Анимация интенсивности источника

Анимируя множитель интенсивности, можно задавать изменение яркости источника во времени.
1. Откройте файл PracticeScene04.max.
2. Закройте вид ActiveShade. Затем измените перспективу окна отображения так, чтобы многогранник переместился в центр композиции.
3. Выберите команду Tools => Light Lister (Инструменты => Перечень источников освещения).
В диалоговом окне Light Lister выключите прожектор и уменьшите интенсивность всенаправленного источника до нуля (рис. 11.140).

Анимация освещения

Анимация источников освещения осуществляется методом ключевых кадров, с помощью связывания с объектами или назначением контроллеров анимации для источников.
Любые численные параметры источников освещения, такие как интенсивность, цвет, контраст, размер пятна освещения, спад, затухание и плотность теней, можно использовать для создания ключей анимации. Для этого можно также использовать положение или ориентацию источника, применяя преобразования сдвига и вращения и команды управления окна источника. Однако для назначения ключей не годятся параметры, задаваемые флажками.
Связывание источника освещения с движущимся объектом обеспечит постоянное освещение объекта и его окрестностей -так изображаются, например, автомобильные фары. Если источник освещения связан с камерой, он всегда будет подсвечивать объекты, на которые направлена камера.

Имитация непрямого освещения

В реальном мире все предметы освещены с участием непрямого освещения. Под непрямым освещением подразумевается, что предмет или участок поверхности, не находящийся в области прямой видимости источника света, тем не менее будет освещен.
Объяснить это явление помогает одна из теорий, описывающих свет. В ней свет понимается как совокупность мельчайших частиц - фотонов. Фотоны излучаются из источников света, далее попадая на поверхность предметов, освещают ее, придавая окраску. Однако не все фотоны, попав на поверхность, поглощаются ею. Часть из них отражается. Причем некоторые отражаются по законам геометрической оптики, другие же - в произвольном направлении. Распределение отражений и доля отразившихся фотонов зависит от материала поверхности, его рельефности и черноты.

Имитация внешнего освещения при помощи Light Tracer

Сымитировать внешнее освещение, получаемое от небесного купола, было настоящей проблемой в в версиях 3ds max до 5. В 3ds max 5 появился модуль для расчета такого освещения под названием Light Tracer (Трассировщик света). Он предназначен для использования в связке с источником света типа Skylight, однако так же может быть использован IES Sky. Если вы решили визуализировать сцену с фотометрическим источником света, то необходимо установить логарифмическую настройку экспозиции.
1. Откройте сцену, которую вы использовали в начале главы для изучения источников света (рис. 11.150).

Исключение объекта из области освещения

Команда Exclude (Исключить) выключает освещение некоторых объектов, которые находятся в области действия источника. С помощью этой команды можно также выключать тени.
1. Откройте файл PracticeScene02.max.
2. Выделите прожектор.
3. Откройте панель Modify.
4. Щелкните по кнопке Exclude в свитке General Parameters (рис. 11.57). Появится диалоговое окно Exclude/Include.

Изображение теней

В 3ds max 6 существует четыре типа теней, которые могут быть назначены источнику света: Shadow Maps (Карта теней) - тени, получаемые на основе растрового изображения, которое проецируется источником света. Оно создается построчной визуализацией при предварительной обработке сцены и появляется уже при окончательном выводе. Карты придают теням мягкие очертания, как будто происходит рассеяние света в воздухе (рис. 11.85). Для большинства источников света этот тип теней установлен по умолчанию;

Настройка цвета

Для настройки цвета источника задайте параметры насыщения, цветового тона и интенсивности. Кроме того, оттенок и яркость освещения можно регулировать, настраивая интенсивность основных цветов (красный, зеленый, синий).
1. Откройте файл PracticeScene02.max.
2. Выделите прожектор.
3. В свитке General Parameters щелкните мышью по указателю цвета слева от кнопки Exclude (рис. 11.61).

