Хорошее освещение и переменчивая атмосфера -это как раз то, что отличает превосходную работу от средней. Можно создать сцену с великолепно разработанными моделями, изумительной анимацией и текстурами фотографической точности, но размытое или неадекватное освещение превратит произведение искусства в кучу пикселов. Это известно режиссерам, продюсерам фильмов, театральным осветителям, только многие 3D-аниматоры этого не знают. Стоит только пренебречь хорошим освещением и чувством атмосферы и ваша работа станет стерильной и безжизненной.
В данной главе обсуждаются следующие вопросы, связанные с освещением и атмосферой:
Освещение по умолчанию в 3D Studio MAX
Базовые стили освещения
Методы освещения 3DS МАХ
Типы источников света и примеры применения
Творческое применение ослабления
Управление параметрами теней
Свет прожекторов
Объемные источники света, туман и горение
Типы и концепции архитектурного освещения
Освещение естественно воспринимается как нечто само собой разумеющееся. Куда бы мы не направлялись, дорога уже должным образом освещена. Солнце насыщает светом наш мир очень просто, но эффективно. То ли в реальной жизни, то ли в кино или телевизионных представлениях, не следует беспокоиться о свете - уже все сделано. Однако в трехмерной среде дело обстоит по-иному. В ЗD-средах редко что-то уже подготовлено. Подобно моделированию, текстурированию и анимации, для постановки значимой сцены освещение требует большой и осмысленной работы.
В настоящем разделе освещаются базовые стили освещения, которые часто являются фундаментом для цветового конструирования, придающего сцене акцент и глубину. Кроме того, вы узнаете об умалчиваемом освещении 3D Studio MAX, которое обеспечивает хорошее общее освещение, о базовых иллюстрационных стилях, таких как трехточечное освещение и о концепции отраженного света.
Когда нет ничего другого, 3DS МАХ для эффективного просмотра сцены обеспечивает установку освещения по умолчанию. Эту установку можно представлять в виде "домашнего света", достаточного для работы, но не предназначенного для результата окончательной визуализации. Освещение по умолчанию представляет собой просто два всенаправленных (omni) источника света, помешенных в диагональных углах сцены. Если предположить, что сцена центрирована относительно начала, источники света размещены вверху спереди в точке -X, -Y, +2 и внизу сзади в точке +Х, +Y, "Z.
При первом добавлении к сцене источника света 3DS МАХ удаляет освещение по умолчанию, так что можно видеть происходящее. Сцена станет темнее, поскольку два источника света заменяются одним. После этого при необходимости можно вводить дополнительные источники света. Освещение по умолчанию остается отключенным до тех пор, пока на сцене имеются пользовательские источники света, независимо от того, включены они или выключены. Когда со сцены удаляются все источники света, освещение по умолчанию возвращается автоматически. Однако иллюминацию сцены можно перекрывать источниками света по умолчанию через клавиатурное сокращение (Ctrl+L). Данное перекрытие основывается на видовом окне и сохраняется вместе со сценой. На практике это полезно тогда, когда освещение под определенным углом отсутствует, но необходимо моделировать темную сторону.
ПРИМЕЧАНИЕ
Интерактивный визуализатор может показать максимум 12 источников света. На сцене с большим количеством источников света для интерактивной иллюминации используются только первых 12. Эта иллюминация не оказывает влияния на освещение окончательного визуапизатора.
Несмотря на полезность интерактивного визуализатора, он не может заменить пробные визуализации из окончательного визуализатора. Поскольку интерактивный визуализатор использует Gouraud-базированное затенение, видимые блики зависят от плотности каждого элемента каркаса поверхности. Например, коробка, имеющая только 12 граней, может иметь интенсивные блики, но ни один из них не будет показан в видовых окнах, поскольку затенение усредняется только по двум граням. Другие тонкости, подобные ослаблению, атмосфере и эффектам реальных материалов, можно видеть только при окончательной визуализации.
Освещение всегда является вопросом стилистики, однако два базовых стиля иллюминации применяются наиболее часто. К ним относятся треугольное и зонное освещение.
