Глава 11.1: Освещение. Теория

Материал из Blender3D.

Перейти к: навигация, поиск

Автор Матиас Педерсен (Mathias Pedersen)

Перевод SkyWolf

Содержание


Хотя хорошее освещение и имеет некоторые технические аспекты, оно в большей степени является искусством, основанным на наблюдении и интерпретации. Наблюдение за поведением луча света в реальной жизни является единственным надежным способом достигнуть убедительных результатов в 3D. Найдите все виды, какие сможете. При работе с мелкими деталями не полагайтесь на свою память – всегда найдется что-нибудь, что вы не заметите. Свет в 3D можно сравнить со светом в реальном мире. Свет освещает объекты, и вы можете их видеть. В реальном мире источники света испускают свет в пространство, который в итоге отражаясь вам в глаза, позволяет вам видеть мир. В Blender каждая поверхность, видимая камерой, получает определенное количество света от каждой лампы в сцене, позволяющее камере визуализировать эти поверхности.

Почему освещение так важно?

Очевидно, если в вашей сцене нет света, вы получите абсолютно черный рендер. Конечно, даже плохое освещение может решить эту проблему. Во-вторых, что более важно, освещение может помочь подчеркнуть детали вашей сцены. И в-третьих, освещение определяет общий оттенок и настроение сцены. Хорошее освещение может наделить драматизмом и эмоциями статичную сцену, в то время как плохое освещение может разрушить самые качественно смоделированные меши и материалы. Освещение может помочь донести вашу идею, а может и не помочь.

Базовые инструменты

Blender имеет определенные простейшие функции освещения, с которыми вам надо ознакомиться перед тем как изучать художественные аспекты освещения. Лампы добавляются, как и другие объекты в Blender, через панель инструментов.

Рисунок LD.01: Добавление лампы с помощью панели инструментов.
Увеличить
Рисунок LD.01: Добавление лампы с помощью панели инструментов.

Все типы ламп настраиваются в панели Ламп.

Рисунок  LD.02: Панель Ламп.
Увеличить
Рисунок LD.02: Панель Ламп.

Energy: Ползунок Energy определяет действующую яркость лампы.

RGB: С помощью движков RGB настраивается цвет света, испускаемого лампой. Можно также кликнуть левой кнопкой мыши на образец цвета под движками для вызова диалога выбора цвета.

Layer: Эта кнопка ограничивает свет от лампы так, что она светит только на объекты, находящиеся на том же слое. Если вы хотите, чтобы один объект в ночной сцене казался более ярким, чем другие, его можно поместить на отдельный слой и осветить, ограниченными этим слоем, лампами.

Negative: Иногда вам необходимо фактически вычесть освещенность из пространства. Использование настройки Negative инвертирует воздействие лампы, отнимая свет.

No Diffuse/Specular: Предотвращает учет Рассеивания или Отражения при визуализации от данной лампы. Неключевые лампы могут иметь отключенную Отражающую компоненту для предотвращения визуальной путаницы в сцене.

Типы источников света

В Blender имеется пять типов источников света – Lamp, Sun, Spot, Hemi и Area – каждый для своих целей и с уникальными свойствами. Тип источника света в сцене можно изменить, используя кнопки на панели Preview.

Lamp

Тип Lamp это основной источник света в Blender. Он работает как "настоящая" электрическая лампа, испуская свет во всех направлениях. У этого типа источников света есть несколько свойств, многие из которых повторяются у других типов. Стандартная лампа может генерировать тени с использованием метода трассировки лучей (raytracing), точного метода воспроизведения тени с четкими краями.

Sun

Источник типа Sun – источник направленного света с параллельными лучами. Это означает, что все тени, сгенерированные таким источником света, появляются от параллельных лучей света, как будто они были испущены с бесконечного расстояния бесконечно большим объектом. Хотя настоящее солнце не обладает ни одним из двух указанных свойств, его размеры и удаленность относительно Земли позволяют считать его таковым для всех практических целей. Источник направленного света с параллельными лучами Sun может генерировать тени только с помощью raytracing.

Рисунок  2.1 01: Стандартная лампа.
Увеличить
Рисунок 2.1 01: Стандартная лампа.
Рисунок  2.1 02: Лампа Sun.
Увеличить
Рисунок 2.1 02: Лампа Sun.

Разница между тенями от обычной лампы (сверху) и лампы Sun (снизу). Заметьте, как лампа Sun отбрасывает параллельные тени.

Spot

Лампа Spot очень похожа на настоящий точечный источник света. Она освещает объекты внутри конусообразной области пространства. Она также имеет преимущество в виде особого метода просчета теней: буферизованные тени. Это удобно если вы хотите получить тени мягче, чем полученные обычным методом raytracing, и у вас нет времени ждать просчета методом soft raytracing с использованием ламп Area.

Hemi

Лампа Hemi немного отличается от других типов ламп тем, что не имеет никаких алгоритмов для генерации тени. Она работает как большая, освещающая сцену полусфера. Лампы Hemi используются для придания сцене общего цветового оттенка.