Настройка источников света

3ds max предоставляет гибкие средства управления цветом и градациями освещения. Кроме того, можно задать, на какие поверхности будут действовать эффекты освещения, а на какие - нет. Ниже приведен объединенный список параметров управления освещением стандартных источников света (рис. 11.50):

Настройка карты теней

Иногда карты теней получаются размытыми, бледными или же отделенными от предметов, которые отбрасывают тени. Решить эти проблемы поможет изменение параметров карт теней: Bias (Смещение) - отодвигает тени от объекта, который их отбрасывает. Чем меньше значение параметра, тем ближе тень к объекту. При высоких значениях тень заметно отделяется от объекта; Size (Размер) - управляет точностью тени, задавая размер ее растрового представления. Если тень получилась неровной и прерывистой, значит, ее размер слишком мал. При больших значениях параметра получаются более четкие края тени, но увеличивается время визуализации; Sample Range (Диапазон выборки) - параметр управляет резкостью тени, задавая размер усреднения областей тени. Если тень смазанная, полосатая или на ней присутствует муаровый узор, возможно, стоит увеличить значение параметра Sample Range. При слишком маленьком значении этого параметра получаются рваные тени. Рекомендуемые значения -от 2 до 5. Более высокое значение может устанавливаться при увеличении размера карты тени или параметра Bias; Absolute Map Bias (Абсолютное смещение карты) - определяет, как смещение карты вычисляется по отношению к остальной части сцены. Если при визуализации ролика вы заметили мерцание теней, попробуйте изменить эту опцию.

После изменения параметров карты теней всякий раз визуализируйте сцену, чтобы проконтролировать результат.
1. Откройте сцену, для которой требуется настройка карт теней (рис. 11.93).

Настройка освещения по умолчанию

Освещение, которое устанавливается при построении сцены в 3ds max по умолчанию, не имеет определенного направления. Независимо от точки обзора наиболее ярко освещены стороны тех объектов, которые обращены к зрителю.
Другая, задаваемая по умолчанию, система освещения состоит из двух всенаправленных источников, расположенных на диагонали, проходящей из верхнего левого переднего угла в нижний правый дальний угол сцены. Такое освещение реалистичнее и интереснее.
Вы можете выбирать и настраивать первую или вторую ( 2 Lights (2 источника)) систему освещения по умолчанию. Настройка этих систем напоминает работу с любыми другими источниками освещения.
1. Откройте файл PracticeScene00.max.
2. Щелкните по кнопке

Настройка плотности теней

Параметр Density (Плотность) позволяет изменять плотность или черноту тени, не влияя на цветовой тон или насыщенность. Используйте этот параметр, чтобы сделать тени более плотными или более прозрачными.
1. Откройте сцену, на которой есть объекты с тенями (рис. 11.107).

Настройка затухания

Параметр Attenuation (Затухание) задает области постепенного усиления и ослабевания светового потока.
1. Откройте файл PracticeScene02.max.
2. Выделите прожектор.
3. В окне Front передвиньте прожектор в нижний левый угол так, чтобы он был наклонен к оси X под углом приблизительно 30°. Теперь сцена освещается со стороны (рис. 11.77).

Навигация источников света

Когда вы в окне проекции активизируете режим показа сцены из источников освещения, на панели окна отображения исчезают старые и появляются новые кнопки управления, которые позволяют манипулировать с источниками освещения (см. рис. 11.114). С помощью этих команд можно задавать точное расположение и направление источников освещения и осуществлять их анимацию.

Назначение цвета теней

Цвет теней можно устанавливать независимо от цвета источника. Это позволяет передать цветное отсвечивание от близко расположенных объектов или подсветку вторичных источников освещения, например неба.
1. Выделите источник света, дающий тени на сцене (рис. 11.103).

Орбитальное вращение источника

Команда Orbit Light (Орбитальное вращение источника) перемещает прожектор или направленный источник по орбите вокруг мишени. Если это свободный источник, он использует виртуальную мишень, находящуюся в конце конуса освещения.
1. Откройте сцену (рис. 11.128).

