وحدات الضوء الفيزيائية والكاميرا في جودو
لم نستخدم وحدات الضوء الفيزيائية والكاميرا؟
يستخدم جودو وحدات عشوائية للعديد من الخصائص الفيزيائية التي تنطبق على الضوء مثل اللون والطاقة وزاوية الرؤية للكاميرا والتعرض. بشكل افتراضي، تعتمد هذه الخصائص على وحدات تختارية لأن استخدام الوحدات الفيزيائية الدقيقة يأتي مع بعض التنازلات التي قد لا تكون مجديّة للعديد من الألعاب. يفضل جودو سهولة الاستخدام بشكل افتراضي، ولذلك فإن وحدات الضوء الفيزيائية غير مُفعَّلة بشكل افتراضي.
مميزات الوحدات الفيزيائية
إذا كنت تهدف إلى الواقعية في مشروعك، يمكن أن يساعد استخدام الوحدات الحقيقية كأساس في جعل الأمور أسهل للضبط. المراجع للمواد والأضواء وسطوع المشهد في العالم الحقيقي متاحة بشكل كبير على مواقع مثل Physically Based.
استخدام وحدات العالم الحقيقي في جودو يمكن أن يكون مفيدًا أيضًا عند نقل مشهد من برامج النمذجة الثلاثية الأبعاد الأخرى التي تستخدم وحدات الضوء الفعلية (مثل برنامج Blender).
مساوئ الوحدات الفيزيائية
أكبر عيب في استخدام وحدات الضوء الفعلية هو أن عليك الانتباه تمامًا إلى نطاق الديناميكية المستخدم في الوقت المعطى. قد تواجه أخطاء دقة العدد العائم عند مزج كثافات ضوء عالية جدًا مع كثافات ضوء منخفضة جدًا.
عمليًا، يعني ذلك أنه يتوجب عليك إدارة إعدادات التعريض يدويًا لضمان أنك لا تفرط في تعريض أو تقليل تعريض البيئة الخاصة بك كثيرًا. يمكن أن يساعد التعريض التلقائي في تحقيق التوازن في الإضاءة في البيئة لجلبها إلى نطاق طبيعي، ولكنه لا يمكن أن يسترد الدقة المفقودة من نطاق ديناميكي عالٍ جدًا.
استخدام وحدات الضوء الفعلية ووحدات الكاميرا لن يجعل مشروعك يبدو أفضل تلقائياً. في بعض الأحيان، الابتعاد عن الواقعية قد يجعل المشهد يبدو أفضل للعين البشرية. كما يتطلب استخدام الوحدات الفعلية كمية أكبر من الدقة مقارنة بالوحدات غير الفعلية. معظم الفوائد التي تأتي من استخدام الوحدات الفعلية يمكن الحصول عليها فقط إذا تم ضبط الوحدات بشكل صحيح لتتناسب مع المرجع الحقيقي في العالم الحقيقي.
ملاحظة: الوحدات الفعلية للضوء متاحة فقط في التقديم ثلاثي الأبعاد، وليس في التقديم ثنائي الأبعاد.
ضبط إعدادات وحدات الضوء الفيزيائي
وحدات الضوء الفيزيائي يمكن أن تفعل بشكل منفصل عن وحدات الكاميرا الفيزيائية
لتفعيل وحدات الضوء الفيزيائي بشكل صحيح، يتطلب أربع خطوات:
- فعّل إعدادات المشروع.
- اضبط الكاميرا.
- اضبط البيئة.
- اضبط عقد
Light3D
نظرًا لأن وحدات الكاميرا والإضاءة الفعلية تتطلب فقط عدد قليل من الحسابات للتعامل مع تحويل الوحدات، فإن تمكينها لا يؤثر على الأداء العام لوحدة المعالجة المركزية بشكل ملحوظ. ومع ذلك، من جهة وحدة المعالجة الرسومية، فإن وحدات الكاميرا الفعلية تفرض حاليًا العمق الحقلي. وهذا يُظهر تأثيرًا معتدلاً على الأداء. للتخفيف من هذا التأثير، يمكن تقليل جودة العمق الحقلي في إعدادات المشروع المتقدمة.
تفعيل إعدادات المشروع
افتح إعدادات المشروع، وفعل النقلة المتقدمة ثم فعّلRendering > Lights And Shadows > Use Physical Light Units، وأعد تشغيل المحرر.
