Моделирование уха

Автор статьи:

Задачи освещения в трехмерной компьютерной графике в той или иной мере совпадают с задачами освещения в реальном мире. Освещение играет главную роль в выделении или скрытии геометрии объектов находящихся в поле зрения камеры. Это придает двумерному изображению на мониторе иллюзию трехмерной глубины. Но это не все. Это придает изображению индивидуальность, свой характер. Одна и та же сцена, освещенная по-разному, может передать счастье, чувство горечи, страха и т.д., и сделано это может быть драматично или же едва уловимо. Наряду с индивидуальностью и характером, освещение наполняет сцену эмоциями, передающимися зрителю напрямую.

Часть1 из 2

(В силу большого объема работы, мне пришлось разделить данный урок на две части. Следующая часть будет посвящена освещению внутри и вне помещения и общим техникам для 3D художника)

Попытка симулировать реальную окружающую среду в рамках искусственной может стать весьма непростой задачей. Но, даже если вы делаете абсолютно фотореалистичную трехмерную визуализацию, это не гарантирует, что , изображение несет достаточно большой эмоциональный заряд, вызывающий непроизвольное «Вау!» у людей, которые на него смотрят, Создание фотореалистичных трехмерных визуализаций может быть сложным. Добавить же сильные эмоции может оказаться еще более сложной задачей. Тем не менее, если вы спланируете стратегию освещения для передачи настроения и эмоции, которую должна выражать ваша картинка, вы существенно облегчите себе задачу.
Основной целью этой работы является создание фотореалистичных изображений через применение хорошей техники освещения. Я буду использовать Lightwave 3D для демонстрации используемых техник освещения, однако эти технологии могут быть использованы в любой другой программе трехмерного моделирования.

Составные части и свойства света

Каждый источник света может быть на четыре отдельных компонента и соответственно проанализирован.
 интенсивность
 Направление
 Цвет
 Размер

Я предполагаю, что приведенные выше термины не требуют дополнительных объяснений, но я дам некоторое описание каждого из них ниже. Некоторые люди объединяют эти термины еще одним, другим термином, который они зазывают «Качество света». Это качество света определяется участием каждого из этих четырех компонентов в общем, освещении внутри сцены.

Я бы хотел привести несколько примеров из мира фотографии. Как я обнаружил, фотографы являются мастерами освещения и многому можно научиться, наблюдая, как они работают. Например, качество цвета меняется время от времени в реальной окружающей среде, и фотографы выбирают свои субъекты в соответствии с качеством имеющегося света в определенное время в течение дня. Некоторые фотографы снимают только после рассвета и сразу перед закатом, потому, что свет в это время дня имеет более сильные цвета, и отбрасывает длинные, театральные тени. Вы можете симулировать такое окружение с помощью вашей программы 3D моделирования и получить по-настоящему динамические визуализации. Свет, входящий под низким углом хорош для бокового освещения и придает хорошее общее трехмерное качество вашим объектам. Задняя подсветка этих объектов подобными источниками света может создать потрясающие силуэты.

Я часто освещаю свои персонажи, используя малоугловые источники света, которые образуют длинные тени и подчеркивают форму персонажа. Этот тип освещения также очень хорош для пейзажей, поэтому опробуйте такую расстановку света в вашей следующей ландшафтной визуализации.
В условиях освещенности, когда небо затянуто облаками, как например облачный день, фотографы снимают крупные планы, цветы, например. Освещение хмурого дня относится к источнику освещения соответствующей области (области источника света в Lightwave). Другие примеры фотографий, которые могут быть сняты в условиях хмурого дня (или с источником света большой площади) — это портретная фотография и натюрморт. Они не обязательно должны выполняться на улице. Ключевая фраза здесь — «источник света большой площади».

Теперь я индивидуально опишу каждый из четырех компонентов света.