Освещение

По своей природе свет действует словно поток, подчеркивающий или скрывающий форму предметов. Свет излучается источником, отражается от предметов, преломляется, взаимодействует с воздухом и мягко в нем рассеивается. Освещение может быть теплым или холодным, высоким или низким, близким или далеким, ярким или тусклым, жестким или мягким. Освещение может придать сцене романтическую или мистическую окраску, настроение грусти или счастья, сделать ее скучной или захватывающей (рис. 11.1).

Освещение сцен

Работа с освещением делает сцены не только более привлекательными, но имеет и практический смысл. Предположим, вы создаете модель офисного здания для предполагаемого клиента. Клиент захочет посмотреть, как оно будет выглядеть при различных условиях освещения. Как здание будет отбрасывать тени? Под какими углами свет будет входить в окна в разное время суток и время года?
Цвет и угол освещения задает положение сцены во времени и пространстве. В утренних и вечерних сценах придайте солнечному свету теплые тона: желтый, оранжевый или красный. Затем поместите источник света под низким углом над горизонтом (рис. 11.2). Более холодное белое освещение, когда источник расположен под высоким углом, характерно для солнечного света в полдень. Чтобы сделать полуденную сцену более интересной, добавьте облака на небе и проекции теней от них (рис. 11.3). Фоновое освещение над линией горизонта должно быть синим или серым, чтобы напоминать небо, а ниже линии горизонта - зеленым или коричневым, под цвет земли.

Содержание главы

Панорамирование источника освещения

Команда Pan (Панорамирование) вращает мишень вокруг источника освещения. Если это свободный источник, используется виртуальная мишень.
1. Откройте сцену, которая освещена прожектором или направленным источником (рис. 11.132).

Перемещение источника относительно плоскости

Команда Truck (Перенести) перемещает источник света и его мишень по сцене параллельно плоскости освещения.
1. Откройте сцену, в которой имеется источник освещения (рис. 11.120).

Преобразование источника освещения

На панели Modify можно менять тип источника освещения. При этом происходит изменение типа освещения от данного источника.
1. Откройте файл PracticeScene03.max.
2. Выделите источник освещения, как показано на рис. 11.51.

Применение алгоритма Radiosity...

Применение алгоритма Radiosity для имитации непрямого освещения

В 3ds max для имитации непрямого освещения используется два алгоритма - Radiosity (Излучательность) и Light Trace (Трассировка света).
Radiosity в 3ds max характерен тем, что при его использовании следует учитывать реальные физические характеристики сцены - геометрические размеры, интенсивность источников света в канделах и отражательную способность материалов.
Алгоритм Radiosity лучше всего применять для закрытых сцен - помещений и интерьеров. Источники света можно использовать как стандартные, так и фотометрические. При использовании фотометрических достигается более соответствующая реальной картина распределения света, а сцену со стандартными источниками света проще настраивать. В упражнении рассмотрен вариант с фотометрическими источниками света.
1. В меню Customize => Units Setup установите нужные единицы измерения -метры или сантиметры.
2. Создайте сцену, в которой хотите использовать Radiosity (рис. 11.144). Размеры объектов в сцене должны соответствовать интенсивности источников света. Например, лампочка мощностью 100 Ватт (139 Кандел) пригодна для освещения комнаты размеров 2x2 м.

Проецирование текстурных карт

Проецирование источником света текстурных карт на сцену может создавать интересные эффекты.
1. Откройте файл PracticeScene03.max.
2. Выделите прожектор и откройте панель Modify.
В свитке Spotlight Parameters щелкните по кнопке с надписью None (He выбрана) под заголовком Projector Map (Проецируемая текстура) - см. рис. 11.73.

Освещение передает...

Рис. 11.1. Освещение передает настроение мистики и волшебства

В мире цифровых технологий параметры освещения поддаются расчету. Отображение света и тени определяется алгоритмами визуализации, выравниванием по нормалям, G- и Z-буферами. Если же результаты расчетов не удовлетворяют художника, можно внести поправки вручную.
Наилучшим образом эффекты освещения получаются у тех художников, которые учатся у природы и в совершенстве владеют приемами сценической живописи, графики, фото- или кинематографии.
В этой главе описывается работа с источниками освещения, имеющимися в 3ds max 6.

Утро в горах: освещение под углом, длинные тени

Рис. 11.2. Утро в горах: освещение под углом, длинные тени

Полуденная картина...

Рис. 11.3. Полуденная картина, холмистая местность: тени облаков оживляют пейзаж

В ночных сценах используйте холодные синие и белые тона, которые имитируют свет луны и звезд (рис. 11.4). В тумане уличные фонари образуют теплые расплывчатые конусы освещения. Если в сцене присутствует большой или ярко окрашенный объект, настройте близлежащий источник освещения так, чтобы создать эффект излучения от поверхности объекта.

Лунный свет в пустыне...

Рис. 11.4. Лунный свет в пустыне: звезды создают эффект пространства

Свет в помещении также имеет свой цвет. Используйте теплые, желтые тона, чтобы имитировать лампы накаливания и галогенные лампы. Для ламп дневного света характерен холодный зеленоватый цвет. Не забудьте создать фоновое освещение, чтобы передать цвет стен и ковров.

Основные виды освещения...

Рис. 11.5. Основные виды освещения стандартного типа. Свободный прожектор и свободный направленный источник в отличие от своих нацеленных аналогов не имеют мишени

Стандартные источники света: всенаправленный источник (omni lights) света - лучи расходятся во всех направлениях от единственного точечного источника, который может без ограничений перемещаться в пространстве; прожектор (нацеленный и свободный) (spotlight (target and free)) - освещает область внутри конуса подобно сценическому освещению. Направленный прожектор освещает выбранный вами объект. Свободный прожектор не имеет мишени, так что его можно перемещать произвольным образом; направленный источник (нацеленный и свободный) (directional lights (target and free)) - как и прожектор, направленный источник излучает свет в некотором направлении, только лучи света параллельны. Лучи же прожектора расходятся, так как берут свое начало из одной точки; небесный свет (skylight) - имитирует рассеянное уличное освещение на основе модели небесной полусферы.

Две системы имитации света, которые находятся в разделе Systems (Системы) панели Create, предназначены для освещения открытых сцен: система солнечного света (sunlight system) - это гибридный источник света, сочетающий свободный направленный свет с объектом Compass (Компас). Компас помогает сориентировать свет на сцене в определенном направлении. Параметры орбитального расстояния, времени и координат задают высоту солнца над горизонтом и его положение на небе в заданное время в конкретной географической точке; система дневного света (daylight system) - гибридный источник света, который совмещает прямой солнечный свет с рассеянным небесным светом для создания реалистичного наружного освещения, которое меняется во времени. По умолчанию система дневного света использует более точные источники света, называемые фотометрическими.

Фотометрические источники света впервые появились в 3ds max 5. Они отличаются от стандартных тем, что имитируют реалистичное освещение, основанное на физически корректной модели интенсивности света - энергия света уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до источника света: точечный источник (point light) - похож на стандартный всенаправленный источник, за исключением того, что во-первых, подобно всем фотометрическим источникам света поддерживает разные режимы убывания световой интенсивности и, во-вторых, может быть нацеленным и свободным; линейный источник (linear light) -представляет собой прямую линию, вдоль которой происходит излучение фотонов. Бывает нацеленным и свободным; протяженный источник (area light) -источник света, у которого ненулевую длину имеют два измерения: длина и ширина; таким образом, он является прямоугольной излучающей областью; солнечный источник по IES (IES Sun) -предназначен для имитации солнечного света, представляющего собой совокупность параллельных лучей; небесный источник по IES (IES Sky) -имитирует рассеянное освещение от небесного купола.

По умолчанию в 3ds max задается подсветка (ambient light) - рассеянное освещение сцены, при котором лучи света не имеют определенного направления. Как только вы создадите источники света, первоначальное освещение выключается, и сцена освещается вновь созданными источниками.
Для всех типов освещения, кроме систем солнечного света, наложение теней выключено по умолчанию. Подсветка, рассеянное фоновое освещение сцены, которое заполняет области теней, по умолчанию также выключено.
Параметры освещения устанавливаются на вкладке Light (Освещение) панели Create (Создать) - см. рис. 11.6.

Вкладка Light панели Create

Рис. 11.6. Вкладка Light панели Create

Визуализация в окне визуализированного кадра

Рис. 11.10. Визуализация в окне визуализированного кадра

Диалоговое окно Rendering

Рис. 11.11. Диалоговое окно Rendering

4. Посмотрите на изображение (см. рис. 11.12) и закройте окно визуализированного кадра.

Изображение с высоким разрешением

Рис. 11.12. Изображение с высоким разрешением

Создание источников...

Рис. 11.13. Создание источников освещения во вкладке Lights панели Create

3. В свитке Object Type (Тип объекта) укажите вариант Omni (Всенаправленный) - см. рис. 11.14.

Среди параметров есть...

Рис. 11.14. Среди параметров есть множитель, регулирующий интенсивность источника

4. Поместите источник в окне Front (Вид спереди). В окне появится новый источник, а освещение по умолчанию будет выключено (рис. 11.15). Освещение в окне ActiveShade обновится (рис. 11.16).

Всенаправленный источник в окне Front

Рис. 11.15. Всенаправленный источник в окне Front

Теперь сцена освещается...

Рис. 11.16. Теперь сцена освещается всенаправленным источником

5. В свитке General Parameters (Общие параметры) уменьшите значение параметра Multiplier (Множитель) до 0,5. Яркость всенаправленого источника сильно уменьшится.
6. В окне Front передвиньте всенаправленный источник в правый нижний угол. Объекты сцены теперь подсвечиваются снизу. Плоскость не препятствует прохождению света, поскольку нормали ее поверхности направлены от источника.
7. В окне Тор (Вид сверху) или Left (Вид слева) слегка переместите всенаправленный источник в переднюю часть сцены. Теперь освещается передняя часть объектов.
8. Активизируйте вид ActiveShade. Затем щелкните по кнопке

Вид после передвижения...

Рис. 11.17. Вид после передвижения источника и уменьшения его интенсивности

9. Закройте окно визуализированного кадра.
10. Теперь сохраните сцену под именем PracticeScene0l.max. Вы можете щелкнуть мышью по значку + возле кнопки Save (Сохранить) в диалоговом окне Save As (Сохранить как), чтобы увеличить номер файла на +01.

Прожектор описывается...

Рис. 11.18 Прожектор описывается в основном теми же параметрами, что и всенаправленный источник

4. В окне Front щелкните мышью в левом верхнем углу и перетащите курсор в середину сцены. Отпустите клавишу мыши, чтобы закрепить мишень. В окне появится нацеленный прожектор (см. рис. 11.19). Интенсивность освещения прожектором мала, поскольку он использует тот же множитель, что вы установили в прошлый раз для всенаправ-ленного источника, и еще сильнее удален от объектов (рис. 11.20).

Поместите прожектор на сцене

Рис. 11.19. Поместите прожектор на сцене

Освещение от далеко...

Рис. 11.20. Освещение от далеко расположенного прожектора почти не заметно

5. В свитке General Parameters увеличьте интенсивность источника, задав параметр Multiplier равным 1,25. Затем установите флажок Shadow Casting (Отбрасывание теней). Сцена станет ярче.
6. В окне Тор (Вид сверху) или Left (Вид слева) слегка сместите прожектор в переднюю часть сцены. Источник передвинется, но будет направлен на прежнюю мишень.
7. Активизируйте окно ActiveShades. Затем щелкните по кнопке

Интенсивность прожектора увеличена

Рис. 11.21. Интенсивность прожектора увеличена

8. Теперь сохраните сцену под именем PracticeScene02.max

Направленный источник...

