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Opzioni della macchina fotografica (Focal Blur)

In questo secondo tutorial vedremo come è possibile creare una immagine renderizzata di una scena ottenendo un risultato simile a quello che si ottiene su di una normale fotografia. Mi riferisco agli effetti della profondità di campo visibili in ogni immagine ottenuta con una normale macchina fotografica. La profondità di campo è quel tipico effetto di sfuocatura degli oggetti che si trovano in due zone dello spazio inquadrato. La prima zona è posta tra il piano di messa a fuoco minima e il soggetto che inquadra con la macchina fotografica mentre la seconda è posta tra il piano di messa a fuoco massima e l'infinito. In una situazione reale la distanza dei due piani rispetto a chi osserva dipende dalla focale dell'obiettivo e dal diaframma usato (apertura relativa). In POV-Ray questo effetto (Focal Blur) viene simulato mediante raggi supplementari di sovracampionamento dei pixels nelle due zone dell'immagine viste in precedenza.
Costruiamo una semplice scena, mediante la quale attueremo le seguenti operazioni:
Inseriamo nella nostra nuova scena (File/New Scene) un cilindro ed una sfera. Scaliamo un pò il cilindro in altezza e spostiamo la sfera in Z in modo da posizionarla adagiata sulla sommità del cilindro. Aggiungiamo anche un Infinite Plane per simulare il pavimento di appoggio per gli oggetti.
Vogliamo creare una scena che contiene un certo numero di oggetti come quello appena definito (insieme sfera-cilindro) uguali fra di loro e posizionare la fotocamera in modo opportuno per effettuare dei rendering e poter verificare l'effetto, sull'immagine finale, di diversi settaggi di Focal Blur. La serie degli oggetti sarà quindi posizionata a distanze regolari dalla macchina fotografica per poter valutare meglio la profondità di campo che ne risulterà.
Per creare duplicati di un oggetto semplice o complesso (insieme di altri oggetti) in Moray possiamo utilizzare il classico Copy/Paste della Clipboard di Windows o, meglio ancora, lo specifico comando di duplicazione di Moray: Duplicate. Utilizzeremo la seconda possibilità per saggiarne alcune funzionalità di base.
Prima di fare questo però, per rendere più efficiente il nostro lavoro, creiamo una entità di tipo Group che utilizzeremo per raggruppare in un unico oggetto composto la sfera ed il cilindro. Sarà più facile e veloce duplicare il gruppo per creare la nostra serie di soldatini. Selezioniamo il bottone Group . Verrà automaticamente create una entità gruppo. Nella sezione Group Parameters andiamo a selezionare il bottone Add per aggiungere nel gruppo (nel mio caso chiamato Group001) prima la sfera e poi il cilindro (si seleziona l'oggetto da aggiungere nella lista che si presenta nella finestra Add subobjects to Group001 e si conferma con il bottone Add Object). Dopo aver aggiunto sfera e cilindro al gruppo chiudiamo la finestra con Close. Ora il gruppo è selezionato e definito. Il gruppo si comporta come unico oggetto sia per le trasformazioni che per l'aspetto (colore, texture). Se cancellate il gruppo cancellate anche tutti gli oggetti contenuti in esso! Occorre estrarli singolarmente (con il bottone Ungroup) prima di procedere alla cancellazione dell'entità gruppo. Tutti i parametri relativi a colore e materiale dei singoli oggetti rimangono ma sono secondari rispetto alle caratteristiche assegnate al gruppo. Non è il nostro caso perchè non ci siamo ancora cimentati nell'assegnare alcun tipo di colore o materiale ai nostri oggetti.
Ora, prima di duplicarlo, assegnamo un semplice materiale al gruppo (assegnare un materiale al gruppo vuol dire assegnarlo all'insieme degli oggetti che lo compongono ma direttamente ad essi). Ad esempio una Standard Texture con Pigment RGB 0.573,0.719,0.74 e Finish con Phong 0.367 e Specular di 0.137.
