Deci, pentru ca modelele 3D să arate natural într-o imagine randată, acestea trebuie să fie iluminate corespunzător. În mod implicit, 3ds max 7 folosește propriul sistem, care luminează uniform obiectele dintr-o scenă 3D. Cu acest sistem de iluminare, nu există umbre în imaginea finală, ceea ce pare nenatural. Pentru a face obiectele să arunce umbre, trebuie să adăugați surse de lumină scenei. De îndată ce sursele de lumină apar în scenă, sistemul de iluminare folosit de 3ds max 7 se oprește automat.

Sursele de lumină din 3ds max 7 sunt împărțite în direcționale (Spot) și omnidirecționale (Omni). Prima categorie include Target Spot, Free Spot și mr Area Spot (utilizat de mental ray). Luminile omnidirecționale includ Omni și mr Area Omni (Omni utilizat de redarea mental ray).

Luminile direcționale sunt folosite în principal pentru a ilumina un obiect sau o zonă specifică a scenei. Folosind surse de lumină direcționale, puteți simula, de exemplu, lumina farurilor mașinii, fasciculul unui spot sau lanternă etc. Sursele de lumină omnidirecționale emit lumină uniform în toate direcțiile. Folosindu-le, puteți simula, de exemplu, iluminarea de la lămpi electrice, felinare, lumină de flacără etc.

Indiferent de sursa de lumină utilizată în scenă, aceasta este caracterizată de parametri precum Multiplicator (Luminozitate), Decay (Atenuare) și Shadow Map (Tipul de umbră aruncată) (Fig. 6.1). În mod implicit, Multiplicatorul oricărei surse de lumină este setat la unul, iar opțiunea Decay este dezactivată.

Deoarece în viața reală lumina de la surse respectă legile fizicii, intensitatea propagării luminii depinde de distanța până la sursa de lumină. Dacă doriți să simulați o sursă de lumină realistă, trebuie să setați funcția Decay în setările sursei de lumină, care este determinată de dependența inversă a luminii de distanță sau de pătratul distanței. A doua opțiune descrie cel mai precis propagarea luminii.

Când creați iluminarea scenei în raport cu sursele de lumină, sunt adesea folosite următoarele efecte.

• Lumină de volum - Lumina creată de sursă colorează spațiul în culoarea sursei. În viața reală, acest efect poate fi observat în încăperi întunecate, prăfuite sau cu fum. Un fascicul de lumină care străbate întuneric este clar vizibil.
• Efecte lentile - Amintește de efectul care se obține în viața reală asupra unei imagini atunci când se utilizează lentile speciale cu diferite sisteme de lentile. Acestea pot fi evidențieri de diverse forme, reflexii etc.

Orez. 6.1. Setări Omni Light Source

Pentru a utiliza un efect, în panoul de rulare setări Atmosfere și efecte a sursei de lumină, faceți clic pe butonul Adăugare și selectați efectul dorit în fereastra Adăugare atmosferă sau Efect (Figura 6.2).

Orez. 6.2. Adăugați o fereastră de atmosferă sau de efect

De asemenea, puteți adăuga un efect la scenă rulând Redare > Mediu sau apăsând tasta 8 În fereastra Mediu și efecte, accesați fila Efecte și apoi utilizați butonul Adăugare pentru a adăuga unul dintre efecte în scenă.

Orez. 6.3. Fereastra Mediu și efecte

Pentru a configura efectul, utilizați butonul Configurare din ruloul de setări Atmosfere și efecte a sursei de lumină. Aceasta vă va duce la fereastra Mediu și efecte. Pentru ca programul să calculeze efectul, trebuie să specificați în setările sale la ce sursă de lumină se aplică efectul selectat. Faceți clic pe butonul Alegeți lumină (Fig. 6.3), apoi faceți clic pe sursa de lumină din fereastra de proiecție.

Mediul 3dsMax ne oferă mai multe surse de lumină (IL) care funcționează corect cu vizualizatorul standard de scanare (Scanline Default Renderer). Toate diferă prin modul în care este emisă lumina și, în al doilea rând, prin forma umbrei aruncate. Ele pot fi folosite pentru a simula aproape orice schemă de iluminare disponibilă în lumea reală. Toate circuitele integrate standard disponibile în 3dsMax reproduc proprietățile surselor găsite în viața noastră. Disponibil în prezent în 3dsMax: Target Spot, Free Spot, Target Direct, Free Direct, Omni, SkyLight.

Puteți crea oricare dintre aceste surse după cum urmează.

1. Accesați panoul Creare.
2. Selectați categoria Lumini.
3. În lista derulantă, definiți tipul sursei ca Standard.
4. Selectați IS dorit.

Sursele mr Area Omni și mr Area Spot funcționează corect numai cu vizualizatorul Mental Ray.

Deci care sunt aceste surse?

Loc țintă și Loc liber

O sursă de lumină spot simulează propagarea luminii printr-un fascicul focalizat. Putem observa un comportament similar într-un reflector, far, lanternă, faruri de mașină etc.

Fig. 1 Distribuția luminii și forma umbrei la o sursă de tip Spot

Deoarece razele de lumină emise se îndepărtează de punctul de radiație într-un unghi, umbra proiectată de această sursă crește în suprafață pe măsură ce se îndepărtează de obiect. Este logic să presupunem că un astfel de circuit integrat nu este aplicabil pentru simularea luminii solare, dar este bine potrivit pentru circuitele integrate artificiale. În cazuri rare, este posibilă imitarea parțială a efectelor naturale - de exemplu, trecerea luminii solare prin goluri din nori sau prin frunziș din pădure (Fig. 2, dreapta sus).

