Общие принципы фотореалистичности

Обобщая информацию, которая была дана выше, можно попробовать описать основные принципы создания фотореалистичных изображений с помощью редактора трехмерной графики. Во время работы над фотореалистичным изображением должны учитываться следующие факторы.

1. С моделирования начинается создание любой трехмерной сцены, поэтому чем качественнее будет модель, тем более естественно будет смотреться она в трехмерной сцене. При создании сцены любая модель должна быть достаточно детализирована. Прежде чем сделать с помощью 3D-графики какой-либо объект, неплохо было бы увидеть его несколько раз в реальности, проанализировать его форму и выбрать способы создания в трехмерном редакторе. Нужно заметить, что практически ни один объект в реальности не имеет острых прямоугольных граней. Все грани в той или иной степени скошены. При создании модели это обязательно нужно учитывать, однако не стоит забывать, что создание фаски на прямоугольных гранях приводит к усложнению трехмерной модели и увеличению числа полигонов, из-за чего просчет изображения может протекать медленнее. Далее, всегда стоит помнить о промышленном происхождении проектируемого объекта. На модели по возможности нужно сделать складки, швы, имитирующие промышленное происхождение объекта, также неплохо было бы учесть крепление деталей объекта между собой и элементы перехода от одной части модели к другой (рис. 1.37). Правда, детали, которые будут скрыты от глаз зрителя, моделировать совсем не обязательно. Если планируется создать трехмерный объект, который в реальной жизни может двигаться или изменять свою форму, то необходимо показать устройства, с помощью которых будет происходить трансформация объекта. Например, при моделировании двигателя фантастического космического корабля нового поколения все-таки не стоит делать бессмысленное нагромождение трубок и проводов, а желательно смоделировать механизм, посредством которого данный двигатель должен работать. При моделировании штор, которые будут располагаться в интерьере, желательно показать крепление к карнизу и простейшие устройства перемещения (крючки, кольца) их по нему. И еще, надо бы добавить, что хорошо детализировать модель нужно лишь в том случае, если она будет находиться достаточно близко к виртуальной камере, когда возможно рассмотреть эти детали, в противном случае вся работа по детализации трехмерного объекта будет проделана впустую, так как деталей все равно видно не будет.

Рис. 1.37. Модель крепления абажура к стене повысит реализм трехмерной сцены

2. Следующее условие создания фотореалистичной трехмерной графики заключается в создании качественных материалов и правильном наложении текстур на объекты виртуальной сцены. Прежде всего нужно учесть, что в имитации поверхности какого-либо объекта участвуют практически все свойства материала (отражение, глянцевость, цвет диффузного рассеяния, вид затенения и т. д.). Обратите внимание в реальной жизни на различные предметы, и станет ясно, что все объекты в той или иной степени отражают свет, причем отражение может быть зеркальным или размытым. При отражении света от металлических предметов можно наблюдать явление анизотропии, когда в зависимости от формы и вида обработки поверхности происходит искажение отражения, или изменение формы блика (рис. 1.38). При наложении текстурных карт следует избегать швов и мозаичного повторения текстур, если только это не было задумано создателем трехмерной сцены. В случае наличия нежелательных швов или мозаичности текстуру следует исправить так, чтобы на объект она была наложена с некоторой неравномерностью. Кроме того, следует использовать процедурные текстуры, так как они равномерно ложатся на объект любой формы и не искажаются. Фотореалистичности сцене, несомненно, добавляет наличие на моделях следов использования их человеком, а также грязь, царапины, пыль и другие признаки воздействия внешней среды. Добавить подобные детали на трехмерные модели можно, применяя специальные карты и маски к соответствующим свойствам материала. Правда, если конечно вы моделируете интерьер будущей квартиры, заказчик не оценит стремления к фотореалистичности, если добавить пыли по углам и царапин на мебели.

Рис. 1.38. Материалы с разной степенью отражения и разным уровнем анизотропии на одной модели

3. Чтобы заставить зрителя поверить в реалистичность трехмерной сцены, необходимо правильно разместить объекты в сцене и выбрать расположение камеры, чтобы композиция визуализируемой сцены напоминала фотографию из жизни. Все объекты должны находиться на своих местах, определяющих их назначение. Например, рядом с домашним кинотеатром вполне могут лежать несколько дисков или их коробок, а вот местонахождение их на кухне рядом с варочной поверхностью может вызвать недоумение у зрителя. Помимо этого для придания характера, живости можно расположить объекты немного хаотично (рис. 1.39). Располагая камеру для визуализации в сцене, надо стараться избегать сильных перспективных искажений. При визуализации интерьера для показа всего помещения бывает нужно установить камеру так, что на финальном изображении будут присутствовать заметные перспективные искажения, тем не менее оправданные замыслом автора сцены.

