|
Множество встроенных типов источников
света 3DS МАХ могут эмулировать
практически любой свет в природе, а
также добавлять возможности,
существующие только в виртуальном
королевстве компьютерной графики. 3DS
МАХ содержит несколько типов источников
света - целевые (targeted) и свободные (free)
точечные (spotlights), всенаправленные (omni)
и направленные (directional) источники
света. Это физические объекты, которые
можно поместить и передвигать по
3D-cueHe. Данные источники света
содержат общие элементы управления
светом, которые описывают поведение
света в среде. Существует также фоновый
(ambient) свет, представляющий на самом
деле уровень освещения, поскольку он
однообразно влияет на всю сцену. Будучи
таковым, он находится среди элементов
управления средой и не имеет никаких
настраиваемых физических свойств.
Типы источников света
3DS МАХ включает четыре различных
объекта источников света:
всенаправленный (omni) и направленный (directional)
источники света, целевой (targeted) и
свободный (free) точечные источники
света. Фоновый (ambient) свет, не
представляемый никаким физическим
источником света, играет важную роль в
общей световой конструкции.
Все освещение в 3DS МАХ учитывает законы
цвета аддитивной RGB иллюминации. Выбор
и присваивание цвета света согласуется
со всеми формами света. Цвета можно
смешивать, используя любую комбинацию
значений Red, Green, Blue (RGB) и
каналов Hue, Luminance, Saturation (HLS).
Всенаправленные источники света
Всенаправленные (omni) источники света
являются точечными источниками света,
очень похожими на лампочки, подвешенные
на проводе или на звезды в солнечной
системе. Всенаправленный источник света
из своей позиции иллюминирует все грани,
ориентированные в его направлении.
Поскольку всенаправленные источники
света не сконструированы для
отбрасывания теней, то их лучи не
блокируются какими-либо элементами
каркаса и, следовательно, уменьшают
темноту любых теней, на которые они
отбрасывают свет.
ПРИМЕЧАНИЕ
Основное назначение всенаправленных
источников света - служить в качестве
заполняющего света. Весьма
распространенный способ заключается в
создании множества всенаправленных
источников света на больших расстояниях,
различных цветов и с низкими уровнями
отбрасывания теней и смешивания их на
модели. Подобная технология заимствована
из театрального освещения, но вполне
применима в 3DS МАХ.
Благодаря своей всенаправленности
источники света omni создают вполне
предсказуемую результирующую
иллюминацию. Такие источники света имеют
множество вторичных применений.
Расположенные рядом с элементами
каркаса, они создают яркие блики,
размещенные под стратегическими углами
позади или ниже элементов каркаса, могут
создать слабое свечение и придать эффект
граничного цвета. Всенаправлен-ные
источники света с негативными
множителями часто размещаются в разных
областях сцены для создания совокупности
теней.
Распространенная ошибка состоит в
предположении, что "подвешенный" в
комнате всенаправленный источник света
создает сияние воздуха вокруг себя, как
это случается в реальной жизни. Такого
быть не может. Источники света 3DS МАХ
могут отбрасывать свет только на те
грани, на которые светят, и это
правильно. Источник света, помещенный в
открытое пространство, не будет давать
свечения, поскольку нечего освещать.
Вспышки лазерного света, так
распространенные в фильмах, на самом
деле просто фикция. В реальности не
видно ничего. Уличные фонари рядом с
вашим домом создают свечение или ореол
потому, что они сталкиваются с
миллионами частиц, плавающими в воздухе
вокруг фонарей.
Направленные источники света
Направленный (directional) источник
света лучше всего сравнивать с солнцем.
Когда свет отбрасывает тени, угол тени
определяется линией, проведенной от
источника света к объекту. Этот эффект
наиболее заметен, когда имеются тесно
расположенные объекты с параллельными
поверхностями - например, частокол.
Размещение точечного источника света
рядом с частоколом приведет к появлению
расширяющихся теней, поскольку каждый
кол проводит собственную линию тени к
источнику света. По мере удаления
источника света от частокола угол между
тенями каждого кола будет все меньше и
меньше. Если источник света поместить на
значительном удалении, то углы между
тенями станут настолько малы, что
отбрасываемые тени будут практически
параллельными.
Именно так получается с солнечным
светом, а в компьютерной графике
подобный эффект называется параллельным
или направленным освещением. Такова
иллюминация, порождаемая объектом
Directional Light в 3DS MAX.
