Ни на что не претендующая мораль этой средневековой байки заключается в том, что освещение имеет крайне важное значение при финальной визуализации трехмерной сцены. Плоское освещение без теней является скучным и безжизненным, в то время как освещение, образовывающее сложные тени посредством разнообразных световых источников становится более реалистичным и естественным. Тем не менее, прежде чем заставить освещение работать на вас, следует ознакомиться с его основными принципами и понятиями.
Как многие наверняка еще помнят с уроков школьного курса физики, видимый свет состоит из нескольких цветов, спектр которых простирается от красного до фиолетового. Когда световые лучи попадают на объект, одни цвета поглощаются поверхностью объекта (что зависит от его материала), а другие отражаются. Уровень и цвет отражаемого от объектов света позволяют считать объекты красными, желтыми, зелеными или "до боли в зубах отвратительно фиолетовыми".
Компьютерные мониторы, как правило, излучают больше света, чем отражают, поэтому они формируют изображения с помощью компонентной цветовой модели. В этой модели белый свет подразделяется на равные разделы красного, зеленого и синего цветов. Если уровень яркости любого из этих трех цветов несколько ниже остальных, то в результате получается желтоватый, "грязно-белый" оттенок.
Цветовая температура — это шкала, по которой дифференцируются подобные оттенки света. Она измеряется в градусах по Кельвину (К) и представляет температуру черного объекта, при которой тот излучает конкретный цветовой спектр. Данное понятие не имеет никакого отношения к рабочей температуре источников освещения и является всего лишь научной контрольной шкалой.
С практической точки зрения, цветовая температура обозначает уровень "тепла" или "холода" световых лучей. Температурная шкала отличается наглядностью, например, если холодные (то есть голубоватые) флуоресцентные лучи имеют температуру 4000 К, то обыкновенные, теплые (желтого оттенка) лампы накаливания характеризуются температурой всего лишь 2900 К. Определение цветовой температуры может пригодиться для максимально точного использования определенного цвета, поскольку наши глаза имеют склонность считать основной источник освещения белым, независимо от того, исходит свет от полуденного солнца (5000 К) или от гало-геновой настольной лампы (3300 К). Когда же изображение выводится в окончательном варианте, цветовые различия становятся более отчетливыми.
Еще одним важным элементом освещения является его интенсивность, то есть яркость источника света или отражения. Когда источник освещения излучает более интенсивно, он "заливает" объект светом, и отражающие участки становятся больше и ярче, что иногда называют "выбиванием освещения".
Угол столкновения светового луча с поверхностью и отражения назад в глаза наблюдателю (т.н. угол падения) имеет непосредственное отношение к тому, насколько ярко освещенным является объект с точки зрения стороннего зрителя. К примеру, если держать прямо перед собой электрический фонарик и не спеша направлять его вдоль линии обзора на плоскую, очень гладкую поверхность, то большая часть лучей будет попадать в глаза, и поверхность покажется ярко освещенной. Если же не менять направление излучения фонарика и стать под углом 45° к отражаемой поверхности, тоона уже не покажется такой яркой, поскольку большинство световых лучей будет отражаться мимо нового местоположения (рис. 7.1).
Pwc. 7. /. Угол падения отражается на уровне яркости объекта следующим образом, а) Поверхность объекта ярко освещена и просматривается под углом 90° (перпендикулярно), б) Та же самая поверхность освещается с аналогичной позиции, но просматривается под углом в 45°
Вывод из всего вышесказанного можно сделать простой: чем менее перпендикулярен к поверхности объекта угол обзора, тем больше придется увеличивать интенсивность освещения для того, чтобы сохранить обусловленный уровень освещения. Это особенно важно при создании объекта, подсвечиваемого с кромки.
В реальных условиях отражаемый от объекта свет также освещает и другие объекты, что называется методом излучательности (radiosity). Кумулятивный эффект всех световых лучей, отражаемых от всех объектов в определенной области именуется обтекающим светом (ambient light). Обтекающий свет не имеет конкретного источника или направления, однако освещает все объекты и формы сцены более или менее равномерно.
Еще одно свойство света — затухание (attenuation) — характеризует степень ослабления интенсивности светового потока по мере его удаления от источника. Этот эффект основывается на том, что атмосфера заполнена мельчайшей пылью, или дымовыми частицами, которые блокируют и отражают световые лучи. Подобные препятствия приводят к тому, что лишь малая толика световых волн может направляться по изначальному пути сквозь атмосферу. Большие частицы, из которых состоит дым или густой туман, усугубляют эффект блокирования, в то время как ослабевание происходит в меньшей области пространства, поскольку там встречается меньше частиц, которые могут препятствовать прохождению световых лучей.
⇐Резюме глава 6 || Оглавление || Основы трехмерного освещения⇒