تكوين الكاميرا
تحذير: عندما تكون وحدات الإضاءة الفعلية مفعلة وإذا لديك عقدة
WorldEnvironmentفي مشهدك (على سبيل المثال محرر البيئة غير مفعل)، يجب عليك أن يكون لديك موردCameraAttributesمعين ومرتبط بعقدةWorldEnvironment. وإلا فإن منظر العرض الثلاثي الأبعاد في المحرر سيبدو مشرقًا للغاية في حالة وجود لعقدةDirectionalLight3Dواضحة.
يمكنك إضافة مورد CameraAttributes على عقدة Camera3D إلى خاصية السمات Attributes الخاصة بها. يُستخدم هذا المورد للتحكم في العمق الميداني والتعرض للكاميرا. عند استخدام CameraAttributesPhysical ، يُستخدم أيضًا خاصية البعد البؤري الخاصة به لضبط حقل الرؤية للكاميرا.
عندما تكون وحدات الضوء الفعلية مفعلة، يصبح هناك الخصائص الإضافية التالية متاحة في قسم التعرض Exposure الخاص بالعقدة CameraAttributesPhysical:
- فتحة العدسة Aperture: حجم فتحة الكاميرا، يُقاس بوحدة f-stop. f-stop هو نسبة بين البعد البؤري للكاميرا وقطر الفتحة. ضبط فتحة عالية يؤدي إلى فتحة أصغر مما يؤدي إلى صورة أكثر ظلامة وتركيز أوضح. ضبط فتحة منخفضة يؤدي إلى فتحة عريضة تسمح بدخول مزيد من الضوء مما يُنتج عنه صورة أكثر إشراقاً وأقل تركيزًا.
- السرعة الغالق Shutter Speed: الزمن الذي يستغرقه الغالق للفتح والإغلاق، يُقاس بالثواني المعكوسة (
1/N). القيمة الأقل تدخل مزيدًا من الضوء مما يُنتج صورة أكثر إشراقًا، في حين تدخل القيمة الأعلى كمية أقل من الضوء مما يؤدي إلى صورة أكثر ظلامًا. عند الحصول على هذه الخاصية أو تعيينها باستخدام سكريبت script، تكون الوحدة بالثواني بدلاً من الثواني المعكوسة. - الحساسية Sensitivity: حساسية أجهزة الاستشعار في الكاميرا، يُقاس بالـ ISO. الحساسية العالية تؤدي إلى صورة أكثر إشراقًا. عند تفعيل التعرض التلقائي، يُمكن استخدام هذا كطريقة لتعويض التعرض. مضاعفة القيمة تزيد من قيمة التعرض (المقاسة بالـ EV100) بمقدار 1 ستوب.
- مضاعف Multiplier: مضاعف للتعرض غير الفيزيائي. القيم العالية تزيد سطوع المشهد. يُمكن استخدام هذا لتعديلات ما بعد المعالجة أو لأغراض الرسوم المتحركة.
القيمة الافتراضية للفتحة والتي تبلغ 16 وحدة فوتوغرافية هي مناسبة للاستخدام في الهواء الطلق أثناء النهار (أي، مع الإضاءة الاتجاهية DirectionalLight3D الافتراضية). بينما تعد القيم بين 2 و 4 أقل وضوحًا أكثر مناسبًا للاستخدامات الداخلية.
سرعة الغالق العادية المستخدمة في التصوير الفوتوغرافي وإنتاج الأفلام هي 1/50 (0.02 ثانية). وفي التصوير الليلي، يستخدم عادة زمن الغالق حوالي 1/10 (0.1 ثانية)، بينما يستخدم في التصوير الرياضي سرعات غالق بين 1/250 (0.004 ثانية) و 1/1000 (0.001 ثانية) للحد من انعكاس الحركة.
عادةً ما تُعدُّ الحساسية في الحياة الواقعية بين 50 إلى 400 آيزو للتصوير الخارجي أثناء النهار، اعتمادًا على ظروف الطقس. تستخدم القيم الأعلى للتصوير الداخلي أو أثناء الليل.
ملاحظة: على عكس الكاميرات الحقيقية، تأثيرات الزيادة في حساسية ISO أو إنقاص سرعة الغالق (مثل الحبيبات المرئية أو المسارات الضوئية)، لا تُحاكى في جودو
انظر إلى ضبط إعدادات وحدات الكاميرا الفيزيائية للحصول على وصف لخصائص CameraAttributesPhysical المتاحة أيضًا عند عدم استخدام وحدات الضوء الفعلية.
ضبط البيئة
تحذير: الضبط الافتراضي مصمم للمشاهد النهارية في الهواء الطلق. ستحتاج المشاهد الليلية والداخلية إلى تعديلات على إضاءة الاتجاه الثلاثية الأبعاد وكثافة الخلفية في بيئة العالم لتبدو صحيحة. وإلا فإن الأضواء الوضعية ستكون بالكاد مرئية في كثافتها الافتراضية.