Объект Directional Light в 3DS МАХ
представляет собой нечто подобное
гибриду между традиционным параллельным
и точечным источником света. Directional
Light похож на точечный источник света в
том, что имеет яркую точку (hotspot) и
границу действия освещения (falloff).
Это помогает управлять протяженностью,
до которой можно просчитать тени на
сцене, и размером границы освещения.
Когда яркая точка минимизирована,
Directional Light становится похож на
фотографический источник света,
отбрасывающий мягкий локальный свет.
Если включена опция Overshoot, то и
яркая точка, и граница освещения
игнорируются, и иллюминация будет похожа
на солнечную. Для мягкого локального
освещения следует использовать
ослабление (attenuation). Для имитации
солнечного освещения ослабление должно
отключаться.
Directional Light похож на Free Spot или
Free camera (свободная камера) в том,
что у него нет цели и он полностью
управляется своим поворотом. Когда
активно превышение (overshoot),
дистанция между Directional Light и
предметом играет незначительную роль. В
отличие от других источников света не
имеет значения, на каком удалении от
одной стороны размещен Directional Light
- роль играет только угол, который он
образует с предметом.
Целевой точечный источник света
Целевой точечный источник (Target Spot)
представляет собой направленный источник
света, который светит в направлении
своей цели. Цель может двигаться
независимо. Целевой точечный источник
света похож на ситуацию, когда к
источнику света привязывают веревку, что
часто используется на концертах. Если
потянуть за веревку, свет поворачивается
в заданном направлении.
ПРИМЕЧАНИЕ
Цель используется только при наведении
точечного источника света. Расстояние от
цели до источника света не влияет ни на
яркость, ни на ослабление.
Многочисленные возможности целевых и
свободных точечных источников света
делают их главными световыми
инструментами в среде 3DS МАХ. В отличие
от всснаправленных источников света,
направлением их света можно управлять.
Целевые и свободные точечные источники
могут отбрасывать тени, иметь
прямоугольную или круглую форму и даже
проектировать растровые изображения.
Свободный точечный источник света
Свободный точечный источник (Free Spot)
обладает всеми возможностями Target Spot,
но без целевого объекта. Вместо
позиционирования цели в световой конус
производится вращение вращаете Free Spot
для нацеливания его луча. Причиной
выбора Free Spot вместо Target Spot
может служить персональное предпочтение
или необходимость выполнения анимации
источника света в сочетании с
геометрией. При выполнении анимации
источников света возникают случаи, когда
источники света должны находиться во
взаимоотношении с другим объектом.
Типичными примерами являются фары
автомобиля, точечные источники и
шахтерская каска. Собственно, это те
ситуации, для которых Free Spot и
предназначен, поскольку он может просто
связываться с объектом и нацеливать свой
свет, когда объект передвигается по
сцене. Это особенно важно, если точечный
источник имеет прямоугольную форму и/или
проектирует образ. В подобных случаях
источник для получения требуемого
эффекта должен передвигаться вместе с
родительским объектом. Поворот источника
света с его результирующей проекцией
можно надежно сделать только с помощью
Free Spot.
фоновый свет
Если со сцены убрать все источники
света, останется только фоновый свет (ambient
light). Это постоянно присутствующий
свет, который кажется существующими в
мире даже тогда, когда нельзя
идентифицировать источник света. В
реальности свет отражается от
поверхностей и освещает то, что нс
освещено непосредственно. Фоновый свет
является методом аппроксимации
отраженного света в 3D Studio MAX.
Цвет фонового света влияет на каждую
поверхность на сцене до того, как на них
окажут влияния другие источники света.
Фоновый свет служит в качестве отправной
точки. С ним складываются или вычитаются
все остальные световые компоненты.
Поскольку фоновый свет применим
универсально, увеличение его уровня
снижает контрастность и "сглаживает"
сцену. Сцена, освещенная одним фоновым
светом, не имеет контраста или теней.
Каждая сторона и грань визуализируются с
одной и той же интенсивностью. Различимы
только геометрические силуэты и свойства
материалов.
Фоновый свет является не столько
объектом, сколько частью системы
Environment (среда) и настраивается в
диалоге Environment, доступном из
выпадающего меню Rendering/Environment.
Поскольку фоновый свет присутствует
всегда, то он и его цвет - это то, что
вы видите на отбрасываемых тенях. Если
вы желаете сделать цвета сцены особенно
глубокими, необходимо слегка окрасить
фоновый свет, чтобы он стал дополнением
доминирующего тенеобразующего света.
