Меню

Тень искусственный источника света



Тени от объектов

Рисование теней является важной частью трехмерного рисунка. Вам нужно понять геометрию этого процесса. Это не так сложно, как кажется. Тень — это форма, созданная объектом на поверхности (или нескольких поверхностей) путем блокировки света. Чтобы увидеть тень, вам нужен источник света.

Существует два типа источников света: натуральный (солнце, луна) и искусственный (лампа, свеча, вспышка и т. д.).

Естественный свет

Естественные источники света (Солнце и Луна) находятся от нас довольно далеко. Таким образом, световые лучи, которые исходят от них на объект, считаются параллельными (из-за расстояния).

Искусственный (точечный) свет

Точечный свет намного ближе к нам. Мы можем позиционировать его более точно в нашей среде — мы можем точно сказать, насколько далеко и насколько высоко он находится от объекта.

Надо знать:

1 — Источник света (желтая точка)

3 — Точка заземления источника света — положение источника света на поверхности (зеленая точка)

4 — Линия, соединяющая точку заземления источника света и нижнюю часть объекта (черная линия)

5 — Линия, соединяющая источник света (1) и верхнюю часть объекта (красная точка), служит для определения конечной точки тени (6)

6 — Конечная точка тени на поверхности

Это правило применяется для обоих типов источника света и для всех форм и объектов. Существует только одно отличие:

Естественный свет

Линии (4) параллельны, поскольку источник света находится очень далеко, поэтому нам не нужно рисовать желтую точку (1). Линии (5) также параллельны по той же причине.

Прожектор

Каждая угловая точка соответствует приведенному выше правилу, чтобы сформировать точную форму тени.

Тень точки

Представьте, что вам нужно нарисовать тень маленького круглого объекта, почти точку. Давайте нарисуем одну из мух. Почему нет?

Итак, здесь у нас есть комната с одним источником света и мухой. Поверхность — коричневый пол — здесь мы собираемся разместить тень.

Первое, что нужно сделать, это отметить положение источника света на полу (черная точка).

Проводим прямую вертикальную линию вниз до пола и отмечаем точку на полу, которая находится точно под светом.

Отмечаем положение мухи на полу. Обратите внимание на положение света и мухи в отношении друг друга — в этом случае свет ближе к нам, чем муха (вам не нужно рисовать коричневые горизонтальные линии — они просто для справки).

Соединим точки от источника света и объекта линией — она будет определять направление к тени.

Создадим линию от источника света через муху до плоскости пола. Точка пересечения двух линий покажет положение тени.

Тень от карандаша (плоская тень)

Начните, опять же, с определения положения вашего источника света на поверхности пола. Обратите внимание, что в этом случае объект (карандаш) ближе к нам, чем источник света.

Соедините точку источника света на полу с нижней плоскостью объекта.

Теперь нарисуйте линию (луч света) от источника света через верхний кончик карандаша. Это определит длину тени.

Тень от карандаша (согнутая тень)

В случае, если вам нужно нарисовать тень, которая падает на несколько поверхностей (пол и стены), используйте те же самые шаги, просто слегка подкорректируйте их. Скажем, ваш карандаш находится рядом со стеной. Тень падает как на пол, так и на стену. Вот как вы это делаете:

Просто согните линию, когда она попадает на стену.

Нарисуйте линию от света через верхнюю часть карандаша, как показано.

Тень от куба

Рисование тени от куба (ящика) — это повторное использование той же технологии, что и в случае создания тени от карандаша. Вам придется повторить те же шаги со всеми углами куба, которые образуют тень.

Известно, лучший способ рисовать трехмерные формы — это рисовать их с «прозрачными сторонами» — как будто форма сделана из стекла.

Проведите линии от точки источника света на полу через все угловые точки нижней плоскости объекта.

Нарисуйте линии от источника света через верхние угловые точки объекта. Точки пересечения образуют теневую форму.

Тени других геометрических форм

Тень цилиндра

Тот же метод используется для создания тени цилиндра с небольшими корректировками.

Источник

Построение тени. Искусственное освещение. Урок 13

Свет и тень это те главные определяющие, которые делают живопись и рисунок. Поэтому пишите вы портрет или натюрморт, пейзаж или батальную сцену без этого вам не обойтись.

Давайте рассмотрим, как выглядит тень от искусственного освещения в комнате. Для того что бы рисовать картины, в которых присутствует свеча или фонарик или лампочка это урок как раз полезен.

Лучи от, например лампочки, расходятся во все стороны радиально. Если Вы поняли построение тени в прошлых уроках, например Урок 12. Построение падающей тени, тогда этот не будет очень сложным.