إذا لم تضف عقدة WorldEnvironment وCamera3D إلى المشهد الحالي بعد، فافعل ذلك الآن عن طريق النقر على 3 نقاط رأسية في أعلى نافذة محرر الثلاثي الأبعاد. انقر على أضف شمس إلى المشهد، افتح الحوار مرة أخرى ثم انقر على أضف بيئة إلى المشهد.
بعد تفعيل وحدات الضوء الفيزيائية، تصبح خاصية جديدة متاحة للتحرير في مورد Environment:
- شدة الخلفية Background Intensity: شدة سماء الخلفية بواحدة النيت nits (شموع candelas لكل متر مربع). تؤثر هذه القيمة أيضًا على الضوء الخلفي والضوء المنعكس إذا تم تعيين أوضاعهما المعنية بالخلفية Background. إذا تم تعيين طاقة الخلفية Background Energy المخصصة، فإن هذه الطاقة تُضرب في الشدة.
ضبط عقد الضوء
بعد تفعيل وحدات الضوء الفيزيائية، تصبح خاصيتين جديدتين متاحتين في عقدات الضوء ثلاثي الأبعاد:
- الشدة Intensity: كثافة الضوء بوحدة اللوكس (DirectionalLight3D) أو وحدة اللومين (OmniLight3D/SpotLight3D). إذا تم تعيين طاقة Energy مخصصة، يتم ضرب هذه الطاقة بالشدة.
- درجة الحرارة Temprature: درجة حرارة لون الضوء المحددة بوحدة الكلفن. إذا تم تعيين لون مخصص، يتم ضرب هذا اللون بدرجة حرارة اللون.
شدة الضوء الكروي ثلاثي الأبعاد/ضوء البقعة ثلاثي الأبعاد
اللومن هو وحدة قياس للتدفق الضوئي المضيء، وهو المجموع الكلي لكمية الضوء المرئي الصادرة من مصدر الضوء لكل وحدة زمنية.
في حالة SpotLight3D، نفترض أن المنطقة خارج المخروط المرئي محاطة بمادة امتصاص ضوئية مثالية. وبناءً على ذلك، فإن السطوع الظاهر لمنطقة المخروط لا يتغير بينما يتغير حجم المخروط وينخفض ويزداد.
لمبة الإضاءة المنزلية النموذجية يمكن أن تتراوح ما بين 600 لومن إلى 1200 لومن. شمعة تبلغ حوالي 13 لومن، في حين أن إضاءة الشوارع يمكن أن تكون ما يقرب من 60000 لومن.
شدة DirectionalLight3D
لوكس هو قياس لكمية معدل الإشعاع الضوئي لكل وحدة مساحة، حيث يساوي لوكس لومن واحد في المتر المربع. لوكس هو قياس لكمية الضوء الذي يضرب سطحًا في وقت محدد.
على ضوء الاتجاه ثلاثي الأبعاد، في يوم مشمس صافٍ، قد تتلقى سطح معرض لأشعة الشمس المباشرة حوالي 100000 لوكس. غرفة نموذجية في منزل قد تتلقى حوالي 50 لوكس، في حين أن الأرض المضاءة بضوء القمر قد تتلقى حوالي 0.1 لوكس.
درجة حرارة الضوء
6500 كيلفن هو اللون الأبيض. القيم الأعلى تؤدي إلى ألوان أكثر برودة (أزرق)، بينما القيم الأقل تؤدي إلى ألوان أكثر دفء (برتقالية).
الشمس في الأيام الغائمة تبلغ حوالي 6500 كيلفن. في الأيام الصافية، تتراوح حرارة الشمس بين 5500 إلى 6000 كيلفن. في أيام صافية عند الشروق أو الغروب، تتراوح درجة الحرارة للشمس إلى حوالي 1850 كيلفن.
الخصائص الأخرى للضوء ثلاثي الأبعاد مثل الطاقة Energy واللون Color تظل قابلة للتحرير لأغراض الرسوم المتحركة وعند الحاجة المتكررة لإنشاء أضواء ذات خصائص غير واقعية.
ضبط إعدادات واحدات الكاميرا الفيزيائية
تستطيع تفعيل وحدات الكاميرا الفيزيائية بشكل منفصل عن وحدات الضوء الفيزيائية.