Треугольное освещение (называемое также трехточечным) использует три источника света для обеспечения иллюминации. Основной свет, называемый ключом (key), обычно является самым ярким и освещает большую часть сцены (см. рис. 19.1). Ключ - это обычно источник света, отбрасывающий тень на сцепу.
Второй, контровой свет {backlight) применяется для разделения объекта и фона и выявления глубины. Такой источник света обычно находится позади и выше объекта и по сравнению с ключом имеет меньшую или равную интенсивность (см. рис. 19.2).
Третий свет, заполняющий (fill), обычно остается за камерой и заполняет темные области, пропущенные ключевым (см. рис. 19.3). Заполняющий свет применяется для управления контрастом между наиболее яркими и наиболее темными областями сцены. Яркий заполнитель создает равное освещение, тогда как приглушенный заполнитель увеличивает контраст и делает сцену более "тяжелой". Выбор интснсивностей освещения помогает создавать общее настроение. Как веселые мультфильмы ярки и хорошо иллюминированы, так заколдованные замки туманны и полны контрастов. На рисунке 19.4 показана организация источников света для рисунка 19.3.
Иногда большая сцена не может эффективно использовать базовое треугольное освещение, поэтому требуется несколько иной подход. Зонное освещение имеет место тогда, когда область разбивается на зоны и каждая зона иллюминируется индивидуально. Выбор зон основывается на важности или сходстве. После выделения зоны к ней можно примерить базовое треугольное или трехточечное освещение. Однако в ряде случаев зонное освещение не создает требуемого настроения и тогда применяется свободная схема. Акцентирующие источники света (accent lights) используются для освещения ключевых объектов или областей и часто применяются для привлечения внимания к чему-то особенно важному.
Каждое визуальное искусство имеет несколько стилей освещения и все они могут применяться в трехмерном пространстве. Фактически ЗО-освещение не ограничено мощностью и яркостью имеющихся лампочек. Не ограничено оно и тем, куда можно поместить источники света, тем, что они освещают или тем, куда отбрасывают тени. Трехмерные источники света могут выполнять анимацию яркости и цвета и совершенно свободно перемещаться.
ПРИМЕЧАНИЕ
Хорошую теорию, советы, связанные с освещением и технические приемы можно найти в книгах и журналах по традиционным видам визуального искусства, подобным фотографии, кино, театру и видео. В ЗО-пространстве совершенно просто применяются принципы использования источников света в реальной жизни.
3DS МАХ основывает иллюминацию на угле, который образуется между источником света и поверхностью, и не учитывает расстояние до источника. Когда источник света перпендикулярен плоскости и находится далеко, лучи света, падающего на панель, практически параллельны и результирующее освещение очень ровно. Если какой-то источник света размещен ближе, лучи света, падающего на поверхность, очень расходятся и порождают выделенную яркую точку. Объекты обычно желательно затенять постепенно и не создавать такого рода ярких точек. Для этого следует помещать источники света под углом к объекту (для создания градаций) и на значительном расстоянии (с целью минимизации горячих точек). Результирующая базовая расстановка состоит из двух всенаправленных источников света, помещенных по диагонали к модели - формула для установки освещения 3DS МАХ по умолчанию.
Количество света, попадающего на поверхность, полностью зависит от угла источника света с поверхностью, а не от расстояния между поверхностью и источником света. Это угол падения света на поверхность. Если поверхность расположена к свету под правильным углом, она освещается с полным эффектом. По мере удаления поверхности от источника света угол падения уменьшается и получаемое количество света также уменьшается. Это означает, что чем дальше расположен источник света, тем ровнее он освещает сцену - угол каждого каркасного элемента к свету постепенно достигает 90°.
Все источники света в 3DS МАХ учитывают цветовые законы аддитивной RGB-иллюминации. Выбор и присваивание цвета света непротиворечиво между всеми формами источников света. Более подробная информация о цвете, иллюминации, а также теория смешивания цветов и ее приложение в 3DS МАХ приводится в главе 2 "Смешанный цвет и свет" данной книги и в главе 20 тома 2 3D Studio MAX User's Guide.
