На рис. 4.47 представлен флаг, полученный при помощи модификатора Cloth (Ткань).
Рис. 4.47. Флаг, полученный при помощи модификатора Cloth (Ткань)
Мы рассмотрели только малую часть того, что можно сделать при помощи модификатора Cloth (Ткань). Симуляция реального поведения ткани требует более детальных настроек с большим количеством экспериментов. В качестве самостоятельного задания вы можете попробовать выполнить расчеты с другими видами ткани и даже составить и сохранить свои собственные настройки для их последующего применения.
Примечание
В папке ExamplesГлава 04Cloth прилагаемого DVD находится файл flag.max, который можно загрузить для просмотра и анализа выполненной анимации.
• Основы освещения в трехмерной графике
• Луч лазера
• Объемный свет
Правильное освещение значительно усиливает впечатление от простой сцены. Оно не только позволяет лучше передать форму предметов, но и создает общее настроение в сцене. При помощи ярких цветов и обилия света можно получить эффект праздника, а приглушенный свет и затененные предметы создадут ощущение напряженности и тревоги. Свет – это мощный инструмент в руках разработчика трехмерной графики, нужно только уметь правильно им пользоваться. В этой главе вы научитесь правильно ставить свет и строить тени, а также познакомитесь с объемным (видимым) светом.
Основы освещения в трехмерной графике
Правильно установленный свет может значительно улучшить посредственную сцену и, наоборот, если источники света расставлены произвольным образом, даже хорошо смоделированная сцена покажется «бедной». Грамотное освещение определяет общую атмосферу изображения. При помощи света можно передать настроение, напряженность, радость, тоску, подчеркнуть достоинства и скрыть недостатки, а также сделать многое другое.
Существует несколько вариантов освещения. Наиболее часто встречаются два из них: трехточечное и местное (зонное). Местное применяется для освещения отдельных участков сцены и используется чаще всего в случае, когда сцена большая и ее невозможно эффективно осветить при помощи трехточечного освещения.
Трехточечное освещение является базовым в трехмерном моделировании. В его основе лежат три источника света: ключевой, контурный и заполняющий (иногда можно встретить другие определения).
Ключевой свет является основным. Обычно это самый яркий и освещающий большую часть сцены свет. Кроме того, это тот источник света, благодаря которому предметы в сцене отбрасывают тень.
Контурный свет используется для разделения предметов и фона, что в свою очередь определяет глубину пространства. Такой источник света обычно находится позади объектов сцены и по интенсивности слабее ключевого света.
Совет
Технические приемы и принципы работы с источниками света в трехмерных сценах не отличаются от используемых в фотографии, кино, театре и т. д. При желании больше узнать о типах освещения и их применении вы можете воспользоваться соответствующей литературой.
Освещение часто является фундаментом для цветового моделирования, придающего сцене акцент и глубину. Предметы в сцене не будут выглядеть плоскими, если их прорисовать светотенью, то есть характером распределения освещенности по форме в зависимости от положения ее различных поверхностей по отношению к источнику света. Чтобы предметы выглядели объемными, на них должны присутствовать свет, блик, полутон, а на самой затененной части поверхности – собственная тень (рис. 5.1). Последняя всегда в той или иной степени подсвечена светом, отраженным от других предметов, так называемым рефлексом. Наконец, предметы отбрасывают от себя на соседние предметы падающую тень, которая обычно бывает темнее собственной тени. Только при правильном соотношении этих световых фаз можно с предельной правдоподобностью передать объем предмета.
Рис. 5.1. Градации светотени
В природе каждый объемный предмет определенного цвета ограничивается кривыми или плоскими поверхностями, которые при освещении попадают в разные световые и цветовые условия. Лучи света, падая на различные поверхности предметов, освещают их неравномерно, отчего поверхности выглядят различными по тону и цвету. Одни части поверхности получают больше света, другие – меньше. Степень освещенности предмета изменяется, прежде всего, в зависимости от расстояния до источника света: чем ближе находится источник света, тем сильнее освещение.
Степень освещенности поверхности зависит от угла падения лучей света на поверхность, а также от фактуры и цвета самой поверхности. Гладкая, полированная поверхность лучше отражает свет, чем шероховатая или матовая. Поверхность темного цвета поглощает больше света, чем светлая. На очень темных и на очень светлых поверхностях светотеневые градации видны плохо, так как глаз не способен различать переходы слишком слабых (рис. 5.2) или сильных (рис. 5.3) световых оттенков.