Fig.2 Exemple de fascicule de lumină reale

Target Direct și Free Direct

O sursă de lumină directă simulează propagarea razelor paralele. Lumina este emisă nu dintr-un punct, cum este cazul Spot IC, ci dintr-un plan. În natură, sursa razelor paralele este soarele. O astfel de sursă permite proiectarea umbrelor asupra obiectelor sub formă de proiecții alungite, fără a le extinde pe măsură ce se îndepărtează de obiect.

Fig. 3 Distribuția luminii și forma umbrei la o sursă de tip Direct

Omni emite lumină dintr-un punct în toate direcțiile posibile. Umbrele obiectelor expuse la radiația Omni seamănă cu forma umbrelor spot. Acestea sunt proiecții care se extind odată cu distanța față de obiect. Cu Omni putem imita lumina din lumânări, lămpi diverse, fulgere cu bileși așa mai departe.

Fig.4 Distribuția luminii și forma umbrei la o sursă de tip Omni

Fig.5 Exemple de surse de lumină punctiforme

Lucarnul

Imaginați-vă un dom uriaș deasupra scenei dvs. în 3dsMax, cu lumină care emană de la suprafață. Razele sunt reflectate în mod repetat de obiecte și în cele din urmă se estompează, pierzând energie. Iluminare cuprinzătoare cu reflexii multiple.

Fig.6 Distribuția luminii și forma umbrei la o sursă Skylight

Ca rezultat, obținem o imagine uniformă de iluminare și umbre fine (Fig. 7). Exact așa funcționează Skylight. O astfel de iluminare este adesea autonomă și nu necesită circuite integrate suplimentare. Această metodă de iluminare elimină golurile negre din umbră și, prin urmare, pierderea detaliilor.

Fig.7 Umbre moi sub iluminarea luminator

Vizualizator standard = calitate scăzută?

Ar fi o greșeală să credem că Default Scanline Renderer (DSR) este o epocă de piatră și rendererele Vray, Mental Ray, Final Render, Brazilia etc. sunt folosite peste tot. Veți fi surprins, dar multe sarcini sunt rezolvate de rendererul standard al pachetului (în cazul 3dsMax, acesta este DSR). De exemplu, materialul pentru videoclipul „Crăbunirea navei” a fost redat folosind DSR obișnuit.

Fig.8 Cadre de vizualizare a căderii unui avion doborât

Prin urmare, nu trebuie să vă gândiți că nu puteți obține o lumină frumoasă folosind un vizualizator standard și surse de iluminare standard. Până la urmă, lumina este setată de artist, nu de programul de vizualizare.

Fig.9 Vizualizarea folosind programul de randare implicit a liniei de scanare

Setări surse de lumină

Spot și Direct (țintă și gratuit).

Fig. 10 prezintă derulările de setări IC (acestea pot fi găsite dacă accesați paleta Modificare, după ce ați selectat mai întâi IC-ul).

Fig.10 Setările sursei de lumină (Spot,Direct)

Sul
Parametri generali

1. Activați/dezactivați sursa de lumină
2. Schimbați tipul IP (Spot, Direct, Omni)
3. Activați/dezactivați marcatorul țintă (activ pentru Spot/Direct)
4. Distanța de la IS la marcatorul țintă
5. Activați/dezactivați redarea umbră pentru acest IP
6. Utilizați/nu utilizați setările globale de umbră
   Dacă este dezactivat, un tip special de umbră poate fi utilizat pentru acest IC. Dacă este activat, atunci toate IP-urile din scenă vor avea același tip de umbre
7. Tipul de umbră (Umbre avansate cu trasare de raze, Umbre de zonă, Umbre cu trasare de raze, Hărți de umbre)
   În a doua parte mai multe despre fiecare tip
8. Afișează o fereastră în care puteți exclude obiecte din zona de influență IS

Intensitate/Culoare/Atenuare

1. IS intensitatea
2. Ton deschis de culoare
3. Tip de estompare (niciunul, invers, pătrat invers)
4. Distanța la care lumina începe să se estompeze
5. Afișați „lentila” de atenuare (chiar și atunci când IC-ul este inactiv). Ajută la evaluarea vizuală a limitei de atenuare
6. Parametrii atenuării „aproape”. Utilizare - activare. Afișare - afișați „lentilele” de atenuare. Start/End - limite, început și sfârșit de atenuare
7. Parametri de atenuare departe

Efecte avansate

1. Vă permite să setați contrastul dintre zonele de lumină și umbră
2. Vă permite să neteziți granița dintre zonele de lumină și umbră
3. Activați/dezactivați iluminarea difuză IC
4. Activați/dezactivați strălucirea de la IC
5. Activați/dezactivați iluminarea ambientală
6. Puteți adăuga o hartă pentru a simula o formă complexă a fasciculului. De exemplu, trecerea printr-un grătar sau frunziș. Bifa de vizavi: activare/dezactivare efect

Spotlight/Parametri direcționali

1. Afișați conul/cilindrul de propagare a luminii (chiar dacă nu este selectat IC)
2. Măriți zona de distribuție a luminii. Vă permite să scăpați de pata de lumină
3. Dimensiunea „punctului fierbinte” - con/cilindru interior
4. Dimensiunea conului/cilindrului exterior
   Pentru Spotlight - unghiuri de emisie de lumină în grade. Pentru Direcțional - razele în unități de măsură, de exemplu în mm. Cu cât dimensiunile conului/cilindrului exterior și interior diferă mai mult, cu atât punctul de lumină este mai neclar.
5. Forma în secțiune transversală a conului/cilindrului de lumină
6. Aspect - proporțiile secțiunii dreptunghiulare a conului/cilindrului (implicit 1 - secțiune pătrată). Aspectul poate fi ajustat folosind harta încărcată

Parametrii de umbră

1. Culoarea umbrei
2. Densitate - densitatea umbrei. Valoarea 1 - opacitate maximă
3. Pe - vă permite să utilizați cardul (articolul 4)
4. Culoarea cărții adăugate este amestecată cu culoarea umbrei
5. Pe - vă permite să amestecați culoarea luminii cu culoarea (sau culorile dacă harta este activată) a umbrei
6. Activarea acestei opțiuni permite efectelor atmosferice să arunce umbre
7. Opacitatea umbrei (implicit 100)
8. Amestecarea unei culori atmosferice într-o culoare umbră

Atmosfere și efecte

1. Vă permite să adăugați efecte legate de IP
2. Îndepărtează efectele adăugate
3. Lista efectelor adăugate
4. Deschiderea ferestrei de setări pentru efectul selectat

Omni

Defilările de parametri sunt similare. Singurul lucru care lipsește este lansarea Spotlight/Directional Parameters, deoarece Omni IC nu are un con sau cilindru de propagare.