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.
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). Более подробная информация о цвете приведена в главе 2.
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.
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 (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 (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.
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.
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 (см. рис. 19.5).
Флажок Оп/ОгГ 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 (см. рис. 19.6). 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.
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 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 (см. рис. 19.7). 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 (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.
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 (см. рис. 19.8). 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 (см. рис. 19.9).
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 (см. рис. 19.10).
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.
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?"
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.
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.
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 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.
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.
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. Из ранее приведенного рисунка 19.5 видно, что на основе учета каждого света можно управлять тем, отбрасывает ли объект тени или принимает. 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.
Точечный и направленный источники света могут проектировать образы и выполнять анимацию материалов, подобно кинопроектору или проектору слайдов. В результате появляется много возможностей для световых эффектов. Цвета проектируемого образа смешиваются с цветом света и уменьшают количество света в соответствии со значениями битовой карты свечения цветов. Черный цвет полностью блокирует свет, а белый не останавливает ни одного луча.
Проектируемый свет имеет большие традиции применения в театре и внутреннем световом дизайне. Один из самых традиционных эффектов заключается в том, что когда образ непрозрачный (черный на белом), то он отбрасывает тень, а не образ. При таком использовании проектируемый свет часто называется gobo-светом. Тени, отбрасываемые по такой технологии, могут создавать в 3DS МАХ исключительные и экономящие память эффекты. Два из них показаны на рисунках 19.11 и 19.12.
Точечный и направленный источники света при включенной опции Projector могут проектировать образ. Щелчок на кнопке Assign вызовет Material/Map Browser редактора материалов (см. рис. 19.13). Отсюда можно выбирать существующий канал проецирования, определенный в Material Editor, сцену, библиотеку или определять новую библиотеку. Как только выбран канал проецирования, его имя появляется на кнопке Map источника света. Нажатие данной кнопки позволяет присвоить канал проецирования конкретному слоту в Material Editor для дальнейшей настройки. Можно также извлечь из Material Editor проектируемые карты, использованные в сцене.
ПРИМЕЧАНИЕ
Если тип анимируемой карты выбран как образ проектора, то при визуализации диапазона кадров каждый кадр показывается последовательно. Таким образом проектор слайдов превращается в кинопроектор. Анимация может быть записана либо в файл AV!, последовательность файлов в gobo или в виде результата анимированных параметров в выбранном канале проецирования.
Проецируемая битовая карта растягивается так, чтобы совпадать с пределами границы точечного источника света. Для кругового точечного источника света битовая карта растягивается до границ квадрата, который охватывает круг, и образ кадрируется кругом. Посредством параметра Bitmap Fit можно совместить коэффициент отношения прямоугольного источника света с прямоугольником проектируемого образа.
ПРИМЕЧАНИЕ
Когда опция Projector используется в сочетании с Overshoot, то образ по-прежнему ограничивается размером границы света. Однако данная граница однако становится ступенчатой, если цвет границы проектируемого образа (т.е. фон) блокирует цвет точечного источника. Поскольку белый цвет никогда не смешивается аддитивно, он должен рассматриваться в качестве первого кандидата на цвет фона образа, пока свет имеет положительный множитель.
СОВЕТ
Включение белого периметра толщиной в один пиксел устраняет грубую ступенчатость, которая получается, когда проектирующий точечный свет использует превышение.
Границу проектируемого источника света следует реально представлять как пиктограмму Planar Projection, поскольку она действует точно так же. Пропорции и поворот битовой карты диктуются положением границы. У границы имеется маленькая вертикальная линия, указывающая на вершину проекции.
Если пропорции кругового точечного источника света очевидным образом фиксированы, то пропорции прямоугольного точечного источника можно настраивать как с помощью команды света Aspect, так и с помощью команды Bitmap Fit.
