En règle générale, on peut affirmer que plus la source de lumière est petite, plus l’ombre générée sera grande et inversement (plus la source est grande, plus l’ombre sera petite). Examinons ces quelques exemples.

Vous noterez dans cette image que les contours de l’ombre sont bien nets et que l’ombre s’étire à mesure qu’elle s’éloigne de la colonne. Comme la source de lumière est bien plus petite que la colonne, les rayons de lumières qui passent sur les côtés de la colonnes sont divergents voir figure 9.2.

Dans la figure 9.3 la source de lumière utilisée est bien plus grande que la colonne. En conséquence les rayons de lumière convergent derrière la colonne et de fait éclairent cette surface. C’est pourquoi les ombres (ou zones sombres) sont plus petites et leur contours bien moins nets.

Ce phénomène est décrit dans la figure 9.4. Vous pouvez constater que la source de lumière est assez large pour que certains rayons de lumière passent derrière la colonne.

Cela vous surprendra-t-il de savoir que les images rendues ont été créés avec des surfaces de lumière ? La première image est faite à partir d’une surface de lumière très petite. En regardant attentivement, on s’aperçoit que les contours de l’ombre deviennent moins nets à mesure que l’on s’éloigne de la colonne, comme dans la réalité.

Regardons maintenant la figure 9.5. Vous noterez la netteté des ombres portées des voitures en comparaison des ombres plus floues projetées par les arbres.
Pourtant le soleil est la même source de lumière pour les voitures et pour les arbres, alors, qu’est-ce qui fait la différence ? Et bien nous savons que les arbres sont bien plus éloignés de l’arrière plan de l’image que les voitures. Ceci prouve encore une fois que les ombres sont plus nettes quand elles se trouvent proches de l’objet qui les projettent et qu’elles deviennent plus floues en s’en éloignant à cause de l’effet ombragé.

Voici une description des ombres disponibles dans LightWave.

Ray Trace

Fixez une punaise rouge à votre plafond. Prenez une bobine de fil et attachez l’une des extrémités du fil à la punaise puis éloignez-vous d’elle en laissant se dérouler la bobine jusqu’à ce que vous atteigniez un mur. Coupez alors le fil et fixez-le au mur. Assurez-vous que le fil soit bien tendu. Vous avez désormais une ligne qui va de la source à la cible. Refaites l’opération avec un million d’autres fils partant tous de la punaise et s’étirant vers les chaises, le sol, les murs, les tables et tout autre objet se trouvant dans la pièce. Voilà comment fonctionnent les ombres en lancé de rayons (ray-trace).

Dès qu’un objet se met en travers de votre fil, le rayon s’arrête. Il n’y a pas de rayon derrière. C’est une ombre. Et c’est à peu près comme ça que fonctionne la lumière aussi. Un photon est projeté depuis la surface du soleil et traverse l’espace en suivant une ligne relativement droite, similaire à notre fil (bon, je ne tiens pas compte de la gravité, messieurs les scientifiques) jusqu’à ce qu’un objet opaque lui barre la route.

Alors quelle est la différence entre la lumière du soleil et une lumière en lancé de rayons ?
L’exemple du fil et de la punaise s’emploie à fait partir tous les fils depuis le même point dans l’espace. Mais le soleil n’est pas un point. C’est un gros ballon lumineux. Si vous voulez créer un modèle plus réaliste, il vous faudra tout un stock de punaises à fixer au plafond en un cercle bien compact puis tirer depuis ces punaises au moins un million de fils que vous collerez aux murs, au sol, au plafond et partout ailleurs dans la pièce. Vous réaliserez rapidement que cela représente énormément de travail. On peut donc facilement comprendre pourquoi le calcul du rendu en lancé de rayons (ray-trace) d’une source de lumière ponctuelle est plus rapide que depuis une source de lumière étendue. C’est en substance ce que prétend démontrer l’exemple du grand cercle de punaises au plafond.

Les lumières distantes peuvent aussi faire des ombres en lancé de rayons. Mais cela fonctionne légèrement différemment. Au lieu que les lumières proviennent de la même source en émettant les rayons tout autour, les rayons de lumières se projettent en parallèle les uns des autres du début à l’infini. Ils n’ont pas d’origine ou de position dans l’espace, ils n’ont qu’une direction. Pour en savoir plus sur comment fonctionnent les lumières distantes, lire le chapitre 7.

Tous les types de lumière disponibles dans LightWave sont prévus pour le lancé de rayons. Le seul inconvénient avec les ombres générées avec une source de lumière en lancé de rayons c’est qu’elles sont souvent trop dures. Dans le monde réel, comme toutes les lumières ont une certaine taille, les ombres produites sont quelque peu estompées dans la mesure où les rayons de lumière " enveloppent " les objets. A la différence des sources de lumières étendues, les lumières plus petites auront tendance à produire des ombres plus dures car la lumière enveloppe moins les objets.

Les ombres en lancé de rayons sont souvent utilisées quand le soleil est la principale source de lumière ou quand on peut voir dans une scène des ombres portées d’objets très proches. La plupart des gens perçoivent les ombres créées par la lumière du soleil comme des ombres dures. Et la plupart des ombres sont encore plus dures quand elles sont très proches des objets qu’elles projettent. Mais méfiez-vous. Bien que les gens pensent que le soleil génère des ombres dures, quand ils voient des ombres dures sur une image de synthèse, inconsciemment ils trouvent que l’effet est bizarre ou inadéquat.