Lucarnul

Sursa de lumină Skylight are parametri unici, deși are un singur scroll.

1. Activați/dezactivați IS
2. Intensitatea luminii (luminozitate)
3. Folosiți aceeași culoare ca și culoarea domului care este setată în setările globale de mediu (Randare -> Mediu...)
4. Utilizați culoarea specială a domului
5. Culoare dom
6. Activați cardul (pasul 8)
7. Dacă este mai mică de 100, atunci culorile hărții sunt amestecate cu culoarea domului Sky Color
8. Setați harta (se recomandă HDR)
9. Activați/dezactivați proiectarea umbrelor
10. Numărul de raze per probă - ajustează calitatea redării umbrelor. Cu cât mai mult, cu atât mai bine. Pentru animație, această valoare ar trebui să fie destul de mare (>30) pentru a evita pâlpâirea
11. . O valoare de zero indică faptul că umbra nu este separată de obiect (cu excepția, desigur, când obiectul este levitat)

Iluminare în 3dsMax. Partea 2: Configurarea umbrelor

Dintre sursele de lumină standard, trei surse (și anume Spot, Direct și Omni) ne permit să alegem tipul de umbre de calculat. Dacă folosim standardul Default Scanline Renderer (DSR), atunci următoarele vor fi de interes pentru noi: Umbre avansate cu urmărire de raze, Umbre zone, Umbre cu urmărire de raze, Hărți de umbre.

Când selectați un tip de umbră dintre derulările cu parametrii IS, apare un defilare cu parametrii de umbră, al cărui nume începe cu numele tipului.

Harta în umbră

Cel mai simplu și mai puțin solicitant tip de umbre în ceea ce privește resursele de calcul.

1. Distanța obiectului față de umbra proiectată
2. Dimensiunea hărții pe baza căreia se calculează umbra. Cu cât harta este mai mare, cu atât calitatea umbrei calculate este mai bună. Este mai bine să folosiți numere de ordinul 2n
3. Estomparea marginii umbrei. Mărirea parametrului vă permite să scăpați de marginea zimțată atunci când rezoluția hărții este scăzută
4. Parametru responsabil pentru controlul valorii Bias. Dezactivat implicit (cel mai bun rezultat în majoritatea cazurilor). În cazul animației, activarea opțiunii
5. Dacă este dezactivată, lumina trece prin suprafață dacă lovește poligoane cu valorile normale îndreptate spre ea. Activarea acestei opțiuni vă permite să obțineți umbre corecte

În Fig. 1, rândul de sus de imagini arată clar schimbarea calității umbrei pe măsură ce parametrul Dimensiune crește. Chiar și o creștere semnificativă a dimensiunii hărții nu rezolvă problema marginilor zimțate ale umbrei, deși modelul umbrei devine cu siguranță mai detaliat.

În al doilea rând, în toate cele trei cazuri dimensiunea hărții rămâne aceeași, dar parametrul Sample Range se modifică. Mărind-o treptat, am scăpat de crete, estompând marginea umbrei.

Fig.1 Modificarea calității umbrei tip Shadow Map cu diverși parametri

Umbre trasate cu raze

Acest tip de umbră este calculat pe baza unui algoritm de urmărire. Au margini clare și sunt practic imposibil de personalizat.

Umbra trasată cu raze este mai precisă în comparație cu Harta umbră. În plus, este capabil să țină cont de transparența obiectului, dar în același timp este „uscat” și clar, ceea ce nu pare foarte natural în majoritatea cazurilor. Ray-Traced Shadow este mai solicitantă pentru resursele computerului decât Shadow Map.

1. Distanța obiectului față de umbra proiectată
2. Adâncimea de urmărire este un parametru responsabil pentru dezvoltarea umbrei. Creșterea acestei valori poate crește semnificativ timpul de randare

Redarea umbrelor cu trasare de raze cu un IC de tip Omni va dura mai mult decât o combinație de umbre cu trasare de raze + spot (sau direcțional)

Fig.2 Umbre cu trasare cu raze de la obiecte opace și transparente

Umbre avansate cu trasarea razelor

Umbrele de acest tip sunt foarte asemănătoare cu Ray-Traced Shadows, dar, după cum sugerează și numele, au setări mai avansate care permit calcule mai naturale și corecte.

1. Metoda de generare a umbrei
   Simplu- un singur fascicul iese din IC. Umbra nu acceptă nicio setare de anti-aliasing sau de calitate
   1-Pass Antialias- se simuleaza emisia unui fascicul de raze. Mai mult, același număr de raze este reflectat de pe fiecare suprafață iluminată (numărul de raze este ajustat de Shadow Quality).
   2-Pass Antialias- Similar, dar sunt emise două fascicule de raze.
2. Dacă este dezactivat, atunci lumina trece prin suprafață dacă lovește poligoane cu normalurile îndreptate în direcția ei. Activarea acestei opțiuni vă permite să obțineți umbre corecte
3. Numărul de raze emise de o suprafață iluminată
4. Numărul de raze secundare emise de suprafața iluminată
5. Raza (în pixeli) marginii umbrei este estompată. Mărirea parametrului îmbunătățește calitatea neclarității. Dacă micile detalii se pierd la estomparea marginii, corectați acest lucru prin creșterea integrității umbrei
6. Distanța obiectului față de umbra proiectată
7. Un parametru care controlează aleatoritatea razelor. Inițial, razele sunt direcționate de-a lungul unei grile stricte, care poate provoca artefacte neplăcute. Introducerea haosului va face umbra să pară mai naturală
   Valorile recomandate sunt 0,5-1,0. Dar umbrele mai neclare vor necesita o cantitate mai mare de Jitter

Umbrele zonei

Acest tip de umbră vă permite să țineți cont de dimensiunile sursei de lumină, astfel încât să puteți obține umbre naturale extinse care „se despart” și se estompează pe măsură ce vă îndepărtați de obiect. 3dsMax produce aceste umbre prin amestecarea unui număr de „eșantioane” de umbre. Cu cât mai multe „eșantioane” și cu cât amestecul este mai bun, cu atât umbra calculată este mai bună.

1. Forma unei surse de lumină imaginare care vă permite să determinați natura umbrei.
   Simplu- un singur fascicul iese din IC. Umbra nu acceptă nicio setare de anti-aliasing sau de calitate.
   Lumină dreptunghiulară- simulează emisia de lumină dintr-o zonă dreptunghiulară.
   Disc Light- CI se comportă ca și cum ar fi căpătat forma unui disc.
   Cutie Lumină- imitarea IC cubici.
   Lumina Sferei- imitarea unui IC sferic.
2. Dacă este dezactivată, lumina trece prin suprafață dacă lovește poligoane cu valorile normale îndreptate spre ea. Activarea acestei opțiuni vă permite să obțineți umbre corecte.
3. Controlează numărul de raze emise (neliniare). Cu cât numărul este mai mare, cu atât mai multe raze, cu atât calitatea umbrei este mai mare.
4. Parametru responsabil pentru calitatea umbrei. Pentru un calcul rațional, setați întotdeauna numărul mai mare decât Shadow Integrity.
5. Raza (în pixeli) marginii umbrei este estompată. Mărirea parametrului îmbunătățește calitatea neclarității. Dacă micile detalii se pierd la estomparea marginii, corectați această situație prin creșterea integrității umbrei.
6. Distanța obiectului față de umbra proiectată.
7. Un parametru care controlează aleatoritatea razelor. Inițial, razele sunt direcționate de-a lungul unei grile stricte, care poate provoca artefacte neplăcute. Introducerea haosului va face umbra să pară mai naturală.
8. Dimensiunile sursei imaginare. Lungime - lungime, Lățime - lățime, Înălțime (activ numai pentru Box Light și Sphere Light) - înălțime.

Să aruncăm o privire la Fig.3. Pe primul fragment. Mai multe „eșantioane” de umbră sunt suprapuse unele peste altele fără nicio amestecare. În al doilea fragment, acestea sunt deja amestecate (cantitatea de fluctuație a fost schimbată de la 0,0 la 6,0). „Probele” mixte sunt percepute ca o umbră mai naturală, dar calitatea acesteia lasă de dorit. Al treilea fragment arată o umbră cu o calitate excelentă (Shadow Integrity și Shadow Quality au fost modificate de la valori individuale la 8 și, respectiv, 10).

Al doilea rând din Fig. 3. ilustrează modul în care caracterul umbrei se schimbă dacă mărim dimensiunea sursei imaginare. În acest caz, avem o sursă imaginară de tip Rectangle Light (plat dreptunghiular). Pe măsură ce zona sursă crește, neclaritatea umbrei crește.

Fig.3 Modificarea calității umbrei tip Area Shadow cu diferiți parametri

Unele valori ale parametrilor sunt de natură consultativă, dar totul este limitat doar de imaginația ta. Cel mai bun mod de a-ți da seama este prin experimentare. Nu vă fie teamă să experimentați cu lumina. Prinde starea de spirit a imaginii viitoare și cedează setărilor.

În Fig.4. cavaler de șah cu un material bazat pe o textura de lemn procedurală simplă. Trei surse de lumină colorate în culori diferite. Configurare simplă, dar figura arată totuși bine.

Fig.4 Piesa de șah „Cavalerul”. Vizualizarea subiectului

rezumat

Iluminarea este una dintre cele mai importante etape în lucrul la o scenă tridimensională. La prima vedere, poate părea că informațiile uscate ale lecției nu pot fi aplicate muncii creative. Cu toate acestea, cu ingeniozitatea adecvată și munca grea, puteți obține rezultate incredibile. La urma urmei, toate imaginile digitale sunt doar colecții de unu și zero, iar 3dsMax este doar un alt instrument pentru tine, la fel ca un creion sau o pensulă.

Înțelegerea luminii în grafica 3D
În orice editor grafic tridimensional (Lightwave 3D, Maya, Softimage, 3ds Max etc.), realismul imaginii redate depinde de trei factori principali: calitatea modelului tridimensional creat, texturile și scena bine realizate. iluminat. Aceeași scenă, redată sub lumini diferite, poate arăta complet diferit. Când poziția surselor de lumină în scenă se schimbă, colorarea obiectelor și forma umbrelor proiectate sunt distorsionate și apar zone prea inundate de lumină sau prea întunecate.
Crearea unei lumini realiste într-o scenă este una dintre cele mai mari provocări în dezvoltarea graficii 3D. În realitate, o rază de lumină incidentă suferă un număr mare de reflexii și refracții, așa că este foarte rar să găsești umbre ascuțite, neîncețoșate. Un alt lucru este grafica pe computer. Aici, numărul de incidențe și reflexii ale fasciculului este determinat doar de capacitățile hardware ale computerului. Până la un anumit punct, grafica 3D a fost dominată de umbre dure. Scena cu care lucrează designerul este doar un model fizic simplificat, astfel încât imaginea redată nu seamănă întotdeauna cu lucrul real. Dar, în ciuda acestui fapt, iluminarea într-o scenă 3D poate fi totuși adusă mai aproape de real. Pentru a face acest lucru, trebuie să urmați două reguli:
* instalați surse de lumină și selectați luminozitatea (parametrii) acestora astfel încât scena să fie uniform iluminată;
* setați setările de vizualizare a luminii.

