Les textures en 3D - 1.4 Synthèse

Si nous essayons de faire une petite synthèse des chapitres précédents, nous savons en fait que la lumière qui arrive à la surface d'un objet peut suivre plusieurs chemins :

• Elle peut être réfléchie après avoir traversé un peu la surface de l'objet : cette réflexion diffuse donne la couleur de l'objet par l'absorption d'un peu de la lumière.
  
• Elle peut être réfléchie comme sur un miroir : cette réflexion spéculaire peut créer des tâches de lumière à la surface de l'objet ou transformer l'objet en miroir.
  
• Elle peut traverser l'objet en rebondissant à l'intérieur : cette réflexion diffuse fait que l'objet est translucide.
  
• Elle peut traverser l'objet directement en étant juste déviée de sa course par le changement de densité de la matière : c'est la réfraction.
  

C'est tout ! Gardez en mémoire ses quatre trajectoires possibles de la lumière car tous les moteurs de rendus ont pour objectifs de simuler ces trajectoires, avec plus ou moins de réussite.

En plus de cela, il y a juste quelques effets spéciaux qu'il est intéressant de connaître.

Effet Fresnel

Avez-vous déjà remarqué que lorsque vous regardez dans l'eau en vous plaçant au-dessus de l'eau (et que l'eau est claire), vous pouvez voir dans l'eau mais que si vous regardez de loin la surface d'un lac, ce dernier réagit comme un miroir ? De la même manière, placez-vous perpendiculairement à une vitre (propre) et la vitre apparaîtra (presque) complètement transparente. Mais si vous vous placez de manière à regarder la vitre de biais, celle-ci réflechie de manière importante la lumière et devient un peu un miroir.

C'est cela l'effet Fresnel (Augustin-Jean Fresnel était un physicien français). La quantité de lumière réfléchie et réfractée dans un objet dépend de l'angle que fait la lumière avec la surface de cet objet. Plus l'angle est proche de la perpendiculaire et plus le réfraction est forte. Plus l'angle est rasant à la surface et plus la réflexion est forte.

Il est à noter que l'effet Fresnel se manifeste également pour les objets opaques. Une balle en plastique peut être plus réfléchissante sur les bords qu'au milieu grâce à cet effet.

Caustiques

Lorsque la lumière traverse ou est réfléchie par un objet, les rayons lumineux ont tendance à se regrouper pour former des tâches de lumière. Ces tâches sont appelées des caustiques (caustics)


Si vous regardez au fond d'une piscine, vous verrez également des bandes lumineuses au fond de la piscine. Ces sont également des caustiques, mais qui bougent selon le mouvement de l'eau dans la piscine.

Conservation de l'énergie

Il y a une loi en physique qui dit que rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. C'est aussi le cas pour la lumière qui subit la loi dite de conservation de l'énergie. Cette loi dit simplement que si un objet n'émet pas de lumière, l'énergie de la lumière réfléchie + l'énergie de la lumière réfractée + l'énergie de la lumière absorbée ne doit pas dépasser l'énergie de la lumière incidente.

Cette loi est importante en rendu d'image car son respect permet d'obtenir des images plus naturelles et plus réalistes.


Voilà, c'est terminé pour ces quelques rappels des notions physiques. Maintenant, nous allons pouvoir aborder des aspects plus pratiques dans les chapitres suivants !