При проектировании образа опция Bitmap Fit должна рассматриваться в первую очередь, поскольку она проще и точнее (см. рис. 19.14). Выберите прямоугольный точечный источник и получите доступ к команде Bitmap Fit. После выделения желаемой битовой карты, которой очевидно будет проектируемый образ, высоту и ширину светового прямоугольника изменяют с целью соответствия образу.
ПРИМЕЧАНИЕ
Проектируемый образ можно повернуть и даже выполнить анимацию вращения. Подобное выполняется посредством параметров материала проектируемой карты в Material Editor.
В данном разделе описываются многие возможности среды 3DS МАХ. Использование Environment обеспечивает создание эффектов и общего настроения, повышающего реализм сцены вследствие увеличения освещения, добавления стандартного, слоистого и объемного тумана, а также горения. Элементы управления атмосферой предлагают широкий набор эффектов, включая туман, дымку, огонь, дым и лучи света сквозь пьшь.
ПРИМЕЧАНИЕ
Обратите внимание на то, что все атмосферные эффекты работают только в окнах Perspective и Camera, а некоторые - только в Camera.
Фон может состоять из сплошного цвета или из материала. Выбор цветовой отметки в диалоге Rendering/ Environment вызывает селектор цвета 3DS МАХ, позволяя точно управлять цветом фона. Выбор нового цвета не уничтожает возможности сохранения информации альфа-канала.
СОВЕТ
В случаях, когда вы не хотите визуализировать образ, искаженный фоном, добавьте строку DonfAnfiaSasAgai'nsfBackgroiind=1 внизу раздела [Renderer] 3dsmax.ini и устраните искажения фона. Удаление искажений полезно для визуализации спрайтов на сплошном фоне или для создания графики без рамок для Web, отсекающего лишний фон. Если раздел [Renderer] не существует, его следует добавить.
Выбор фонового образа похож на использование карты проектирования для света. Нажмите кнопку Assign и вызовите броузер Material/Map. Здесь можно создать пользовательскую карту или применить существующую.
Объемный свет (volume lights) обеспечивает наполнение конуса света частицами так, чтобы луч или ореол становились видимыми при визуализации. В компьютерной графике это общеизвестно под названием объемного освещения, и когда тени прерывают конус, то объемными тенями. Данный эффект применяется к существующим на сцене световым объектам через раздел Atmosphere элементов управления Environment. Атмосферу объемного света можно назначить многочисленным видам света и ряд объемных светов можно использовать в сцене для локального управления. Объемные виды света имеют широкий диапазон параметров, которые существенно изменяют внешний вид света. Цвет света, плотность, объемная яркость и темнота, ослабление и шум - всеми этими атрибутами легко управлять из диалога Environment 3DS MAX.
С целью применения объемного света прежде всего следует создать объекты источников света. Затем после добавления объемного света в диалог Environment, источнику света или серии из нескольких источников присваиваются параметры объемного света. Хотя многим видам источников можно присвоить одну и ту же конфигурацию объемного света, оптимальный результат часто достигается в случае присвоения различных параметров.
Важно отметить, что порядок, в котором эффекты объемного света разносятся по уровням в диалоге Environment, оказывает влияние на визуализацию эффектов (см. рис. 19.15). Их порядок управляется кнопками Move Up и Move Down. Эффекты в нижней части списка наслаиваются перед эффектами в верхней части. Внимательное размещение слоев атмосферных эффектов поможет избежать странных ситуаций, когда объемный свет на фоне появляется перед светом на переднем плане.
Несколько важных параметров управляют внешним видом света. Естественно, что цвет объемного света влияет на все остальное, касающееся света. По умолчанию цвет белый, но это не всегда наилучший вариант. Цвет объемного света должен считаться частью общей световой конструкции. Внимательное применение цвета объемного света добавляет к настроению сцены огромную выразительность. Имейте в виду, что объемный свет аддитивен, а цвет света изменяет исходный цвет объекта в соответствии с интенсивностью свечения.