Если свет имеет желтоватый оттенок,
отбрасываемый луной, то небольшая
пурпурность фонового света может
интенсифицировать эффект лунного света.
Иногда для визуализации "гладких"
компонентов, подобных тексту, логотипам
и иллюстративным конструкциям, которые
вы не хотите оттенять, полезен чисто
белый фоновый свет. Поскольку общий
уровень света на сцене - белый, то
никакие эффекты от любых других
источников света существовать не будут,
если используемые материалы имеют
идентичные базовые цвета Ambient и
Diffuse (как в замкнутых картах Diffuse
и Ambient). Если между цветами Ambient и
Diffuse имеется разница, то по мере
увеличения освещенности своих
поверхностей материалы будут сдвигаться
в направлении значений рассеивания.
Вместо настройки определений материалов
можно просто устранить другие источники
света. Если на сцене нет источников
света, придется создать один и выключить
его с целью устранения влияния
организации освещения по умолчанию.
ПРИМЕЧАНИЕ
Если для освещения сцены используется
только фоновый свет, то применяется
фоновый базовый цвет присвоенного
материала. Освещение сцены чисто белым
фоновым светом визуализирует все
материалы в соответствии с их значениями
фоновых цветов. Результат может
показаться удивительно темным, учитывая
распространенную технологию,
предполагающую делать фоновый свет самой
темной версией рассеивания.
На практике многие художники
предпочитают применять приглушенный
фоновый свет или вообще его не
применять. Это обеспечивает лучшее
управление тенями и контрастом в
окончательных образах. Общая ошибка
заключается в значительном усилении
фонового света с целью уменьшения
необходимости в других источниках света.
Подобный подход вместо облегчения работы
со светом приводит к тусклой сцене без
контраста и без настроения.
Общие элементы управления светом
Все источники света совместно используют
общее множество управляющих элементов,
которые управляют базовыми
характеристиками света, такими как
яркость и цвет. Щелчок на цветовой
отметке источника света собирает
элементы управления в командную панель.
Флажок Оn/Оff
управляет тем, будет ли источник света
оказывать влияние на сцену. Выбор для
сцены ясен и не может анимироваться.
Если вы хотите выполнить анимацию
включающегося и выключающегося света,
следует настроить его цвет и/или
значение множителя. Заметьте, что для
включения и выключения света с
постоянной частотой необходимо либо
присвоить линейный (Linear) контроллер,
либо настроить Continuity контроллера
ТСВ в 0, либо сгладить кривую
контроллера Безье.
Щелчок на кнопке Exclude вызывает окно
списка и предоставляет возможность
выбора конкретных объектов для освещения
. Здесь можно либо выбрать объекты для
освещения, либо исключить их из
освещения. Правильнее выбрать меньшее из
двух множеств. Исключение из освещения
не влияет на вычисления визуализации и
реально оптимизирует сцену - особенно,
когда используется ограничение того, что
нужно освещать теневому отбрасываемому
свету. Списки включения/исключения
предоставляют возможность акцентировать
свет в любом месте сцены, не беспокоясь
о том, что освещение станет излишним или
будет порождать нежелательные блики.
RGB, HSV
и Color Swatch осуществляют управление
цветом. Хотя анимацию цвета можно
выполнить путем настройки любого
значения, его всегда оживляют в
соответствии со значениями RGB и
интерполируют по пространству цвета RGB.
Цвет света имеет значение даже на низких
уровнях. Величина иллюминации
поверхности управляется общим значением
RGB, модулированным при помощи значения
множителя.
Множители
Множитель похож на переключатель
фильтров света. Для определения
действительного выходного цвета значение
множителя переумножается со значением
RGB цветовой отметки. Значение, меньшее
единицы, уменьшает освещение, тогда как
значения большие единицы ее увеличивают.
Когда множителю задаются отрицательные
значения, реально освещение со сцены
удаляется. Такой "отрицательный свет"
полезен для имитации излучающих эффектов
и других внутренних цветовых настроек.
Например, распространено применение
отрицательных всенаправленных источников
света путем помещения их во внутренние
углы для затемнения углов способом,
который трудно получить через
положительное освещение сцены.
Хотя у множителей много применений,
однако наиболее распространенным
является обеспечение применения серией
источников света одного и того же цвета.
Каждому источнику света задается один и
тот же цвет, а интенсивность управляется
множителями. То, что применяется один и
тот же базовый цвет, видно из цветовой
отметки. Подобным же образом маленькие
значения множителей позволяют
считываться цветовой отметке, как
различимому цвету, оставляя при этом
цвет источника света достаточно темным.