Area

Лампы Area самые реалистичные в Blender, однако имеют недостаток в выполнении множества точных вычислений в процессе отрисовки теней, что приводит к увеличению времени визуализации. Лампа Area – единственная, которую следует использовать, если вам нужны мягкие и реалистичные тени. В реальном мире не существует абсолютно резких теней, даже от прямого солнечного света. Они становятся мягче с удалением от отбрасывающего тень объекта.

Рисунок  2.1 03: Стандартная лампа.
Увеличить
Рисунок 2.1 03: Стандартная лампа.
Рисунок  2.1 04: Лампа Area.
Увеличить
Рисунок 2.1 04: Лампа Area.

Разница между тенями от обычной лампы (сверху) и лампы Area (снизу). Тени от лампы Area рассеиваются тем больше, чем дальше они падают, точно также, как это происходит в реальном мире.

Тени включаются и контролируются на панелях Shadow и Spot.

Рисунок  LD.03
Увеличить
Рисунок LD.03

Ray Shadow: Использование теней на основе raytracing очень похоже на «зажечь и забыть». Нажмите кнопку Ray Shadow и удостоверьтесь что опция Ray включена на панели Render во вкладке Scene (F10). Тени, полученные методом трассировки лучей, совершенно четкие и визуализируются медленнее остальных методов затенения.

В добавок к стандартным элементам управления лампой, лампы Spot и Area имеют дополнительные возможности и настройки.

Уникальные опции ламп типа Spot

Рисунок  LD.03.s: Опции буферизованных теней для лампы Spot
Увеличить
Рисунок LD.03.s: Опции буферизованных теней для лампы Spot

Buf.Shadow: Это не трассировочный метод генерации теней. Буферизованные тени создают изображение особого типа из точки зрения камеры, которое накладывается на объекты в сцене для симуляции теней. Элементы управления на этой панели используются для настройки создания карты теней. Наиболее важные из них это:

ShadowBufferSize: Разрешение карты буферизованных теней (изображения буфера теней). Чем выше разрешение, тем более детализированные можно получить тени. Если вы видите пиксели около краев ваших буферизованных теней, попробуйте увеличивать это значение на 1,000 каждый раз, пока не получите приемлемый результат.

Bias: решает проблемы вокруг краев объектов и с объектами, которые могут быть слишком тонкими чтобы быть учтенными для просчета наложения теней. Уменьшайте значение Bias, если кажется, что свет просачивается сквозь объекты, или если тень не проходит весь путь до основания объекта.

Soft: Одно из главных преимуществ буферизованных теней это то, что их можно размывать с помощью этой настройки. Мягкие тени придают сцене реализм. Если вы собираетесь увеличить параметр Soft для размытия теней, вы должны так же увеличить параметр Samples чтобы избежать безобразных искажений (артефактов).

Buffered Shadow выпадающее меню: Выбирайте между Irregular, который не поддерживает размытие, и Classic-Halfway, который является стандартным методом. Не используйте Classical – это только для поддержки старых файлов.

SpotSi: Размер пятна. Эта настройка контролирует угол охвата лампы Spot. Хотя он может быть до 180 градусов, наложение теней при больших значениях в большинстве случаев будет бесполезно. Размер пятна отображается в 3D виде как конус с вершиной в лампе. Для получения качественных буферизованных теней старайтесь использовать как можно меньшие значения размера пятна, достаточные для охвата всех освещаемых объектов.

SpotBl: Размытие пятна. Это значение определяет насколько резкими или плавными будут края пятна света от лампы Spot. Значение 0.0 даст очень резкие края, как от сценического прожектора. Установка этого значения в 1.0 приведет к постепенному уменьшению освещения от центра светового пятна с размытой границей.

ClipSta, ClipEnd: Объекты могут быть видны в процессе генерации теней только когда находятся на определенных расстояниях от лампы. Параметры ClipSta (начало) и ClipEnd (конец) определяют эти расстояния. Они отображаются линией, исходящей из лампы. Вы можете настроить их вручную, а можете нажать кнопку с машинкой, находящуюся рядом с каждым из движков, что бы Blender сам определил оптимальные значения для объектов, попадающих в световой конус.

Уникальные опции лампы Area

Рисунок  LD.03.a: Настройки лампы Area.
Увеличить
Рисунок LD.03.a: Настройки лампы Area.

Как указанно выше, лампы Area способны генерировать мягкие тени с использованием трассировки лучей (raytracing). Для управления этим процессом имеются две настройки.

Поле Size на панели Lamp управляет фактически видимым размером источника света. Он отображается в 3D виде как квадрат. Чем больше размер источника света, тем сильнее тени будут рассеиваться. Источник можно сделать прямоугольным, что позволит вам контролировать длину и ширину источника света лампы Area независимо друг от друга.

Как только вы нажмете кнопку Ray Shadow, появятся несколько новых настроек.

Samples: Этот параметр контролирует качество эффекта размытия. Слишком низкие значения приведут к заметным артефактам в виде массива темных точек на месте теней. Высокие значения (вплоть до 16) производят все более размытые тени, однако могут радикально увеличивать время визуализации.

Dither: кнопка Dither добавляет немного шума к выборке, что приводит к более гладким теням.

Запомните, что лампы Area задуманы так, что настройка Energy работает в связке с настройкой Dist (расстояние), которая показана в 3D виде исходящей из лампы линией. Объекты, находящиеся на расстоянии от лампы, значительно меньшем параметра Dist, получат гораздо больше световой энергии.

Ambient Occlusion (Объемное Окружение)

Ambient Occlusion (AO)приближает условия освещения к освещению в пасмурный день, когда свет падает равномерно со всех направлений. Это приводит к очень мягким теням и затемнению углов и поверхностей там, где объекты перекрываются друг другом. Если использовать только АО, получите очень похожий на пасмурный день, плоский, скучный рендер. Однако если использовать его совместно со стандартными источниками света, он придаст дополнительный реализм вашей сцене. Без АО, необходимо очень сложное освещение для получения правильного затенения перекрывающихся объектов. Получить такой результат очень сложно, и даже маленькая ошибка может разрушить достоверность вашей сцены. Использование АО решает эту проблему.

Рисунок  2.2 01: Визуализированное освещение с использованием только Ambient Occlusion.
Увеличить
Рисунок 2.2 01: Визуализированное освещение с использованием только Ambient Occlusion.

Панель Ambient Occlusion находится на вкладке World (F8). Один из органов управления панели АО это ряд кнопок Plain/Sky Color/Sky Texture. Они позволяют использовать цвет фонового окружения (которое можно задать картинкой) при расчетах АО для определения цвета лучей испускаемых этим участком неба и придать сцене дополнительный реализм. Другой способ добавить к АО больше цвета это использовать его с цветными лампами Hemi низкой энергии.

Анимация освещения

Источники света можно анимировать, как и любой другой объект в Blender. В добавок к анимации положения и поворота ламп, как у стандартных объектов, можно анимировать также цвет и энергию лампы, а так же размер пятна для лампы Spot (параметр Spot Size) и размер лампы Area (параметр Size). Ключевые кадры для параметров лампы создаются нажатием клавиши I, когда курсор мыши находится над панелью ламп, и выбором подходящего типа ключа из выпадающего меню. Кривые анимации параметров лампы могут быть настроены точно также, как анимационные кривые для стандартных объектов, как показано в Главе 3.

Технология и методы освещения

Метод трех источников

Этот метод использует три источника света для освещения сцены. Первый и самый важный свет это Ключевой свет. Ключевой свет может быть расположен в любом месте сцены и определяет общее настроение сцены. Далее идет Наполняющий свет, который делает то, о чем говорит его название: заполняет области, не освещенными Ключевым светом. И наконец, задний свет, располагаемый за объектом, часто чуть правее или левее, и придает красивую подсветку вокруг его краев. Подсветка визуально отделяет объект от фона. Поскольку это широко используемая техника, обилие подробной информации о данном методе освещения можно найти в Интернете и других ресурсах.

Рисунок  4.1 01: Сцена, освещенная методом трех источников.
Увеличить
Рисунок 4.1 01: Сцена, освещенная методом трех источников.
Рисунок  4.1 02: Метод трех источников.
Увеличить
Рисунок 4.1 02: Метод трех источников.

Правило или только совет?

Давно общеизвестно, что метод трех источников «то, что нужно» для освещения в 3D. Он действительно работает лучше как рекомендация, чем как железное правило. Следование ему буквально не создаст автоматически хорошее освещение для вашей сцены. К несчастью (или к счастью, в зависимости от того, как вы смотрите на вещи), вы сами должны думать при настройке освещения. Здесь нет никаких законченных правил или рецептов, только рекомендации, подсказки и методики.

Метод трех источников хорош во всех случаях?

Хотя трудно сомневаться в том, что он имеет несколько полезных элементов, считать его лучшим способом освещения, вероятно, не оправданно. Он склонен выглядеть неестественно, что может затруднять единение зрителя со сценой. Также, он может ассоциироваться у наблюдателя со странным студийным освещением. Если ситуация требует того, можно использовать метод трех источников. Однако возможно необходимо настроить более естественное освещение для вашей сцены.

Общее освещение

Общее освещение это новый термин, основанный на здравом смысле, реалистичности и некоторых общих теориях света. Теперь не думайте о методе трех источников. Вы можете сделать столько ламп, сколько потребуется. Если нижний правый угол вашего изображения не достаточно освещен, вы добавляете туда один-два источника света. В реальном мире, сложное оснащение может быть необходимо для достижения подобного небольшого увеличения освещенности, однако в 3D нет необходимости оплачивать добавление лампы в углу.

Думайте реалистично.

Если вы создаете изображение, которое предполагает околополуденную атмосферу, думайте реалистично. Например, расположение лампы Sun слишком низко на небе будет не реалистично. Та же самая ситуация, если у вас две лампы Sun, освещающие предметы в противоположных направлениях. Не смейтесь – мы все видели изображения художников, которые выглядят жутко, и часто из-за бессмысленных настроек, подобных приведенным выше. Учитывайте то, что видят люди в реальном мире, это поможет вам сделать ваше освещение реалистичным. Если у вас две лампы Sun (два солнца), это не покажется правильным. Если оставить в сцене одну лампу Sun и сделать все другие источники света более рассеянными и мягкими, сцена будет выглядеть куда лучше. Делайте освещение похожим на реальность. Нет необходимости в точности, называемой фотореализмом. Оно всего лишь должно быть правдоподобным.

