Уроки: 3ds Max

Отрывок из книги: "Autodesk 3ds Max 2008". Освещение и наблюдение сцены

Отрывок из книги
Autodesk 3ds Max 2008. Самоучитель 3D Studio MAX 2008 с электронным справочником

Бурлаков Михаил Викторович
Компьютерное издательство "Диалектика"

Глава 12

Освещение и наблюдение сцены

Данная глава посвящена проблемам освещения трехмерной сцены и ее наблюдения через камеры.

Типы осветителей

Осветитель (light), или источник света, представляет собой специальный объект 3ds Max 2008, который имитирует действие реального источника освещения сцены.

В состав данной программы входят следующие разновидности осветителей:

-    два встроенных в сцену осветителя;

-    восемь типов внешних осветителей из категории стандартных, которые назовем стандартными осветителями: Target Spot (Нацеленный прожектор), Free Spot (Свободный прожектор), Target Directional (Нацеленный направленный), Free Directional (Свободный направленный), Omni (Всенаправленный), Skylight (Свет неба), mr Area Omni (mental ray-площадной всенаправленный) и mr Area Spot (mental ray-площадной прожектор);

-    одиннадцать типов внешних осветителей из категории фотометрических, которые назовем фотометрическими осветителями: Target Point (Точечный нацеленный), Free Point (Точечный свободный), Target Linear (Линейный нацеленный), Free Linear (Линейный свободный), Target Area (Площадной нацеленный), Free Area (Площадной свободный), IES Sun (Имитатор солнца), IES Sky (Имитатор неба), mr Sky (mental ray-имитатор неба), mr Sun (mental ray-имитатор солнца) и mr Sky Portal (mental ray-портал неба);

-    две внешние системы освещения: Daylight (Дневной свет) и Sunlight (Солнечный свет).

Один или два подключенных к сцене встроенных осветителя имеют фиксированные параметры и действуют на сцене до тех пор, пока не будет создан хотя бы один внешний осветитель. Что же касается внешних осветителей, их число может быть любым. При этом многие световые эффекты, которые ими создаются, отображаются лишь в визуализированных изображениях сцены. В частности, это относится к изображениям теней от освещенных объектов, а также к проецируемым осветителями изображениям текстурных карт.

Стандартные осветители проще фотометрических. Они могут создавать иллюзию правдоподобия в освещении сцены, однако не обеспечивают реальных физических законов распространения и отражения лучей света. В частности, для стандартных осветителей режимом по умолчанию является отсутствие затухания (уменьшения интенсивности) испускаемого света при увеличении расстояния до освещаемой поверхности. Стандартные осветители рекомендуется использовать в сценах, не содержащих сложных световых эффектов.

Фотометрические осветители позволяют точно воспроизводить параметры освещения в пространстве сцены, имитируя при этом реальные источники света того или иного типа. Свет, испускаемый фотометрическим осветителем, всегда затухает обратно пропорционально квадрату расстояния, как в любом реальном источнике. При этом характеристики этого света задаются в действующих физических единицах, к числу которых относятся:

-    световой поток — энергия света, излучаемая за единицу времени, которая измеряется в люменах (lm);

-    сила света — световой поток, испускаемый в заданной области пространства, которая измеряется в канделах (cd);

-    освещенность — отношение светового потока к площади освещаемой поверхности, которое измеряется в люксах (lx).

Фотометрические осветители рекомендуется применять в случаях, когда предполагается визуализировать сцену при включенном алгоритме расчета глобальной освещенности, учитывающей многократное отражение лучей света от поверхности геометрических тел сцены (см. далее раздел “Работа с глобальной освещенностью” в данной главе).

На рис. 12.1 представлены значки всех стандартных осветителей 3ds Max 2008. Обратите внимание на вид этих значков. Для осветителей типа Omni и Skylight они цельные, а значки, относящиеся к остальным осветителям, состоят из нескольких элементов, выполняющих различные функции. К числу таких элементов относятся, в частности, значки излучателя и мишени, а также границы областей диаграммы направленности, которые допускается регулировать мышью (см. рис. 12.6).