Например, вместо создания темно-красного
источника света 10, О, О и практически
черного цветового образца, можно задать
ему распознаваемый красный 200, О, О и
использовать множитель 0.05, чтобы
затемнить его до низкого значения.
При увеличении множителей каждый канал
завершается у 255. Это означает, что
красный цвет, начинающийся как 255, 10,
10 будет розовым с множителем 10,
светло-розовым с множителем 20 и чисто
белым с множителем 26. Когда множитель
достигает такой величины, то факт, что
свет "красный", виден только на границе
света или за счет использования
ослабления. Затем свет переходит от
белого до ярко-красного через ореол
границы света. Данная характеристика
часто полезна для организации
специальных световых эффектов.
Ослабление
Ослабление управляет границей света по
дистанции. Без ослабления источники
света действуют в соответствии со своей
ориентацией относительно поверхности.
Если поверхность находится под 90°, свет
дает полный эффект. Это значит, что чем
дальше поместить источник от
поверхности, тем круче становится угол
падения и ярче освещается поверхность.
Но в реальной жизни свет с расстоянием
уменьшается. Если вы держите фонарик
прямо на столе, то он довольно яркий.
Направьте его через комнату и сила его
света уменьшится. Направьте его через
улицу и он уже вряд ли достигнет
соседнего дома. Такое уменьшение,
затухание или размывание света
называется ослаблением (attenuation) и
представляет собой простой результат
физики явления.
ПРИМЕЧАНИЕ
Внутренние помещения имеют тенденцию
требовать множества источников света, и
если их свет не затухает, то сцена
быстро становится переосвещенной. При
освещении внутренних помещении
ослабление должно использоваться для
всех источников за исключением самых
тусклых заполняющих.
В окружающем мире свет затухает
пропорционально квадрату расстояния.
Например, если лампа создает
освещенность Х на расстоянии 10 футов,
то на расстоянии 20 футов освещенность
будет '/4 X. Несмотря на физическую
корректность, для компьютерной графики
такая величина затухания считается
слишком большой. Дело в том, что свет
отражается от всех поверхностей и
освещает мир со всех углов, хотя и
ослабляется. Только программы отражающей
визуализации обладают возможностью
репродуцировать этот вторичный свет, и
такие программы обычно являются
единственными, которые придерживаются
затухания, пропорционального квадрату
расстояния. Большинство компьютерных
программ с ослаблением света делают это
линейно - та же самая лампа с
освещенностью Х на расстоянии 10 футов,
на расстоянии 20 футов создаст
освещенность '/2 X. 3DS МАХ обеспечивает
гибридный метод нулевого и линейного
затухания.
ПРИМЕЧАНИЕ
Ослабление показывается в интерактивных
видовых окнах только при включенной
опции Attentuate Lights в Viewport
Preferences. Эта опция оказывает
значительное влияние на время
перерисовки затенения, хотя и является
полезной.
Флажок Attenuation Use указывает на то,
использует ли вьтделенный источник света
назначенные диапазоны. При активизации
флажка вокруг источников света
появляются круги, указывающие
протяженность диапазонов Start и End.
Данные круги определяют внутренние и
внешние границы освещения. Диапазон
Start (внутренний круг) похож па горячую
точку и определяет регион, в котором
ослабление не происходит. Диапазон End
(внешний круг) похож на границу действия
и определяет расстояние, при достижении
которого освещение прекращается. Свет в
пределах диапазона Start и End
ослабляется линейно. Если необходимо,
чтобы свет затухал все время, следует
уменьшить диапазон Start до нуля.
СОВЕТ
При освещении внутренних поверхностей
особое внимание уделяйте диапазонам. Все
источники света с одинаковой мощностью,
размещенные в области, должны иметь одни
и те же диапазоны. Если диапазоны между
источниками отличаются, их яркость будет
отличаться, поскольку расстояния для
освещения изменяются. Это особенно
заметно в массивах источников света, где
очевидно, что они должны быть одинаковы.
В таких случаях лучше всего сделать
источники света экземплярами один
другого так, чтобы настройка одного
влияла на все.
Яркая точка и граница света
Яркая точка (hotspot) и граница (fallon)
являются наиболее часто настраиваемыми
аспектами точечного и направленного
источника света. Разница между яркой
точкой и границей света управляет
отчетливостью результирующей области
света. Значения яркой точки и границы
обладают влиянием, подобным влиянию
внутренних и внешних диапазонов
ослабления всенаправленного света. Яркая
точка определяет величину полной
освещенности - она нс увеличивает
освещенности, как может подсказывать
название. Освещенность внутри яркой
точки является полным эффектом света.