Падение и отражение света.

В реальной жизни свет отражается от поверхностей. Возьмем для примера обычную комнату. Свет проникает через окно и падает на пол, но не останавливается там. Он отражается от пола, освещая стены и потолок. В Blender, когда лампа освещает поверхность, свет останавливается на ней. Он не отражается от нее и не достигает других объектов. Однако мы можем сымитировать эффект отражения, поставив лампу меньшей силы там где свет падает на пол, что приведет к более отраженному свету в комнате. Этот метод можно использовать сколь угодно широко, и свет может быть отражен множество раз. Однако не стоит злоупотреблять им, достаточно одного-двух отражений, чтобы придать правдоподобность вашей сцене.

Рисунок  4.2 01: На пол была добавлена лампа для имитации освещения комнаты отраженным солнечным светом.
Увеличить
Рисунок 4.2 01: На пол была добавлена лампа для имитации освещения комнаты отраженным солнечным светом.

Одноточечный свет

Одноточечный свет - это когда вы используете один источник света и предоставляете возможность алгоритму Ambient Occlusion позаботиться об освещении сцены. Это приведет к более длительной визуализации сцены вследствие относительно невысокой скорости этого алгоритма, однако вы получите хорошие результаты при минимуме работы. Некоторые люди могут посчитать этот простой метод жульничеством. Конечно, можно относиться к этому по другому: «Если результат выглядит хорошо, то метод работает!». Поскольку этот метод дает удовлетворительные результаты, придание последнего штриха правдоподобности вашей сцене потребует совсем немного трудов.

Круговое освещение

Использование кругового освещения - это способ имитации Ambient Occlusion. Данный метод не дает такого же хорошего результата как АО, но все же может быть использован в некоторых случаях. Суть метода в том, чтобы разместить несколько ламп в сцене по кругу рядом с освещаемыми объектами.

Примечание: Для того чтобы быстро и легко разместить лампы по кругу, сделайте лампу потомком окружности и включите DupliVerts для окружности во вкладке Object (F7).

Рисунок  4.3 01: Рендер с источниками света, расположенными по кругу, с включенными тенями.
Увеличить
Рисунок 4.3 01: Рендер с источниками света, расположенными по кругу, с включенными тенями.
Рисунок  4.3 02
Увеличить
Рисунок 4.3 02

Замечание: Если вы обнаружите четкие границы у трассированных теней, попробуйте использовать вместо них мягкие буферизованные тени. Потрудившись немного с прицеливанием ламп Spot, вы получите лучшие результаты, чем с имитацией АО.

Рисунок  4.3 03: Круговое освещение с буферизованными тенями.
Увеличить
Рисунок 4.3 03: Круговое освещение с буферизованными тенями.
Рисунок  4.3 04
Увеличить
Рисунок 4.3 04

Сфокусированные источники света

Сфокусированные источники света - это лампы, сфокусированные на одном или нескольких объектах сцены. Хороший пример фокусированного освещения можно увидеть на снимках персонажей, когда точечные источники света расположены так, что бы осветить только глаза. При некоторых условиях глаза могут быть в тени, из-за чего персонаж может казаться безжизненным. В реальном мире это сложно исправить, однако в 3D вы можете установить два сфокусированных на глаза источника света с энергией, достаточной для их подсветки, потом сделать их «детьми» головы, и они будут всегда освещать глаза.

Сфокусированные источники света можно применять в любой сцене, если какие-то области требуют немного дополнительного освещения. Будет хорошей идеей быть осторожным с интенсивностью сфокусированных источников освещения, иначе это будет выглядеть неестественно. Одна из методик, помогающих плавно смешивать их с основным освещением, это использовать лампы Spot с буферизованными тенями и увеличение значения параметра SpotBl (размытие пятна) для размытия границ пятна света.

Как свет влияет на сцену

Настройка освещения создает определенное настроение, которое обычно связано с символическим описанием. Знание основ этого поможет вашему освещению лучше выражать идею вашей сцены.


Цвет

Лампы могут быть цветными – и они должны быть цветными! Если вы используете только белые лампы, ваша сцена может быстро потерять свою душу и притягательность. В то время как мы думаем, что большинство источников света, которые мы видим в реальном мире, белые, на самом деле это наш мозг корректирует цвет их света. Солнечный свет немного желтый, даже в полдень. Флуоресцентные лапы имеют разнообразные цвета, от розового до голубого. Обычная лампа накаливания обычно имеет теплое, желтое свечение. Пока вы не используете нежные цвета для ваших ламп, вы можете добавлять их в огромном количестве в вашу сцену. Цвет освещения в вашей сцене должен быть в согласии с основной теорией цвета и символизма. Далее приведены несколько наиболее общих цветов и немного о том, как они работают в отношении освещения.

