|
В мире 3DS МАХ источники света освещают каждую ориентированную
в их направлении грань - т.е. представляющую нормаль к ним - пока не будут
остановлены соответствующими диапазонами или границами света. Данный свет
проходит сквозь поверхность и нс блокируется до тех
пор, пока не получит команду отбрасывания теней. Свет, который не отбрасывает
тени, а это все всенаправленные источники, проникает через объекты сцены и
уменьшает темноту любых отбрасываемых теней.
Создание эффектов освещения без использования теней достаточно
затруднительно. Свет, поступающий слева, смешивается со светом справа и
заполняющим. Без привлечения теней очень трудно создать в модели контрасты.
Отбрасывание теней представляет собой дорогую опцию, но именно она добавляет
в завершенную сцену огромный реализм. Тени, построенные посредством
трассировки лучей, требуют времени визуализации, a Shadow Maps (карты теней) в
дополнение к потребляемому времени визуализации требуют и ресурсов памяти.
Ограничение падения точечного света только той областью, которая требует
теней, сэкономит время визуализации. Уменьшение количества объектов,
отбрасывающих тени, через атрибуты объекта или света, также имеет целью
сокращение накладных расходов на визуализацию.
Каждую тень можно установить локально или глобально. Поскольку
каждый источник света влияет на разные области сцены и подчиняется различным
требованиям, вероятнее всего вы будете настраивать теневые параметры каждого
источника.
Каждый направленный и точечный источники содержат диалог
Local Shadow Control, доступ к которому осуществляется через параметры
источника.
Значения глобальных теней управляют параметрами всех
отбрасывающих тени источников, у которых включен флажок Use
Global Settings. Эффекты
параметров одинаковы, но они не удовлетворяют нуждам каждого источника. Новые
источники света создаются с выключенным флажком Use
Global Settings и
используют для параметров теней встроенные системные значения по умолчанию.
Если включить Use Global Settings, параметры изменятся на глобальные (при условии,
что уже существует источник с включенным Use Global Settings).
Если нет другого источника с включенным Use Global Settings,
текущие значения параметров используются в качестве глобальных.
3DS МАХ обеспечивает две формы теней с существенно
различающимися свойствами. Выбор требуемой формы сводится к ответу на базовые
вопросы: "Должны ли границы тени быть резкими или мягкими?" и
"Должна ли тень учитывать прозрачность объекта?"
Использование теней, построенных при помощи
трассировки лучей (ray-traced-теней)
Ray-traced-тени точны, имеют резкие границы и практически
всегда повторяют форму объекта, который их отбрасывает (неприятная черта, с
которой вынуждены бороться карты теней). Всегда, когда нужна четкая граница и
вычисления значений прозрачности объекта, требуются ray-traced-тени.
Ray-traced-тени также принимают в расчет непрозрачность
материала и цвет фильтра. Данные тени принимают во внимание любую информацию
о непрозрачности, содержащуюся в материале. Такая информация предоставляется
в форме карты непрозрачности и ее маски, указателей параметров прозрачности
материала и опций In/Out.
Это все аспекты, определяющие прозрачность. Дополнительные карты, задающие
текстуры или неровности, на отбрасываемую тень не влияют. Имитация отметок
подобного рода поверхностей требует копирования соответствующей битовой карты
в качестве карты непрозрачности или маски для материала.
Точечные источники света, которые используют гау-traced-тени, обрабатывают
все непрозрачности в терминах свечения или интенсивности. Срезы (cutouts) материала при освещении такими источниками могут
выглядеть предельно убедительно. Данные материалы имеют подходящую текстуру и
карты непрозрачности и часто используются для окружения объектов, подобных
деревьям, людям и машинам. Однако они могут быть и отдельными листьями, и
сложным узором в окне.
ПРИМЕЧАНИЕ
Ray-traced-тени идеально подходят для эмуляции ярких
источников света, особенно солнечного. Единственный недостаток заключается в
том, что тени во время визуализации требуют длительных
вычислении. Поскольку область, рассчитываемая для каждого точечного источника
света, основывается на его границе, то ограничение радиуса области может
значительно сэкономить время визуализации.
Смещение трассы луча
Единственным параметром, который управляет эффектами
ray-traced-теней, является Ray Trace
Bias (смещение трассы луча). Это не сразу очевидно
в свитке Shadow Parameters,
потому что при выделенной опции Ray-Traced Shadows параметры карты теней дерева остаются
редактируемыми.
В отличие от параметров карты теней, значение Ray Trace Bias
редко нуждается в настройке. Значение 1.0 не дает смещения, большие значения
начинают оттягивать тень от объекта, в то время как меньшие значения
пододвигают ее ближе к объекту. Данное значение должно настраиваться, если
отбрасываемые тени объекта содержат самопересекающиеся элементы.
Ray-traced-тени, содержащие пустоты, когда они должны быть сплошными, или
тени, не связанные с отбрасывающим тень каркасом, имеют слишком высокие
значения смещения и их следует уменьшать.