NOTĂ
În ciuda faptului că sursele de lumină sunt cel mai adesea folosite pentru a ilumina obiectele dintr-o scenă, uneori lumina este folosită ca obiect independent, de exemplu, pentru a simula o lumină îndepărtată în noapte, un far, o stea pe cer etc.

Problema luminii în imagini a apărut cu mult înainte de apariția graficii 3D. Artiștii și fotografi au fost primii care au rezolvat problema luminii adecvate, mai târziu - cineaști, iar acum a devenit vital pentru dezvoltatorii de grafică tridimensională.
Cea mai comună metodă este iluminarea din trei puncte (sistem în trei puncte). Această abordare are succes atunci când iluminați un singur obiect (de exemplu, portretele într-un studio foto), poate să nu fie potrivită pentru scene tridimensionale complexe. Alegerea luminii depinde de numărul de obiecte, de proprietățile reflectorizante ale materialelor acestora și de geometria scenei.
Pentru iluminare, este important și ce tip de sursă de lumină este folosită. De exemplu, o sursă de lumină direcțională vă permite să concentrați atenția asupra unui anumit obiect, în timp ce o sursă punctiformă omnidirecțională vă permite să iluminați întreaga scenă.

Iluminat de scenă
Deci, pentru ca modelele 3D să arate natural într-o imagine randată, acestea trebuie să fie iluminate corespunzător. În mod implicit, 3ds Max 8 folosește propriul sistem, care luminează uniform obiectele dintr-o scenă 3D. Cu acest sistem de iluminare, nu există umbre în imaginea finală, ceea ce pare nenatural. Pentru a face obiectele să arunce umbre, trebuie să adăugați surse de lumină scenei. De îndată ce sursele de lumină apar în scenă, sistemul de iluminare folosit de 3ds Max 8 se oprește automat.
Sursele de lumină din 3ds Max 8 sunt împărțite în direcționale (Spot) și omnidirecționale (Omni). Prima categorie include Target Spot, Free Spot și mr Area Spot (utilizat de mental ray). Luminile gravate BCCHI includ Omni și mr Area Omni (utilizate de redarea mental ray).
Luminile direcționale sunt folosite în principal pentru a ilumina un obiect sau o zonă specifică a scenei. Folosind surse de lumină direcționale, puteți simula, de exemplu, lumina farurilor mașinii, fasciculul unui spot sau lanternă etc. Sursele de lumină omnidirecționale emit lumină uniform în toate direcțiile. Folosindu-le, puteți simula, de exemplu, iluminarea de la lămpi electrice, felinare, lumină de flacără etc.
Indiferent de sursa de lumină utilizată în scenă, aceasta este caracterizată de parametri precum Multiplicator (Luminozitate), Decay (Atenuare) și Shadow Map (Tipul de umbră aruncată) (Figura 13.1). În mod implicit, multiplicatorul oricărei surse de lumină este 1, iar opțiunea Decay este dezactivată.
Deoarece în viața reală lumina de la surse respectă legile fizicii, intensitatea propagării luminii depinde de distanța până la sursa de lumină. Dacă trebuie să simulați o sursă de lumină realistă, atunci în setările sursei de lumină trebuie să setați funcția Decay, care este determinată de dependența inversă a luminii de distanță sau de pătratul distanței. A doua opțiune descrie cel mai precis propagarea luminii.
Când creați iluminarea scenei în raport cu sursele de lumină, sunt adesea folosite următoarele efecte.
* Lumină de volum - lumina creată de sursă colorează spațiul în culoarea sursei. În viața reală, acest efect poate fi observat în încăperi întunecate, prăfuite sau cu fum. Un fascicul de lumină care străpunge întuneric este clar vizibil.
* Lens Effects - amintește de efectul care se obține în viața reală asupra unei imagini atunci când se utilizează lentile speciale cu diferite sisteme de lentile. Acestea pot fi evidențieri de diverse forme, reflexii etc.
Pentru a utiliza un efect, în panoul de rulare setări Atmosfere și efecte a sursei de lumină, faceți clic pe butonul Adăugare și selectați efectul dorit în fereastra Adăugare atmosferă sau Efect.

SFAT
De asemenea, puteți adăuga un efect la scenă rulând Redare --> Mediu sau apăsând tasta 8 În fereastra Mediu și efecte, accesați fila Mediu (pentru a adăuga efectul Lumină volum (Lumină volum) sau la fila Efecte. (pentru a adăuga efecte lentile), apoi faceți clic pe butonul Adăugare pentru a adăuga unul dintre efecte la scenă.

Pentru a configura efectul, utilizați butonul Configurare din ruloul de setări Atmosfere și efecte a sursei de lumină. Aceasta vă va duce la fereastra Mediu și efecte. Pentru ca programul să calculeze efectul, trebuie să specificați în setările sale la ce sursă de lumină se aplică efectul selectat. Faceți clic pe butonul Alegeți lumină și apoi faceți clic pe sursa de lumină din fereastra de proiecție.