A questo punto possiamo duplicare il nostro soldatino. Mediante il pulsante opportuno, posto nella seconda barra degli strumenti (oppure Edit/Duplicate del menu principale di Moray, o ancora Ctrl-D della tastiera) accediamo alla finestra di dialogo Duplicate Object. Da questa finestra di dialogo è possibile attuare un certo numero di trasformazioni 3D dell'oggetto selezionato duplicandolo secondo le modalità Offset o Factor. Rimandandovi ad un tutorial dedicato per una spiegazione più dettaggliata, limitiamo il nostro intervento alla sezione Translation. E' possibile creare n copie di un oggetto, come specificato dal campo Copies. Ognuna delle copie subirà le trasformazioni richieste, aggiungendole di volta in volta rispetto a quella precedente (in modo incrementale, Offset) o moltiplicandole rispetto alla precedente (Factor)
Scegliamo la modalità Offset e richiediamo 4 copie del nostro gruppo con traslazione in Y di 3.0 (inseriamo il valore 3 nel secondo campo della sezione Translation). Moray creererà le copie richieste lungo la direzione positiva dell'asse Y ad intervalli regolari di 3 unità di scena.
Ripetiamo con lo stesso gruppo iniziale selezionato ma con incremento di -3, sempre in Y. Moray ripeterà la duplicazione ma lungo la direzione negativa dell'asse Y. Modifichiamo la vista 3D della fotocamera in modo da inquadrare lateralmente ed in profondità la nostra fila di soldatini. Aggiungiamo due punti luce sul lato sinistro in alto, lo stesso del punto di vista della fotocamera. Più o meno come in figura (vista TOP).
Prima di passare al rendering dobbiamo assegnare un materiale al piano di base della scena. Scegliamo uno Standard Texture con Hexagon solid color come Pigment. Lascio a voi la scelta dei colori che definiscono la struttura a blocchi dell'hexagon pigment. La disposizione della texture ad esagoni ci aiuterà nel valutare gli effetti della profondità di campo.
Possiamo finalmente dare una occhiata ai parametri della fotocamera per il settaggio del Focal Blur. Selezioniamo la Camera e osserviamo la sezione Focal Blur Parameters. La sezione va innanzitutto abilitata con l'opzione Enabled. Il parametro Aperture determina in qualche modo la profondità del campo a fuoco, analogamente al diaframma degli obiettivi fotografici. Elevati valori di Aperture determineranno un campo di messa a fuoco ristretto mentre con valori ridotti otterremo l'effetto contrario (con valori prossimi allo 0 la scena sarà praticamante tutta a fuoco). Samples equivale al parametro blur_samples di POV-Ray ed equivale al numero di raggi utilizzati dal motore di rendering per ogni pixel dell'immagine ai fini della resa "morbida" (sfumata) nelle zone di sfocatura (maggiore sarà questo valore, migliore sarà la resa in termini di sfumature). Confidence e Variance sono parametri fini per la resa dei colori nelle zone di sfumatura, ma per questo vi rimando alla documentazione di POV-Ray (in linea di massima valori ridotti di Variance ed elevati di Confidence producono risultati migliori, ma tempi più lunghi per ottenere l'output finale). La barra Presets infine stabilisce grossolanamente ed in modo predefinito i parametri precedenti per ottenere risultati che vanno da un generico Low (scarsa qualità) ad un generico High (qualità elevata).
Per il nostro scopo sarà sufficiente fissare i valori di Samples, Confidence e Variance (rispettivamente 100, 0.8 e 0.001, ma potete naturalmente modificarli secondo le vostre esigenze, tenendo conto sempre del fatto che ad una maggiore qualità corrisponde sempre tempi più lunhgi per il rendering).
Per una valutazione qualitativamente evidente delle differenze nella resa del Focal Blur ho effettuato tre rendering della stessa scena con valori di Aperture di 3.0, 0.8 e 0.02. I risultati sono stati i seguenti.

Come si può facilmente osservare dalle immagini, nella prima (Aperture 3.0) è a fuoco praticamente solo il soldatino centrale, nella seconda solo i 4-5 centrali mentre nell'ultima praticamente tutta la scena è a fuoco.
Ora avete una valida alternativa alle immagini tutto-a-fuoco classiche del raytracing (e poco realistiche se paragonate alle fotografie tradizionali).

Happy rendering with Moray.

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