Kvalitní světlo je jednou z podmínek pro zachycení trojrozměrné skutečnosti, ať už u filmu, fotografie, či u počítačové animace. K poslední jmenované ale později, nejdříve několik informaci o světle všeobecně.
Světelné spektrum dělíme podle viditelnosti pro lidské oko na tři základní skupiny:
- krátkovlnné (tj. oblast modré barvy)
- střed spektra (oblast zelené barvy)
- dlouhovlnné (oblast červené barvy)
Teplotní zářiče zahřáté zhruba k teplotě 550 °C vydávají záření lidskému oku neviditelné, tzv. infračervené (neboli tepelné). Pres cca 600°C začínají vyzařovat světlo v oblasti dlouhovlnného spektra. Při stoupání teploty vyzařuji materiály (ne všechny mají takovou odolnost) kratší vlnové délky, až se dostanou na hranici bílého světla. Spektrální složení vyzařovaného světla (chromatičnost) se měří tzv. kolorimetrem a udává se v Kelvinech. Pro představu několik příkladů chromatičnosti:
- vakuová žárovka: 2 800 – 3 600 K
- halogenová (jodo-wolframová) žárovka: 3 600 K
- zářivka: 3 900 K
- xenonová výbojka: 5 500 K
- denní světlo: 5 500 – 5 900 K
- modrá obloha: 8 000 K a více (až 18 000 K)
Několik slov k tzv. kolorimetrickému trojúhelníku (sestávajícího z modré, zelené a červené barvy) – okrajové barvy (po stranách) jsou tzv. barvy nasycené, všechny další barvy a jejich odstíny vznikají z barev nenasycených, jez leží uvnitř trojúhelníku. Uprostřed je světlo, nazývající se polychromatické.
Světlo ve fotografii
Volba expozice světla (denního nebo umělého), jez je ovlivněna expozičním časem (dobou, po kterou světlo působí na senzor), clonou (množství dopadajícího světla je řízeno právě clonou, neboli průměrem kruhového otvoru ve středu objektivu) a tzv. ISO citlivosti (citlivost senzoru na světlo, je řízena elektronicky), je u fotografie klíčovým faktorem.
K pořízení fotografie můžeme sáhnout po analogovém, nebo digitálním fotoaparátu. Tyto dva se od sebe principielně liší plochou, na kterou světlo z fotografované scény dopadá. U prvního jmenovaného typu fotoaparátu je tok světla, jez dopadne do objektivu (ve formě fotonu), a projde clonou, řízen soustavou čoček a naveden na citlivou plochu filmu. U typu druhého je dopadající plochou křemíková destička (CCD či CMOS senzor), kde se světlo přemění na elektrickou energii, a ta je dále zpracována do digitální podoby a uložena na paměťovou kartu. Zásadní rozdíl je patrný při zpracování fotografií, kde analogové fotografie se bez větších problémů dají upravit, jsou-li přeexponované (přesvětlené), horší je to s úpravou při jejím podexponování (temné vlivem nedostatku světla). U digitální fotografie se potýkáme s opačnými problémy.
Analogové fotografie vyhotovujeme ve speciálně osvětlených místnostech. Pro vyvoláváni černobílých fotografii se používalo červené nebo zelené osvětlení. U barevných fotografii jsou tato světla nepoužitelná, nehledě na fakt, že u červeného osvětlení lidsky zrak špatně rozlišuje odstíny šedé. Dnes se využívá k nasvětlení takovýchto prostor tzv. LED diod, což je zdroj světla o jedné vlnové délce (pro barevné, ale i černobíle fotografie je žádoucí osvětlení o vlnové délce 590 nm).
Potřebujeme-li umele vyvážit světelné rozdíly, používáme přídavného osvětlení (reflektory, blesky, deštníky, nasvětlení přídavnou deskou, apod.)
Blesk je přídavné světlo, které rovnoměrně osvětluje fotografovanou scénu – na rozdíl od reflektoru má barvu denního světla, tj. zhruba 5 600 K, a jeho záblesk je měřen v tisícinách vteřiny. Jeho výkon klesá s druhou mocninou vzdálenosti.
Profesionální ateliery pracuji s tzv. zábleskovými světly, jez mají stativ, ochranné sklo a výbojku. Jsou plynule ovladatelná v rozsahu 4 clonových čísel, mají svůj dálkový ovladač, akusticko-optické hlášení připravenosti a odpaluji se pomoci synchrokabelu a digitální fotobuňky. Maji i vlastni paměť, kde lze přednastavit funkce. Jejich výkon se pohybuje kolem 250 Ws – 1000 Ws.