Для управления видом объемного света также важны параметры Density, Max Light и Min Light. Density управляет объемной плотностью света. Чем больше объем, тем менее прозрачным становится весь свет. Оглядываясь на природу, действительно плотный свет мы видим в ней только в насыщенных атмосферных условиях, например в тумане. Таким образом, если не создается очень плотная атмосфера, следует поддерживать плотность света достаточно низкой. По умолчанию значение равно 5, а рекомендуемые значения находятся в пределах от 2 до 6.
После Density параметры Мах Light и Min Light используются для управления рассеиванием света. Мах Light управляет "самым белым" свечением, a Min Light - минимальным свечением. Обратите внимание на то, что Min Light, установленный в значение больше нуля, создает свечение всей сцены, подобно тому, как источник Ambient управляет всей сценой. Кроме того, значение Мах Light равное 100 ярко настолько, насколько позволяет параметр Density. Для увеличения яркости свечения уменьшите плотность.
К объемному свету можно добавить Noise (шум), что создает впечатление запыленности. При включенном параметре Noise появляется необходимость в дополнительных параметрах, таких как Amount, Uniformity, Size, Phase, Wind Strength и Wind Direction. Параметры Amount (количество) и Size (размер) управляют количеством и размером добавляемого шума. Uniformity (однородность) управляет тем, образуют ли помехи ровную дымку или точечную турбулентность. Остальные параметры, Phase (фаза), Wind Strength (сила ветра) и Wind Direction (направление ветра), управляют видом объемного света во время анимации. Wind Direction говорит сам за себя, но важно заметить, что Phase и Wind Strenght оказывают влияние друг на друга. Phase - это значение для анимации, но на движение помех влияет Wind Strenght. Если Wind Strenght отсутствует, то Phase только взвихряет помехи, но они не кажутся куда-то движущимися. С Wind Strenght объемный свет выглядит как имеющий частицы, продвигающиеся по сцене в направлении Wind Direction.
ПРИМЕЧАНИЕ
Хорошим примером анимации помех в объемном свете служит envlite2.max (см. рис-19.16) из каталога SCENES в 3D Studio MAX. Все сцены, начинающиеся на ENV - это файлы, подходящие для исследования элементов управления средой.
В 3DS МАХ определены несколько типов тумана. Все они имеют сходное, однако уникальное использование (см. рис. 19.17).
Standard Fog (стандартный туман). Стандартный туман 3DS МАХ, вероятно, настраивается проще всего и придает сцене общую атмосферную размытость. Требуя камеру, насыщенность стандартного тумана управляется диапазонами среды камеры. Для окрашивания стандартный туман может использовать материал, что продуцирует множество окрашенных и текстурных туманов. Применимы также карты непрозрачности, которые придают виду неравную плотность.
ПРИМЕЧАНИЕ
Значения Near% и Far% по сравнению с Volume Lights влияют на туман противоположным образом. При тумане после 100% не видно ничего. Это означает также то, что в отсутствие фоновой геометрии туман, визуализированный при 100%, выступает как сплошной цвет. При включенном флажке Exponential зависимость тумана от процента становится экспоненциальной, что существенно изменяет внешний вид тумана.
Layered Fog (слоистый туман). Слоистая туманная атмосфера предоставляет возможность определить плавающую "полосу" тумана, которая фиксирована на месте независимо от расположения камеры. "Полоса" всегда параллельна видовому окну Тор, однако имеется возможность полностью контролировать ее верхнюю и нижнюю точки посредством параметров Тор и Bottom. Данные значения указываются в единицах расстояния вдоль вертикальной оси и фиксированы для сцены.
Позиция слоистого тумана не фиксирована. Можно выполнить анимацию подъема тумана посредством анимации параметров Тор и Bottom. Все остальные параметры также поддаются анимации. Для этого применяется кнопка Animate.
Варьирование плотностью тумана предоставляет возможность получить множество видов тумана, начиная от легкой влажности до абсолютно темной стены. Слоистый туман обладает однородной плотностью 50% цвета объекта и неравная плотность достигается при помощи карты непрозрачности.
