Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00517 007504 11067198 na godz. na dobę w sumie
Cyfrowe oświetlenie i rendering. Wydanie II - książka
Cyfrowe oświetlenie i rendering. Wydanie II - książka
Autor: Liczba stron: 448
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 83-246-0790-0 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> grafika komputerowa >> inne
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).

Naucz się manipulować oświetleniem i twórz profesjonalne grafiki

Jeśli chcesz tworzyć perfekcyjne renderingi, musisz nauczyć się panować nad szczegółami. Tworzenie realistycznych grafik wymaga uwzględnienia licznych właściwości światła i to niezależnie od używanych narzędzi. Dzięki znacznemu postępowi w dziedzinie oprogramowania do renderingu i ogólnej dostępności wydajnych narzędzi końcowe efekty pracy zależą głównie od specjalistycznej wiedzy.

W zdobyciu większej ilości informacji na ten temat pomoże Ci książka 'Cyfrowe oświetlenie i rendering. Wydanie II'. Autor przedstawia w niej najnowsze techniki renderingu, które możesz zastosować w dowolnym pakiecie do tworzenia grafiki trójwymiarowej. Poznasz między innymi sposoby komponowania modeli trójwymiarowych z otoczeniem i nauczysz się naśladować właściwości prawdziwej kamery. Dowiesz się również, jak manipulować najważniejszymi właściwościami światła oraz jak utworzyć efektowne demo do własnego portfolio. Dzięki lekturze tej książki Twoje prace zyskają nową jakość.

Stosuj profesjonalne techniki do tworzenia perfekcyjnych renderingów.

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Cyfrowe oœwietlenie i rendering. Wydanie II Autor: Jeremy Birn T³umaczenie: Remigiusz Zagrobelski ISBN: 978-83-246-0790-7 Tytu³ orygina³u: Digital Lighting and Rendering (2nd Edition) Format: B5, stron: 448 Naucz siê manipulowaæ oœwietleniem i twórz profesjonalne grafiki (cid:129) Poznaj zaawansowane techniki renderingu (cid:129) Zrozum w³aœciwoœci œwiat³a (cid:129) Korzystaj z rozwi¹zañ stosowanych przez profesjonalistów Jeœli chcesz tworzyæ perfekcyjne renderingi, musisz nauczyæ siê panowaæ nad szczegó³ami. Tworzenie realistycznych grafik wymaga uwzglêdnienia licznych w³aœciwoœci œwiat³a i to niezale¿nie od u¿ywanych narzêdzi. Dziêki znacznemu postêpowi w dziedzinie oprogramowania do renderingu i ogólnej dostêpnoœci wydajnych narzêdzi koñcowe efekty pracy zale¿¹ g³ównie od specjalistycznej wiedzy. W zdobyciu wiêkszej iloœci informacji na ten temat pomo¿e Ci ksi¹¿ka „Cyfrowe oœwietlenie i rendering. Wydanie II”. Autor przedstawia w niej najnowsze techniki renderingu, które mo¿esz zastosowaæ w dowolnym pakiecie do tworzenia grafiki trójwymiarowej. Poznasz miêdzy innymi sposoby komponowania modeli trójwymiarowych z otoczeniem i nauczysz siê naœladowaæ w³aœciwoœci prawdziwej kamery. Dowiesz siê równie¿, jak manipulowaæ najwa¿niejszymi w³aœciwoœciami œwiat³a oraz jak utworzyæ efektowne demo do w³asnego portfolio. Dziêki lekturze tej ksi¹¿ki Twoje prace zyskaj¹ now¹ jakoœæ. (cid:129) Podstawy projektowania oœwietlenia (cid:129) Zaawansowane techniki renderingu (cid:129) Manipulowanie w³aœciwoœciami œwiat³a (cid:129) Projektowanie realistycznych materia³ów i tekstur (cid:129) Renderowanie w kilku przebiegach (cid:129) Tworzenie portfolio (cid:129) Praktyki stosowane przez profesjonalistów Stosuj profesjonalne techniki do tworzenia perfekcyjnych renderingów Wydawnictwo Helion ul. Koœciuszki 1c 44-100 Gliwice tel. 032 230 98 63 e-mail: helion@helion.pl Spis treści Przedmowa Kto powinien przeczytać tę książkę? Wymagania dotyczące oprogramowania Oprogramowanie 3D Oprogramowanie 2D O niniejszym wydaniu Rozdział 1. Podstawy projektowania oświetlenia Umotywowanie istnienia źródła światła Przestrzeń pozaekranowa Właściwości światła Światło bezpośrednie i pośrednie Oszukiwanie Oszukiwanie w fi lmach Wizualne cele projektowania oświetlenia Czytelność obiektów Przekonujące obiekty Ulepszanie shaderów i efektów Zachowywanie ciągłości Przyciąganie wzroku widza Wpływ emocji Ćwiczenia oświetleniowe Środowisko pracy Kreatywna kontrola Rozdział 2. Podstawy oświetlenia i dobre praktyki Początki Rodzaje świateł Światła punktowe Światła typu spot (refl ektor) Światła kierunkowe Światła powierzchniowe Modele służące za źródła światła Kopuły nieba Światło otoczenia 11 11 12 12 12 13 15 16 16 17 19 19 22 22 22 23 24 24 25 25 26 28 29 31 32 33 33 34 37 38 40 41 41 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.3 3 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.3 3 2007-06-19 19:05:06 2007-06-19 19:05:06 4 Cyfrowe oświetlenie i rendering Parametry i opcje Zanikanie Odbicia rozpraszające i kierunkowe Łączenie świateł Gobosy Oświetlenie w procesie produkcji Kiedy oświetlać Pętla informacji zwrotnej Nazywanie świateł Zarządzanie wersjami Ćwiczenia Rozdział 3. Cienie i okluzja Wizualne funkcje cieni Określanie zależności przestrzennych Ukazywanie nowych profi li Ulepszanie kompozycji Dodawanie kontrastu Wskazywanie na obecność przestrzeni pozaekranowej Integrowanie elementów Które światła potrzebują cieni? Mnogość cieni Cienie uzupełniające Kolor cienia Testowanie cieni Kształt cienia i perspektywa Algorytmy cieni Cienie wykorzystujące mapy głębokości Cienie raytracingowe Ostre i miękkie cienie Ostre i miękkie światło Miękkie cienie z mapami głębokości Miękkie cienie raytracingowe Okluzja Okluzja otoczenia Okluzja w globalnym oświetleniu Inne rodzaje okluzji Imitowanie cieni Światła ujemne Światła służące wyłącznie do tworzenia cieni 43 43 47 49 50 52 52 53 54 55 56 59 60 60 61 62 62 63 64 65 65 66 67 69 70 71 71 78 82 84 85 87 90 90 91 93 94 94 95 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.4 4 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.4 4 2007-06-19 19:05:06 2007-06-19 19:05:06 Spis treści 5 Obiekty cienia Wypalanie oświetlenia Wnioski Ćwiczenia Rozdział 4. Oświetlenie środowiska i budynków Światło dzienne Światło słoneczne Światło nieba Światło pośrednie Sceny nocne Światła sztuczne Oświetlanie emitera Regulowanie świateł sztucznych Oświetlanie okien Symulowanie światła pośredniego Kąty Oświetlenie zdradzające źródło Globalne oświetlenie Konwencjonalne radiosity Mapowanie fotonowe Final gathering Kaustyka Okluzja otoczenia Ćwiczenia 97 98 100 101 103 104 104 107 110 112 114 114 115 117 119 123 125 126 130 131 133 134 138 140 Oświetlenie trójpunktowe Warianty Narzędzia, nie zasady Funkcje świateł Kierunkowość Wyrazistość Modelowanie za pomocą światła Rozdział 5. Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 143 144 145 147 149 150 152 153 153 155 157 158 162 162 Światła kluczowe Światła wypełniające Światło odbite Światła kontrowe Światła półkontrowe Światło odbijane w sposób kierunkowy (rozbłyski) Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.5 5 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.5 5 2007-06-19 19:05:06 2007-06-19 19:05:06 6 Cyfrowe oświetlenie i rendering Kwestie związane z oświetlaniem animacji postaci Klatki testowe Łączenie świateł z postaciami Zmiany w technologii Rozpraszanie podpowierzchniowe Oświetlenie włosów Oświetlenie oczu Ćwiczenia Rozdział 6. Kamery i ekspozycja Zrozumieć liczby przysłony i głębię ostrości Imitowanie prawdziwych obiektywów Reguła dwóch trzecich Odległość hiperfokalna Efekty bokeh Frame rate Realistyczne rozmycie ruchu (motion blur) Czas otwarcia migawki i kąt migawki Mit ogona komety Rozmywanie ruchu obrotowego Półobrazy wideo Czułość fi lmu Ekspozycja fotografi czna System strefowy Histogramy Imitowanie niedoskonałości obiektywu Zniekształcenia obiektywu Aberracja chromatyczna Winietowanie Flary i halo Ćwiczenia Rozdział 7. Kompozycja i inscenizacja Rodzaje ujęć Rozmiary planów Inscenizacja głębinowa Ujęcia subiektywne Plan podwójny Ujęcie przez ramię 164 165 165 166 168 172 172 176 179 180 182 183 183 184 185 185 185 188 189 190 192 193 194 195 197 197 200 200 201 203 205 206 206 208 208 210 210 