Наука освещения в компьютерной 3D графике
Вторая часть статьи о науке создания фотореалистичной картинки посвящена принципам освещения в компьютерной графике. Эти, на первый взгляд, простые принципы освещения, позволят вам визуализировать ТАКУЮ картинку, которая не будет вас раздражать своей "компьютерностью".
Закон сохранения энергии.
Закон сохранения энергии гласит: любое отраженное значение не может быть больше, чем в начале (своего пути). Поэтому отражения объектов должны быть более тусклыми, чем сами отраженные объекты. Это обусловлено обратноквадратичным затуханием (читайте о нем ниже).
Тем не мене, лучшее серебряное зеркало отражает 99% света. Поэтому, никогда не отражайте больше света, чем излучили.
Яркость (brightness) также не должна принимать значения 0% или 100%, поскольку также должен выполняться закон сохранения энергии. Обычно нужно выставлять значение яркости для цвета (diffuse) около 20-80% для диэлектриков, но 0% для металлов (почему так, объясню позже).
Значение насыщенности цвета (saturation) тоже не должно быть 100%, держите его на уровне 80%, поскольку материал не может стопроцентно отражать (или поглощать) весь свет.
Свет.
Существует прямой и непрямой свет. Прямое освещение – это случай когда луч попадает на поверхность и… там же останавливается. В этом случае свет не отбивается от поверхности. В реальном мире такое никогда не случается.
Конечно, по своим эстетическим причинам вы можете сделать тени абсолютно черными, но это здесь обсуждаться не будет.
Обратноквадратичное затухание света (Inverse-square Light Falloff) означает, что с увеличением в два раза расстояния от источника света до объекта, яркость света уменьшается в 4 раза.
Световая перспектива (Light Perspective): чем дальше источник света (ИС), тем более однородным будет освещение.
Если вы отодвинете источник света в два раза дальше и увеличите яркость источника в 4 раза, то получите ту же саму интенсивность освещения, но радиус затухания будет больше.
Именно по этой причине для солнца, которое находится так далеко и имеет такие огромные размеры, не имеет смысла использовать обратноквадратичное затухание. Поэтому мы игнорируем это затухание в КГ и не используем его для солнца, луны и света от звезд.
Поэтому так важно запомнить одну штуку: очень важен реалистичный размер сцены, поскольку реалистичное затухание света неразрывно связано с размером сцены и яркостью источника.
Обратноквадратичное затухание отраженного света.
Если вы пододвинете источник света ближе к его зеркальному (не глянцевому) отражению, то размер его отражения увеличится, но не станет ярче. Чтобы это стало понятно, рассмотрим пример. Вы пододвинули источник света в 2 раза ближе к его зеркальному отражению. Как следствие, в 4 раза увеличилась яркость отраженного источника, НО ведь и площадь отраженного источника увеличилось в 4 раза. Поэтому суммарная яркость отражения не меняется.
Также, глянцевое отражение источника света может казаться ярче, чем зеркальное отражение. Но это за счет того, что площадь блика у глянцевого отражения больше (при других равных условиях). И хотя маленькое концентрированное зеркальное отражение на самом деле ярче, но мы этого не видим из-за ограниченного динамического диапазона.
Угол падения равен углу отражения.
Этот закон можно использовать для выставления камеры относительно зеркального объекта, который вам нужно осветить. Вы можете на глаз оценить, где нужно поместить источник, чтобы он отражался и попадал в камеру.
В 3ds Max есть инструмент выравнивания блика - «Place Highlight», с помощью которого можно поместить блик на объекте в нужное место.
Рассеивание света.
В реальном мире свет постоянно рассеивается. Очень редко можно встретить четкую тень или четкое пятно света от прожектора. Но при создании прожектора (spotlight) в 3d-редакторе вы получаете источник света без затухания по краям, что неправильно. Края должны быть размыты. Сравните, к примеру, с неточечным источником (area light – можно встретить разные варианты перевода этого термина: объемный ИС, рассеивающий ИС), который представляет собой отличный пример реалистичного источника света.
Читайте продолжение статьи "Наука создания реалистичного 3D" – Тень, каустика, засветка изображения и др. в компьютерной графике.
P. S. Картинка в шапке статьи (под названием Galapagos Giant Tortoise - галапагосская гигантская черепаха) сделана австралийцем Eoin Cannon в 3ds Max + ZBrush + Photoshop. Смотрите обсуждение данной работы и ее .
Похожие статьи:
- Наука создания фотореалистичного 3D. Читать обязательно ВСЕМ (неважно, профессионал вы или новичок – полезное...
- Наука создания фотореалистичного 3D (часть3). Тень, каустика, засветка изображения и др. в компьютерной графике Пришла очередь продолжению сериала цикла статей о физической корректности ваших...
- Урок 3ds Max VRay cоздание двухстороннего материала листьев, деревьев Решил в целях эксперимента выложить свой перевод понравившегося мне урока....
Теги: 3ds Max, Inverse-square Light Falloff, Light Perspective, обратноквадратичное затухание света, прямое и непрямое освещение, рисование текстур, световая перспектива, создание 3D, создание материалов, создание текстур, Уроки 3ds Max, уроки VRay, фотореалистичное 3D
дельные вещи пишите, никогда не задумывался о реалистичности изображения с такой точки зрения, всегда отталкивался, относительно зрительного восприятия мира.
продолжайте буду почитывать!