Читайте также:  Высота установки выключателя света

Построение тени искусственное освещение

В конечном итоге у нас должен получится вот такой рисунок. Картинка внизу.

Так же как и в построении куба, построении пирамиды строим комнату по закону перспективы. Линия горизонта, точка схода F, и от нее строится комната, ну и предметы находящиеся в ней тоже.

Теперь нарисуем стилизованный источник света (лампочка). Смотрим вниз:

Сейчас нам необходимо сделать проекцию света на стены и пол. У нас источник обозначен буквой S, а проекции от источника света (лампочки) точками S1, S2, S3:

Теперь я размещу предметы в комнате. У нас будет импровизированные полка книжная, комод, шкаф пинал, картина, ну и проем в другую комнату. На построении предметов я останавливаться не буду, так как эту часть мы рассматривали в предыдущих уроках, например построение куба. Смотрим картинку внизу:

Ну, что же давайте построим тень от полки. Остальные предметы, что бы не путаться я на время спрячу. Итак, проводим луч S-P1 через верхний угол полки. Картина внизу:

Теперь проведем еще два луча. S-P2 через нижний угол полки, который ближе к нам. И если Вы заметили мебель у нас сделана прозрачной, для лучшего понимания, что происходит с тенью за предметом. Если Вы внимательно посмотрите у нас проекция источника света проходит через книжную полку, поэтому тень будет и слева и справа от полки. Так вот второй луч S-P3, для определения тени дальней плоскости нашей полки. Картинка ниже:

Теперь проведя луч S1-P4, мы определим, где тень должна опустится вниз. А именно в пересечении лучей S-P1 и S1-P4:

А также в пересечении лучей S1-P5 и S-P3, на дальней от нас плоскости. Смотрим картинку внизу:

Теперь соединяем найденные точки. Причем нижняя линия тени должна направляться в сторону точки схода F. Смотрим внизу:

Далее строим тень нашего импровизированного комода. Принцип такой же. Проекция света так же проходит через комод, поэтому тень, как и в примере с полкой, будет с двух сторон. Итак строим лучи S-C1 и S-C2 :

Теперь определим тень в дальней плоскости нашего предмета, проведя лучи S-C3, S2-C5 и S1-C6. Смотрим вниз:

Теперь определяем пересечение лучей S-C2 и S2-C4, которое нам даст точку продления тени к стене:

Определив основные точки, рисуем контур тени:

Далее переходим к шкафу. Здесь я подробно не останавливаюсь, потому что принцип такой же как и в комоде. Единственное отличие, это то, что проекция света не проходит по шкафу. Картинка ниже:

Теперь картина. От нижнего угла картины проводим линию вверх до луча S-K1. А верхняя линия тени должна стремится к точке схода F (эту точку можно увидеть выше в статье):

Теперь построим тень в дверном проеме. Проведя луч S2-D2, мы узнаем, где тень будет переходить на дальней стене коридора. Смотрим вниз:

Луч S-D1 даст нам понять где тень должна поворачивать по дальней стене коридора:

Соединили линии тени, и мы имеем тень в коридоре на дальней стене. Смотрим внизу картинку:

Если убрать все вспомогательные линии, мы получим такой результат:

Теперь давайте сотрем также линии, которые мы делали для просмотра тени за предметами (эффект призмы, прозрачности):

И теперь если залить тени тоном, у нас должен получится такой результат. Смотрим картинку внизу:

Источник

Погружение в ментал (освещение часть 3 — источники)

Всем доброго времени суток! Продолжаю тему об освещении в Mental Ray. В этом уроке хочу рассказать о имитации источников искусственного света, для освещения помещений. Использоваться будут фотометрические источники света, которые дает в наше распоряжение 3D MAX 2009. Так же будет рассмотрен фотометрический контроль экспозиции.

Предполагается, что читающие этот урок ознакомлены с уроком по непрямому освещению: http://www.render.ru/books/show_book.php?book_id=672 выложенный ранее.

Начнем

При выборе любого фотометрического источника света, Макс настойчиво предлагает включить фотометрический контроль экспозиции, поэтому и начну урок с описания этого типа экспозиции.

Контроль экспозиции:

После создания источника света по его физическим характеристикам (яркость, цвет, …) подразумевается, что освещение сцены им, является наиболее правильно и нам остается только глобально менять яркость снимка (рендера) с помощью контроля экспозиции.

Фотометрический контроль экспозиции сделан в MR по аналогии работы фотокамеры.

Ответив утвердительно на предупреждение при первом создании фотометрика:

мы соглашаемся с включением соответствующей экспозиции.

Доступ в меню контроля экспозиции осуществляется из основного меню:

Читайте также:  Свет не вызывает рак

либо через пункт «Environment» (клавиша 8).