Граница света определяет расстояние, на
котором свет перестает действовать. Это
увядание или затухание не является
линейным, как с диапазонами
всенаправленного света, но представляет
кубическую сплайповую интерполяцию -
большинство переходов происходят около
внешней границы света. Разница в размере
между яркой точкой и границей света
определяет мягкость или расплывчатость
световой границы. Маленькая яркая точка
и широкое падение создают очень мягкую
границу, в то время как яркая точка,
подступающая к границе, делает границу
света очень резкой.
Когда активно превышение, граница света
по-прежнему определяет диапазон, внутри
которого отбрасываются тени и
проектируются образы. Граница света
становится важным механизмом управления
размером, до которого простирается
теневая карта света. Для создания
качественных теней протяженные границы
света требуют больших теневых карт. Вы
можете усовершенствовать качество теней
и сократить требования к оперативной
памяти, ограничив границу отбрасывающего
тень света до минимального размера.
СОВЕТ
Если требуется широкая градация по
области точечного источника света, то
для создания эффекта можно применить
ослабление, установив круг внутреннего
диапазона точечного источника так, чтобы
он пересекал поверхность каркаса.
Превышение (overshoot)
Можно устранить направленную или
точечную световую область, активизировав
опцию Overshoot. Она устраняет
ограничения и обеспечивает освещение,
эквивалентное порожденному только внутри
яркой точки. В основном опция Overshoot
превращает точечный свет в "направленный
всенаправленный свет", сохраняя при этом
остальные возможности. Благодаря таким
качествам на опцию часто ссылаются как
на бесконечное превышение. Важно
понимать, что преувеличенные точечные
источники нс ограничены более конусом
света и светят во всех направлениях,
подобно всенапраленному источнику света,
и направленный источник отбрасывает свет
со стороны в сторону бесконечно .
Игнорируя ограничения яркой точки,
источники света, использующие
превышение, все-таки учитывают параметры
ослабления.
Превышение полезно для создания общего
освещения. Однако тень точечного
источника света и/или возможности
прожектора по-прежнему необходимы- Эти
свойства по-прежнему учитывают конус
границы. Точечный источник с
преувеличением следует рассматривать как
всенаправлепный источник, у которого
возможности отбрасывания тени и
проектирования ограничены падением.
Применение опции Overshoot с
направленным источником создает сильный,
несколько необычный источник света.
Например, преувеличенный направленный
источник света будет ровно освещать все
поверхности, с которыми сталкивается, но
не будет влиять на поверхности,
коллинеарные с направлением света.
Трансформация источников света
Источники света позиционируются на сцене
подобно любым другим объектам
посредством трансформаций Move и Rotate.
В отличие от других объектов
трансформация Scale масштабирует только
диапазоны и не оказывает влияния на
другие атрибуты. Элементы управления
трансформацией часто применяются для
точной настройки позиции и ориентации
источника. Контроллеры Path, Look At и
Experssion часто применяются для
направления света по пути, для
следования ключевым объектам или
принуждения их реагировать на другие
события на сцене.
Точечные источники, подобно камерам,
можно использовать для определения
видовых окон. Видовые окна точечных
источников предоставляют возможность
увидеть, куда направлен свет и являются
полезными инструментами для поиска теней
и карт проектирования. Видовые окна
точечных источников света заменяют
навигационные пиктограммы другими
пиктограммами, связанными конкретно с
точечными источниками. Данные элементы
управления соответствуют своим
эквивалентам камеры с границей света,
приравненной FOV. Элемент управления
яркой точкой не влияет на вид, если не
сталкивается с границей света и не
заставляет увеличиваться границу света.
СОВЕТ
Для создания видового окна,
соответствующего направленному источнику
света, посредством объекта сетки
центрируйте сетку на источнике (функцией
Align) и свяжите ее с направленным
источником. При активизации сетки и
создании видового окна сетки показанный
вид будет соответствовать виду
направленного источника. При вращении
источника света вид будет показывать вид
направленного источника.
Методы освещения полагаются также на
тени и на их правильное применение в
общей световой конструкции. Специальное
управление тенями играет ключевую роль в
использовании источников света. С
чрезмерным или недостаточным количеством
теней сцена не будет выглядеть
реалистичной и убедительной.
|
