Эффективная работа с 3ds max 7.5

Заставляем свет отбрасывать тени и настраиваем их параметры


Отсутствие теней от освещенных объектов является фактором, резко снижающим достоверность изображения. Наши глаза с детства привыкли к тому, что освещенные объекты должны давать тень, поэтому отсутствие теней сразу замечается. Продолжите предыдущее упражнение, чтобы освоить настройку теней.

1. Чтобы объекты, освещаемые настраиваемым осветителем, начали отбрасывать тени, в простейшем случае требуется лишь установить флажок On (Вкл.) в разделе Shadows (Тени) свитка General Parameters (Общие параметры). Установите флажок и выполните визуализацию сцены в окне проекции Perspective (Перспектива). Результат должен быть примерно таким, как на рис. 11.13. Казалось бы, ну что такое тень в реальной жизни: просто место, куда не попадают лучи света от данного осветителя. Однако в реальности теневые участки могут дополнительно подсвечиваться лучами этого же источника света, переотраженными от других предметов окружающей обстановки. Тень от этого может становиться прозрачнее или приобретать цветовой оттенок. Так как при обычной простейшей визуализации, которую мы сейчас рассматриваем, эффект переотражения лучей в max 7.5 не воспроизводится, для улучшения качества теней они снабжены массой различных параметров, таких как тип тени, ее цвет, плотность и т. п. Тип тени выбирается в раскрывающемся списке раздела Shadows (Тени) в свитке General Parameters (Общие параметры), а остальные параметры располагаются в отдельном свитке Shadow Parameters (Параметры тени), показанном на рис. 11.14. Кроме того, дополнительные параметры появляются в свитках, названия и состав элементов управления которых меняются в зависимости от выбранного типа тени.

Рис. 11.13. Теперь, когда появились тени, сцена выглядит гораздо естественнее

Рис. 11.14. Свиток Shadow Parameters позволяет настраивать параметры теней, отбрасываемых выделенным осветителем

2.   Для большинства осветителей но умолчанию в раскрывающемся списке раздела Shadows (Тени) в свитке General Parameters (Общие параметры) выбираются тени типа Shadow Map (Карта теней). Исключение составляют осветители, для которых выбирается вариант Ray Traced Shadows (Трассированные тени). Особенности этого варианта будут рассмотрены ниже. Тени типа Shadow Map (Карта теней) рассчитываются как центральные проекции освещаемых объектов из точки расположения осветителя на затеняемые поверхности сцены. Метод карт теней позволяет быстро строить тени с мягкими, слегка размытыми краями. Чтобы рассмотреть особенности теней данного типа, увеличьте изображение в окне проекции Perspective (Перспектива), чтобы ближний к зрителю настенный светильник занимал почти все окно, и выполните визуализацию изображения. Как видно на рис. 11.15, тень светильника на стене действительно имеет мягкие, размытые края. Основным параметром тени типа Shadow Map (Карта теней) является размер карты теней, от которого зависит, насколько детально будут прорисованы границы теневой области. Этот параметр задается счетчиком Size (Размер) в свитке Shadow Map Parameters (Параметры карты теней). По умолчанию этот размер выбирается равным 512, что означает разбиение картинки при расчете карты тени на 512x512 элементарных участков. Если значение размера карты уменьшить, скажем, до 256, четкость краев тени снижается, как видно на рис. 11.15, справа. Соответственно, при увеличении параметра четкость границ возрастает, но увеличивается и время визуализации картинки.





Рис. 11.15. Тени, основанные на картах теней, не очень точно воспроизводят проекцию объекта и имеют края, степень размытия которых тем выше, чем меньше размер карты теней: слева — 512x512 точек, справа — 256x256 точек
3. Чтобы сымитировать некоторую подсветку области тени лучами света, многократно отражающимися от потолка и стен комнаты, можно уменьшить плотность тени, задаваемую счетчиком Dens. (Плотность) в свитке Shadow Parameters (Параметры тени). По умолчанию плотность тени равна 1, но если уменьшить это значение, тени станут прозрачнее, как показано на рис. 11.16.



Рис. 11.16. Уменьшение параметра Dens теней до 0,5 делает тени более светлыми и прозрачными, что придает им больший реализм
4. Теперь раскройте список типов теней в свитке General Parameters (Общие параметры). Вы увидите в нем пять типов теней: помимо уже знакомого нам типа Shadow Map (Карта теней), в списке имеются еще тени типа Adv. Ray Traced (Усовершенствованные трассированные), Ray Traced Shadows (Трассированные тени), mental ray Shadow Map (Карта теней mental ray) и Area Shadows (Площадные тени). Выберите вариант Ray Traced Shadows (Трассированные тени). В этом случае тени формируются как зоны, недоступные для воображаемых лучей света, путь которых отслеживается (трассируется) от источника до глаз наблюдателя. Метод трассировки применяется для имитации точных по форме теней с резко очерченными краями. Вновь визуализируйте изображение в окне проекции Perspective (Перспектива), чтобы получить картину, подобную показанной на рис. 11.17. Трассированные тени являются более правильными геометрически, но для их визуализации требуется большее время. Аналогичными свойствами обладают тени типа Adv. Ray Traced (Усовершенствованные трассированные), которые имеют дополнительные параметры для настройки в случаях, когда такие тени отбрасываются новыми площадными фотометрическими осветителями. Эти дополнительные параметры помещаются в свитках Adv. Ray Traced Params (Параметры усовершенствованных трассированных теней) и Optimizations (Оптимизация), рассмотрение которых выходит за рамки наших задач. Тени типа mental ray Shadow Map (Карта теней mental ray) могут использоваться только в том случае, если сцена визуализируется с использованием модуля mental ray. При использовании стандартного модуля визуализации тени данного типа будут полностью отсутствовать.



Рис. 11.17. Тени, сформированные методом трассировки лучей, точно воспроизводят проекцию объекта и имеют резко очерченные края
5. Трассированные тени, безусловно, хороши, но и они не выглядят достаточно естественными из-за своей чрезмерной резкости. В реальной жизни чаще всего встречаются тени, края которых становятся все более нерезкими по мере удаления от объекта. Дело в том, что в реальной жизни осветители никогда не являются точечными, то есть не испускают лучи света из одной точки, как стандартные осветители max 7.5. Если же область, из которой исходит свет, имеет определенные конечные размеры, то и границы тени не будут резкими. Действительно, ведь в этом случае на той поверхности, куда падает тень, можно найти точки, для которых источник света заслоняется объектом, отбрасывающим тень, не целиком, а только частично. Эти-то точки и образуют постепенно сходящую на нет границу теневой области. В max 7.5 проблемы формирования геометрически правильных теней с границами, резкость которых убывает по мере удаления от объекта, не существует. Для получения подобных теней служат площадные источники света и тени типа Area Shadows (Площадные тени), которые могут формироваться применительно к осветителям любого типа. При использовании площадных теней любой осветитель заменяется воображаемой совокупностью точечных источников света, равномерно размещенных в пределах области заданной формы и размеров. Итак, выберите в раскрывающемся списке свитка General Parameters (Общие параметры) вариант Area Shadows (Площадные тени) и визуализируйте изображение сцены, показанной ранее на рис. 11.13. В результате должно получиться изображение, подобное приведенному на рис. 11.18.

Рис. 11.18. Площадные тени точно воспроизводят проекцию объекта, но имеют края, резкость которых убывает по мере удаления тени от объекта
6. Настройка параметров площадных теней производится в свитках Area Shadows (Площадные тени) и Optimizations (Оптимизация), появляющихся в нижней части панели Modify (Изменить). В частности, в раскрывающемся списке раздела Basic Options (Базовые настройки) свитка Area Shadows (Площадные тени) можно выбрать один из пяти вариантов формы источника света, которая будет учитываться при расчетах теней:


Simple (Простой) — источник света рассматривается как точечный и расчет площадных теней не производится. Этот вариант применяют при предварительных тестовых визуализациях для экономии времени;
Rectangle Light (Прямоугольный источник) — свет испускается точечными излучателями, упорядоченными в виде прямоугольной решетки;
Disc Light (Дисковый источник) — свет испускается точечными излучателями, распределенными вдоль концентрических окружностей;
Box Light (Прямоугольный трехмерный источник) — свет испускается точечными излучателями, упорядоченными в виде прямоугольной трехмерной решетки;
Sphere Light (Сферический источник) — свет испускается точечными излучателями, распределенными в пределах сферы.
Обратите внимание на то, что выбор формы воображаемого излучателя света никак не сказывается на изображении значка настраиваемого осветителя в окнах проекций. При выборе любого из протяженных источников света задайте его воображаемые размеры Length (Длина), Width (Ширина) и Height (Высота) в разделе Area Light Dimensions (Размеры площадного источника). Изображение, показанное ранее на рис. 11.18, сформировано при размерах источника света прямоугольной формы 25,4x25,4 см.

СОВЕТ
В последующих главах мы научимся создавать материалы со свойством полупрозрачности. При использовании таких материалов в составе сцены следует помнить, что лучи света от источников с тенями типа Shadow Map (Карта теней) не могут проникать через полупрозрачные объекты. При построении теней данного типа от полупрозрачных объектов последние считаются совершенно непрозрачными. Чтобы свет, к примеру, проникал в комнату через стекло окна, для источника света обязательно нужно выбирать трассированные, усовершенствованные трассированные или площадные тени. При этом, чтобы лучи источников света с тенями типа Area Shadows (Площадные тени) и Adv. Ray Traced (Усовершенствованные трассированные) были способны проникать сквозь полупрозрачные материалы, следует обязательно установить флажок On (Вкл.) в разделе Transparent Shadows (Прозрачные тени) свитка Optimizations (Оптимизация). Обычные трассированные тени проникают через полупрозрачные материалы по умолчанию.
<


Разумеется, тени различных типов имеют еще много настраиваемых параметров, которые мы не рассмотрели в этом упражнении. При необходимости изучите эти параметры самостоятельно, используя электронную справочную систему max 7.5. Справочные сведения по параметрам новых площадных теней можно найти также в моей книге «3ds max. Материалы, освещение, визуализация», выпущенной издательством «Питер» в 2005 году.

СОВЕТ
Итак, тени, основанные на картах теней, обладают самым низким качеством, но зато рассчитываются быстрее всех других. Тени площадного типа обладают наибольшим визуальным правдоподобием, но расчет их происходит существенно дольше всех других теней. Трассированные и усовершенствованные трассированные тени рассчитываются тоже достаточно долго и иногда оказываются неестественно резкими. Поэтому в качестве компромисса при формировании изображений средних планов сцены можно посоветовать использовать тени, основанные на картах теней, при увеличении значения размера карты до 1024x1024 точки. При синтезе крупных планов иногда приходится жертвовать временем в угоду качеству и использовать площадные тени. Трассированные тени хороши для сцен на открытом воздухе при ярком солнечном свете.

Не закрывайте max 7.5, так как работа над сценой будет продолжаться.

Содержание раздела