интенсивность света

интенсивность света может быть легко объяснена как количество света, испускаемого источником. Когда вы увеличиваете интенсивность света от ноля (выкл.) до очень высоких значений, с освещаемыми таким светом предметами н
ачинаются интересные вещи. Внизу располагается серия иллюстраций, которые демонстрируют некоторые из этих эффектов. Я хотел выделить сферу, помещенную между прочих объектов, и проанализировал эффекты изменения интенсивности света в сцене на композиции в общем.

рисунки 1.1 — 1.8. Вы можете нажать на картинку для ее увеличения.

Если мы продолжим анализ этой серии иллюстраций, то заметим, что контраст между сферой и окружающими объектами очень сбалансирован на Рис. 1.5, поскольку окружающие предметы хорошо освещены и профиль сферы легко узнаваем. На Рис. 1.8, тем не менее, вы заметите, что сфера утратила свою центральную роль, что ослабило композицию.
Надо сказать, есть случаи, когда переэкспонирование может оказаться весьма желательным. Все зависит от того, как вы хотите представить иллюстрацию, и если переэкспонирование выявляет какие-то сильные черты объекта, поступайте по своему усмотрению.

Направление света

Представьте себе сцену, где свет одинаковой интенсивности и цвета бомбардирует лицо человека со всех направлений, а фон является черным. Что бы вы увидели? Вы увидели бы всего лишь двухмерный силуэт лица. Почему? Потому, что лучи света одинакового цвета и интенсивности «закрашивают» все стороны лица одинаковым цветом одинаковой интенсивности. Если бы получалась тень, она постоянно заливалась бы лучами света, бомбардирующими теневую область.
Я веду к тому, что причина, по которой мы можем распознать очертания объекта — это то, что лучи света разной интенсивности, падающие на объект с разных сторон «раскрашивают» объект бликами и тенями.
Направление входящего света от светового источника может улучшить качество формы объекта и общую эмоциональную выразительность сцены. Также оно может разрушить то, чего вы добиваетесь создать на вашем изображении. Чтобы придать глубину освещаемому объекту, поместите основной источник света, или ключевой свет, под определенным углом к камере, чтобы показать блики и тени. Это создаст или увеличит иллюзию глубины вашего объекта через постепенные переходы от света к тени по поверхности вашего объекта. То, что вы видите на мониторе, на самом деле является двумерным изображением, а иллюзия третьего измерения создается бликами и тенями. Чтобы объяснить это, предлагаю посмотреть на два изображения ниже.

рисунки 2.1 — 2.2

Рис 2.1

Рис 2.2

Рис. 2.1 показывает объект, освещенный одним источником света, помещенным слева от камеры. Вы отчетливо можете видеть складки и изгибы, округлые выступы мускулов и углубления поверхности. Также вы можете четко видеть цоколь, установленный на полу и отбрасывающий тень . Рис. 2.2 представляет тот же объект, но источник света располагается непосредственно за камерой. Фронтальные детали наиболее утеряны, потому, что тени, отбрасываемые на 2.1, стерты прямым светом. Некоторые детали на краях, тем не менее, все еще видны. Я думаю, это выглядит весьма удручающе. Направление входящего света также влияет на настроение картины. Ниже следует типичный пример лица, освещенного снизу, что имеет очень драматичный эффект. Посмотрите на два изображения, приведенных внизу. На каждом свет идет откуда-то снизу, но с различных направлений и каждый передает индивидуальность персонажа по-новому. Fig 3.1 прямо демонстрирует зловещий характер персонажа, в то время, как 3.2 лишь намекает на это.

