبع اصلی نور قرار دارد. تصویر سمت چپ دارای مرزهای مشخصی در سایه دارد و شما می‌توانید مشاهده کنید که روشن‌ترین پیکسل‌های HDRI تنها نقاط کوچکی را می‌پوشانند.
در تصویر سمت راست، خورشید بسیار بزرگتر است و هیچ پیکسل روشن‌تری در میانه ستاره نورانی وجود ندارد. بنابراین تمام این پیکسل‌ها تأثیر بسیار زیادی بر روشنایی کلی دارند. در این حالت، به دلیل بزرگی خورشید، سایه‌های ملایم بسیار نرم دیده میشوند. در همین حال این سایهها به سختی قابل‌رؤیت هستند؛ زیرا هیچ تفاوتی بین شدت نور خورشید و آسمان نیست. بنابراین تعادل روشنایی به طور کامل به هم خورده است.
رنگ نورپردازی
علاوه براین، به خاطر این برهم خوردن تعادل روشنایی، تصویر سمت راست به رنگ آبی متمایل شده است.
در حالت عادی، خورشید یک شیء زردرنگ بسیار نورانی و در همین حال بسیار کوچک است. آسمان نیز یک فضای بزرگ و کم‌نورتر آبی‌رنگ است. آسمان تلاش می‌کند که روشنایی محیط را به رنگ آبی درآورد ولی با قدرت نور زرد خورشید خنثی میشود. این دو با یکدیگر در تعادل هستند و در نتیجه در تصویر نهایی، نواحی اطراف نور آفتاب اندکی متمایل به زرد و نواحی روشن شده از طریق آسمان (سایهها) اندکی متمایل به آبی میشوند.
در زیر، دو پیکسل، یک در ناحیه تابش مستقیم آفتاب و دیگری در سایه انتخاب شده‌اند. می‌تواند مشخصاً دید که سایهها اندکی آبی‌رنگ هستند و در آفتاب، رنگ‌ها متمایل به زرد میشوند.
ارزیابی رندرهای نمایشی
اگر بخواهید دامنه داینامیک واقعی یک HDRI map را قبل از تهیه و خرید آن بدانید، به راحتی می‌توانید از طریق مشاهده تصاویر نمایشی رندر شده با آنها از این موضوع اطلاع حاصل کنید. اگر صحنه در یک فضای آفتابی باشد، نباید تصویر حالتی کاملاً آبی و با سایه‌های بسیار نرم باشد. همین موضوع برای صحنه‌هایی که در فضای بسته هستند نیز صادق است. در این حالت، موقعیت منابع نور از جمله پنجره‌ها را بررسی کرده و تصویر پیش‌نمایش رندر شده را نسبت به مطابقت سایهها و انعکاس‌ها ارزیابی کنید.
منبع : vnplugin