Reguli pentru amplasarea surselor de lumină în scenă
Există multe tehnici pe care le puteți folosi pentru a ilumina o scenă pentru a ascunde imperfecțiunile minore și a evidenția detalii importante. De exemplu, pentru a da volum unui model tridimensional, este suficient să-l iluminați din spate. Acest lucru va crea o margine clară, separând vizual obiectul de fundal. Un alt exemplu: dacă doriți să iluminați jumătate dintr-un obiect, atunci cealaltă jumătate ar trebui să fie iluminată și de o sursă de lumină cu intensitate scăzută. În caz contrar, zona umbrită a modelului 3D va fi ascunsă în mod nefiresc în întuneric absolut. Acest lucru va fi vizibil mai ales dacă obiectul este situat cu partea întunecată îndreptată spre perete. În acest caz, lumina ar trebui să fie reflectată de perete și să sublinieze slab conturul părții umbrite a obiectului (acest lucru se întâmplă în realitate).
Alături de astfel de tehnici, există și recomandări generale despre cum să nu iluminați o scenă. De exemplu, sursa de lumină nu ar trebui să fie situată mult mai jos decât obiectul iluminat, deoarece acest lucru va oferi modelului un aspect nenatural. În realitate, cel mai adesea vedem obiecte iluminate de un candelabru sau de soare, așa că în scenele 3D sursa de lumină ar trebui să fie amplasată de sus. Acest lucru conferă scenelor realism.
Sursele de lumină cu intensitate mare trebuie folosite cu mare atenție. Iluminarea creată cu ajutorul lor poate provoca lumini puternice și poate distorsiona textura obiectului. În mod implicit, parametrul Multiplier al tuturor luminilor din 3ds Max 8 este setat la 1. Încercați să evitați valorile care depășesc acest număr, dacă este posibil, și utilizați parametrul Decay.

Sursele de lumină realiste, artificiale și naturale, emit lumină a cărei intensitate scade pe măsură ce te îndepărtezi de aceste surse. Toate sursele de lumină standard din 3ds Max 8 pot folosi diferite grade de atenuare - invers sau pătrat invers. Poate fi selectat din lista Tip a setărilor de Intensitate/Culoare/Atenuare a sursei de lumină. Gradul de atenuare care corespunde cel mai bine realității este Inverse Square, dar nu este întotdeauna convenabil de utilizat din cauza faptului că în apropierea sursei pot apărea zone prea puternic iluminate și complet întunecate la distanță de aceasta. O soluție la această problemă este creșterea valorii Multiplicatorului, mărind în același timp distanța dintre sursa de lumină și subiect.
Pentru a ilumina scena, este convenabil să utilizați o sursă de lumină principală și mai multe surse auxiliare. Ca sursă principală, puteți utiliza, de exemplu, una dintre cele 8 surse direcționale de lumină disponibile în arsenalul 3ds Max. Intensitatea surselor de lumină auxiliară ar trebui să fie semnificativ mai mică decât cea principală. În plus, sursele auxiliare nu ar trebui să creeze umbre din obiectele din scenă. O mulțime de umbre pot face o scenă să pară aglomerată.

SFAT
Când lucrați la iluminare, nu uitați că în proprietățile oricărei surse de lumină puteți specifica ce obiecte va lumina și pe care nu. Pentru a face acest lucru, faceți clic pe butonul Exclude din panoul de rulare Setări parametri generali și faceți setările necesare în fereastra care se deschide. Această caracteristică este necesară pentru a utiliza rațional resursele programului și pentru a nu supraîncărca procesul de vizualizare deja complex. Excluderea obiectelor din zona de influență a surselor de lumină poate fi considerată un fel de optimizare a scenei.

Astfel, alegerea poziției surselor de lumină într-o scenă este o sarcină destul de dificilă. Plasarea defectuoasă a surselor de lumină poate crea zone prea întunecate în scenă, iar obiectele în sine pot fi greu de văzut din cauza luminii insuficiente sau, dimpotrivă, a luminii prea puternice. Deoarece fiecare scenă 3D are propriile sale caracteristici geometrice unice, locația surselor va fi diferită pentru diferite scene. Din acest motiv, este dificil să se dezvolte reguli specifice care să poată fi urmate pentru a ilumina optim o scenă. Indiferent, există câteva sfaturi generale de urmat pentru a evita distrugerea compoziției 3D cu iluminare prost plasată.
* Nu ar trebui să setați valoarea luminozității surselor de lumină la mai mare sau egală cu 1 decât dacă este absolut necesar, deoarece acest lucru poate duce la supraexpunere și strălucire nedorită.
* Rețineți că obiectele iluminate din spate vor apărea puțin mai tridimensionale în imaginea finală.
* Dacă există mai multe surse de lumină în scenă, luminozitatea într-un singur punct este egală cu luminozitatea totală a tuturor surselor din scenă.
* A avea o mulțime de surse de lumină într-o scenă poate provoca o mulțime de umbre haotice, care vor fi inutile în imaginea redată.
* Dacă doriți să obțineți realism fotografic, atunci pentru a vizualiza scena este mai bine să utilizați vizualizări fotorealiste plug-in speciale, care din punct de vedere al preciziei de redare sunt cu un ordin de mărime mai mari decât modulul de vizualizare standard (Default Scanline Renclerer).

Caracteristicile tehnicilor de redare a luminii și umbrelor
Lumina are trei caracteristici principale: luminozitate (Multiplicator), culoare (Color) și umbre proiectate de la obiectele pe care le luminează (Shadows).
Când aranjați sursele de lumină într-o scenă, asigurați-vă că acordați atenție culorii lor. Sursele de lumină naturală au o nuanță albastră, dar pentru a crea o sursă de lumină artificială trebuie să îi dai o culoare gălbuie. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că culoarea sursei care simulează lumina stradală depinde de ora din zi. Dacă scena implică seara, iluminarea poate fi în nuanțele roșiatice ale unui apus de vară.
Diverse randeri oferă proprii lor algoritmi de generare a umbrelor. Umbra aruncată de la un obiect poate spune multe - cât de sus este deasupra solului, care este structura suprafeței pe care cade umbra, ce fel de sursă este obiectul iluminat etc. În plus, o umbră poate sublinia contrastul dintre prim-plan și fundal, precum și „afișarea” unui obiect care nu se afla în câmpul vizual al lentilei camerei virtuale. În funcție de forma umbrei aruncate de un obiect, scena poate sau nu să arate realistă.
După cum am spus mai sus, un fascicul real de lumină suferă un număr mare de reflexii și refracții, astfel încât umbrele reale au întotdeauna margini neclare. În grafica 3D, un termen special folosit pentru a descrie astfel de umbre este umbrele moi. Atingerea umbrelor moi este destul de dificilă. Multe dispozitive de randare rezolvă problema umbrelor moale adăugând o sursă de lumină non-punctivă, dreptunghiulară sau de altă formă, la interfața 3ds Max 8. O astfel de sursă emite lumină nu dintr-un punct, ci din fiecare punct de pe suprafață. Mai mult, cu cât suprafața sursei de lumină este mai mare, cu atât umbrele sunt mai blânde atunci când sunt redate.
Există diferite abordări pentru redarea umbrelor - folosind hărți în umbră(Harta în umbră), urme(Raytraced) și iluminare globală(Iluminare globală). Să le privim în ordine.
Utilizarea unei hărți de umbre vă permite să obțineți umbre neclare cu margini neclare. Setarea principală Shadow Map este dimensiunea hărții umbră (parametrul Dimensiune din lansarea de setări Shadow Map Params). Dacă dimensiunea hărții este redusă, va scădea și claritatea umbrelor rezultate.
Metoda de trasare face posibilă obținerea de umbre cu formă ideală, care, totuși, arată nenatural datorită conturului lor ascuțit. Urmărirea se referă la urmărirea căilor razelor de lumină individuale de la o sursă de lumină la obiectivul camerei, ținând cont de reflexia lor de la obiectele din scenă și de refracția în medii transparente. Metoda de urmărire este adesea folosită pentru a reda scene care conțin reflexii speculare.
Începând cu 3ds Max 5, metoda Area Shadows, care se bazează pe o metodă de trasare ușor modificată, este folosită pentru a obține umbre moi. Area Shadows (Shadow distribution) vă permite să calculați umbrele unui obiect ca și cum nu ar exista o singură sursă de lumină în scenă, ci un grup de surse de lumină punctuale distribuite uniform într-o anumită zonă.
Deși ray tracing reproduce cu acuratețe detaliile fine ale umbrelor generate, nu este o soluție de randare ideală datorită contururilor ascuțite ale umbrelor rezultate.
Metoda de iluminare globală (Radiosity) vă permite să obțineți umbre fine în imaginea finală. Această metodă este o alternativă la trasarea luminii. În timp ce urmărirea vizualizează numai acele zone ale scenei care sunt iluminate de raze de lumină, iluminarea globală calculează împrăștierea luminii în zonele neluminate sau umbrite ale scenei pe baza unei analize a fiecărui pixel din imagine. Acest lucru ia în considerare toate reflexiile razelor de lumină din scenă.

SFAT
Iluminarea globală vă permite să obțineți o imagine realistă, dar procesul de randare este foarte solicitant pentru stația de lucru și necesită, de asemenea, mult timp. Prin urmare, în unele cazuri este logic să folosiți un sistem de iluminare care simulează efectul luminii difuze. În acest caz, sursele de lumină trebuie amplasate în așa fel încât poziția lor să coincidă cu locurile de expunere directă la lumină. Astfel de surse nu ar trebui să creeze umbre și ar trebui să aibă luminozitate scăzută. Această metodă cu siguranță nu produce o imagine la fel de realistă pe cât poate fi obținută folosind o adevărată metodă de iluminare globală. Cu toate acestea, în scenele care au geometrie simplă, poate fi destul de util.

Există mai mulți algoritmi pentru calcularea iluminării globale, una dintre modalitățile de a calcula lumina reflectată este Photon Mapping. Această metodă implică calcularea iluminării globale pe baza creării unei așa-numite hărți fotonice. Harta fotonilor reprezintă informațiile privind iluminarea scenei colectate folosind trasarea.
Avantajul metodei de urmărire a fotonilor este că, odată salvate ca hartă fotonică, rezultatele urmăririi fotonilor pot fi utilizate ulterior pentru a crea efecte de iluminare globale în scenele de animație 3D. Calitatea iluminării globale calculată folosind trasarea fotonilor depinde de numărul de fotoni, precum și de adâncimea de urmărire. Folosind trasarea fotonilor, puteți calcula și efectul caustic.

Crearea unei surse de lumină

Ne vom uita mai întâi la surse În lumina reflectoarelor. Sunt Ţintă(direcțională) și Gratuit(gratuit). Diferența este că sursa direcțională are un obiect auxiliar Ţintă, care pare să „țintească” sursa de lumină. Vom folosi o sursă de lumină direcțională deoarece... este mai ușor să-l îndreptați în direcția corectă.

Folosind meniul Creați -> Lumini standard -> Lumini țintă Creați o sursă „reflector direcțional” și setați-o așa cum se arată în Figura 1.
Figura 1. Crearea unei scene.
Vizualizați scena. Rezultatul vizualizării poate fi văzut în Figura 2.

Figura 2. Redarea unei scene folosind o sursă de lumină.
Acum să ridicăm sursa de lumină în sus, astfel încât reflectorul să acopere o zonă mai mare și să mărim planul de sub ceainic (Fig. 3). După aceea, pentru a modifica parametrii sursei de lumină, selectați-o și accesați fila Modifica.

Figura 3. Sursa de lumină acoperă acum întregul ceainic, iar planul este mărit.

Într-un pergament Umbre bifeaza casuta Pe(activat) și setați metoda de redare a umbrelor la Adv. Ray Traced. Vizualizați scena - veți vedea că ceainicul nostru a început să arunce o umbră (Fig. 4).

Figura 4. Redare cu umbrele activate.
Dar, de regulă, pentru a ilumina în mod corespunzător scena, este necesar să iluminați obiectul cu o a doua sursă de lumină cu umbrele oprite. Deci creați o sursă de lumină ca Omniși poziționați-l așa cum se arată în Figura 5.

Omni- este o sursă de lumină punctuală omnidirecțională și este foarte convenabilă pentru a crea iluminarea globală a scenei.

După aceea, în parametrii sursei de lumină, activați scrollul Intensitate/Culoare/Atenuareși setați parametrul Multiplica egal 0.77 .

Vizualizați scena.

După cum se poate observa din figura 5, scena a devenit mai suculentă, mai luminoasă și mai realistă.

Figura 5. Scena redată cu o a doua sursă de lumină ca lumină de fundal.
Scoateți sursa de lumină Obiectivele vizateși setați sursa de lumină Direcțional.

Un obiect Lumină direcționalăîn 3D Studio Max este ceva ca un hibrid între o sursă de lumină paralelă tradițională și o sursă de lumină punctuală.

Lumină direcțională similar cu o sursă de lumină punctuală prin faptul că are un punct luminos ( Hotspot) și limita de acțiune a luminii ( A cadea). Acest lucru ajută la controlul în ce măsură umbrele pot fi redate în scenă și dimensiunea limitei de iluminare. Când punctul luminos este minimizat, Lumină direcțională devine similar cu o sursă de lumină fotografică, aruncând lumină locală moale (Fig. 6).

Figura 6. Sursa de lumină direcțională instalată.
Vizualizați scena. Rezultatul vizualizării este prezentat în Fig. 7.

Figura 7. Redare folosind sursa de lumină direcțională.

Surse de lumină naturală Lumina soareluiȘi Lumina zilei situat pe fila Sisteme panouri Crea. Caracteristica lor distinctivă este orientarea spațială a surselor de lumină în raport cu locația geografică și ora din zi.

Un obiect auxiliar este utilizat pentru orientarea spațială Busolă, care precizează direcțiile geografice (nord, sud, vest și est). Acest obiect se dezintegrează în scenă împreună cu sursa de lumină și nu este redat (Fig. 17.20).

Orez. 17.20. Un obiect Busolă pe planul grilei

Pentru a crea o sursă de lumină solară, trebuie să faceți următoarele:

1. Alegeți o sursă de lumină Lumina soarelui.

2. În fereastra de proiecție Top faceți clic stânga pe locația în care este instalat obiectul Busolăși, ținând apăsat butonul, întindeți-l la dimensiunea dorită.

3. Deplasați mouse-ul în sus sau în jos pe ecran pentru a seta înălțimea sursei de lumină (distanța orbitală va fi setată).

4. În rularea parametrilor sursei de lumină în grupul de parametri Locație apasa butonul Obțineți locație.

5. În caseta de dialog care se deschide, setați locația geografică pe hartă (Fig. 17.21).

Orez. 17.21. Fereastra de dialog Locatie geografica

6. În grupul de parametri Timp setat la câmp Fus orar time shift, apoi setați data și ora în câmpurile corespunzătoare (Fig. 17.22).

Orez. 17.22. Parametrii sursei derulează Lumina soarelui

Parametru Azimut determină unghiul dintre poziția curentă și direcția nord. Parametru Altitudine indică unghiul dintre poziția curentă și orizont.

Valori LatitudineȘi Longitudine poate fi introdus manual.

Puteți modifica parametrii de poziție ai sistemului solar creat în panou Mişcare.

Sursele de lumină naturală sunt utilizate pe scară largă în cazul anemiei de intervale zilnice (Fig. 17.23).

Orez. 17.23. Aplicarea sursei de lumină solară

Sursă Lumina zilei combină o combinație de lumina soarelui și lumina cerească. Este creată la fel ca o sursă de lumină solară, parametrii de iluminare sunt configurați în același mod (se setează locația geografică, data și ora).

Pe lângă setările de lumină solară, lansări de parametrii sursei de lumină Lumina zilei conțin setări pentru sursa de lumină a cerului.

Orez. 17.24. Iluminare cu o sursă de lumină naturală (apus de soare)

În lansarea parametrilor Parametrii luminii de zi Puteți modifica tipurile de parametri de iluminare pentru lumina soarelui și lumina cerului în derulările derulante corespunzătoare. În prezent, parametrii sunt utilizați pe scară largă pentru a configura sursele de lumină naturală mr Sky (Sky mr)Și domnul Soare (domnul Soarelui)împreună cu parametrii activați domnul cer fizic(Fig. 17.24).

Pentru sursele de lumină naturală, există o funcție pentru setarea condițiilor meteo pe baza fișierelor de date meteorologice Energie Plus Vremea(EPW).

În lansarea parametrilor Parametrii de control sursă, a apărut un comutator care determină metoda de specificare a coordonatelor sursei: Manual, Data, Timp

și locație (data, ora și locația)Și Fișier de date meteo(Fig. 17.25).

Orez. 17.25. Fragment de defilare Parametrii de control

Orez. 17.26. Fereastra de dialog

Când faceți clic pe butonul de lângă opțiune Fișier de date meteo se va deschide o casetă de dialog Configurați datele meteo(Fig. 17.26).

Apăsați butonul Încărcați datele meteo Deschide o fereastră standard de browser pentru a selecta un fișier de date meteo. Fișierele de date meteo sunt disponibile pentru descărcare de pe Internet.

După selectarea fișierului corespunzător, apar informații despre locație, perioada de înregistrare a datelor și numărul de perioade.

Pe baza acestor date, puteți seta modurile de animație ale sursei de lumină naturală, orbita ei de mișcare, intensitatea luminii, nebuloasa etc. (Fig. 17.27).

Orez. 17.27. Un cadru al unei secvențe de animație a unei surse de lumină naturală (zori)