Světelnost = propustnost světla, je závislá na průměru objektivu (čím větší objektiv, tím lepší světelnost), na materiálu, ze kterého jsou čočky vyrobeny, a na konstrukci objektivu.
Světlo ve filmové technice
Ve filmu a fotografii se používá tzv. subtraktivní tvorby barev (filmová technika využívá z velké části 3 barevné expoziční vrstvy.). Používá se zde odečítání jednotlivých barevných pásem (za pomoci filtru) z polychromatického. Filtry mohou být difúzní, barevné a konverzní.
Pro napájení světel se při filmování obvykle používá externí generátor, který bývá umístěn v kamionu v blízkosti natáčení a následně reflektoru a dalšího osvětlovacího zařízení.
Reflektory jsou základní výbavou a nabízejí nejrůznější možnosti na základě své konstrukce – širokoúhlé, normální, či takové, které směrují tok světla do určitého místa.
Na osvětlení pro film se kladou nejvyšší nároky, a proto jsou světelná zařízení na velmi vysoké technické úrovni. Žádný se neobejde bez vysoce výkonného chladícího zařízení (chladící ventilátory). Nabízí souměrné rozprostřený světelný paprsek, regulaci intenzity světla (čímž je zajištěno zachování stabilní teploty chromatičnosti, tzn. 3 200K bez převodního filtru a 5 600K s převodním filtrem). Pro převod žárovkového světla (3 200 K) na denní (5 600K) se používají reflektory vybavené speciálním konverzním filtrem pro převod teploty chromatičnosti.
Čím více žárovek reflektor obsahuje, tím měkčí a prokreslenější odstíny dostáváme v tmavších místech scény.
Pro měkké osvětlení (u fotografie zvláště portréty a postavy) se používá tzv. deštníků. Ty mohou podle potřeby byt buďto odrazné, průsvitné, stříbrné, apod. Taktéž konvertuji teplotu chromatičnosti světla ze žárovkového na denní.
Kompaktní halogenová světla – vysoká kvalita a výkon za odpovídající přiměřenou cenu, obsahuji chlazení, jež je možno přepnout do tichého režimu (zaznamenáváme-li během filmování i zvuk). Obvykle bývají naklápěcí, se čtyřmi klapkami (klapky vytváří tvrdé světlo), výkonem do 1250 W.
Světla v počítačové animaci
Malý průlet historií – dříve se kvůli úspoře času při modelování animací nebral zřetel na nepřímé osvětlení, cela scéna se více, či méně jednoduše nasvítila několika světly, která se ovsem při odrazu po dopadení na objekt nešířilo dále. Díky tomuto nedostatku se rendering (vykreslování a propočítávání hotové scény) zobrazoval mnohem rychleji.
Objekty, neprošly-li dalšími úpravami, nevypadaly až tak reálně. Se stále se zlepšující výkonností počítačové techniky a propracovanějším algoritmickým počtům se tento nedostatek samozřejmě již nahradil. Dnes se využívá tzv. globálního osvětlení.
To používá pro svůj propočet tzv. SubSurfaceScatering, což je výpočetní algoritmus, který se stará o šíření světla uvnitř objektu a o to, jakým způsobem se bude světlo rozptylovat na jeho povrchu. Tato metoda je použitelná sice jen pro globální osvětlení, ale nabízí velmi realistické zpracování materiálů, které potom vypadají tak, jak by vypadat měly.
Pro osvětlení animace se používaly simulátory reálných světel. Lepší řešení nabízí HDR technologie, která obsahuje informace o světelných podmínkách cele scény; je to speciální bitmapa formátu HDR. Umožňuje vygenerovat velice realistické scény plné zrcadlových a lesknoucích se objektů.
Typy světel
Používá se více typů světel, kde každý typ má svou nastavitelnou charakteristiku, jež určuje, jak bude vlastně celé osvětlení vizualizace vypadat.
Nejjednodušší je bodové světlo, vyzařuje světlo z jednoho bodu na všechny strany a se stejnou intenzitou, podobně jako klasická žárovka.
Vzdálené světlo se šíří z jednoho bodu z předem určeného místa (zadáno vektorem).
Okolní, neboli plošné světlo je přirovnatelné k zářivce a osvětluje scénu a všechny objekty rovnoměrně a se stejnou intenzitou (což ne vždy může byt žádoucí).
Reflektor je typ světla podobny světlu bodovému s tím rozdílem, že nesoustřeďuje tok světla do všech směrů, ale do předem stanoveného světelného kužele.
Světla můžeme na scénu rozmisťovat bud za pomoci jejich souřadného systému, nebo je přichytit k již existujícím objektům.