Рис. 5.2. Затемненная поверхность предмета
Рис. 5.3. Засвеченная поверхность предмета
Задача разработчика трехмерной графики состоит в том, чтобы найти правильное соотношение световых фаз за счет настроек и расположения источников света в пространстве виртуальной сцены, а также использования ее общей освещенности и создания эффекта глобального освещения.
На предметах со сложным рельефом или орнаментом наиболее ясно детали видны в полутени, в тени их четкость понижена. Собственная тень всегда в той или иной степени подсвечена светом, отраженным от других предметов. Падающая тень не имеет резких разграничений с собственной тенью. Тональности их сближены, контуры основания предмета сливаются с горизонтальной плоскостью. Чем ближе к предмету падающая тень, тем она темнее. Такая закономерность сохраняется на переднем плане. Внутри и на дальнем плане она высветляется рефлексами от окружения (рис. 5.4).
Рис. 5.4. Падающая тень
Рефлексы не только высветляют тени, но и придают им свой цветовой оттенок. Свет, полутень, тень имеют на поверхности предмета определенное местоположение, а блик – нет, так как зависит не только от направления источника света, но и от местоположения камеры (точки в пространстве, с которой мы видим предмет). На предметах с блестящими (глянцевыми) поверхностями блики и рефлексы ярче и определеннее по своим границам, чем на матовых и шероховатых. Форма и цвет их находятся в прямой зависимости от формы и цвета прямого или отраженного источника света.
Чтобы лучше понять принцип действия источников света, создайте сцену. Используйте для этого простые примитивы Plane (Плоскость) и Teapot (Чайник). Расположите камеру и источники света так, как показано на рис. 5.5 и 5.6.
Рис. 5.5. Вид сцены в окне проекции Top (Cверху)
Рис. 5.6. Вид сцены в окне проекции Front (Спереди)
Рассмотрим более подробно процесс создания сцены, с которой вы будете работать в дальнейшем.
Последовательность создания любой сцены приблизительно такова: сначала создаются объекты, затем располагается и настраивается камера и только после этого ставится свет.
Прежде всего, создадим плоскость, на которой будет располагаться чайник. Для этого выполните из команду Create → Standard Primitives → Plane (Создать → Простые примитивы → Плоскость) главного меню и в окне проекции Top (Сверху) постройте плоскость произвольного размера.
Для создания примитива Teapot (Чайник) выполните команду Create → Standard Primitives → Teapot (Создание → Простые примитивы → Чайник). В данном случае размер и плотность сетки чайника не имеют значения. Единственное требование, чтобы он располагался на плоскости и был сопоставим с ней по размерам.
Совет
Возможно, вам будет удобнее использовать для создания объекта вкладку Create (Создание) командной панели.
Камера создается аналогичным способом. Выполните команду Create → Cameras → Target Camera (Создание → Камеры → Направленная камера). После того, как построен объект и в сцене установлена камера, направленная на объект-чайник, можно переходить к созданию источников света.
Прежде чем создавать источники света, нужно отметить, что освещение сцены зависит также от настроек подсветки в окне Environment and Effects (Окружающая среда и эффекты), которые равномерно распределяют начальный уровень освещенности всех объектов.
Начинать расстановку источников света в сцене следует с основного освещения, то есть с ключевого. Примерно 80 % сцены будет освещено именно этим источником света, поэтому необходимо правильно расположить его в сцене. Он должен в целом освещать всю сцену (или нужную часть). Такой источник света не должен быть слишком ярким, чтобы не засветить предметы, или темным, иначе исчезнет объем на визуализированном изображении. На рис. 5.7 показано, что получилось у меня после визуализации сцены с одним ключевым источником света. В данном случае я использовал Target Spot (Направленный с целью) с затуханием, чтобы оттенить задний план, на котором ничего нет (если бы в глубине сцены присутствовали другие объекты, то необходимо было бы их показать, увеличив световое пятно). Для его построения выполните команду Create → Lights → Standard Lights → Target Spotlight (Создание → Источники света → Стандартные источники света → Направленный с целью).