Рис. 12.1. Вид значков стандартных осветителей: 1 — Omni и mr Area Omni; 2 — Target Spot и mr Area Spot; 3 — Free Spot; 4 — Target Directional; 5 — Free Directional; 6 — Skylight

Создание и настройка осветителей

В данном разделе рассматриваются вопросы создания осветителей в сцене, а также настройки их параметров.

Создание осветителя

При создании новой сцены в ней уже будут находиться один или два самых примитивных встроенных осветителя (см. главу 3, раздел “Задание параметров освещения сцены”). Их основной недостаток состоит в том, что они не формируют тени от объектов сцены, поэтому создаваемое ими освещение выглядит неестественным. Назначение встроенных осветителей состоит лишь в том, чтобы осветить сцену в процессе ее разработки. Чтобы достичь в визуализированных изображениях сцены некой реальности освещения, необходимо использовать внешние осветители (при их наличии внутренние осветители автоматически отключаются).

Освещение трехмерной сцены может быть реализовано как с использованием некоторого алгоритма расчета глобальной освещенности (см. раздел “Работа с глобальной освещенностью” данной главы), так и без него. В последнем случае вполне можно обойтись стандартными осветителями, в которых не требуется фотометрическая точность установки параметров освещения.

В случае отсутствия глобальной освещенности, предусматривающей учет многократного отражения лучей света от тел сцен, рекомендуется использовать не менее двух осветителей. Из них один или два осветителя должны выступать в качестве ключевых (key lights), создающих на сцене основные световые пятна, остальные будут выполнять функции источников подсветки (fill lights), компенсирующих нехватку света в темных местах сцены.

Перечислим средства 3ds Max 2008, предназначенные для создания внешних осветителей:

-    18 инструментов вкладки  Lights (Осветители) командной панели  Create (Создать) — создание стандартных и фотометрических осветителей (для первых из них в верхнем списке вкладки выбирается пункт Standard, а для вторых — пункт Photometric);

-    инструменты Sunlight (Солнечный свет) и Daylight (Дневной свет) вкладки  Systems (Системы) панели Create — создание одноименных систем освещения;

-    команда Add Default Lights to Scene (Добавить в сцену осветители по умолчанию) меню Views (Виды) — преобразование двух встроенных осветителей в обычные всенаправленные осветители, доступные для регулировки или удаления;

-    три группы команд подменю Lights (Осветители) меню Create (Создать):

·       8 команд подменю Standard Lights (Стандартные осветители) — создание стандартных осветителей;

·       20 команд подменю Photometric Lights (Фотометрические осветители) — создание фотометрических осветителей;

·       одна команда подменю Daylight System (Система дневного света) — создание системы освещения типа дневного света;

-    команда Assemble (Собрать) подменю Assembly (Сборка) меню Group (Группа), предназначенная для создания осветительной сборки (см. далее).

Общий порядок создания внешнего осветителя состоит в следующем.

1.   Откроем вкладку Lights командной панели Create.

2.  Выберем в верхнем списке вкладки категорию осветителей: стандартные (пункт Standard) или фотометрические (Photometric). При этом в свиткеObject Type (Тип объекта) появятся кнопки инструментов по созданию осветителей разных типов.

3.   Щелкнем на кнопке с названием осветителя требуемого типа. При этом на панели появятся свитки с параметрами создаваемого осветителя, состав которых зависит от его типа.

4.   Перейдем в требуемое окно проекции и сформируем в нужном его месте значок осветителя заданного типа, выполнив для этого одно из следующих действий:

·       для осветителя без мишени — щелчок мышью;

·       для осветителя с мишенью — нажатие кнопки мыши с последующим перетаскиванием мышью мишени.

5.   Если положение на сцене созданного осветителя нас устраивает, то настроим его параметры, содержащиеся в свитках текущей панели. В противном случае отрегулируем мышью положение значка осветителя (инструменты Select and Move (Выделить и переместить) и Select and Rotate (Выделить и повернуть) основной панели), после чего перейдем на командную панель  Modify (Изменить) и настроим там параметры осветителя.