Рис. 1.39. Совмещение симметричного расположения объектов сцены с асимметричным придает сцене живости

4. Освещение сцены также играет немаловажную роль для фотореалистичной подачи изображения трехмерного виртуального пространства. Освещение практически любого пространства, как в реальности, так и в виртуальной трехмерной среде, состоит из направленного (световые акценты) и окружающего (рассеянного) света. Одной из задач создателя трехмерных компьютерных сцен является подбор наиболее удачного соотношения этих двух составляющих в зависимости от вида сцены (помещение, экстерьер или отдельно расположенный объект). Например, при освещении сцены солнечным светом в качестве направленного служит прямой свет солнца, интенсивность которого может меняться в зависимости от времени суток, имитируемого в сцене, а в качестве рассеянного – свет неба (рис. 1.40). В помещении с искусственным освещением прямой свет будет сымитирован направленными точечными источниками, создающими световые акценты, а окружающим будет свет от источников рассеянного излучения (лампы дневного света, абажуры) и отраженный предметами свет. Далее, для фотореалистичной визуализации нужно помнить, что все источники имеют свой цвет испускаемого света, или, точнее, свою цветовую температуру, и обязательно это нужно иметь в виду при моделировании освещения трехмерной сцены. Исходя из этого, нужно учитывать, что при освещении сцены источником определенного цвета все объекты этой сцены окажутся подкрашены цветом источника, и как следствие, несколько изменят свой первоначальный цвет. Кроме того, освещаемые объекты, как правило, имеют неодинаковую форму и различающиеся свойства поверхности. Если с формой все понятно, то с материалом объекта все не так однозначно. Освещая сцену, необходимо учитывать реакцию поверхности объектов на свет, и хотя это больше относится к созданию материалов трехмерных моделей, на этапе установки освещения в сцену, как правило, приходится немного корректировать свойства материалов поверхности объектов. Так как свет с расстоянием затухает, и в жизни мы наблюдаем подобное явление постоянно, имитация неравномерности распространения света в трехмерной сцене также помогает улучшить фотореалистичность конечного изображения. Помимо этого промышленное изготовление источников освещения, их конструкция подразумевают форму распространения света от этого источника, отличную от идеального конуса или прямоугольника. Тени, полученные с помощью различных источников света, отличаются резкостью краев, а также могут быть подкрашены как цветом источника (синее небо – синеватые тени на открытом воздухе), так и цветом предметов, которые их отбрасывают. Это называется переносом цвета. Особенно перенос цвета заметен при искусственном освещении без участия солнечного света.

Рис. 1.40. Сочетание прямого и рассеянного света, имитирующее солнечный свет, падающий из окна

5. Для придания еще большей фотореалистичности используют различные эффекты постобработки. К ним могут относиться имитация линзовых эффектов фото– и видеокамер (рис. 1.41), создание эффекта воздушной перспективы и объемного света (наличие частиц пыли и дыма в воздухе). Имитация глубины резкости фотокамеры при визуализации как отдельного объекта, так и сцены, насыщенной объектами, позволяет увеличить правдоподобность финального изображения, кроме того, используя глубину резкости, можно несколько облегчить сцену, поставив на заднем плане простенькие модели с небольшим количеством полигонов.

Рис. 1.41. Имитация линзовых эффектов

Завершая раздел о принципах фотореалистичности, хотелось бы добавить, что улучшать, доводя до совершенства визуализированное изображение, можно до бесконечности. Но существует такой фактор, как время, отведенное на создание любого проекта, а также ограниченная мощность компьютера, на котором производится работа в редакторе трехмерной графики. Поэтому одной из главных задач дизайнера трехмерной графики является нахождение баланса качества проектируемой сцены и разумных временных затрат на ее создание. Например, если смоделировать люстру из нескольких миллионов полигонов (встречаются и такие) для фотореалистичной визуализации ее как отдельного объекта, то помещение такой модели в сцену интерьера грозит трудностями дальнейшего редактирования данной сцены и весьма продолжительным временем ее просчета.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.