Белый

Чистый свет – белый. Он освещает вашу сцену плоско, ничего не выражая, только освещая. В некоторых случаях для придания стерильности или ощущения медучреждения, может быть предпочтителен белый свет. В других случаях это выглядит скучно. Белое освещение общепринято в студийной фотографии, подобно фотографиям продуктов, где цель придать ощущение чистоты.

Красный

Красный - сильный и агрессивный свет. Он может быть символом таких вещей, как любовь, тепло, гнев, а так же опасность. Сильный красный свет требует внимания, в то время как слабый красный, добавленный к освещению сцены, придаст ей немного тепла.

Голубой

Традиционный цветовой символизм предполагает, что голубой означает доверие, преданность и безопасность. Однако в отношении освещения синий приводит к ощущению холода в изображении. Запомните, что голубой цвет менее агрессивен, чем красный, и может быть довольно натуральным во многих случаях, т.к. свечение пустого неба – голубое, и он часто есть в природе в той или иной степени.

Зеленый

Зеленый может означать все от природы и здоровья до ревности или богатства. В освещении, однако, зеленый придает безобразные, бросающие в дрожь тени, особенно для внутреннего освещения. В наружном освещении, нежное зеленое освещение может сымитировать такие явления, как отражение света от травы и других видов растительности.

Интенсивность

Интенсивность света, называемая в Blender энергией, еще одно забавное свойство, с которым можно поиграться. Малая интенсивность освещения придает более темную, мистическую атмосферу. Когда несколько слабых источников света используются как один, это может придать атмосфере спокойствия и богатства, что усилит привлекательность. Высокоинтенсивные лампы приводят к высококонтрастному результату, который выглядит более угловатым и может вызывать напряжение.

Положение

Положение источника света может иметь огромное значение при толковании сцены. Основные положения и их характеристики приведены ниже.

Фронтальное освещение

Освещение объекта прямо спереди значительно уменьшает объемность результирующего изображения. Для достижения эффекта фронтального освещения без потери объемности, поставьте по источнику света с каждой стороны камеры, направленному на объект под углом около 45 градусов. В результате получим более широкий фронт света, который кажется менее интенсивным и может сохранить объемность объекта.

Рисунок  5.3. 01: Бюст освещен спереди.
Увеличить
Рисунок 5.3. 01: Бюст освещен спереди.

Заднее освещение

Задний свет прекрасен для подчеркивания краев и глубины изображения. Заднее освещение, часто называемое контровое освещение, добавляет тонкую световую окантовку вокруг объектов, хотя его сложно увидеть, если источник света расположен прямо позади объекта. Использование контрового освещения для объекта переднего плана отделит его от фона, усиливая разницу в глубине.

Рисунок  5.3. 02: Заднее освещение
Увеличить
Рисунок 5.3. 02: Заднее освещение

Боковое освещение

Боковое освещение используется для подчеркивания формы и текстуры объекта. Оно проясняет форму объекта, подчеркивая шероховатости и выпуклости. Общепринято использовать переднее и боковое освещение, поскольку это передает геометрию и смягчает недостатки, которые может привнести прямое боковое освещение.

Рисунок  5.3. 03: Бюст освещен сбоку.
Увеличить
Рисунок 5.3. 03: Бюст освещен сбоку.
Рисунок  5.3. 04: Каменная стена, освещенная боковым светом. Заметьте, как проявляются видимые выпуклости и геометрия.
Увеличить
Рисунок 5.3. 04: Каменная стена, освещенная боковым светом. Заметьте, как проявляются видимые выпуклости и геометрия.

Верхнее освещение

Направленное верхнее освещение само по себе может вызвать ощущение сильной печали и даже страха. Хотя мы часто видим объекты, освещенные сверху (солнце и большинство ламп в помещениях), тени в этих случаях «заполнены» другими источниками света. Поэтому для достижения такого эффекта заполняющие источники света, если они есть, должны иметь очень слабую интенсивность.

Рисунок  5.3. 05: Бюст освещен сверху.
Увеличить
Рисунок 5.3. 05: Бюст освещен сверху.

Нижнее освещение

Нижнее освещение это освещение, к которому мы не привыкли в реальной жизни. Оно используется, чтобы сделать объекты совершенно непохожими или зловещими.

Рисунок  5.3. 06: Бюст освещен снизу.
Увеличить
Рисунок 5.3. 06: Бюст освещен снизу.

Тени

Тени наполовину определяют хорошее освещение.

Отсутствие теней

Если ни одна из ваших ламп не создает тени, то будет казаться, что ваши объекты парят, как на, приведенной ниже, иллюстрации. Чтобы достигнуть хоть какой-нибудь достоверности, вам необходимо некоторое затенение. Однако, необязательно каждая лампа в вашей сцене должна отбрасывать тени, исходя из технических и художественных целей.

Рисунок  5.4. 01: Рендер когда все лампы отбрасывают тени.
Увеличить
Рисунок 5.4. 01: Рендер когда все лампы отбрасывают тени.

Жесткие и мягкие тени

Включите Ray Shadows у стандартной лампы Blender, и вы получите жесткие тени (с резкими краями). В реальности очень редко можно наблюдать четкие, резкие тени. В реальном мире, чем меньше источник света, тем жестче тени от него, и наоборот. Конечно, это означает что 100% жесткие тени, которые генерирует алгоритм Ray Shadow, не существуют в реальном мире просто потому, что для этого необходим бесконечно малый источник света.