СОВЕТ
Слоистый туман имеет чистый прямой горизонт. Такой эффект полезен, когда туман далеко, но иногда выглядит ненатурально. В этом случае можно добавить немного помех, размывающих горизонт, что часто оказывается полезно для сцен с нечетким горизонтом.
Volume Fog (объемный туман). Подобный тип тумана полезен при выполнении анимации облаков, которые может унести ветер или сквозь которые можно пролететь (см. рис. 19.18). Эффект будет настоящим трехмерным и варьируется во времени и пространстве. Volume Fog управляется подобно другим типам туманов и объемным помехам. Для создания движущегося тумана Wind Strength управляет скоростью ветра и применяется в сочетании с оживленной фазой.
Горение, которое прежде было подключаемым элементом, сейчас является частью Выпуска 1.1 3DS MAX. Данный атмосферный эффект отлично подходит для анимации огня, дыма и взрывов. Поскольку он не является эффектом частиц и не генерирует геометрии, то по сравнению с другими типами эффектов задействует и использует меньший объем памяти.
Горение использует атмосферный аппарат в виде сферы или полусферы. Аппарат содержит эффект горения, и с его размером и высотой можно выполнить анимацию, позволяющую пламени разгораться или угасать или перемещаться по сцене. Один и тот же эффект горения, а равно и различные конфигурации горения, могут использовать многие аппараты. Для создания случайности пламени горение применяет генератор случайных чисел для каждого аппарата, но его можно точно репродуцировать, применяя при генерации одно и то же начальное значение.
Атмосферный аппарат представляет собой физический объект и находится на командной панели Create/ Helpers в подкатегории Atmosphere Apparatus (см. рис. 19.19). В зависимости от желаемого эффекта аппарат может быть как сферой, так и полусферой. Аппарат можно неоднородно масштабировать по измерениям и даже можно выполнить анимацию, позволяя пламени "расти", а ракетному двигателю - увеличивать мощность.
Подобно другим атмосферным явлениям, горение легко поддается анимации путем оживления значения фазы. Горение поддерживает особый порядок выполнения эффектов. Эффекты значений фазы разнятся друг от друга в зависимости от того, включен ли Explosion (взрыв). Если включен, значения фазы 0-100 являются стартовыми значениями эффекта, достигающего полной интенсивности при 100. Фаза 100-200 - это когда взрыв выгорел и огонь превратился в дым. Фаза 200-300 - это когда дым рассеялся и горение завершилось. Если Explosion выключен, фаза управляет скоростью, с которой вихрится пламя (см. рис. 19.20).
Анимация значения фазы пламени должна быть линейной, т.е. не должна ускоряться со временем, но сохранять постоянный темп. Однако взрывы должны быстро возрастать до 100 и затем постепенно идти до 300. Специальная информация по множеству механизмов горения собрана в оперативной помощи 3D Studio МАХ 1.1.
Горение можно установить в Fire Ball (огненный шар) без различимых верха и низа, или Tendril (усик), что имитирует обычное пламя. Fire Ball является хорошим выбором для взрывов и хорошо смотрится в сочетании с другими полусферными аппаратами.
ПРИМЕЧАНИЕ
Envxplod.max (см. рис. 19.21) - хороший пример оживленного взрыва с горением. Данный файл, а также env_burn.max и env_fire.max, которые являются примерами оживленного огня, находятся в каталоге сцен 305 МАХ или на его CD.
ПРИМЕЧАНИЕ
Обратите внимание на то, что горение не является источником света и не дает бликов, заметных в реальной жизни. Для полного эффекта по-прежнему необходимы анимированные источники света.
Создать антураж достаточно трудно. Часто капризная среда не регистрируется и запоминается скорее на уровне ощущений. Это еще более усложняет создание антуража, поскольку требует пристального наблюдения, позволяющего разглядеть все элементы, составляющие характерную атмосферу.
Лучи солнечного света, проникающего сквозь окно, и мутное свечение вокруг уличного фонаря - это просто два примера того, как атмосферное освещение влияет на мир. Без атмосферы свет вряд ли освещал бы объекты, поскольку не было бы атмосферы, отражающей свет. Например, в пространстве с контролируемой атмосферой свет был бы гладким из-за недостатка в воздухе пыли и влажности. Такие вещи хотя и трудно уловимы, но очень важны в создании реального пыльного мира.