в свитке mr Photographic Exposure Control предлагается выбрать предустановленные параметры экспозиции:

для экстерьерной сцены (день\ночь) и интерьерной (день\ночь) сцены, но они, как правило, очень грубы и все же лучше и правильнее настроить вручную:

Кто пользуется фотоаппаратами, знают, что основные параметры (для освещения) при съемке это чувствительность пленки \ матрицы (ISO), диафрагма и выдержка (скорость затвора). От установки этих параметров зависит яркость снимка.

Например, снимки, на которых присутствует настольная лампа с лампочкой со следующими параметрами:

то есть яркость 370 lm , и цвет потока света 4500-5000K (галогеновая)

имитация пленки ISO 80,

выдержка = 1\10 сек.

имитация пленки ISO 80,

выдержка = 1 сек

Из-за установки разной продолжительности выдержки, яркость снимка разная. Аналогично и в MR выставляя разные параметры экспозиции, мы меняем яркость картинки рендера, не меняя параметров источников света.

Для примера я сделал очень простую сценку, где наличествует источник света с такими же физическими параметрами, как и на фото, а меняется только выдержка в экспозиции :

Shutter Speed – это выдержка или скорость затвора выставляется значение на которое делиться 1 секунда – чем больше установленное значение, тем темнее снимок

Aperture — размер диафрагмы – чем больше, тем снимок ярче

Film speed – чувствительность пленки – чем больше, тем чувствительнее пленка к свету и тем ярче снимок.

В 3d MAX не обязательно редактировать все три параметра, на их основе создается параметр Exposure Value который и используется рендером, поэтому достаточно либо задавать EV, либо , как я обычно делаю, задавать только выдержку.

Ниже параметров экспозиции идут параметры обработки снимка, подобно как и в цифровых фотоаппаратах или подобно использованию фильтров для пленочных. – гамма, адаптированние к типу источников света.

Собственно в пользовании экспозицией нет ничего сложного, главное помнить – не стоит менять интенсивность источников света, тем самым внося дисбаланс в сцену – достаточно настроить экспозицию, для более темного\светлого снимка на рендере.

Теперь, собственно, источники света

При создании искусственного источника света редактор разделяет их на нацеленные и свободные:

независимо от того какой источник создан, можно в любое время сделать его либо нацеленным, либо свободным, установив галку цели в закладке основных параметров источника.

По своему опыту, могу посоветовать, сначала создавать нацеленный источник, для удобства расположения его на сцене, а потом отключать цель, дабы потом не возникало проблем с ориентацией эмиттера в источниках, отличных от точечных.

Далее идет настройка теней от созданного источника (по умолчанию тени отключены)

Для правильного расчета теней предлагается использовать трассируемые тени «Ray Traced Shadows», которые создаются с учетом характеристик материала объекта.

в зависимости от требований сцены, или создаваемых эффектов можно пользоваться картами тени «Shadow Map», которые просчитываются быстрее , но нет учета всех характеристик материалов.

карта тени с настройками по умолчанию:

как видно, прозрачный материал не учтен, тени созданы на основе сетки объекта. Качество тени зависит от качества создания карты тени и настраивается в свитке «Shadow Map Params» настроек источника света. Например, увеличив размер карты или качества семплирования можно добиться более четких теней.

поскольку урок направлен на создание искусственных источников света для интерьера, то не буду останавливаться подробнее на создании карты теней, так как в интерьерах (мое мнение) актуальнее использовать трассируемые тени.

Что касается трассируемых теней – иногда при использовании стекла типа Thin Geometry, Glass (lume) , на объекте появляются некоторые артефакты, в виде отдельных пятнышек (смотрим на первый рисунок с трассируемыми тенями – у правого куба пятна на внутренней тени) . Улучшать параметры семплирования в рендере тут бесполезно. Необходимо включить параметр двух сторонних теней в настройках источника света:

Далее нужно выбрать тип источника света:

Photometric Web – источник света, конфигурация которого и интенсивность рассчитывается на основе «фотометрической паутины» наиболее точно передает параметры света и экономит много времени при создании освещенности сцены.

Spotlight – источник света типа «прожектор» используется как правило для глобальной подсветки сцены, в интерьерных решениях его использование неактуально (опять же мое мнение), кроме имитации проекторов или спец эффектов.

Uniform Diffuse – источник света, освещающий в направлении от эмиттера к цели.

Uniform Spherical — источник света, освещающий во всех направлениях от эмиттера.