6.   Перейдем в окно проекции Perspective (Вид в перспективе) и протестируем освещенную сцену в окне визуализированного кадра (кнопка  Quick Render (Production) основной панели).

Примеры создания осветителей рассмотрены в упражнениях 1 и 2 (см. раздел “Упражнения к главе”).

Создание осветительной сборки

Осветительная сборка, или просто сборка (assembly), представляет собой специальный групповой объект сцены, включающий в себя следующие составные части:

-     осветители, для которых производится синхронное управление интенсивностями и цветом лучей света;

-     геометрические тела, имитирующие реальные источники света (настольные лампы, фонари, театральные софиты и т.п.), в которых размещаются данные осветители;

-     управляющий объект сборки под названием Luminaire, с помощью которого производится регулировка указанных параметров осветителей.

Управление осветительной сборкой выполняется на командной панели  Modify (Изменить).

Порядок создания осветительной сборки состоит в следующем.

1.   Выделим требуемые осветители и те тела сцены, в состав которых они входят.

2.   Выполним команду Group>Assembly>Assemble (Группа>Сборка>Собрать), объединив все эти объекты в сборку и создав при этом управляющий объект Luminaire.

3.   Зададим управляющие связи межу параметрами Dimmer (Регулятор света) и Filter Color (Цвет фильтра) объекта Luminaire и параметрами Multiplier (Усилитель) и Color (Цвет) каждого из осветителей, входящих в сборку. Данная операция выполняется в диалоговом окне Parameter Wiring (Связывание параметров), которое открывается командой Animation>Wire Parameters>Parameter Wire Dialog (Анимация>Параметры связывания>Диалоговое окно связывания параметров).

Пример 1. Сцена (файлы 12\01.max и 12\01.avi, рис. 12.2) содержит простую осветительную сборку, состоящую из двух одинаковых осветителей типа Target Directional (Нацеленный направленный), которая освещает примитив-плоскость, оформленную клетчатым узором. На рисунке изображено окно проекции Perspective (Вид в перспективе), справа от которого находится панель Modify с двумя регулируемыми параметрами сборки, а слева — окно визуализированного кадра с изображением данной сцены. Обратите внимание на то, что в окне проекции освещенной оказалась вся плоскость, а не те ее две отдельные области, на которые направлены лучи света (см. слева). Эта особенность характерна для осветителей направленного типа.

Рис. 12.2. Пример работы с осветительной сборкой

Настройка параметров стандартного осветителя

Основные параметры стандартных осветителей 3ds Max 2008 представлены в следующих свитках командной панели:

-     General Parameters (Общие параметры)  — они есть у любого стандартного осветителя, за исключением Skylight (Свет неба);

-     Intensity/Color/Attenuation (Интенсивность/цвет/затухание)  — есть у любого стандартного осветителя, за исключением Skylight;

-     Advanced Effects (Дополнительные эффекты)  — есть у любого стандартного осветителя, за исключением Skylight;

-     Shadow Parameters (Параметры тени) — есть у любого стандартного осветителя, за исключением Skylight;

-     Spotlight Parameters (Параметры прожектора) — есть у трех стан­дартных осветителей: Target Spot (Нацеленный прожектор), Free Spot (Сво­бодный прожектор) и mr Area Spot (mental ray-площадной прожектор);

-     Directional Parameters (Параметры направленного) — есть у двух стандартных осветителей: Target Directional (Нацеленный направленный) и Free Directional (Свободно направленный);

-     Area Light Parameters (Параметры световой области) — есть у двух стандартных осветителей: mr Area Omni (mental ray-площадной всенаправленный) и mr Area Spot (mental ray-площадной прожектор);

-     Skylight Parameters (Параметры света неба) — есть только у стандартного осветителя Skylight (Свет неба).

На рис. 12.3 изображены основные свитки с параметрами стандартного осветителя типа прожектора.

Рис. 12.3. Свитки с параметрами стандартных осветителей

На рис. 12.4 продемонстрировано влияние размера световой области площадного осветителя mr Area Omni на формирование тени от объекта. Здесь изображены два вида окна визуализированного кадра, в левом из которых радиус световой области в форме сферы (она находится в левом верхнему углу окна) равен нулю, а в правом — 50 см. В первом случае тень от тела-сферы имеет четкие края, а во втором — размытые.

Рис. 12.4. Влияние параметра размера световой области у осветителя mr Area Omni

Пример 2. Сцена (файлы 12\02.max и 12\02.avi, рис. 12.5) содержит два примитива: сферу и плоскость, а также распределенный осветитель Skylight. Этот осветитель используется нестандартным образом в качестве проектора трехмерной текстурной карты на тела сцены. Если бы в данном случае использовалась любая двухмерная карта, то созданный эффект проецирования отсутствовал бы.

Интерактивная регулировка осветителя

Интерактивная регулировка осветителя осуществляется непосредственным воздействием мышью на его значок. Перечислим те инструменты основной панели, с помощью которой могут выполняться операции интерактивной регулировки осветителей, указав при этом возможные операции.

Рис. 12.5. Пример использования осветителя Skylight

-      Select and Move (Выделить и переместить) — позволяет для любых типов осветителей перемещать весь выделенный значок осветителя, только его излучатель или только мишень;

-      Select and Rotate (Выделить и повернуть) — позволяет для любых осветителей поворачивать весь значок осветителя или только его излучатель вместе с диаграммой направленности;

-      Select and Uniform Scale (Выделить и равномерно масштабировать) — позволяет для любых осветителей масштабировать весь значок осветителя;

-      Select and Manipulate (Выделить и манипулировать) — позволяет выполнять следующие регулировки с использованием дополнительных элементов значка осветителя:
·       для стандартных осветителей двух типов: Target Spot и Free Spot —изменение углов открытия всех, включая и внутреннюю область диаграммы направленности;
·       для стандартных осветителей четырех типов: Target Spot, Free Spot, Target Directional и mr Area Spot, а также для фотометрических осветителей пяти типов: Target Point, Target Linear, Target Area, IES Sun и IES Sky — поворот диаграммы направленности.

Программа 3ds Max 2008 позволяет выполнять еще одну весьма интересную операцию интерактивной регулировки осветителя. Она состоит в перемещении осветителя относительно выбранного тела сцены с целью изменения положения освещенного участка его поверхности. Порядок выполнения данной операции состоит в следующем.

1.   Выделим требуемый осветитель.

2.   Выполним команду Place Highlight (Поместить блик) меню Tools (Сервис) или щелкнем на одноименной кнопке  основной панели.

3.   Перейдем в окно проекции, где будет виден тот участок поверхности тела, который должен быть освещен.

4.   Поместим указатель на данное тело, нажмем кнопку мыши и отрегулируем положение осветителя относительно тела, после чего отпустим кнопку мыши.

На рис. 12.6 продемонстрирована интерактивная регулировка (с помощью инструмента   Select and Manipulate) стандартного осветителя типа нацеленного прожектора с диаграммой направленности пирамидальной формы (переключатель Rectangle в свитке Spotlight Parameters). Слева зафиксирован момент изменения угла открытия всей области диаграммы направленности осветителя, имеющей конусообразную форму, а справа — момент изменения угла поворота диаграммы. В контекстных подсказках, отображаемых рядом с указателем, указывается выполняемая операция, а также текущее значение регулируемого параметра.

Рис. 12.6. Иллюстрация интерактивной регулировки параметров осветителя типа Target Spot

Регулировка вида сцены через осветитель

В случае создания осветителя одного из следующих семи типов: Target Spot, Free Spot, Target Directional, Free Directional, mr Area Spot, IES Sun или mr Sun (первые пять являются стандартными, а остальные два — фотометрическими) будет автоматически создан вид сцены с центральной проекцией, наблюдаемый из данного осветителя в направлении оси испускаемого им пучка света.

Чтобы перейти к виду сцены через осветитель, следует выполнить команду с его именем, входящую в подменю View (Вид) контекстного меню, открываемого щелчком правой кнопки мыши на названии выбранного нами окна проекции. При этом становятся доступными в правом нижнем углу окна программы кнопки управления параметрами того осветителя, через который наблюдается сцена. Сама же регулировка вида сцены через этот осветитель осуществляется с помощью мыши.

На рис. 12.7 продемонстрирована регулировка мышью с помощью инструмента Orbit Light вида сцены, наблюдаемого через осветитель типа нацеленный прожектор.

Настройка параметров осветительной сборки

Для выполнения различных операций с осветительными сборками (см. выше подраздел “Создание осветительной сборки” данного раздела) служат команды подменю Assembly (Сборка) меню Group (Группа). Ниже рассмотрены три наиболее распространенных операции со сборками, к числу которых относятся:

Рис. 12.7. Управление видом сцены через осветитель типа Target Spot

-     настройка параметров осветителей сборки;

-     добавление в сборку нового осветителя;

-     удаление из сборки лишних осветителей.

Порядок настройки параметров осветителей сборки состоит в следующем.

1.   Откроем командную панель  Modify (Изменить).

2.   Выделим на сцене осветительную сборку и откроем ее командой Group>Assembly>Open (Группа>Сборка>Открыть).

3.   Выберем в открытой сборке требуемый осветитель.

4.   Отрегулируем его параметры на командной панели или интерактивно (в окне проекции).

5.   Если необходимо настроить параметры других осветителей сборки, перейдем к ша­гу 3 инструкции, в противном случае закроем сборку командой Group>Assembly>Close (Группа>Сборка>Закрыть).

Порядок добавления в сборку нового осветителя состоит в следующем.

1.   Создадим и выделим осветитель, который должен быть добавлен в сборку.

2.   Выполним команду Group>Assembly>Attach (Группа>Сборка>Присоединить) и сделаем щелчок мышью на сборке, присоединив к ней данный осветитель.

3.   Выполним команду Animation>Wire Parameters>Parameter Wire Dialog (Анимация>Параметры связывания>Диалоговое окно связывания параметров), открыв диалоговое окно Parameter Wiring (Связывание параметров).

4.   Зададим в этом окне управляющие связи между управляющим объектом Luminaire сборки и двумя параметрами нового осветителя: интенсивностью и цветом лучей света (см. главу 14, раздел “Связывание параметров объектов”).

5.   Закроем окно Parameter Wiring.

Порядок удаления из сборки лишних осветителей состоит в следующем.

1.   Выделим сборку и откроем ее командой Group>Assembly>Open.

2.   Выделим в данной сборке требуемые осветители и удалим их клавишей <Del>.

3.   Закроем сборку командой Group>Assembly>Close.

На рис. 12.8 продемонстрирована настройка параметров осветителя, входящего в состав сборки, показанной на рис. 12.2 (файл 12\01.max). Здесь зафиксирован момент регулирования мышью угла открытия всей области диаграммы направленности правого из двух осветителей типа Target Spot (Нацеленный прожектор), в которые были преобразованы исходные осветители Target Directional (Нацеленный направленный).

Обратите внимание на значок в виде настольной лампы, находящийся между двумя осветителями сборки. Он символизирует управляющий объект Luminaire и отображается в открытой сборке. Кроме того, в окне проекции наблюдаются явно выраженные освещенные области плоскости с шахматным узором, чего не было в исходной сцене, содержащей сборку с осветителями направленного типа.

Рис. 12.8. Иллюстрация настройки параметров одного из осветителей сборки

Управление параметрами всех осветителей сцены

Заключительным этапом работы с осветителями сцены является настройка параметров освещения всей сцены. Эта задача решается в 3ds Max 2008 с помощью средств управления общими (глобальными) параметрами освещенности, а также параметрами настройки всех осветителей сцены.

Задание глобальных параметров освещенности

Глобальные параметры освещенности задаются на вкладке Environment (Внешняя среда) немодального диалогового окна Environment and Effects (Внешняя среда и эффекты). К ним относятся:

-     цвет лучей света, испускаемых всеми осветителями;

-     коэффициент увеличения интенсивности лучей света от осветителей;

-     цвет подсветки объектов в затененных участках сцены;

-     кривая экспозиции, управляющая тоновыми характеристиками изображения визуализированной сцены.

Порядок задания глобальных параметров освещенности состоит в следующем.

1.   Выполним команду Rendering>Environment (Визуализация>Внешняя среда), открыв окно Environment and Effects на вкладке Environment (см. рис. 12.9).

2.   Откроем свиток Common Parameters (Общие параметры) и зададим в его области Global Lighting (Глобальная освещенность) глобальные параметры освещенности.

3.   Откроем свиток Exposure Control (Управление экспозицией) и зададим в его раскрывающемся списке требуемую кривую экспозиции.

4.   Подключим данную кривую экспозиции (флажок Active), после чего проконтролируем ее действие в области просмотра справа (кнопка Render Preview).

5.   Закроем данное окно (кнопка с перекрестием вверху справа).

Рис. 12.9. Вид верхней части вкладки Environment окна Environment and Effects с глобальными параметрами освещенности сцены

На рис. 12.10 продемонстрировано влияние кривой экспозиции на визуализированное изображение сцены. Здесь в левом окне визуализированного кадра кривая экспозиции не использовалась, а в правом была задана логарифмическая кривая (см. рис. 12.9).

Рис. 12.10. Иллюстрация регулировки экспозиции визуализированного изображения сцены

Работа с пультом управления осветителями

Диалоговое окно Light Lister (Список осветителей), называемое также пультом управления осветителями, содержит сводную управляющую информацию по всем осветителям сцены. Данное окно открывается одноименной командой меню Tools (Сервис).

Пример 3. Сцена (файлы 12\03.max и 12\03.avi, рис. 12.11) содержит примитив-плоскость удлиненной прямоугольной формы, которую освещают пять стандартных осветителей разных типов. На рисунке показано окно программы в процессе настройки в окне Light Lister параметров этих осветителей.

Рис. 12.11. Иллюстрация работы с окном Light Lister

Окно Light Lister имеет три вкладки, переход на которые происходит с помощью переключателя вверху: All Lights (Все осветители), Selected Lights (Выделенные осветители) и General Settings (Общие настройки). В правом верхнем углу вкладки All Lights находится кнопка Refresh, предназначенная для обновления ее содержимого в случае настройки находящихся там параметров из командной панели  Modify (Изменить).

С помощью пульта управления осветителями можно выполнять следующие операции:

-    настраивать наиболее важные параметры любого осветителя сцены, к числу которых относятся (в порядке слева направо):

·       режим подключения осветителя (флажок On);

·       название осветителя (поле Name);

·       интенсивность светового потока от осветителя (поле Multiplier);

·       цвет лучей света от осветителя (образец цвета Color);

·       режим формирования теней (флажок Shadows);

·       тип теней (список Shadows);

·       основные параметры теней (пять полей и один флажок);

·       тип затухания света от осветителя (поле Decay);

·       пороговое расстояние от осветителя, с которого будет начинаться затухание (по­ле Start);

-    активизировать любой осветитель с целью доступа ко всем его параметрам настройки на командной панели Modify (крайняя слева кнопка прямоугольной формы);

-    задавать общие параметры для группы выделенных в окне проекции или для всех осветителей сцены;

-    задавать глобальные параметры освещенности (за исключением кривой экспозиции).

2 | След.
30851 Автор:
Актуальность: 67
Качество: 74
Суммарный балл: 141
Голосов: 16 оценки

Отзывы посетителей:

аватар
 
DaN Pride 8 0
Вот именно, пора бы о Вреи написать, в?
аватар
 
roshka 2 0
супер , это хороший урок для навичков спасибо и за это урок
но если были бы настройки вирейя это было бы вообще супер
Зарегистрируйтесь, чтобы добавить комментарий.
Эту страницу просмотрели: 314 уникальных посетителей