Наука создания фотореалистичного 3D (часть3). Тень, каустика, засветка изображения и др. в компьютерной графике

Это не фото. Подробности, как всегда, в P. S.

Пришла очередь продолжению сериала цикла статей о физической корректности ваших 3D сцен. Если пропустили начало, то обязательно читайте первую и вторую части - узнаете новое, повторите известное. Не боги ведь "Аватар" делали - его делали такие же начинающие (когда-то) тридешники как и все мы.

Небольшое отступление. Кстати, об Аватаре (это фильм такой, там люди синие  😆 ), наткнулся на сценарий Аватара в и-нете. Интересная штука (но надо уметь читать... английские буквы).

Тень в компьютерной графике.

Тень может быть как четкой, так и рассеянной в зависимости от размера источника света. Если не уверены - используйте мягкую тень вместо четкой.

Мы слишком часто видим визуализаию машины на зеркальной поверхности с крайне резкими тенями. В реальной жизни как первое, так и второе - редкость.

Если вы хотите добиться фотореалистичности, то нужно также помнить о воздушной перспективе. Этот эффект обязательно должен присутствовать на ваших экстерьерах (а часто и в интерьерах).

Проблема засветки изображения.

На очень светлых (overexposed - передержанных) участках рендера картинка может выглядеть слишком насыщенной, что, конечно же, неверно. Этот дефект должен быть исправлен при постобработке или в Photoshop’е, или в программе для композитинга (compositing).

Вы должны отметить, что на фотографиях тень может быть насыщенной, но чем больше света в кадре, тем менее насыщены цвета (хотя и не всегда, руководствуйтесь своими эстетическими соображениями).

Свойства света в 3D.

Когда фотон (photon - элементарная частица света, квант света) сталкивается с поверхностью происходит одно из трех явлений (по крайней мере, именно эти три случая имитируют в КГ):

• Отражение.
• Прохождение (прозрачность, полупрозрачность, а также подповерхностное рассеивание).
• Поглощение.

Объект также может испускать свет – это называется излучение.

Типы материалов.

В реальном мире существует два типа материала (вообще-то три, но для КГ третий тип – полупроводники, не имеет ценности):

• Проводники (металлы).
• Диэлектрики (все остальные материалы).

В результате отражения света или его прохождения сквозь объект имеют место следующие эффекты:

• Окрашивание (color-bleeding – колор блидинг, линька, перепечатывание цвета), если свет отражаясь рассеивающей поверхностью (diffuse surface) окрашивает близлежащие поверхности.
• Отраженная каустика (reflection caustics - отраженные блики) если свет отражается зеркальной поверхностью.
• Преломленная каустика (refracted caustics - преломленные блики) если свет проходит сквозь преломляющую поверхность.
• Подповерхностное рассеивание (subsurface scattering) если свет частично поглощается поверхностью, а частично выходит с той же стороны.

Каустика – происходит из-за фокусировки света. Каустика может порождаться отражающими или преломляющими поверхностями.

Ну что ж, мы подбираемся к самой интересной части статьи – Виды отражений в компьютерной графике.

P. S. Изображение в начале данной статьи о фотореалистичной КГ называется Body Builder. Сделал его китаец Jian Xu в 3ds Max + ZBrush + Photoshop, а отрендерил с помощью Mental Ray. Очень советую посмотреть на бодибилдера в максимальном разрешении.