بعد إضافة مورد CameraAttributesPhysical إلى خاصية Camera Attributes في عقد الكاميرا ثلاثي الأبعاد، لن تكون بعض الخصائص مثل FOV قابلة للتحرير. بدلاً من ذلك ، ستكون هذه الخصائص محكومة الآن بخصائص CameraAttributesPhysical ، مثل البعد البؤري وفتحة العدسة.
توفر CameraAttributesPhysical الخصائص التالية في قسم المخروط الناقص:
- مسافة التركيز Focus Distance: مسافة العنصر عن الكاميرا التي ستكون في التركيز، مقاسة بالأمتار. داخليًا، سيتم تثبيت هذا المسافة لتكون على الأقل 1 مليمتر أكبر من البعد البؤري.
- البعد البؤري Focal Length: هو المسافة بين عدسة الكاميرا وفتحة الكاميرا، ويُقاس بالمليمترات. يتحكم في مجال الرؤية وعمق الميدان. المسافة البؤرية الأكبر ستؤدي إلى مجال رؤية أضيق وعمق ميدان أضيق، مما يعني أن أقل عدد من العناصر سيكون في التركيز. المسافة البؤرية الأصغر ستؤدي إلى مجال رؤية أوسع وعمق ميدان أعمق، مما يعني أن المزيد من العناصر ستكون في التركيز. هذا الخيار يتجاوز خصائص FOV و Keep Aspect في
Camera3D، مما يجعلهما للقراءة فقط في لوحة المحرر. - القريب/البعيد Near/Far: المسافات القريبة والبعيدة في أمتار. يتصرفون بنفس طريقة الخصائص ذات الاسم نفسه في
Camera3D. قيم القريبة الأقل تتيح للكاميرا عرض العناصر التي تكون قريبة جدًا، على حساب الدقة الإحتمالية (مشاكل Z-fighting) في المسافة. قيم البعيدة الأعلى تسمح للكاميرا برؤية المسافات الأبعد، كذلك على حساب الدقة الإحتمالية (مشاكل Z-fighting) في المسافة.
البعد البؤري الافتراضي 35 ملم يُقابل عدسة زاوية واسعة. ومع ذلك، يُسفر عن حقل رؤية أضيق بشكل ملحوظ مقارنةً بالقيمة العملية الافتراضية للزاوية الرأسية والتي تبلغ 75 درجة. هذا يرجع إلى أن استخدامات غير الألعاب مثل صناعة الأفلام والتصوير الفوتوغرافي تفضل استخدام حقل رؤية أضيق لمظهر سينمائي أكثر.
القيم الشائعة لبعد البؤرة المستخدمة في صناعة الأفلام والتصوير الفوتوغرافي هي:
- عين السمكة Fisheye (زاوية واسعة جدًا): أقل من 15 مم. تقريبًا لا يوجد عمق حقل واضح.
- زاوية واسعة Wide angle: بين 15 مم و 50 مم. عمق حقل مُقلل.
- عادي standard: بين 50 مم و 100 مم. عمق حقل قياسي.
- عدسة تليفوتوغرافية telephoto: أكثر من 100 مم. زيادة في عمق الحقل
مثل عند استخدام وضع الحفاظ على الارتفاع Keep Height، يعتمد الحقل البصري الفعّال على نسبة عرض المنظر، حيث ينتج التناسب الأعرض تلقائيًا حقل رؤية أفقيًا أوسع.
الضبط التلقائي للتعريض الذي يعتمد على مستوى سطوع الكاميرا المتوسط يمكن أيضًا تفعيله في قسم التعريض التلقائي Auto Exposure، مع الخصائص التالية:
- الحساسية الدنيا Min Sensitivity: أدنى سطوع يُسمح للكاميرا بالوصول إليه، ويُقاس بوحدات القيمة التعريضية EV100.
- الحساسية عظمى Max Sensitivity: أقصى سطوع يُسمح للكاميرا بالوصول إليه، ويُقاس بوحدات القيمة التعرضية EV100.
- السرعة Speed: سرعة تأثير التعريض التلقائي. يؤثر في الوقت اللازم للكاميرا لأداء التعرض التلقائي. تُسمح القيم الأعلى بانتقالات أسرع، ولكن التعديلات الناتجة قد تبدو مُشتتة اعتمادًا على السياق.
- المقياس Sclae: مقياس تأثير التعرض التلقائي. يؤثر في شدة التعرض التلقائي
EV100 هو قيمة التعريض (EV) المقاسة عند حساسية ISO 100. يُرجى الرجوع إلى هذا الجدول لرؤية القيم الشائعة لـ EV100 التي توجد في الحياة الواقعية.