Существует огромное количество примеров изображений, которые обезображены пересекающимися жесткими тенями от нескольких источников света, сбивающими зрителя с толку. Если художник уделит затенению столько внимания, сколько необходимо, этого не случится.

Запомните рекомендацию: все тени – мягкие, даже те, которые кажутся вам жесткими. Мы не встречаем в действительности абсолютно резких теней, поэтому нам кажется это странным в виртуальных сценах. Это особенно заметно на крупных планах, где тени всегда мягкие в некоторой степени.

Для понимания различий между жесткими и мягкими тенями в реальной жизни, посмотрите на эти две, почти одинаковые, фотографии:

Рисунок  5.4. 02
Увеличить
Рисунок 5.4. 02

Затенение помогает отобразить объект более реалистично, но жесткая тень фактически становится частью фотографии.

Рисунок  5.4. 03
Увеличить
Рисунок 5.4. 03

Объект тем меньше очерчен, чем более рассеянный свет излучает источник света. Здесь нет резких теней, отвлекающих глаз, и это делает фотографию мягче, а объект более выпуклым.

При фотографировании вам в основном следует избегать резких теней. В некоторых случаях тени с резкими краями могут придать необходимое настроение: напряженность или грубость. Жесткие тени также выделяют выпуклости и текстуру поверхности, вот почему они не используются, когда стремятся придать сцене ощущение красоты или рассеянности. Как уже говорилось, жесткие тени могут сильно отвлекать внимание, когда они разбросаны по сцене и пересекаются в неуместных местах. Взгляните на пример.

Рисунок  5.4. 04: Лампы Spot, генерирующие тени с жесткими краями по алгоритму трассировки лучей.
Увеличить
Рисунок 5.4. 04: Лампы Spot, генерирующие тени с жесткими краями по алгоритму трассировки лучей.
Рисунок  5.4. 05: Лампы Spot с мягкими буферизованными тенями.
Увеличить
Рисунок 5.4. 05: Лампы Spot с мягкими буферизованными тенями.

Заметьте разницу между, приведенными выше, изображениями. С мягкими тенями сцена кажется более понятной, поскольку отсутствуют резко очерченные тени, конкурирующие с композицией остальной сцены.

В Blender существуют два способа создания мягких теней. Первый, более физически точный, это использование трудоёмких ламп Area. Они дадут вам красивую реалистичную имитацию теней с их распространением и постепенным исчезновением. Это часто применяется для крупных планов, где подобные детали имеют особое значение.

Второй способ это использование ламп Spot с мягкими буферизованными тенями. Вы не получите столь точного и реалистичного эффекта, как с лампами Area, однако это не всегда такое значительное препятствие. Сочетание ламп Spot с Area часто является приемлемым решением.

Рисунок  5.4. 06: Жесткий солнечный свет.
Увеличить
Рисунок 5.4. 06: Жесткий солнечный свет.
Рисунок  5.4. 07: Мягкий рассеянный свет.
Увеличить
Рисунок 5.4. 07: Мягкий рассеянный свет.

Примеры освещения

Не существует двух изображений, которым требуется одинаковая настройка освещения, однако знание откуда начать может очень помочь. Ниже приведены некоторые наиболее общие типы вариантов освещения, с которыми вы можете столкнуться. Они также включены в CD для более подробного изучения. Пожалуйста, не используйте эти примеры как есть. Они лишь являются начальной точкой, а не полноценными решениями на все случаи. Запомните, не существует двух сцен, которые будут оптимально выглядеть с одинаковыми настройками освещения.

Наружное освещение

Настройки внешнего освещения требуют, что бы они были приближены к реальности настолько, насколько это возможно. Экспериментирование с альтернативным освещением в этих настройках не должно приводит к уменьшению правдоподобности.

Ясный день

Рисунок  6.1 01: Визуализация ясного дня.
Увеличить
Рисунок 6.1 01: Визуализация ясного дня.

Представьте чистое синее небо с ярким солнцем. Для получения подобного освещения необходимо сначала понять, что освещает объекты в такой ситуации в реальном мире, далее попытаться сымитировать это в Blender. Во-первых, вам нужен светло-желтый солнечный свет. В Blender его можно обеспечить с помощью лампы Sun. Поместите ее над сценой, направив вниз под необходимым углом (в зависимости от того, хотите ли вы утро, полдень или вечер).

Рисунок  6.1. 02: Солнечный свет отдельно.
Увеличить
Рисунок 6.1. 02: Солнечный свет отдельно.

Кроме солнца, у вас есть окружающее сцену синее небо, освещающее все мягким голубым светом и окрашивающее каждый кусочек тени синим цветом. Это называется небесным освещением.

Рисунок  6.1. 03: Небесное освещение отдельно.
Увеличить
Рисунок 6.1. 03: Небесное освещение отдельно.