При помощи объемного освещения 3DS МАХ лучи света и свечение добавить к сцене очень легко. Понизив плотность и используя широкий диапазон ослабления можно создать прекрасное уличное освещение. Точно так же точечный или направленный источник света может добавить красивый световой столб, от которого отбрасываются тени.
Внимательное применение тумана добавляет к атмосфере едва заметные мазки, которые в противном случае было бы трудно достичь посредством света и текстуры. Дым, дымка и мгла смягчают сцену и имеют тенденцию соединять различные элементы. Оживленный объемный туман может создать ощущение реализма, а облака придают сцене глубину и ощущение принадлежности к большему миру. Конечно, туман может переполнить сцену, покрыв все как белое одеяло, вымыв все цвета и детали и унеся композиционную силу. Однако благодаря некоторому вниманию и времени туман может добавить к анимации настроение и чувство естестве н н ости.
Если всенаправленные источники света используются вместе с диапазонами и исключениями, они являются идеальными источниками для имитации отражения (radiosity) и унаследованного цвета. Такой подход замедляет процесс визуализации даже больше, чем настройка значения фонового цвета, но создает весьма реалистичные эффекты.
Реализация данной технологии требует внимательного наблюдения за световой атмосферой. Естественно, свет часто попадает в такие области, как пространство под столом и стульями или в углы тускло освещенной комнаты. Применение отрицательного множителя и ослабленного всенаправлснного источника света предоставляет возможность очертить данные области, сохраняя при этом яркость и расширяя диапазоны ослабления для хорошо освещенных областей комнаты.
При попытке аппроксимации ситуации с освещением в реальном мире следует обращать внимание на то, как лампочки на самом деле отбрасывают свет. Распространенная ошибка заключается в чрезмерной драматизации светового эффекта и отбрасывании грубо очерченного света. Чаще всего освещение бывает гораздо более размытым, мягким и не имеет определенных световых областей. Дизайнеры освещения и архитекторы прошли долгий путь, прежде чем научились размещать источники света так, чтобы не создавать ярких точек, разрывов или одиночных областей. Производители световой арматуры стараются создать такие приборы, которые рассеивали бы свет равномерно и без узоров. И то, и другое в реальном мире достигается с трудом, равно как и в 3DS МАХ.
Часто, особенно в архитектурной визуализации, очень важным оказывается имитация внутреннего освещения. Хотя для достижения реалистичного вида понадобится дополнительное время, но красивые эффекты безусловно достижимы.
Большинство дизайнеров освещения стремятся к ровному освещению всех областей и резервируют выделяющееся освещение для привлечения внимания к деталям архитектуры или художественным работам или для собственных световых узоров. К сожалению, в компьютерной визуализации слишком распространены чрезмерно ошеломляющие световые источники и их влияние. Простое присутствие источника света вовсе не означает, что его эффект должен быть вульгарно очевиден.
Плафонные источники являются типичным примером указанной тенденции. Многие модельеры полагают, что они обязаны продемонстрировать эффект каждого источника света. В конце концов они есть и расставлены, и может быть даже смоделированы. Для того, чтобы обнаружить присутствие источника, его яркая точка делается резкой, а свет - сильным. В результате появляются области света - характеристика, которая применяется для подчеркивания некоторых объектов - но в общем это результат плохой проработки светового дизайна. Правильный способ освещения сцены заключается в применении широкого, мягко перекрывающегося, размытого света, области которого не слишком различимы.
Настенные светильники представляют собой осветительные конструкции, требующие акцентирования своих световых эффектов. Их непрямой свет часто используется для создания на стене световых областей, украшенных фестонами, и освещения потолка - при намерениях осветить область комнаты непрямо отраженным от потолка светом. Поскольку в 3DS МАХ подобный эффект не может быть достигнут автоматически, его следует имитировать как показано на рисунке 19.22.