Использование карт теней
Основная возможность карт теней заключается в создании мягких
теней. Мягкие тени по сравнению с ray-traced-тенями представляют более
реалистичный эффект, но их труднее получить из-за критического баланса
параметров карты. Отбрасывание теней с картами теней требует памяти, однако
их визуализация осуществляется быстрее, чем визуализация ray-traced-теней,
особенно в случае сложных моделей. Компромисс заключается в том, что карты
теней требуют определенного времени на подготовку и постоянную проверку
точности и соответствия.
В реальной жизни четкость тени является продуктом близости
объекта к поверхности, на которую он отбрасывает тень. Окно отбрасывает через
комнату очень мягкую тень, тогда как стул под тем же освещением дает
достаточно четкую тень. Благодаря такому качеству для сцен, требующих
предельного реализма, можно использовать несколько освещений, обладающих
различными теневыми эффектами.
Можно обнаружить, что реалистический эффект мягких теней нс действует на многих людей, рассматривающих вашу работу.
Для большинства тень - это четкая, определенная форма, отбрасываемая
объектом. Если возможность изучения тени отсутствует, как например
в анимации, то осмысленные эффекты, получаемые от мягких теней, практически
всегда теряются.
Размер карты теней и качество тени
Размер карты теней является самым критическим и дорогостоящим
фактором для получения "правильной" тени. Renderer
создает квадратную битовую карту такого размера, который указан параметром Map Size. Затраты памяти на
подобную карту составляют четыре байта на пиксел карты, т.е. карта теней
из 500 строк требует 500 х 500 х
4 = 1 Мб оперативной памяти. Затем данная карта растягивается до размера
объектов, отбрасывающих тень, с конусом границы света и проектируется на
принимающую поверхность.
Поскольку карта теней на самом деле является битовой картой,
то тень в случае, если карта не достигает по крайней
мере размера зоны визуализации, приобретает зернистость и формирует рваные
края. Чем больше протяженность объекта, отбрасывающего тень, тем больше
растягивается карта теней и тем большее разрешение требуется для поддержки
ровных краев. Размер отображаемых областей можно ограничить и тем самым
ограничить размер требуемой теневой карты. Для этого ограничивается граница
света точечного источника. Уменьшить размер карты теней можно также за счет
отключения атрибута отбрасывания теней для удаленных объектов.
ПРИМЕЧАНИЕ
Превышение весьма полезно в сочетании с картами теней,
поскольку их эффект можно локализовать, не создавая определенных областей света.
Map
Bias и точность контакта
Значение Map Bias
(смещение карты) в основном используется для исправления неточностей,
присущих картам памяти в отображении объектов, отбрасывающих тени. Чем ниже
значение смещения (bias), тем ближе тень подтянута
к объекту.
Широко рекомендуются значения Map Bias 1.0 для архитектурных моделей и 3.0 для остальных
конструкций. Очень важно не использовать указанных значений, нс поэкспериментировав с ними на сцене. Каждая модель, и
возможно каждый точечный источник должны настраиваться в соответствии с углом
света, расстоянием и окончательным выходным разрешением. Кроме того, в
точности отображения теневых карт большую роль играет размер теней.
Map
Sample Range и мягкость
краев
Значение Map Sample
Range (предел карты образца) управляет
расплывчатостью краев тени - чем выше значение, тем более расплывчатым
окажется край тени.
Ключевым словом в данном параметре является "Sample", поскольку программа на самом деле размывает
окружающие края для создания расплывчатости.
Качество и точность краев, как всегда, является балансом
смещения теневой карты, размера и диапазона экземпляризации.
По мере увеличения значения Map Sample Range возрастает и
расплывчатость тени. Время на визуализацию расплывчатых теней также возрастает,
поскольку программа усредняет большее количество образцов на большей области
битовой теневой карты. Обратите внимание на то, что данные значения
специфичны для заданного разрешения, размера карты смещения, расстояния до
точечного источника и размера сцены. Другие значения изменяются
пропорционально.
У ряда наблюдателей может вызвать тревогу то, что тень не
размывается по мере удаления от объекта. В реальной жизни тень наиболее резка
там, где объект касается поверхности, принимающей тень, и расплывчатое
всего в самой удаленной точке. Однако 3DS МАХ не делает это естественным
образом. Когда желаемый результат требует образов с более высоким
разрешением, на изучение которых есть время, у вас могут возникнуть проблемы
и следует подумать, что выбирать - тени ray-traced
или карты теней.
Каждый объект обладает возможностями исключения теней,
встроенных в определения его атрибутов. Когда данные атрибуты объединяются с
возможностями исключения света, появляются механизмы для создания специальных
световых эффектов. Применение упомянутых атрибутов уникально для каждой
модели, но помните, что их использование экономит время визуализации.
Особенно это касается объектов, составляющих большую часть сцены, подобных
растениям, стенам и потолкам. Чаще всего такие объекты не отбрасывают теней,
а потолок их не принимает. Отключение соответствующих атрибутов значительно
экономит время визуализации и делает карты теней более точными.
Тени исключительно важны, но очень многие из них не нужны или
просто отвлекают. С учетом этого внимательный отбор теней и уменьшает время
визуализации, и усиливает реализм сцены. В дополнение к отбрасыванию теней
свет обладает еще одной полезной функцией, а именно - проектированием образа.
|