Для получения такого эффекта в Blender вам необходимо применить для сцены алгоритм АО (Ambient Occlusion) и добавить голубую лампу Hemi для корректировки цвета теней. Существуют альтернативы использованию АО, например, поместить несколько голубых источников света вокруг объекта, которые образуют повсюду мягкие тени, что и делает АО. Метод кругового освещения, описанный выше, вероятно может обеспечить необходимый эффект, так что можете попробовать.

Рисунок  6.1. 04: Одна сторона башни освещена солнечным светом, а другая сторона имеет голубой оттенок из-за небесного освещения.
Увеличить
Рисунок 6.1. 04: Одна сторона башни освещена солнечным светом, а другая сторона имеет голубой оттенок из-за небесного освещения.

Облачный день

Рисунок  6.1. 05: Визуализация облачного дня.
Увеличить
Рисунок 6.1. 05: Визуализация облачного дня.

Это день, когда повсюду в небе дрейфуют облака, время от времени перекрывая солнце. Настройка для этого случая очень похожа на настройку для ясного дня. Единственные отличия это то, что интенсивность солнечного света должная быть меньше, в зависимости от того, сколько облаков перекрыло солнце в момент визуализации, и то, что цвет небесного освещения должен быть ближе к серому. Энергию лампы Sun можно анимировать для получения ощущения, как будто солнце движется сквозь области с большей и меньшей плотностью облаков.

Пасмурный день

Рисунок  6.1. 06: Визуализация пасмурного дня.
Увеличить
Рисунок 6.1. 06: Визуализация пасмурного дня.

Мы все знаем такие дни с абсолютно хмурой, пасмурной погодой. В этих случаях отсутствует прямой солнечный свет, есть только естественное освещение в виде серого свечения облаков. Алгоритм АО с небольшим не ключевым источником света, или круговое освещение дадут такой эффект.

Рисунок  6.1. 07: В пасмурный день тени рассеяны.
Увеличить
Рисунок 6.1. 07: В пасмурный день тени рассеяны.

Восход/Закат солнца

Рисунок  6.1. 08 Визуализация восхода/заката солнца.
Увеличить
Рисунок 6.1. 08 Визуализация восхода/заката солнца.

Инсценировка в сцене заката или восхода солнца может придать множество оттенков. Настройте для лампы Sun очень низкий угол и задайте ей оранжевый или красный цвет. Сделайте цвет небесного освещения (от ламп Hemi и АО с использованием Sky Color) смесью голубого и красного.

В подобных ситуациях можно применять широкий спектр цветов. От желтых или оранжевых до красных, а иногда и розовых. Цвет теней от лампы Hemi можно сделать темно-синим и пурпурным. Это очень красивое время дня, которое может казаться абсолютно новым и непохожим каждый раз, как вы его видите, поэтому здесь более чем достаточно вариантов, чтобы поиграть с ними.

Безоблачная ночь

Рисунок  6.1. 09: Визуализация звездной ночи.
Увеличить
Рисунок 6.1. 09: Визуализация звездной ночи.

На этом изображении – безоблачная ночь, ярко светит луна. Свет луны можно получить с помощью ламп Sun белого или светло-голубого цвета. Вместе с ней так же необходимо слабое голубое/серое небесное освещение. При освещении ночной сцены, фокусируйтесь на всем, что должно быть видимо. Вместо того чтобы уменьшать энергию до такой степени, что вы не сможете видеть объекты, окрасьте свет в голубой и используйте контровое освещение, чтобы показать формы.

Пасмурная ночь

Рисунок  6.1. 10: Визуализация пасмурной ночи.
Увеличить
Рисунок 6.1. 10: Визуализация пасмурной ночи.

Это подобно безоблачной ночи, за исключением того, что надо удалить луну и сделать небесное свечение более серым. Эта ситуация самая трудная в настройке, поскольку она не будет выглядеть убедительно если яркости достаточно, чтобы видеть все ясно. В реальности такие условия освещения означают, что отсутствует видимый свет, с которым можно работать, и все что бы вы не делали, будет выглядеть неестественно.

Внутреннее освещение

В настройках интерьерного освещения вы встречаете новый тип света: искусственный. Электрические лампы можно разделить на две группы: лампы накаливания и флуоресцентные лампы. Хотя различия, в испускаемом ими свете, быстро уменьшились за последние несколько лет благодаря новым технологиям, большинство людей может отличить их с первого взгляда.

Лампы накаливания

Рисунок  6.2. 01: Рендер со светящими лампами накаливания.
Увеличить
Рисунок 6.2. 01: Рендер со светящими лампами накаливания.

Этот вид света генерируется спиральными лампами или галогенными лампами. В зависимости от типа, свет лампы может иметь любой цвет, от желтого/оранжевого до белого (стандартного для современных типов ламп). Такой вид освещения широко используется в жилых помещениях. В 3D помещайте источники света там, где они находятся в реальном мире: на стенах и потолке. Небольшое АО оранжевого оттенка (можно сделать и с помощью ламп Hemi) можно использовать для симуляции отражения света от поверхностей комнаты.

Рисунок  6.2. 02: Источники света в жилых помещениях в большинстве своем это лампы накаливания.
Увеличить
Рисунок 6.2. 02: Источники света в жилых помещениях в большинстве своем это лампы накаливания.

Флуоресцентные лампы

Рисунок  6.2. 03: Визуализация с флуоресцентными лампами.
Увеличить
Рисунок 6.2. 03: Визуализация с флуоресцентными лампами.

Флуоресцентные лампы широко используются в публичных местах, наподобие офисов, и иногда в закрытых коридорах. Флуоресцентные лампы старого образца имеют сильный зеленый оттенок (особенно на фотографиях, на которых фотограф использовал неправильный фильтр), однако так же существуют современные экземпляры с абсолютно белым свечением. Некоторые флуоресцентные лампы светят ровным теплым светом как лампы накаливания, поэтому существует приятно большой спектр цветов для выбора.

Рисунок  6.2. 04: Флуоресцентные лампы часто используются в промышленном и общественном освещении.
Увеличить
Рисунок 6.2. 04: Флуоресцентные лампы часто используются в промышленном и общественном освещении.

Окна

Окно это еще один источник света, о котором надо помнить при работе с интерьерным освещением. Его свет различается в зависимости от погоды и времени дня.

Рисунок  6.2. 05: Визуализация света из окна в ясный день.
Увеличить
Рисунок 6.2. 05: Визуализация света из окна в ясный день.

Для ясного дня вам необходима лампа Sun, светящая через окно, вместе с голубым небесным свечением, подобно наружному освещению, описанному ранее. В некоторых случаях, однако, нет необходимости в небесном свечении и его можно исключить из настроек без потери правдоподобности. Можно использовать настройки, подобные описанным выше настройкам наружного освещения, для получения эффекта облачного дня, пасмурного дня, ночи и т.д.

Рисунок  6.2. 06: Лампы Area снаружи окна дают другой эффект.
Увеличить
Рисунок 6.2. 06: Лампы Area снаружи окна дают другой эффект.

Для более пасмурной погоды, или если окно находится на теневой стороне здания, существует альтернативный и более реалистичный метод, это использование ламп Area. Расположив по лампе Area за каждым окном, вы получите прекрасное рассеянное освещение.

Рисунок  6.2. 07: Солнце светит через окно.
Увеличить
Рисунок 6.2. 07: Солнце светит через окно.
Рисунок  6.2. 08: Солнце светит через зашторенное окно.
Увеличить
Рисунок 6.2. 08: Солнце светит через зашторенное окно.

Особые случаи

Время от времени вы встречаете ситуации, которые просто не укладываются в приведенные стандарты.

Космос

Рисунок  6.3. 01: Планета.
Увеличить
Рисунок 6.3. 01: Планета.

В космосе все немного проще, чем здесь, на Земле. Там нет неба, испускающего во всех направлениях голубой свет. Лампа Sun единственное, что вам нужно в большинстве случаев. Здесь существует освещение от звезд, окружающих мир, однако оно незначительно и в нем нет необходимости во многих случаях. Заметьте как большинство продуктов развлечений, которые включают сцены в космосе, используют туманности и другие крупномасштабные структуры для придания этим сценам цвета и света, которых действительно не хватает.

Студийное освещение

Ключевое слово при использовании студийного освещения это контроль. Источники света можно настроить в точности с потребностями фотографа. Студийное освещение это обширная тема, которой можно посвятить отдельную главу, книгу или даже целую серию книг. Если вы действительно интересуетесь использованием студийного освещения в 3D, вы можете найти множество посвященных этому книг и ресурсов. Что делать, чтобы достичь эффекта студийного освещения?

Студийное освещение, которое чаще всего встречает обычный человек, это снимки продуктов. Большие, рассеянные источники света, часто с рассеивающими панелями, используются для ровного освещения объектов и уничтожения отвлекающих теней. В 3D это значит, что вам надо использовать лампы Area или лампы Spot с мягкими буферизованными тенями. Этот тип освещения обычно подразумевает наличие множества источников света вокруг объекта равномерного яркого освещения, полностью отделяющего все детали от фона.

Рисунок  6.3. 02: Визуализация, имитирующая студийное освещение для снимка продукта.
Увеличить
Рисунок 6.3. 02: Визуализация, имитирующая студийное освещение для снимка продукта.
Рисунок  6.3. 03: Настроенный в Blender снимок.
Увеличить
Рисунок 6.3. 03: Настроенный в Blender снимок.

Вспышка камеры

Рисунок  6.3. 04: Визуализация фотовспышки.
Увеличить
Рисунок 6.3. 04: Визуализация фотовспышки.

Мы все знаем вид любительских фотографий, где свет от фотовспышки слишком заметен, даже ухудшает изображение. Однако, если вы хотите сделать 3D изображение, как будто оно было снято любительской камерой, установка яркой лампы позади камеры легко придаст дополнительный реализм. Иногда копирование неудачных случаев освещения из реального мира в 3D может увеличить правдоподобность.

Заключение

Надеюсь, эта глава обеспечила вам хороший старт на пути эффективного освещения ваших сцен. Не забывайте, что без хорошего освещения недели усердной работы над моделью и материалами будут потрачены зря.

Да будет свет!

Личные инструменты