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.6 6 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.6 6 2007-06-19 19:05:06 2007-06-19 19:05:06 Spis treści 7 Kąty ustawienia kamery Oś kontaktu Perspektywa Perspektywa ptasia i żabia Ruchy kamery Poprawianie kompozycji Zasada złotego podziału Przestrzeń pozytywna i negatywna Wizualny ciężar Linie Punkty styczności Kadrowanie na potrzeby fi lmu i wideo Formaty i współczynniki kształtu obrazu Formaty fi lmowe Konwersja na format telewizyjny Obcinanie obrazu i overscan Ćwiczenia Rozdział 8. Sztuka i nauka koloru Mieszanie kolorów Barwy addytywne Barwy subtraktywne Barwa, nasycenie i jasność Gdy barwa światła spotyka się z barwą powierzchni Dobór kolorów Kontrast kolorów Znaczenie kolorów Kolor i głębia Zabarwione czarno-białe obrazy Balans barwny Temperatura barwowa Próbkowanie kolorów z obrazów Zrozumieć system RGB Znaczenie czerwonego, zielonego i niebieskiego Cyfrowy kolor Kolor 8-bitowy Kolor 16-bitowy HDRI Oszczędne formaty przechowywania danych Ćwiczenia 211 211 212 215 216 218 219 220 221 222 223 224 224 225 228 229 230 233 234 234 235 236 237 240 241 244 247 248 249 251 256 257 259 260 260 261 261 263 266 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.7 7 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.7 7 2007-06-19 19:05:07 2007-06-19 19:05:07 8 Cyfrowe oświetlenie i rendering Rozdział 9. Shadery i algorytmy renderingu Cieniowanie powierzchni Antyaliasing Raytracing Nadpróbkowanie Podpróbkowanie Filtrowanie Rendering w wyższych rozdzielczościach 269 270 Odbicie rozproszone, kierunkowo-rozproszone i kierunkowe 270 273 Rozbłyski 280 Funkcje BRDF oraz BSSRDF 281 281 285 285 286 286 287 288 291 293 297 298 299 299 300 300 301 301 302 303 Struktury przyśpieszające raytracing Odbicia raytracingowe Cienie Przezroczystość i refrakcja Rendering z wykorzystaniem bufora głębi Rendering scanline Rendering na procesorze grafi cznym i rendering sprzętowy Algorytm Reyes Standard Interfejsu RenderMana Algorytm Reyes i raytracing Rendering sprzętowy Akceleracja sprzętowa Interaktywny podgląd Ćwiczenia Rozdział 10. Projektowanie i nakładanie tekstur Typy tekstur Mapowanie koloru Mapowanie rozbłysków Mapowanie autoiluminacji Mapowanie przezroczystości Mapowanie przemieszczeń Mapowanie nierówności Mapowanie normalnych Wielomianowe mapowanie tekstur Inne techniki mapowania Tekstury fotografi czne Wskazówki dotyczące fotografowania Skany 307 308 308 310 311 312 314 315 317 319 319 320 320 323 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.8 8 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.8 8 2007-06-19 19:05:07 2007-06-19 19:05:07 Spis treści 9 Tekstury proceduralne Stylizowane tekstury Rozdzielczość tekstur Strategie wyrównywania Kafelkowanie map Tekstury typu decal Rzutowanie (mapowanie) tekstur Współrzędne UV Bieguny teksturowania Programy do malowania 3D 323 326 328 328 334 337 341 345 347 348 348 Niezależność od rozdzielczości 348 Tekstury 3D 349 Animacja Wygląd 349 Wypalanie tekstur proceduralnych do tekstur obrazkowych 351 352 352 353 354 357 Wypracowywanie wyglądu Malowanie na warstwach Najpierw kolor Najpierw przemieszczenia Ćwiczenia Rozdział 11. Przebiegi renderingu i kompozycja Rendering na warstwach Warstwy tła Obiekty maskujące Warstwa efektów Po co przejmować się warstwami? Kwestie związane z kanałem alfa Kompozycja z prostymi kanałami alfa Kompozycja z premultiplikowanymi kanałami alfa Rendering w przebiegach Przebiegi rozproszonych odbić światła Przebiegi rozbłysków Przebiegi odbić zwierciadlanych Przebiegi cieni Przebiegi oświetlenia otoczenia Przebiegi okluzji Przebiegi beauty Przebiegi globalnego oświetlenia 359 360 361 362 363 364 366 367 369 371 372 373 374 377 382 383 384 385 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.9 9 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.9 9 2007-06-19 19:05:07 2007-06-19 19:05:07 10 Cyfrowe oświetlenie i rendering Przebiegi masek Przebiegi głębi Funkcje zarządzania przebiegami Rendering wielu przebiegów jednocześnie Oświetlenie w kompozycji Renderowanie świateł w osobnych przebiegach Narzędzia do korygowania oświetlenia Imitowanie fi lmowych obrazów tła Kule referencyjne i próbniki światła Inne podejścia do imitowania oświetlenia Ćwiczenia Rozdział 12. Cykle produkcyjne i profesjonalne praktyki Cykle produkcyjne Planowanie fi lmu animowanego Przygotowanie ujęć efektów specjalnych Działy podstawowe Wizualizacja cykli produkcyjnych Zatwierdzanie pracy Praca z klientami Nadzorowanie oświetleniowców Łańcuch decyzyjny Zdobywanie pracy w oświetleniu 3D Oświetleniowe demo Czy specjalizacja jest potrzebna? Wewnętrzny awans Gwarancja zatrudnienia Rozwój kariery Skorowidz 386 387 389 390 390 391 392 393 394 398 399 401 402 402 404 409 421 423 423 425 426 427 427 430 431 432 433 435 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.10 10 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.10 10 2007-06-19 19:05:07 2007-06-19 19:05:07 [ROZDZIAŁ PIĄTY] Scena autorstwa Kim Hyong Jun (www.kjun.com). Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.142 142 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.142 142 2007-06-19 19:07:24 2007-06-19 19:07:24 Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji Dobre oświetlenie może poprawić animacje podobnie jak dodanie muzyki i efek- tów dźwiękowych. Gdy animator ręcznie animuje postać, początkowym wersjom animacji brakuje oświetlenia i udźwiękowienia. Gotowa ścieżka dźwiękowa doda wyrazistości i realizmu każdemu ruchowi dzięki zsynchronizowanym z animacją efektom, takim jak świst powietrza, odgłos kroków czy głuchy łomot. Na tej samej zasadzie dobre oświetlenie postaci podkreśla jej kształty, podczas gdy cienie i okluzja wzmacniają wrażenie kontaktu stopy z podłożem. Modelowanie za po- mocą światła uwypukla kształty postaci i sprawia, że komponuje się ona z otocze- niem. Podobnie jak muzyka, oświetlenie pomaga stworzyć nastrój i emocjonalny kontekst sceny, sprawiając, że wygląda ona niepokojąco, nieprzyjaźnie i strasznie lub jasno, słonecznie i radośnie. Dodawanie blasku do oczu postaci, która nad czymś rozmyśla, upewnianie się, że łuski węża lśnią, gdy pełznie on obok kamery, czy też zaznaczanie konturów postaci tańczącej za oknem jest tak naprawdę fi nali- zowaniem procesu ożywiania postaci . Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.143 143 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.143 143 2007-06-19 19:07:25 2007-06-19 19:07:25 144 Cyfrowe oświetlenie i rendering Modelowanie za pomocą światła Modelowanie za pomocą światła oznacza oświetlenie mające na celu podkreślenie trójwymiarowości modeli. Mimo iż rezultatem renderingu jest dwuwymiarowy obraz, odcienie i tony dodane dzięki oświetleniu pomagają w wizualizacji modeli w przestrzeni trójwymiarowej. W świecie rzeczywistym zakrzywione powierzchnie otrzymują różne ilości światła z różnych kierunków, co powoduje powstanie na powierzchni gradientu. Jeśli jakaś część ciała postaci ma okrągły kształt, nie powinna być płasko cieniowana. Kluczowym elementem modelowania za pomocą światła jest tworzenie gradientów, które podkreślą krzywizny fragmentów powierzchni postaci. Na rysunku 5.1 widać żółte prostokąty, które przebiegają zgodnie z gradientami w poprzek głowy, nóg i korpusu zwierzęcia. Głowa jest jasna powyżej nosa i stopniowo ciemnieje w miarę zbliżania się do okolic szczęki. Noga jest najciemniejsza po stronie wewnętrznej, rozjaśnia się w środku i przyjmuje pośredni odcień po stronie zewnętrznej. Każda z rys i fałd wzdłuż korpusu reprezentowana jest za pomocą zmian odcienia z jasnego na ciemny i z powrotem. Zróżnicowanie gradientów oddaje zakrzywiony kształt każdej z tych form. Rysunek 5.1. Gradienty kluczowe dla oddawania kształtu zaznaczone są za pomocą żółtych prostokątów. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.144 144 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.144 144 2007-06-19 19:07:28 2007-06-19 19:07:28 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 145 Kierunkowość Jednym z kluczowych aspektów oświetlenia kształtu jest kierunkowość, będąca wskazówką dla oglądających co do kierunku padania światła. Jeśli światło oświetlające postać jest wyśrodkowane i symetryczne, tak jak po lewej stronie rysunku 5.2, rezultat jest wizualnie monotonny. Jeśli oświetlenie jest mniej symetryczne, pochodzące bardziej z jednego boku, wówczas kształty postaci są lepiej podkreślone, jak widać po prawej stronie rysunku. Rysunek 5.2. Światło frontalne spłaszcza, podczas gdy światło asymetryczne uwypukla kształt. Światło nie powinno dzielić postaci na połowę. Lewa strona rysunku 5.3 pokazuje sytuację, gdzie granica cienia dzieli kształt dokładnie na dwie połowy. Granica cienia (ang. terminator) przebiega w miejscu, gdzie światło przechodzi w cień — jest to granica widzialnego oświetlenia. Gdy znajduje się ona na środku, wydaje się być nieciekawą pionową linią i nie podkreśla okrągłości postaci. Jak pokazano po prawej stronie rysunku, przesunięcie granicy cienia w którąś stronę zmienią ją w krzywą, która lepiej uwypukla kształt postaci. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.145 145 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.145 145 2007-06-19 19:07:29 2007-06-19 19:07:29 146 Cyfrowe oświetlenie i rendering Rysunek 5.3. Przebiegając pionowo przez środek skorupy, granica cienia wydaje się być linią prostą (po lewej), ale staje się krzywą pomagającą podkreślić kształt, gdy światło zostaje przesunięte do nowej pozycji (po prawej). Rdzeń (ang. core) oświetlenia postaci jest środkiem gradientu cieniowania, przebiegającego w poprzek ciała. Pozwala on stwierdzić, czy źródło światła umieszczone jest przed, czy za postacią. Ciemniejszy rdzeń z jaśniejszymi krawędziami, jak widać po lewej stronie rysunku 5.4, wskazuje, że postać oświetlona jest z tyłu. Jaśniejszy rdzeń, którego niektóre krawędzie ciemnieją, tak jak po prawej stronie rysunku, wskazuje na źródło światła znajdujące się z przodu. Rysunek 5.4. Cieniowanie tworzące ciemniejszy (po lewej) i jasny (po prawej) rdzeń. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.146 146 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.146 146 2007-06-19 19:07:30 2007-06-19 19:07:30 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 147 Wyrazistość W przypadku każdego ujęcia należy zdecydować, które części postaci powinny być najbardziej wyraziste. W oparciu o to, co się dzieje, czy co jest ważne dla fabuły, niektóre części postaci będą musiały być wyeksponowane za pomocą światła. Przy uwypuklaniu twarzy postaci pomocne jest traktowanie jej tak, jakby złożona była z wielu płaszczyzn. Można wyobrazić sobie głowę tak jak na rysunku 5.5 — uproszczoną do dużych, płaskich powierzchni, reprezentujących jej główne elementy. Aby dobrze oddać rysy twarzy, każda z jej głównych powierzchni powinna w wyniku oświetlania przyjąć inny odcień lub nasycenie barwy, tak aby w miejscu ich przecięcia widać było zmianę jasności lub koloru. Na przykład, przód, bok i podstawa nosa powinny mieć różne odcienie. Prawa strona rysunku 5.5 prezentuje twarz, której każda płaszczyzna jest oświetlona w sposób podkreślający jej rysy. Rysunek 5.5. Wybrane płaszczyzny twarzy (po lewej) przejawiają kontrast, który pomaga uwydatnić jej kształt (po prawej). Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.147 147 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.147 147 2007-06-19 19:07:31 2007-06-19 19:07:31 148 Cyfrowe oświetlenie i rendering W kinematografi i, podobnie jak w świecie rzeczywistym, zarys postaci nie zawsze jest całkiem wyrazisty. Na przykład, jeśli aktorka nosząca czarne spodnie stoi przed ciemnym meblem, jej nogi nie będą dobrze widoczne. Jednak jeśli jej bluzka i twarz są wyraźnie widoczne, to może być ona wystarczająco dobrze oświetlona, aby widzowie mogli zobaczyć jej grę. Z kolei w przypadku oświetlania postaci animowanych reżyser fi lmu animowanego może uznać za ważne dla gry postaci całe jej ciało. Czasami, w oczekiwaniu na akcję lub jako jej konsekwencja, animowane jest całe ciało postaci, a reżyser może zażyczyć sobie uwydatnienia za pomocą oświetlenia pewnych jego części. Nawet gdy wydaje się, że niektóre sceny wyglądałyby lepiej, jeśli części postaci znajdowałyby się w cieniu, pokazanie widzom gry całego ciała jest dla reżysera często ważniejsze niż symulowanie bardziej subtelnych niuansów kinematografi i. Krótkość ujęcia jest kolejnym czynnikiem zmuszającym do wyrazistego oświetlania. Im krótsze jest ujęcie, tym mniej czasu ma widownia na rozpoznanie, co widać i co dzieje się na ekranie. Jeśli pracuje się nad sekwencją, która będzie montowana w krótkim czasie, wówczas należy włożyć więcej wysiłku w upewnienie się, że wszystko, co widownia musi zobaczyć, jest wyraźnie wyeksponowane za pomocą światła i kontrastu. Nawet w ciemnych, zacienionych scenach trzeba znaleźć sposoby na wyodrębnienie postaci z tła. Jeśli postać jest częściowo oświetlona, jak widać po lewej stronie rysunku 5.6, wówczas trzeba czasami oświetlić tło za ciemniejszą stroną postaci, co widać na środkowym obrazku. Dodanie otoczki światła wokół postaci jest kolejną metodą wyróżnienia jej konturu, jak widać po prawej stronie rysunku. Rysunek 5.6. Kiedy postać nie wyróżnia się z tła (po lewej), można zwiększyć kontrast, oświetlając tło (w środku) czy dodając do postaci otoczkę za pomocą światła (po prawej). Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.148 148 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.148 148 2007-06-19 19:07:32 2007-06-19 19:07:32 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 149 Oświetlenie trójpunktowe Jednym z najbardziej podstawowych i zarazem popularnych podejść do oświetlania obiektu jest klasyczny hollywoodzki system o nazwie oświetlenie trójpunktowe (ang. three-point lighting), który ułatwia modelowanie obiektu za pomocą światła. Różne warianty trójpunktowego oświetlenia mogą efektywnie przedstawić zarówno mały rekwizyt, jak i gwiazdę fi lmową. Trzy „punkty” w trójpunktowym oświetleniu odnoszą się właściwie do trzech ról, które światło może odgrywać w scenie, a z których każda służy specyfi cznemu celowi. W następnym punkcie bardziej szczegółowo omówione są metody tworzenia każdego z nich w grafi ce komputerowej, ale dobrze jest zapoznać się najpierw z ich wykorzystaniem w fotografi i i kinematografi i: • Światło kluczowe (ang. key light) jest głównym źródłem iluminacji i określa główny kąt padania światła. Światło kluczowe jest zwykle jaśniejsze niż jakiekolwiek inne oświetlające obiekt i jest zwykle światłem, które rzuca najciemniejsze, najbardziej widoczne cienie w scenie. • Światło wypełniające (ang. fill light) zmiękcza i rozszerza iluminacje światła kluczowego tak, że widzialna staje się większa powierzchnia obiektu. Światło wypełniające może symulować efekt światła odbitego lub dodatkowych źródeł światła w scenie. • Światło kontrowe lub tylne (ang. rim light, back light) tworzy wyrazistą otoczkę pomagającą wydobyć obiekt z tła. Światło kontrowe może nadać połysk włosom postaci (dlatego czasem nazywane jest „światłem włosów”) i dodać wyrazistą krawędź, pokazującą, gdzie kończy się fotografowany obiekt a zaczyna tło. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.149 149 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.149 149 2007-06-19 19:07:34 2007-06-19 19:07:34 150 Cyfrowe oświetlenie i rendering Rysunek 5.7 pokazuje dodawanie kolejno każdego z trzech świateł w celu uzyskania oświetlenia portretowego. Rysunek 5.7. Fotografie przedstawiają: wyłącznie światło kluczowe (po lewej); światło kluczowe i wypełniające (w środku) oraz światło kluczowe, wypełniające i kontrowe razem (po prawej). Postać po lewej stronie rysunku oświetlona jest wyłącznie światłem kluczowym. Główne światło oświetla większość jej twarzy i na tym etapie można by uznać oświetlenie obrazka za akceptowalne. Jednak część jej twarzy pozostaje ciemna i nieoświetlona. Na obrazku w środku dodane jest światło wypełniające. O ponad połowę mniej intensywne od światła kluczowego i pochodzące z drugiej strony głowy, światło to wypełnia obszar nieoświetlony przez światło kluczowe. Po prawej stronie rysunku dodano światło kontrowe. Światło kontrowe znajduje się za postacią i tworzy otoczkę dookoła jej głowy i ramion. Światło kontrowe zaznacza wyraźnie sylwetkę postaci i pomaga wyodrębnić ją wizualnie z tła. Nawet gdyby czarne włosy postaci zostały sfotografowane na czarnym tle, światło kontrujące wydobyłoby ich zarys, teksturę i detale. Rysunek 5.8 przedstawia rozmieszczenie świateł w scenie. Silne 2000-watowe światła służą jako światła kluczowe i kontrujące, podczas gdy mniejsze światło 1000-watowe jest światłem wypełniającym. Ekrany zamontowane przed światłem kluczowym i wypełniającym zmiękczają oświetlenie i cienie. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.150 150 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.150 150 2007-06-19 19:07:34 2007-06-19 19:07:34 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 151 Rysunek 5.8. Trójpunktowy system świateł otacza fotografowany obiekt. Warianty Można dokonywać wielu korekt i modyfi kacji podstawowego trójpunkto- wego systemu oświetlenia. Na rysunku 5.9 światło kontrowe znajduje się po tej samej stronie co światło kluczowe i tym samym dodaje kontrastu, podkreśla kierunkowość oświetlenia i daje bardziej słoneczny efekt. Różnica jasności między światłem kluczowym a wypełniającym nazywana jest stosunkiem key-to-fill. Na przykład, gdyby światło kluczowe było dwa razy jaśniejsze od wypełniającego, stosunek key-to-fi ll wynosiłby 2:1. Stosunek 2:1 dawałby bardzo jasne, jednolite oświetlenie, z niewielkim kontrastem. W scenach dramatycznych nie oświetlamy zwykle każdej postaci za pomocą tego samego trójpunktowego układu, tak jakby była ona prezenterem w wiadomościach telewizyjnych. Wysoki stosunek key-to- fi ll, na przykład 5:1 lub 10:1, dawałby ostrzejsze, bardziej kontrastowe ujęcie. Niektóre części sceny mogłyby stać się zbyt ciemne i przez to niewyraźne, ale może to być akceptowalne. Rysunek 5.10 przedstawia scenę ze stosunkiem key-to-fi ll wynoszącym 10:1 oraz światłami kluczowym i kontrowym przesuniętymi za postać (światło kluczowe znajdujące się z tyłu postaci nosi nazwę upstage key). Użyto słabego światła wypełniającego, a część odbitego światła naturalnie rozjaśniła szyję i podbródek postaci. Nie jest to konwencjonalne trójpunktowe oświetlenie, ale jeden ze sposobów użycia światła kluczowego, wypełniającego i kontrowego. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.151 151 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.151 151 2007-06-19 19:07:35 2007-06-19 19:07:35 152 Cyfrowe oświetlenie i rendering Rysunek 5.9. Światło kluczowe i kontrowe mogą pochodzić z tego samego kierunku. Rysunek 5.10. Umieszczone z tyłu światło kluczowe i kontrowe tworzą ciemny rdzeń. Narzędzia, nie zasady Błędem byłoby traktowanie oświetlenia trójpunktowego jako zbioru zasad, których trzeba przestrzegać w każdej scenie. Każda scena jest inna. Mówienie, że tworzy się model oświetlenia trójpunktowego nie jest usprawiedliwieniem dla nieprzemyślanego dodawania nieuzasadnionych świateł i dla rozmieszczania wokół postaci świateł, które nie pasują do oświetlenia otoczenia. Światła kluczowe, wypełniające i kontrowe są narzędziami, które można wykorzystać w tworzeniu własnych modeli oświetlenia. Należy przyglądać się, jak różne osoby oświetlone są w świecie rzeczywistym. Można się na przykład natknąć na sytuację, gdy dla danej postaci światło kluczowe pochodzi z biurkowej lampy, światło wypełniające jest światłem odbitym od jakichś papierów, a światło kontrowe jest światłem innej lampy. Główną ideą oświetlenia trójpunktowego jest to, że każde źródło światła pełni określoną funkcję wizualną. Funkcje światła kluczowego, wypełniającego i kontrowego są trzema funkcjami, które spełniać może w scenie światło. Istnieją także inne, omówione poniżej funkcje. Jako projektant oświetlenia powinieneś kontrolować, co dokładnie wnosi do sceny każde źródło światła, oraz być w stanie nazwać i opisać każde światło w oparciu o pełnioną przez nie w ujęciu funkcję. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.152 152 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.152 152 2007-06-19 19:07:37 2007-06-19 19:07:37 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 153 Funkcje świateł W poprzednim podrozdziale wstępnie przedstawione zostały trzy wizualne funkcje, które mogą być pełnione przez światła, ale funkcji świateł jest więcej niż te trzy najczęściej spotykane. W tym punkcie przyjrzymy się kilku funkcjom pełnionym przez światła oświetlające postacie oraz sposobom ich realizacji w grafi ce komputerowej: • światło kluczowe, • światło wypełniające, • światło odbite, • światło kontrowe, • światło półkontrowe, • światło odbijane w sposób kierunkowy. Aby móc pełnić te wizualne funkcje, światła muszą być odpowiednio umieszczane względem obiektywu kamery. Zwykle są one rozmieszczane już po ustawieniu kamery. Jeśli później zmienimy zdanie co do kąta fi lmowania sceny, oświetlenie także będzie musiało ulec zmianie. Różne studia mają różne standardy nazywania świateł. W większości powszechnie stosowanych systemów nazewnictwa na początku znajduje się funkcja światła lub jej skrót. Jeśli nazwie się światła podobnie do Kluczowe_Słońce_naSmoku czy Wypełniające_Niebo_naSmoku, wówczas każdy oglądający scenę lub kopiujący system oświetlenia będzie w stanie zrozumieć, jakie wizualne funkcje pełni każde światło. Światła kluczowe Jak wspomniano wcześniej, światło kluczowe jest głównym, najjaśniejszym światłem w scenie i określa jej dominujący kąta padania światła i cieni. Wybór kąta padania światła kluczowego jest jedną z najważniejszych decyzji w oświetlaniu obiektu. Umieszczenie światła kluczowego zbyt blisko kamery może spłaszczać kształt, jak widać po lewej stronie rysunku 5.11. Odsunięcie światła kluczowego o przynajmniej 30 stopni od kamery bardziej podkreśli kształt oświetlanej twarzy, co widać po prawej stronie rysunku. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.153 153 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.153 153 2007-06-19 19:07:40 2007-06-19 19:07:40 154 Cyfrowe oświetlenie i rendering Rysunek 5.11. Znajdujące się na wprost światło kluczowe może spłaszczać obiekt (po lewej); odsunięcie go w bok lepiej oddaje kształt obiektu (po prawej). Jesteśmy przyzwyczajeni do oglądania ludzi oświetlonych z góry, więc najbardziej normalne i naturalne wydaje się nam światło padające znad głowy. Oświetlenie padające spod obiektu może wyglądać nienaturalnie lub złowieszczo, co widać po lewej stronie rysunku 5.12. Podniesienie światła kluczowego powyżej poziomu oczu postaci, jak widać po prawej stronie, wygląda bardziej naturalnie. Rysunek 5.12. Światło kluczowe padające pod niskim kątem daje złowieszczy efekt (po lewej), podczas gdy światło padające z góry jest bardziej naturalne (po prawej). Światło kluczowe może być umieszczone po lewej lub prawej stronie, zależnie od tego, którą pozycję uzasadniają warunki sceny, ale najczęściej pozycja światła kluczowego będzie znajdować się 30 do 60 stopni nad obiektem oraz 30 do 60 stopni w bok od obiektu, jak widać na rysunku 5.13. Należy zawsze przeprowadzać testowe renderingi każdego światła z osobna, z ukrytymi wszystkimi pozostałymi źródłami światła. Należy upewnić się, że zadowala nas oświetlenie i cienie rzucane przez światło kluczowe, zanim dodamy jakiekolwiek inne światło. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.154 154 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.154 154 2007-06-19 19:07:40 2007-06-19 19:07:40 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 155 Rysunek 5.13. W widoku wireframe światło kluczowe znaj- duje się w konwencjo- nalnej pozycji. Światła wypełniające Światła wypełniające poszerzają zasięg oświetlenia poza zakres oddziaływania światła kluczowego, tak aby reszta postaci stała się widoczna. Podczas gdy światłem kluczowym może być źródło światła imitujące słońce lub oświetlenie sufi towe, funkcje światła wypełniającego pełnią często mniejsze lampy, światło pośrednie lub niebo. Jeśli utworzyło się już światło kluczowe wycelowane w postać i ją cieniujące, wówczas skopiowanie tego światła mogłoby być dobrym punktem wyjścia przy dodawaniu światła wypełniającego. Jeśli zaczyna się od utworzenia kopii światła kluczowego, należy pamiętać o zmianie jej nazwy, aby było jasne, że jest to światło wypełniające, a następnie obrócić je i przesunąć do pożądanej pozycji. Aby odróżnić światło wypełniające od kluczowego, powinno się także pamiętać o innych ustawieniach: • Należy zredukować jasność światła wypełniającego do poziomu poniżej połowy jasności światła kluczowego. • Należy nadać światłom wypełniającym inne zabarwienie niż światłu kluczowemu. Barwa dopełniająca (na przykład niebieskie światło wypełniające przy żółtym świetle kluczowym) najbardziej przyczyni się do uwydatnienia kształtu postaci. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.155 155 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.155 155 2007-06-19 19:07:42 2007-06-19 19:07:42 156 Cyfrowe oświetlenie i rendering • Cienie rzucane przez światła wypełniające powinny być bardziej miękkie od cieni światła kluczowego. Pierwsze światło wypełniające będzie zwykle skierowane w obszar cienia światła kluczowego. Jeśli przyjrzeć się renderingowi samego światła kluczowego, tak jak po lewej stronie rysunku 5.14, wyraźnie widać czarny obszar w miejscu, gdzie nie sięga światło kluczowe. Po prawej stronie dodane jest światło wypełniające, które rozszerza oświetlenie na pozostałą część postaci. Rysunek 5.14. Model oświetlony wyłącznie światłem kluczowym (po lewej) oraz z dodanym światłem wypełniającym (po prawej). Aby najlepiej wypełnić światłem obszary, których nie objęło światło kluczowe, światła wypełniające umiejscawia się zwykle po przeciwnej stronie postaci względem światła kluczowego. Pozycje światła kluczowego zobaczyć można na rysunku 5.15, który przedstawia scenę z rysunku 5.14 w widoku szkieletowym (wireframe). Często światło wypełniające pada z mniejszego kąta niż światło kluczowe. Jeśli światło kluczowe pada z wysokiego kąta, wówczas światło wypełniające może znajdować się na wysokości oczu postaci lub niżej. Żeby równomiernie oświetlić postać, może być potrzebnych kilka świateł wypełniających. Należy uważać, żeby oświetlenie kilku świateł wypełniających nie sumowało się ze sobą, osiągając poziom jasności światła kluczowego oraz zmniejszając kontrast i wyrazistość kształtów postaci. Bardzo niskie stosunki key-to-fi ll, na przykład 2:1 lub niższe, dają efekt pochmurnego dnia lub pokoju oświetlonego jarzeniówkami. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.156 156 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.156 156 2007-06-19 19:07:44 2007-06-19 19:07:44 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 157 Rysunek 5.15. W widoku wireframe widać, że światło wypełniające znajduje się po przeciwnej stronie światła kluczowego. Oprócz świateł wypełniających, które oświetlają całą postać, można także użyć funkcji łączenia świateł, aby selektywnie oświetlić pewne części jej ciała. Na przykład, gdyby zęby postaci znajdowały się w cieniu i wyglądały na zbyt ciemne i żółte w porównaniu z bielą jej oczu, można by dodać słabe niebieskawe światło wypełniające, połączone wyłącznie z zębami i dziąsłami. Światło odbite Źródła światła odbitego (ang. bounce lights) w przypadku postaci są zasadniczo równoznaczne ze źródłami światła odbitego dla planu, opisanymi w rozdziale 4., „Oświetlenie środowiska i budynków”. Źródła światła odbitego (pośredniego) mogą być uważane za rodzaj światła wypełniającego; jedyną różnicą jest to, że imitują one odbicia światła pośredniego zamiast imitować inne źródła światła. Aby symulować odbicia światła od podłoża, można umieścić źródła światła odbitego poniżej podłoża i skierować je do góry. Źródła światła odbitego zwykle wyglądają najlepiej przy zanikaniu odwrotnie kwadratowym, więc im bliżej powierzchni znajduje się dana część ciała postaci, tym więcej światła na nią pada. Przy oświetlaniu postaci należy szczególnie pamiętać, żeby wszystkie źródła światła odbitego rzucały cienie lub były zaciemnione przez okluzję otoczenia, tak aby wnętrze ust, nosa lub inne wewnętrzne powierzchnie nie stały się zbyt jasne. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.157 157 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.157 157 2007-06-19 19:07:44 2007-06-19 19:07:44 158 Cyfrowe oświetlenie i rendering Ponadto, źródła światła odbitego nie powinny tworzyć rozbłysków. Nikt nie uwierzyłby, że rozbłysk na dolnej części gałki ocznej postaci jest spowodowany miękkim, pośrednim światłem odbitym od podłogi. Kolor światła odbitego zazwyczaj pochodzi od koloru podłoża lub innej powierzchni, od której światło to się odbija. Należy jednak uważnie przyjrzeć się, jak ten kolor wygląda na postaci. Może zajść potrzeba zmniejszenia nasycenia koloru światła odbitego, jeśli na przykład jest to zbyt silny odcień zielonego. Aby tchnąć trochę więcej życia w postać, czasami pomaga użycie cieplejszego koloru dla oświetlającego ją światła odbitego w porównaniu z kolorem światła odbitego dla planu, co lepiej imituje światło odbite od skóry postaci. Światło może także odbijać się pomiędzy postaciami. Zwłaszcza gdy postacie znajdują się na zewnątrz, w świetle słońca, a ich kolory są jasne, mogą wystąpić sytuacje, gdy powinno się dodać powiązane z daną postacią źródło światła odbitego, które w niewielkim stopniu będzie oświetlać drugą postać. Światła kontrowe Jak wspomniano wcześniej, światła kontrowe służą do stworzenia jasnej linii podkreślającej krawędź postaci. Pochodzenie świateł kontrowych wiąże się z czarno-białą fotografi ą i kinematografi ą. Rysunek 5.16 pokazuje, że pierwszy plan i tło na czarno-białym obrazku mogą być wypełnione zlewającymi się odcieniami szarości (po lewej), a dodanie światła kontrowego (po prawej) może pomóc je wizualnie rozdzielić. Jak widać na dole, rozjaśnione krawędzie dodają wyrazistości także kolorowym obrazkom. Jest wiele zastosowań świateł kontrowych w grafi ce komputerowej: • wizualne rozdzielanie postaci i tła, zwłaszcza w ciemniejszych scenach, • dodanie poczucia kierunkowości przez rozjaśnienie kluczowej strony postaci, • przyciąganie uwagi widza do danej postaci lub akcji, którą chce się wyróżnić, Rysunek 5.16. Bez światła kontrowego (obrazki po lewej) jabłko ma odcień podobny do tła; dodanie światła kontrowego (po pra- wej) sprawia, że bardziej wyróżnia się z tła. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.158 158 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.158 158 2007-06-19 19:07:46 2007-06-19 19:07:46 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 159 • pomoc w osiągnięciu zgodności z obrazami tła w postaci prawdziwego materiału fi lmowego (jest to często konieczne, ponieważ wielu fi lmowców lubi kręcić, gdy światło znajduje się nisko lub oświetla aktorów z tyłu). Rysunek 5.17 pokazuje postać bez światła kontrowego (po lewej) oraz z dodanym światłem kontrowym z prawej i lewej strony (po prawej). W prawdziwej fotografi i otoczkę utworzy światło umieszczone bezpośrednio za postacią. W grafi ce komputerowej umieszczenie źródła światła bezpośrednio za nieprzezroczystym obiektem, jak widać na rysunku 5.18, zwykle nie da żadnej otoczki. Najczęściej źródło światła musi zostać przesunięte nad obiekt lub w bok od obiektu, tak aby nie znajdowało się bezpośrednio za nim. Rysunek 5.17. Postać bez dodanego światła kontrowego (po lewej) oraz ze światłami kontrowymi po obu stronach (po prawej). Rysunek 5.18. Światło kontrowe umieszczone bezpośrednio za modelem 3D będzie najprawdopodobniej całkowicie niewidoczne. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.159 159 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.159 159 2007-06-19 19:07:47 2007-06-19 19:07:47 160 Cyfrowe oświetlenie i rendering Aby ustawić światło kontrowe, należy początkowo umieścić je za postacią i przesuwać, obserwując je w widoku kamery lub w widoku perspektywicznym sceny. Można kontrolować, które części postaci oświetla światło kontrowe, obserwując jego położenie w widoku kamery. Rysunek 5.19 pokazuje dwa światła kontrowe wycelowane w głowę. Jeśli światło kontrowe znajduje się po prawej stronie postaci w widoku kamery, utworzy ono otoczkę po prawej stronie postaci. Jeśli światło kontrowe znajduje się nad postacią w widoku kamery, doda ono otoczkę do górnej części postaci. Spoglądając przez kamerę, można nawet umiejscowić światła kontrowe obok konkretnych kończyn lub części głowy i ramion, i utworzyć otoczkę na dowolnej części ciała. Rysunek 5.19. Światła kontrowe użyte na rysunku 5.17 są umieszczone za postacią (po lewej) i wycelowane przy wykorzystaniu widoku kamery (po prawej). Zwykle powinno się łączyć światła kontrowe z postacią, tak aby oświetlały one tylko postać, a nie plan. Aby światło kontrowe było dobrze umiejscowione, będzie musiało świecić czasami przez ścianę za postacią. Światła kontrowe muszą rzucać cień, w przeciwnym razie wnętrze ust lub części nosa czy uszu mogłyby otrzymywać światło przedostające się przez postać. Oglądając scenę w widoku kamery, można ocenić odległość między postacią a światłem kontrowym, która decyduje o tym, jak szeroka i jak zauważalna będzie świetlna otoczka. Aby uzyskać cieńszą lub bardziej subtelną otoczkę światła, należy przysunąć ją bliżej do postaci w widoku kamery, aż znajdzie się zaraz za postacią. Aby uzyskać bardziej płaską i bardziej rzucającą się w oczy otoczkę, należy odsunąć światło kontrowe od postaci w kierunku krawędzi kadru. Dodając światło kontrowe do bardzo gładkiej powierzchni, trzeba czasami przesunąć je lekko poza kadr. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.160 160 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.160 160 2007-06-19 19:07:52 2007-06-19 19:07:52 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 161 Światło kontrowe jest bardziej widoczne na prawdziwych niż na cyfrowych modelach, ponieważ w rzeczywistości ludzie i ubrania są zwykle pokryte półprzezroczystą warstwą włosów, kurzu, zarostu lub innych włókien. Ta cienka zewnętrzna warstwa przechwytuje i transmituje światło pochodzące ze źródła umieszczonego niżej. Jeśli doda się do obiektu włosy lub futro, wówczas światło kontrowe natychmiast staje się dużo bardziej widoczne, jak widać na rysunku 5.20. Ponieważ włosy składają się z wielu półprzezroczystych kosmyków, z których każdy może zatrzymać światło kontrowe, istnieje czasami niebezpieczeństwo, że otoczki na włosach mogą być za jasne, nawet jeśli wyglądają poprawnie na innych częściach postaci. Jeśli włosy stają się całkowicie białe, często zachodzi potrzeba wykorzystania funkcji łączenia światła i utworzenia dla włosów postaci osobnego światła kontrowego, które może być ciemniejsze lub bardziej precyzyjnie umiejscowione za postacią. Specjalne shadery lub opcje świateł mogą również umożliwić światłu kontrowemu sięganie poza krawędzie obiektu. Rysunek 5.21 pokazuje jeden ze sposobów na osiągnięcie tego efektu — połączenie wartości kąta między normalną powierzchni a wektorem widoku (ang. facing ratio) z rozmiarem rozbłysku shadera, co daje dużo większy rozbłysk w okolicy brzegów. Rysunek 5.20. Futro znacznie silniej reaguje na światło niż gładkie powierzchnie. Rysunek 5.21. W oknie edytora materiałów Mayi (Hypershade) wartość kąta między normalną powierzchni a wektorem widoku używana jest do zwiększania rozbłysku na brzegu obiektu. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.161 161 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.161 161 2007-06-19 19:07:52 2007-06-19 19:07:52 162 Cyfrowe oświetlenie i rendering Światła półkontrowe Światło półkontrowe (ang. kicker) jest podobne do światła kontrowego, ale sięga dalej dookoła postaci, tak, że oświetla jej jedną stronę lub krawędź, jak widać na rysunku 5.22. Rysunek 5.22. Światło półkontrowe (po prawej) oświetla większą powierzchnię postaci niż światło kontrowe (po lewej). Wizualnie światła półkontrowe mogą pełnić wiele funkcji spełnianych przez światła kontrowe, ale są dużo bardziej widoczne. Światła półkontrowe mogą podkreślić dany obszar po jednej stronie postaci i pomóc w uzyskaniu znacznego kontrastu w ciemniejszych scenach. Światła kontrowe są często sztucznie dodawane do scen w miejscach, gdzie wymaga tego stylistyka, ale ich istnienie niekoniecznie uzasadnione jest istnieniem rzeczywistego źródła światła. Światła półkontrowe są zwykle używane bardziej oszczędnie, tylko w przypadkach, gdy jasne światło w widoczny sposób oświetla jeden z boków postaci. Rysunek 5.23 pokazuje pozycję światła półkontrowego — w porównaniu ze światłem kontrowym, znajduje się ono bardziej z boku postaci. Światło odbijane w sposób kierunkowy (rozbłyski) Źródło światła odbijanego w sposób kierunkowy (ang. specular/spec light) ma za zadanie nadać postaci dodatkowy rozbłysk. Może to być źródło światła dowolnego typu, które nie emituje światła odbijanego w sposób rozpraszający, a tylko światło odbijane w sposób kierunkowy. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.162 162 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.162 162 2007-06-19 19:07:54 2007-06-19 19:07:54 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 163 Rysunek 5.23. Podczas gdy światło kontrowe znajduje się za postacią, światła półkontrowe umieszczone są bardziej z boku. Jeśli zależy nam na uzyskaniu wrażenia, że postać jest mokra, niezbędne jest utworzenie odpowiednich rozbłysków na skórze lub włosach. Jak widać po lewej stronie rysunku 5.24, skóra gada lub jaszczurki może wydawać się sucha, jeśli nie posiada ona rozbłysków lub odbić, a dodanie rozbłysków (po prawej) może rozwiązać ten problem. Aby dodać rozbłyski, które będą przebiegały w poprzek skóry lub włosów postaci, należy umieścić źródło światła odbijanego w sposób zwierciadlany mniej więcej za postacią, podobnie jak w przypadku światła kontrowego. Jak zostanie to omówione w dalszej części rozdziału, źródła światła odbijanego w sposób kierunkowy są także idealne do nadawania rozbłysków oczom. Jeśli chce się być pewnym, że na oczach, okularach, zębach czy innych połyskliwych częściach postaci pojawi się rozbłysk, należy umieścić źródło światła odbijanego w sposób zwierciadlany bardzo blisko kamery. Jeśli źródło światła tworzącego rozbłyski znajduje się wystarczająco blisko kamery, można wówczas uzyskać rozbłyski, które pozostaną widoczne niezależnie od tego, w którą stronę oddali się postać w czasie ujęcia. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.163 163 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.163 163 2007-06-19 19:07:56 2007-06-19 19:07:56 164 Cyfrowe oświetlenie i rendering Rysunek 5.24. Bez rozbłysków wąż wygląda sucho (po lewej); światło odbijane w sposób kierunkowy nadaje łuskom połysk (po prawej). Kwestie związane z oświetlaniem animacji postaci Oświetlanie stworzeń i postaci, które zmieniają swoje położenie i pozy, jest dużo bardziej skomplikowanym zadaniem niż oświetlanie statycznej geometrii. Światło, które idealnie oświetlało postać w danej klatce, może nie oświetlać jej w ogóle, gdy stanie ona w cieniu. Starannie wycelowane światło kontrowe, które wyglądało świetnie w danej klatce, może zbytnio rozjaśnić włosy postaci, jeśli obróci się ona w innym kierunku. Technicznie możliwe jest pogrupowanie lub przywiązanie świateł do postaci tak, aby podążały one za jej ruchami i znajdowały się w takiej samej odległości i pod tym samym kątem, niezależnie od tego, w którym kierunku postać podąży. Zapewniłoby to, że oświetlenie będzie wydawało się niezmienne, ale mogłoby również wydawać się sztuczne, jeśli światła bez powodu podążałyby za postacią. Oświetlenie postaci będzie zwykle wyglądać bardziej naturalnie, jeśli poruszająca się postać znajduje się pod wpływem oświetlenia sceny, a źródła światła pozostają nieruchome, tak jak w świecie rzeczywistym. Jednak czasami niewielkie oszustwa mogą pozostać niezauważone. Położenie świateł kontrowych musi czasami być animowane, aby utrzymać spójny efekt otoczki świetlnej dla poruszającej się postaci. Czasami do postaci może być przywiązane światło wypełniające lub źródło światła odbitego, zwłaszcza jeśli oświetla ono dany obszar, na przykład usta. Należy zachować tutaj ostrożność; umożliwienie przemieszczania się wraz z postacią zbyt wielu świateł, które w rzeczywistości powinny pozostać nieruchome, może sprawić, że oświetlenie będzie wyglądać sztucznie, tak jakby postać zamiast na planie, znajdowała się w innym świecie. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.164 164 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.164 164 2007-06-19 19:07:57 2007-06-19 19:07:57 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 165 Klatki testowe Ponieważ oświetlenie postaci będzie zmieniało się w czasie, należy z każdego ujęcia wybrać kilka reprezentatywnych klatek, dla których opracowujemy i testujemy oświetlenie. Można wybrać pierwszą i ostatnią klatkę lub klatki, które zawierają skrajne położenia postaci w czasie ujęcia. Innymi klatkami, które warto przetestować, są te, w których usta postaci są otwarte, tak, że można zobaczyć, jak wygląda ich wnętrze, oraz te, w których dochodzi do kontaktu dwóch osób lub przedmiotów. Gdy ma się już listę klatek, które należy przetestować, można przełączać się między nimi podczas pracy nad oświetleniem. Gdy pracuje się nad jedną klatką i ustawia się światło kontrowe lub modyfi kuje światło kluczowe, należy przechodzić także do innych klatek i przeprowadzać dla nich testowe renderingi ujęcia, aby zobaczyć rezultaty dodawania lub modyfi kacji oświetlenia. Jeśli przygotowujemy materiał w rozdzielczości kinowej, nie jesteśmy zwykle w stanie wyrenderować przez noc wszystkich klatek. Zamiast tego powinniśmy wyrenderować w rozdzielczości kinowej nową wersję tylko kilku głównych klatek po zmianie oświetlenia. Jeśli konieczne jest obejrzenie oświetlenia podczas animacji, można także wyrenderować całe ujęcie przy niższej rozdzielczości, renderując czasami co drugą lub co trzecią klatkę przy dłuższych ujęciach. Selektywny i rozważny wybór tego, co renderujemy w celach testów, jest kluczem do uzyskania poprawnego rezultatu w rozdzielczości kinowej już za pierwszym podejściem. Łączenie świateł z postaciami Czy postacie potrzebują w ogóle własnych źródeł światła? Jeśli oświetla się fi lm animowany i istnieją już światła oświetlające plan, to czy mogłyby one zostać użyte do oświetlania postaci? Można wyrenderować na próbę kilka różnych klatek sceny, aby zobaczyć, jak wyglądają postacie oświetlone wyłącznie już istniejącymi światłami. Czasami rezultat może wyglądać zadowalająco. Najczęściej jednak okazuje się, że światła poprawnie oświetlające plan nie oświetlają odpowiednio postaci. Aby zyskać pełną kontrolę nad oświetleniem postaci, często zachodzi potrzeba stworzenia osobnych świateł, które będą połączone wyłącznie z nią. Wówczas światła oświetlające plan będą połączone tylko z tłem, a nie z postacią. Kąt padania, jasność i kolor świateł oświetlających postacie powinny komponować się z oświetleniem planu. Jednak dążenie Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.165 165 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.165 165 2007-06-19 19:07:59 2007-06-19 19:07:59 166 Cyfrowe oświetlenie i rendering do uzyskania idealnej zgodności z oświetleniem planu od strony technicznej nie powinno przesłaniać kwestii takich jak modelowanie za pomocą światła czy podkreślanie przy jego użyciu animacji postaci i opowiadanej historii. W przypadku wielu fi lmów każda postać ma swoją własną grupę świateł połączonych tylko z nią, nazywaną instalacją świetlną. Można modyfi kować położenie i kolor tych świateł, aby dopasować je do warunków różnych planów, w których pojawia się postać. Jednak w sceneriach z dużą ilością sztucznych świateł, na przykład w biurze z wieloma lampami, sztuczne światła z planu powinny oświetlać postać razem ze światłem kluczowym, wypełniającym i innymi światłami zawartymi w instalacji świetlnej danej postaci. Zmiany w technologii Zestaw narzędzi grafi ka oświetleniowego ciągle się powiększa, zwłaszcza o nowe opcje renderowania światła wypełniającego i odbitego. Użycie świateł spot ze zwykłymi cieniami opartymi o mapy głębokości w celu tworzenia świateł wypełniających i odbitych może dawać zadowalające rezultaty, ale współczesne renderery posiadają mnóstwo alternatywnych rozwiązań, włączając w to okluzję otoczenia (ang. ambient occlusion), oświetlenie oparte na obrazie (ang. image-based lighting, IBL) oraz globalne oświetlenie (ang. global illumination, GI). Zostały one omówione w rozdziale 4. przy kwestiach oświetlania środowiska i wnętrz. W przypadku postaci przemysł animacyjny przyjmuje te techniki z ostrożnością, często w ograniczonym zakresie, tylko dlatego, że obliczanie ich dla każdej klatki animacji może być bardzo powolnym procesem. Okluzja otoczenia dla postaci Okluzja otoczenia w ciągu ostatnich pięciu lat przeobraziła się z techniki uznawanej pierwotnie za zbyt powolną, aby można ją było zastosować w większości produkcji, do techniki, na której opiera się wiele wysokiej jakości projektów. Zmiana ta możliwa była dzięki postępowi zarówno w jakości oprogramowania, jak i w szybkości komputerów. Gdy stosuje się okluzję otoczenia dla postaci, rzucające cienie światła wypełniające mogą okazać się niepotrzebne. Okluzja otoczenia może zaciemnić zagłębienia ciała postaci, takie jak nozdrza, pachy, okolice za uchem oraz obszary między fałdami tkanin, tworząc efekt identyczny Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.166 166 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.166 166 2007-06-19 19:07:59 2007-06-19 19:07:59 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 167 z otrzymywanym za pomocą świateł wypełniających rzucających bardzo miękkie cienie. Rysunek 5.25 pokazuje okluzję otoczenia na postaci, światło wypełniające, które nie rzuca cieni, a następnie światło wypełniające pomnożone przez okluzję otoczenia. Rysunek 5.25. W przypadku stosowania okluzji dla postaci (po lewej) można renderować światła wypełniające, które nie rzucają cieni (w środku), a gdy okluzja pomnożona jest przez światło wypełniające, rezultat będzie przypominał cienie świateł wypełniających (po prawej). Jeśli renderer pozwala na połączenie okluzji otoczenia z shaderem danego światła, wówczas dla uzyskania najbardziej realistycznych rezultatów powinno się użyć okluzji otoczenia do zaciemnienia światła wypełniającego i odbitego, ale nie światła kluczowego. W ten sposób światło kluczowe może być zaciemniane przez prawdziwe cienie, rzucane w odpowiednim kierunku, a nie przez okluzję otoczenia. Zwłaszcza gdy światła kluczowe i wypełniające są różnego koloru, ich łączenie się w obszarach cienia może sprawić, że sceny będą wyglądać bardziej realistycznie. Nie każdy renderer pozwala na wybór świateł, których oświetlenie będzie zaciemniane przez okluzję otoczenia, a których nie; z powyższej wskazówki skorzystać można tylko wówczas, gdy posiada się tę opcję w swoim rendererze. Czasami pojawia się pokusa nadużywania okluzji otoczenia, aż w nierealistyczny sposób staje się ona dominującym komponentem cieniowania sceny. Ciemna i wydatna jak cień światła kluczowego okluzja otoczenia wygląda realistycznie tylko w przypadku bardzo niskiego stosunku key-to-fi ll, na przykład w pokoju z miękkim oświetleniem lub na zewnątrz podczas pochmurnego dnia. Mimo iż okluzja otoczenia dobrze wygląda, jest to tylko jeden z komponentów oświetlenia, często bardzo subtelny. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.167 167 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.167 167 2007-06-19 19:07:59 2007-06-19 19:07:59 168 Cyfrowe oświetlenie i rendering Jeśli animacja musi zostać szybko wyrenderowana i z tego powodu nie powinno się stosować w każdej klatce okluzji otoczenia, można na stałe wypalić jej część na postaci. Okluzję otoczenia można wypalić na teksturach postaci dla wnętrza nosa, ust oraz dla środka i okolic uszu. Należy upewnić się, że wypalona okluzja otoczenia nie zaciemnia zauważalnie obszaru bezpośrednio oświetlonego światłem kluczowym. Powinna ona zaciemniać głównie miejsca oświetlone światłem wypełniającym. IBL oraz GI dla postaci Oświetlenie oparte na obrazie jest wspaniałym źródłem światła wypełniającego i może być wykorzystywane dla postaci w tym samym stopniu co dla scenerii. Wykorzystując IBL, można dojść do wniosku, że nie ma potrzeby stosowania wielu źródeł światła wypełniającego lub pośredniego, zwłaszcza gdy scena znajduje się na zewnątrz. IBL daje najlepsze rezultaty przy symulowaniu światła pochodzącego z dużej odległości, więc byłoby idealnym źródłem światła wypełniającego pochodzącego z nieba, ale niezbyt dobrym źródłem światła padającego ze stojącej niedaleko lampy. Globalne oświetlenie jest zwykle uważane za zbyt wolne, aby można było je wykorzystywać przy większych animowanych projektach. Gdy już się je wykorzystuje, jest to zwykle jego uproszczona forma, uwzględniająca tylko jedno odbicie światła między powierzchniami i obliczająca pośrednie oświetlenie w oparciu o uproszczone modele zamiast wykorzystywać cały plan. Być może pewnego dnia GI w animacji stanie się codziennością tak jak okluzja otoczenia, ale aby tak się stało, potrzebne będą szybsze komputery. Podczas gdy istnieje wiele nowych metod uzyskania światła wypełniającego i odbitego, źródła światła pełniące inne funkcje ciągle najlepiej jest dodawać jako proste światła typu spot z cieniami opartymi o mapy głębokości lub z cieniami raytracingowymi. Światła kluczowe, kontrowe, półkontrowe oraz źródła światła odbijanego w sposób kierunkowy nie zmieniły się bardzo przez dziesięć ostatnich lat i nie zapowiada się, aby miały być wkrótce zastąpione innymi narzędziami. Rozpraszanie podpowierzchniowe Wiele shaderów w programach 3D posiada parametr półprzezroczystości (ang. translucency), który może sprawić, że cienka powierzchnia, na przykład liść, abażur czy kawałek papieru, wydawać się będą półprzezroczyste. Jednak w przypadku grubszych obiektów, takich jak postacie, Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.168 168 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.168 168 2007-06-19 19:08:05 2007-06-19 19:08:05 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 169 półprzezroczystość skóry najlepiej symulować za pomocą shaderów wykorzystujących rozpraszanie podpowierzchniowe (ang. subsurface scattering). Rysunek 5.26 przedstawia głowę ze zwykłym, nieprzezroczystym shaderem (po lewej). Głowa wyrenderowana z rozpraszaniem podpowierzchniowym (po prawej) przejawia wyraźną reakcję na jasne światło kontrowe umieszczone za lewym uchem. Rysunek 5.26. Bez rozpraszania podpowierzchniowego (po lewej) postać jest nieprzezroczysta, z rozpraszaniem podpowierzchniowym (po prawej) można dostrzec, gdzie za uchem umieszczone jest źródło światła. Rozpraszanie podpowierzchniowe symuluje rozpraszanie promieni światła wewnątrz półprzezroczystych materiałów. Nieważne, jak starannie oteksturowało się powierzchnię skóry — może ona ciągle wyglądać sztucznie, jeśli nie posiada realistycznej półprzezroczystości. Na skórze rozpraszanie podpowierzchniowe widoczne jest w trzech głównych obszarach: • Gdy jasne światło oświetla od tyłu cienkie części ciała, na przykład uszy i nos, może rozświetlać je na czerwono. Zjawisko to nazywane jest rozpraszaniem do przodu (ang. forward scattering), ponieważ światło pada na bardziej oddaloną powierzchnię i po rozproszeniu opuszcza obiekt przez powierzchnię położoną z przodu. • Granica, przy której światło traci zupełnie intensywność, nabiera czerwonawego blasku również w wyniku rozpraszania do przodu. • Krawędzie cieni na skórze mogą wydawać się czerwonawe. Spowodowane jest to rozpraszaniem do tyłu (ang. back scattering), czyli światłem wpadającym pod skórę, a następnie opuszczającym ją w pobliżu punktu, przez który wpadło. Zjawisko to występuje częściej w mięsistych obszarach, takich jak policzki. Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.169 169 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.169 169 2007-06-19 19:08:05 2007-06-19 19:08:05 170 Cyfrowe oświetlenie i rendering Rysunek 5.27 pokazuje te zjawiska na prawdziwych fotografi ach. Należy zauważyć, że użyte zostało bardzo jasne światło, aby efekty były wyraziste. W większości przypadków rozpraszanie podpowierzchniowe jest bardzo subtelne. Jednak ludzka skóra jest materiałem, z którym jesteśmy bardzo blisko zaznajomieni i uchwycenie subtelnych detali jej cieniowania jest kluczem do stworzenia realistycznej, ujmującej postaci. Rysunek 5.27. Fotografie rozpraszania podpowierzchniowego pokazują rozpraszanie do przodu (A), czerwonawą granicę cienia (B) i czerwone krawędzie cieni (C). Jeśli shader skóry wykorzystuje rozpraszanie podpowierzchniowe, dobrym pomysłem jest obliczenie rozpraszania również dla wszystkich pozostałych części głowy, takich jak zęby czy gałki oczne. Należy pamiętać, że rozpraszanie podpowierzchniowe symuluje światło przechodzące przez model, więc wewnętrzne części głowy również powinny zostać uwzględnione w obliczeniach. Mapowanie zróżnicowania Na obrazach wyrenderowanych z wykorzystaniem rozpraszania podpowierzchniowego głowa postaci może czasami sprawiać wrażenie, jakby była zrobiona z wosku, a nie z ciała i krwi. Woskowaty wygląd jest właściwie rezultatem używania rozpraszania podpowierzchniowego bez wykorzystania tekstur różnicujących rozpraszanie w różnych częściach twarzy. Całkowicie równomierne rozpraszanie podpowierzchniowe wygląda woskowato, ponieważ wosk jest jednorodnym materiałem, który równomiernie rozprasza światło. Pod skórą znajduje się mieszanina kości, mięśni, chrząstek i tłuszczu — każdy z tych materiałów w inny sposób rozprasza światło i znajduje Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.170 170 Cyfrowe-oswietlenie-i-rendering.170 170 2007-06-19 19:08:06 2007-06-19 19:08:06 ROZDZIAŁ PIĄTY: Oświetlenie stworzeń, postaci i animacji 171 się na innej głębokości pod skórą. Fizyczne wymodelowanie wszystkich tych komponentów byłoby zbyt skomplikowane w przypadku modeli animowanych. Jednak obserwowane w świecie rzeczywistym własności mogą być odtworzone poprzez malowanie map, które kontrolują rozpraszanie podpowierzchniowe. Przykładowo, efekt rozpraszania do tyłu mógłby zostać uwydatniony za pomocą mapowania w obszarach takich jak policzki, w których pod skórą znajduje się więcej mięśni, a zredukowany na czole lub brodzie, gdzie bezpośrednio pod skórą znajduje się kość. Może zajść potrzeba przygotowania dwóch map: jednej kontrolującej głębokość (skalę) rozpraszania podpowierzchniowego, aby kontrolować jego zasięg, i drugiej, kontrolującej kolor światła pośredniego, który jest zależny na przykład od tego, czy światło trafi a na żyły bądź tkankę. Imitowanie rozpraszania podpowierzchniowego Dostępna staje się coraz większa liczba shaderów i rozwiązań oferujących miękkie, naturalnie wyglądające rozpraszanie podpowierzchniowe. Jednak dodatkowy czas potrzebny jest zarówno na ich konfi gurację, jak i rendering. Niektóre z wizualnych efektów rozpraszania podpowierzchniowego można imitować za pomocą prostszych modyfi kacji shaderów i
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Cyfrowe oświetlenie i rendering. Wydanie II
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: