Способы освещения пространства

В трехмерной графике не существует универсального способа расположения источников света. Освещение зависит исключительно от задач, которые ставит перед собой создатель сцены, и его фантазии. Но есть определенные общие правила, взятые из фотографии, которых желательно придерживаться для получения корректных результатов. Освещение практически любой сцены состоит из нескольких составляющих, а точнее комбинации их соотношения.

• Прямой направленный свет – как правило, создается самым мощным источником и освещает непосредственно объект, на котором должно быть сосредоточено внимание зрителя, рассматривающего сцену. Этот свет создает самые четкие тени. Им, например, может быть солнечный свет, проникающий в помещение из окна, или прямой свет настольной лампы с закрытым абажуром.

• Рассеянный свет – название говорит само за себя, источник равномерно заполняет сцену светом и формирует мягкие прозрачные тени или вообще не приводит к их появлению. Такой свет создают растровые прямоугольные осветители, светильники с полупрозрачным абажуром и лампы дневного света.

• Контражурная или задняя подсветка – свет, подчеркивающий задний план и пространство за объектом. В некоторых случаях можно вообще обойтись без нее. Но не следует забывать о том, что именно такой тип освещения позволяет придать сцене дополнительную глубину и выделить передний план. Отражаемый окружающими предметами свет от прямых источников (так называемый рефлекс), передающийся от объекта к объекту, может служить в качестве задней подсветки, впрочем, его также можно отнести и к одному из видов рассеянного света.

Существуют и другие виды освещения, но они применяются по мере необходимости и используются в основном для специальных эффектов и создания у зрителя определенного настроения. К примеру, подсветка снизу популярна у создателей фильмов ужасов.

При освещении трехмерного пространства важно соблюсти правильное соотношение направленного, рассеянного и контрового света, так как именно оно определяет основное впечатление от созданной сцены. Контрастность освещения, как и цвет, оказывает психологическое воздействие на человека. Чем больше направленного света в сцене, тем резче отбрасываемые тени и тем отчетливее контуры предметов. Если же превалирует рассеянное освещение, то тени будут видны слабо, а формы предметов могут стать трудноразличимыми (рис. 1.33). Высокая контрастность действует возбуждающе, раздражает, а пониженная успокаивает, но утомляет.

Рис. 1.33. Сцены, освещенные преимущественно: а – рассеянным и б – направленным светом

В качестве примера рассмотрим универсальную схему расположения источников света, позволяющую получить наиболее полное представление об объекте. Это так называемая трехточечная схема освещения (иногда ее еще называют голливудской) (рис. 1.34). Вам потребуется ключевой источник света, который нужно расположить слева от камеры под углом 30–60°. Для этой цели хорошо подходят осветители типа Directional (Направленный). Заполняющий источник света располагается справа от камеры под углом 10–20°. Обычно его роль играет осветитель типа Omni (Всенаправленный), но можно использовать и прожектор. Источник контровой подсветки, если в нем есть необходимость, располагается позади сцены. Освещенная таким способом сцена обычно выглядит более-менее реалистично (см. рис. 1.26) даже без учета переноса излучения и расчетов глобальной освещенности.

Рис. 1.34. Трехточечная схема освещения

Приведенная выше схема является универсальной, потому что приближает светотеневой контраст виртуальной сцены к контрасту, характерному для естественного освещения. Направленный свет подобен солнцу, заливающему объекты ярким светом, а рассеянный свет выполняет функции света неба, смягчающего контраст светотени. Существуют другие универсальные схемы освещения виртуального пространства. Например, если нужно быстро осветить сцену из нескольких отдельных объектов либо несложную уличную сцену в программе трехмерной графики, то создается сфера из всенаправленных источников света, которая окружает объект или группу объектов (рис. 1.35). В этом случае речь идет уже об имитации глобального освещения и в зависимости от сложности или количества освещаемых объектов визуализация может занимать продолжительное время.

Рис. 1.35. Универсальная схема освещения сцены из нескольких объектов

Вышеприведенная схема наиболее подходит для освещения отдельных объектов или уличных сцен, если же необходимо сымитировать глобальное освещение в интерьере, существует другая универсальная схема освещения несложной сцены в программе трехмерного моделирования и визуализации (рис. 1.36). Один источник с параллельными лучами имитирует солнечный свет, направленный в окно. Всенаправленные осветители равномерно распределяются по объему смоделированного помещения в виде параллелепипеда. Нужно заметить, что при этом яркость источников должна быть очень малой и у всех источников, имитирующих глобальное освещение, необходимо включить тени типа Shadows Map (Карта теней). Про виды теней, генерируемых источниками света в программе 3ds Max 2009, будет сказано далее в главе 5.

Рис. 1.36. Схема и визуализация имитации рассеивания света из окна в помещении

При создании сцены нельзя не учитывать время суток, в которое происходит действие. Это влияет как на вид материалов, так и на вид теней. В пасмурный день резкие тени от предметов в комнате будут выглядеть, по меньшей мере, странно.

При освещении сцен в интерьере следует учитывать, что искусственные источники света меняют цветовой тон окружающих предметов. Красный цвет становится более ярким, светлеет, оранжевый – приобретает красноватый оттенок, желтый – бледнеет, синий – теряет яркость и темнеет, зеленый – желтеет, фиолетовый становится пурпурного оттенка и темнеет, а голубой – зеленеет.

Одной из задач дизайнера или декоратора при проектировании освещения является правильная расстановка световых акцентов. Освещением выделяются наиболее удачные места композиции интерьера. Это позволяет обратить на них внимание зрителя и оттенить области, не представляющие собой оригинальных решений. Нельзя освещать сцену ровным светом – она станет плоской, предметы потеряют форму и объем, визуализированное изображение получится безликим. Свет и тень выявляют форму и структуру предметов, дают ощущение богатства и изменчивости обстановки.

При освещении сцен в интерьере необходимо учитывать как свет от источников, так и рассеянное освещение, возникающее за счет отражения световых лучей поверхностями объектов. Хотя правильная настройка глобальной освещенности представляет собой непростую задачу, но именно она определяет своеобразность и индивидуальность светового решения сцены. В последних версиях 3ds Max появились алгоритмы, позволяющие учитывать перенос излучения, но их правильная настройка по-прежнему зависит от профессионализма пользователя. Более подробную информацию о природе света и техниках освещения сцен вы найдете в книгах известных в этой области специалистов: Билла Флеминга, Оуэна Демерса, Джереми Берна, а также в статьях и уроках на сайтах www.Render.ru,www.3DCenter.ru и www.Eol3d.com.

Совет

Учитывая все вышесказанное, при работе над проектом стоит разделить время, отведенное для его создания, следующим образом: 50 % затрачивается на моделирование объектов сцены, а оставшиеся 50 % распределяются примерно поровну между наложением текстур и освещением. В данном распределении времени работы не учтена анимация сцены, так как при создании трехмерных проектов интерьера анимация готовой сцены требуется нечасто в силу задействования значительных аппаратных ресурсов и, как следствие, удорожания проекта и увеличения срока исполнения. Однако если все-таки анимация интерьерной сцены заложена в проектную часть, то она, как правило, несложная и ее настройка может занять меньше времени, чем ее визуализация.