Рис 3.1	Рис 3.2

Мы не очень привыкли к такому типу освещения. На улице свет в основном исходит сверху, с неба, а в помещении мы размещаем светильники на потолке либо на стенах. Свет, идущий почти прямо снизу может «ранить» глаза человека, потому, что обычно в такой ситуации источник света находится в прямой зоне видимости человеческого глаза. В большинстве случаев, мы стараемся не смотреть прямо на источник света. Когда мы видим персонажа, который чувствует себя комфортно при таком прямом освещении — с искаженным выражением лица — на наше восприятие такого персонажа это, в самом деле, производит довольно сильное впечатление. Если размышлять о верхнем освещении как о позитивном, то свет, исходящий снизу можно рассматривать, как антипод позитивного света, он будет понижать «положительность» персонажа.
Как бы то ни было, не во всех ситуациях свет, идущий снизу является негативным. Здесь я хочу отметить типичный пример сцены, где такое освещение (как теплое красноватое свечение) придает романтический вид.
При освещении лиц, или даже всего персонажа, имейте в виду, какие черты персонажа определяют его индивидуальность. Если посмотреть на персонаж на иллюстрациях 3.1 и 3.2, мы заметим, что индивидуальность данного персонажа определяется его вытянутым лицом, его тяжелыми бровями и скулами, его, маленькими глазами и т.д. Все эти черты придают его личности оттенок негативности. Но, например, его нос весьма заурядный. Каждый персонаж имеет определенные черты, выделение которых, может отразиться позитивно, либо негативно на индивидуальности персонажа. Эти позитивные и негативные черты можно подчеркнуть при помощи подходящего освещения. Если вы посмотрите на тот же самый персонаж на изображении 2.1, а затем сравните его личность с той, что представлена на Рис. 3.1, вы заметите, что имеется существенная разница в выразительности его эмоций. Рис. 2.1 в некоторой степени придает ему вид мыслителя (с мускулистым телом). Почти все негативные черты его лица, которые только что отметил (тяжелые брови, скулы и т.д.) не очень сильно выделены расстановкой света на рис. 2.2, и даже на рис. 2.1. Короче говоря, освещайте своего персонажа так, чтобы выделить или оттенить его (её) индивидуальность.

Возможны ситуации, когда вам захочется скрыть негативные черты персонажа, чтобы заставить его выглядеть невинным. В такой ситуации, направляйте ваше освещение таким образом, чтобы негативные тени заметных черт исчезали.
Свет, идущий точно сверху над головой человека часто использовался художниками ренессанса, чтобы изображать божественность и одухотворенность. Тем не менее, эффект такого освещения в очень большой степени зависит от изображаемого объекта. Посмотрите на изображения 4.1 и 4.2. В то время как негативные черты его лица были в существенно мере приглушены, они не исчезли полностью.

Рисунки 4.1 — 4.2

Рис 4.1	Рис 4.2

изображения 4.3 и 4.4 снова показывают ситуации, когда свет идет сверху, но уже нет того «ангельского» эффекта. Разница между изображениями 4.1 и 4.2, и 4.3 и 4.4 заключается в том, что последние имеют более локализованное и сконцентрированное жесткое прямое освещение. Такой жесткий и локализованный свет (наряду с рез
кими тенями) делает персонажа более негативным.

Рисунки 4.3 — 4.4

Рис 4.3	Рис 4.4

Цвет света

Ранее я упоминал, что причина, по которой мы в состоянии распознать форму предмета состоит в том, что лучи света разной интенсивности, бомбардируя объект с разных сторон, прорисовывают объект при помощи бликов и теней. Чтобы сделать это утверждение более обоснованным, мне бы следовало добавить что наша способность узнавать форму объекта зависит от способности лучей света разной интенсивности и разного цвета, бомбардирующих объект с разных сторон прорисовывать объект при помощи бликов и теней.
Цвет падающего цвета зависит от его источника. Белый цвет состоит из всех существующих цветов. Луч белого цвета меняет цвет, если он сталкивается с препятствием, которое не является ни белым, ни черным. Если он сталкивается с белым объектом, он отражается не меняясь. Если объект имеет черный цвет, он поглощает весь свет, не имеет значения, каков оригинальный цвет света, и ничего не отражает. Таким образом, обычно, когда вы смотрите на абсолютно черный предмет, вы видите чего черным, потому, что в ваш глаз с того направления свет не попадает. Чтобы доказать это прошу Вас закрыть на мгновения глаза ( постарайтесь не заснуть). Теперь… какой цвет вы видели?
На Fig. 4.5 внизу вы можете видеть белый падающий луч света, который отражается от синего пола. Пол поглощает все цвета падающего луча кроме синего, и отражает его. Заметьте, что луч отражается под таким же углом, с каким падает.