Качество светового фестона управляется размером яркой точки, но не ее интенсивностью. Данные эффекты не потребовали применения теней или даже ослабления. Распространенная ошибка состоит в предположении, что данные эффекты требуют превышения границей света размеров фонаря и отбрасывания тени для формирования среза и порождения резкого края. При таком конструировании время визуализации значительно увеличивается. На самом деле так следует поступать только тогда, когда осветительная арматура прозрачна или полупрозрачна и необходимо отбрасывать тени от внутренностей источника. Ввиду того, что свет в 3DS МАХ не отражается, имитация отраженного света (отражение, radiosity) требует дополнительного источника света.
Прямоугольный точечный и направленный источники обеспечивают метод эмуляции освещения линейными источниками света, подобными флюоресцентным лампам. Если их сделать прямоугольными и тщательно управлять ослаблением и границей света, то данные источники достаточно неплохо имитируют линейные источники света. Иллюминация направленного источника будет значительно сильнее по сравнению с точечным. Выбор, что использовать, зависит от желаемого эффекта. Для наиболее ровного света часто лучше применять направленный источник.
Светящиеся надписи относятся к категории объектов, имитировать которые приходится достаточно часто. Однако до начала моделирования каркаса и размещения источников света следует внимательно посмотреть на то, как на самом деле надпись будет освещать сцену.
Большинство надписей предназначены для чтения, а основной характеристикой, делающей надпись читабельной, является контраст. Контраст создается из цвета и освещения, что и является причиной, по которой большинство надписей не освещают стену, на которой размещаются, но отбрасывают свет вперед. Края или боковые стенки большинства надписей затемнены и боковая задняя стенка зарисована черным. Это предотвращает отбрасывание света на поле надписи и понижение, если даже не уничтожение, контраста.
Учитывая сказанное, для надписей хорошо применять самосветящиеся материалы. Объекты кажутся светящимися, поскольку не имеют фоновых теней и не отбрасывают свет на окружающую область. Для дополнительного мазка в Video Post включен фильтр Glow, добавляющий вокруг источника красивую ауру, обогащающую атмосферу. Если знак расположен на карнизе или изолирован на стене, то больше ничего не требуется. Незачем отбрасывать свет туда, где ничто не может его принять. Если же знак расположен рядом с другой поверхностью, то для завершения иллюзии самосвечения требуется создание дополнительных источников света.
Наиболее распространенной формой являются самосветящиеся надписи. Такая надпись обычно принимает форму изолированных символов с полупрозрачными гранями, проецирующими цветной свет (см. рис. 19.23). Подобный тип надписи весьма прост.
Начав с желаемого текста используйте самосветящиеся материалы (85% свечения является хорошей отправной точкой) и возможно Glow, предоставляющий возможность простого самосвечения без специального освещения.
Одной из форм надписей, освещающих свою монтажную поверхность, являются надписи с подсветкой сзади. Подобного рода надписи отбрасывают свет на плоскость с обратной стороны символов, показывая яркий силуэт текста. На самом деле такой эффект создать очень легко, используя опцию исключения точечного источника света, исключив текст и осветив сцену. Этот эффект демонстрируется на рисунке 19.24.
Одной из самых интересных форм освещения является неон. Допускаемые изгибы и форма, а также интенсивные цвета делают его популярным образцом для подражания. Однако при этом он многих ставит в тупик. Посмотрите внимательно на неоновую надпись и вы увидите, что она сама отбрасывает небольшое свечение. Символы очень ярки, но излучаемый свет можно описать только как насыщенное свечение, которое на самом деле облегчает моделирование (см. рис. 19.25).
Приведенный рисунок иллюстрирует технологию, которая адекватна для плотной неоновой надписи, но не подходит для неона, изменяющегося по форме. С появлением Glow художественный неон свободной формы стал легкой задачей. Рисунок 19.26 является примером применения Glow в неоне свободной формы. Использование канала эффектов материала и формы лофтинга существенно упрощает создание неона свободной формы.
Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