Uniform Diffuse и Uniform Spherical

Настройки данных типов источников идентичны, с их помощью можно неплохо имитировать практически любые источники света – лампы дневного света, лампочки и потолочные панели:

В настройках предлагается выбрать тип эмиттера:

Читайте также:  Ваз 2110 не горит свет салона при открывании двери

и если эмиттер будет отличаться от точечного (Point) то будет возможно включить его в процесс рендеринга

рассмотрим некоторые нюансы создания конкретных источников света:

Лампы дневного света:

При создании лампы дневного света ее интенсивность на основе введенных данных будет рассчитана, как от обычного источника света, но у ламп дневного света (особенно старых образцов) распространение света будет визуально немного другим. В связи с тем что люминесцирующий слой облучатся ионами с определенной частотой (а в старых лампах с частотой 50 герц) и в связи с особенностями нашего зрения, понижаться интенсивность света будет быстрее, чем от источника с нитью накала (это касается только видимого изображения, физически, за определенный промежуток времени, ослабления света является вполне нормальным).

Итак, увеличим затухание:

Предварительный рендер с нормальными настройками:

установим ослабление в 50% (на счет точных значений я инфы не нашел, но на примере еще советской ЛБ’ешки тестирование показало именно так)

казалось бы, можно просто уменьшить яркость на источнике, но при использовании готовых профилей источников из IES, так удобнее и расчеты более правильнее:

В лампах накаливания тоже есть дополнительный эффект изменения света с расстоянием, но выражен он в смещении спектра источника в красную область:

Для включения данного эффекта нужно просто установить галку:

для примера я немного увеличил значение затухания, дабы был более наглядный эффект:

предварительный рендер с источником температурой света в 4000К:

и включено затухание:

примеры сцен с использованием данных типов источников

в этой сцене эмиттеры не участвуют в процессе визуализации, но блики на поверхностях все равно правильно учитывают наличие источников:

на второй сценке объекта типа «общественного МэЖо», источники визуализированы и имитируют поверхность ламп:

Photometric Web

В реальном мире поток света от ламп крайне редко бывает однородным, из-за того, что колба лампы сама по себе является линзой, да еще, как правило, поток изменяют рефлекторы и дополнительная оптика в лампе.

Например, вот фото перво_попавшегося источника света, на который я натолкнулся на обеде:

чтобы создать такую картину светового потока, нужны дополнительные построения рядом с источником, либо рисовать карту для «Projector Map» , что требует дополнительного времени и отвлекает от творческого процесса.

Упростят нам процедуру создания источников света, использования типа Photometric Web:

При выборе данного типа в настройках источника появиться свиток для выбора карты настройки:

нажав на кнопку выбора файла, откроется диалог для выбора карты:

в разделе «IES information» представлена диаграмма распространения света на «паутинке» и информация об источнике света.

IES файлы можно скачать из сети, как правило, производители светового оборудования, такие карты представляют, либо можно найти архивы интерьерного дизайна. Также существуют IES-генераторы, с помощью которых можно создавать свои источники.

После применения IES карты, иконка источника света принимает конфигурацию источника:

в настройках Photometric Web есть параметры вращения по трем осям, эти настройки актуальны, когда источник отличен от точечного. Если источник, например линейный (Line), а карта имеет сложную конфигурацию то становиться актуален способ позиционирования карты:

на рисунке у правого источника карта повернута на 90 градусов по Z.

Вот пример применения карты на точечный источник света для имитации светильника

Когда-то, во времена 3D Max 6.0 у меня была проблема с имитацией освещения дороги фарами автомобиля. Тогда бы применение IES мне бы много сэкономило времени.

С помощью IES’сок можно имитировать не только отдельные источники света, но и группы источников, собственно это и есть их наиболее широкое применение.

Например, потолочные светильники состоят из нескольких ламп дневного света и дополнительно разбиты на несколько ячеек рефлекторами. Для имитации такой световой панели, достаточно создать один источник света и применить на него нужную карту. В описании карты достаточно подробно расписаны параметры света и что его генерирует. Файлы IES’ок можно открывать блокнотом.

[TEST] Photopia 1.10 PHOTOMETRIC REPORT [LA-T0221-1]

[MANUFAC] L.A. LIGHTING MFG. CO.

[LUMINAIRE] 2X2, 3-LAMP, T-BAR, 9 CELL PARABOLIC.

[LAMP] 17 WATTS T8 FLUORESCENT LAMP

говорит о том, что имитируются панель из 3-х люминесцентных ламп, мощностью 17 ватт, заключенных в 9 параболических ячеек.

Пример имитации ЛСД’ешных светильников с двумя разделенными лампами:

на стене явно видно затемнение под источником света, которое дает ребро жесткости между двумя лампами в составе всего светильника.

Ну вот все, что я хотел рассказать по имитации искусственного света. Возможно я что-то упустил, поскольку пишу про те вещи, которые я использую в работе и то что актуально по моему мнению.

Источник

Adblock
detector