Рисунок 4.5

Другие вещи, т. е любые объекты находящиеся на пути у отраженного голубого луча будут освещены только голубым лучом. Более того, способность цвета отражать свет зависит от его яркости и силы. Яркий красный цвет, например, отразит более светлый луч, чем темно-синий.
Различные цвета также передают пространственные и темпоральные отношения. OK. Ну, давайте объясню чего эти развеселые словечки значат. Пространственные отношения базируются на расстоянии (или пространстве) между двумя и более объектами. Темпоральные отношения базируются на времени (должно быть слышали фразу «темпоральное смещение» в Стар Трэк?).
Синий цвет часто используется для представления глубины. Посмотрите любой телефильм и все время относящееся к ночи фильм будет иметь легкий синеватый оттенок. Объект, освещенный более темным (менее насыщенным) оттенками синего обычно имеет тенденцию оставаться фоновым.
Говоря в общем, насыщенные цвета представляют пространственную приближенность, в то время, как ненасыщенные — удаленность. хорошим примером было бы вспомнить туманное расплывчатое утро. Когда предметы отступают, они, кажется, теряют цветовую насыщенность. Подводя итог — скажем, яркие, насыщенные цвета «просятся» на передний план, а слабонасыщенные цвета находят себе место на фоне.
Взгляните на три иллюстрации(5.1-5.3) Грампса (моделинг и текстурирование Дэвида Мааса (David Maas). Все эти картинки были окрашены разными цветами в Photoshop, и каждая представляет различное время суток. Хотя тени не меняют свое положение на каждой из этих картинок, различное время дня отражается в каждой.

Рис. 5.1 (Раннее утро)	Рис. 5.2 (Зима — середина дня)	Рис. 5.3 (Лето — вечер)

Утро обычно имеет голубую окраску. Около полудня, цвет более или менее выравнивается. Присутствует некоторое количество голубого цвета (отраженный от неба), но его эффект едва заметен. Вечерние огни обычно характеризуются теплыми, оранжевыми оттенками.
Всмотритесь в следующий набор изображений. Тени меняют положение в двух первых. Рис. 5.4 показывает летний полдень, а 5.5 вечернее время. Рис. 5.6 демонстрирует сцену, освещенную высокой луной. Голубой передает иллюзию ночного времени.

Рис. 5.6	Рис. 5.5
Рис. 5.6

Размер источника света

Размер источника света оказывает значительное влияние на общее настроение сцены. источник света малого размера отбрасывает очень резкие и четкие тени, показывая протяженность во времени на картине. Пример источника света — лампочка карманного фонарика, которая и в самом деле дает очень четкие тени.
источник света, занимающий большее пространство отбрасывает более мягкие (менее четкие) тени, и придает картине атмосферу расслабленности.
Обратите свой взгляд к уже знакомому г. Грампсу на изображении 6.1 внизу. Вы поймете, что это лицо освещено очень маленьким, концентрированным источником света, который отбрасывает очень четкие тени, особенно заметные под носом и бровями. источник света демонстрирует здесь грусть, безнадежность сцены гораздо сильнее чем на изображении 6.2. Обе фигуры освещены светом, источник которого расположен над Грампсом, однако ниточник на изображении 6.2 гораздо больше (очевидно из-за мягких теней) чем на 6.1.

Рисунки 6.1 — 6.2

Рис. 6.1	Рис. 6.2

Чем мягче/больше источник света на 6.2 почти придает Грампсу элемент надежды, отсутствующий на 6.1. Он выглядит грустным, но полным надежды (заметьте, что и на 6.1 и на 6.2 один и тот же Грампс, с тем же выражением лица).

КОНЕЦ I ЧАСТИ
II Часть грядет 🙂

Первоисточник — www.3dcenter.ru