Рис. 11.22 Направленный источник описывается в основном теми же параметрами, что и всенаправленный источник и прожектор

4. В окне Тор щелкните мышью по объекту, который вы желаете осветить. Источник света появится над объектом (рис. 11.23).

Поместите свободный...

Рис. 11.23. Поместите свободный направленный источник над объектом

5. В окне Front или Left расположите направленный источник сверху от объекта. Объект подсветится сильным светом (рис. 11.24).

Яркость направленного источника слишком велика

Рис. 11.24. Яркость направленного источника слишком велика

6. В свитке General Parameters уменьшите интенсивность освещения, для чего установите значение параметра Multipier равным 0,4. Затем включите опцию Shadow Casting.
7. Поместите всенаправленный источник под плоскостью и направленным источником, чтобы создать эффект излучения от плоскости.
8. Активизируйте окно ActiveShade, затем щелкните по кнопке
9. Теперь сохраните сцену под именем PracticeScene03.max.

Параметры источника света типа Skylight

Рис. 11.25. Параметры источника света типа Skylight

4. В окне Тор щелкните мышью в любом месте сцены. Источник света будет отображен в виде маленькой полусферы (рис. 11.26).

Вид сцены в окне проекции...

Рис. 11.26. Вид сцены в окне проекции после размещения источника света Skylight

5. Если нужно, в свитке Skylight Parameters измените интенсивность освещения, для чего установите другое значение параметра Multipier. Затем включите опцию Cast Shadows.
6. Нажав Shift+Q, выполните визуализацию сцены.
7. В результате освещение от небесного источника света внешне очень похоже на реальное (рис. 11.27).

Результат визуализации...

Рис. 11.27. Результат визуализации сцены с одним небесным источником света

Выберите фотометрические источники света

Рис. 11.28. Выберите фотометрические источники света

4. В свитке Object Type (Тип объекта) выберите Free Point (Свободный точечный). Параметры этого источника света появятся в панели (см. рис. 11.29).

Параметры источника света типа Free Point

Рис. 11.29. Параметры источника света типа Free Point

5. Щелкните в том месте сцены, где вы хотите поместить новый источник света.
6. Нажав Shift+Q, выполните визуализацию сцены.
7. Вполне возможно, что вы увидели сцену засвеченой или, наоборот, полностью темной. Это произошло из-за того, что интенсивность источника света не соответствует размерам сцены. Чтобы исправить это положение, нужно либо масштабировать объекты сцены, либо изменить параметр Intensity в свитке источника света. Обратите внимание, что интенсивность света задается в люменах или канделах, а не в абстрактных единицах, как это было со стандартными источниками света1.
8. Регулируя размеры объектов и интенсивность источника света, добейтесь того, чтобы освещение в сцене было более реалистичным (рис. 11.30).

Результат визуализации...

Рис. 11.30. Результат визуализации сцены с точечным фотометрическим источником света

Модели затухания светового потока на расстоянии задаются в выпадающем списке Distribution (Распределение). Распределение Isotropic характерно для точечных источников света, Spotlight - для прожекторов, a Web позволяет выбрать произвольное распределение из файлов различных форматов.

Параметры источника света типа Target Area

Рис. 11.31. Параметры источника света типа Target Area

5. В окне Front щелкните мышью в левом верхнем углу и перетащите курсор в середину сцены. Отпустите клавишу мыши, чтобы закрепить мишень. В окне появится направленный протяженный источника света (рис. 11.32).

Вид сцены в окне проекции...

Рис. 11.32. Вид сцены в окне проекции после размещения источника света Target Area

6. В разделе Area Light Parameters установите размеры источника света: Length (Длина) и Width (Ширина).
7. В разделе Shadows поставьте флажок возле On, чтобы включить визуализацию теней.
8. Настроив размеры объектов и интенсивность источника света, выполните визуализацию сцены (рис. 11.33).