Предметы по-разному отражают свет. Белые поверхности отражают световые лучи полностью и окрашиваются в цвет этих лучей. Чем темнее предмет, тем больше падающих на него лучей он поглощает. Предельным случаем, как несложно догадаться, являются тела черного цвета, поглощающие весь падающий на них свет.
Описанные выше явления нашли свое применение в дизайне, изобразительном искусстве, кино.
Замечено, что при искусственном освещении объекты белого, серого и зеленого цветов приобретают желтоватый оттенок, а синие и фиолетовые объекты становятся более темными. Предметы начинают отбрасывать резкие тени, а вид предметов, оказавшихся в тени, плохо различим.
Цвет объектов зависит также от расстояния, с которого наблюдается сцена. Ведь воздух имеет определенную плотность, кроме того, не стоит забывать о взвешенных в нем частицах различного происхождения. Издалека практически все предметы кажутся голубоватыми. Исключением являются ярко освещенные объекты, которые приобретают оттенок падающего на них света. Темные предметы светлеют и кажутся мягче, а светлые, наоборот, темнеют.
Выбор цветового решения имеет большое значение во всех областях изобразительного искусства и дизайна, так как давно доказано психологическое влияние цвета на человека. Определенными цветовыми сочетаниями можно создать возбуждающую или умиротворяющую атмосферу в интерьере, так как в большинстве своем те или иные цвета вызывают у людей схожие ассоциации.
Одной из задач декоратора является соблюдение гармонии в сочетании цветов, используемых в интерьере. То есть яркие контрастные цвета должны уравновешиваться приглушенными мягкими оттенками. Таким образом создается определенное настроение, которое можно менять путем смещения цветовых тонов в сторону контрастных либо приглушенных.
При выборе цветов для оформления помещения нужно учитывать специфику его использования. Если это квартира, то стоит узнать любимые цвета хозяев, при создании проекта офиса нужно быть осведомленным, есть ли у занимающей его фирмы свои цвета. Например, цветами шведской компании Oriflame являются белый и темно-синий. Соответственно, при взгляде на подобное сочетание у человека могут возникнуть определенные ассоциации. При оформлении витрины магазина имеет смысл узнать ассортимент продаваемых товаров и сочетать цветовое решение витрины с продаваемым продуктом. Цвет должен подчеркивать лучшие качества предмета, обеспечивать престижность, как, например, красное дерево, золотистые светильники, зеленое сукно придают помещению торжественность и монументальность.
Говоря о цветоведении, нельзя обойти вниманием технику сочетания цветов. Для этого используется цветовой круг Гете (рис. 1.20). Естественные цвета в нем сочетаются с субтрактивной цветовой схемой, о которой было сказано выше. В круг вписаны два треугольника, первый из которых соответствует первичным, а второй – вторичным цветам. Промежуточные цвета являются смешанными цветами второго порядка. Подобное расположение позволяет выделить определенные сочетания, хотя мода на них менялась с течением времени.
Рис. 1.20. Круг естественных цветов Гете
1. Контрастные сочетания. Цвета расположены друг напротив друга (например, С и О). В теории цвета считаются взаимно дополняющими друг друга. Вспомните, как красив затухающий оранжевый закат на фоне темнеющего синего неба. Однако в интерьере подобные контрастные сочетания следует применять очень осторожно, так как в некоторых случаях они недопустимы.
2. Сочетания цветов, расположенных по углам основного и перевернутого треугольников, также являются контрастными и считаются допустимыми, а в некоторых случаях даже более приемлемыми, чем первые.
3. Для подбора сочетаний в два или три цвета имеет смысл выбирать цвета, расположенные под углом 90° (например, КФ и О или СФ и К).
Все цвета с точки зрения восприятия их человеком делятся на холодные (синий, фиолетовый и их оттенки) и теплые (красный, оранжевый, желтый). Хроматические теплые цветовые тона лучше всего сочетаются с ахроматическим черным, а холодные – с белым. В оформлении, как правило, главную роль играют теплые и светлые тона, а холодные и темные – подчиненную. Хотя иногда, если это оправдано авторским замыслом, все может быть наоборот.
В комбинации красок становится видно, что одни цвета производят приятное впечатление, а другие являются несовместимыми. Для поиска наиболее удачных сочетаний был придуман цветовой круг Освальда (рис. 1.21). Он позволяет подбирать цвета близко расположенных предметов с целью улучшения цветовой композиции.
Рис. 1.21. Цветовой круг Освальда
Наиболее распространенными следует считать следующие типы цветовых композиций: однотонная двухцветная, контрастная двухцветная, однотонная трехцветная, контрастная трехцветная и в редких случаях – четырехцветная. Композиции, содержащие более четырех цветов, следует применять в исключительных ситуациях – только при соответствии общему замыслу оформления пространства. В других случаях излишняя пестрота нарушает целостность восприятия среды.
И конечно, необходимо помнить о влиянии цвета на восприятие человеком той или иной сцены. Правильно выбранный фон позволяет улучшить как композицию в целом, так и ее отдельные объекты. Белый, черный и серый цвета фона считаются нейтральными и открывают возможности для полета фантазии дизайнера. Но не следует забывать, что светлые предметы на белом фоне выглядят плоскими. На сером фоне недостаточно ярко смотрятся оттенки желтого. Маленькие помещения не стоит оформлять в темных или интенсивных тонах, так как это зрительно уменьшает их объем. Исключение составляют прихожие и холлы – здесь темные тона создают ощущение строгости и служат фоном для восприятия дальнейшей цветовой гаммы. Холодные голубые тона оптически раздвигают стены и потолки, создают ощущение простора. Сцена, основой которой являются теплые бежевые оттенки, освещенная ровным мягким светом, создаст у человека ощущение спокойствия, уюта и тепла. Интерьер детской комнаты с потолком и стенами цвета неба, обоями с имитацией джунглей и изображением героев известного мультфильма, декором в виде бабочек будет создавать атмосферу веселой непринужденности и сказочного мира (рис. 1.22). Напротив, сцена, объекты которой окрашены в локальные цвета холодных оттенков и неравномерно освещены (имеется в виду резкое разделение на темные и светлые области), вызовет у человека чувство беспокойства и неприятные ощущения. Данное свойство человеческой психики используют создатели современных компьютерных игр. Возьмем в качестве примера недавно вышедшую игру жанра экшен – «INFERNAL». Неповторимый антураж, созданный ее разработчиками, игра светотени вкупе со спецэффектами заставят провести несколько незабываемых часов за монитором компьютера.
Рис. 1.22. Детская, главная тема оформления которой – «джунгли»
Фотореалистичная 3D-графика, некоторые приемы
Данного выше материала для начала вполне достаточно. Настало время поближе познакомиться с таким понятием, как «фотореалистичная 3D-графика», а затем перейти к изучению программы, с которой вам предстоит работать. Создание по-настоящему фотореалистичной трехмерной графики, разумеется, не ограничивается только моделированием. Для придания поверхностям моделей сходства с поверхностями реальных объектов требуются материалы, основой которых являются различные карты текстур. Кроме того, пространство, пусть даже виртуальное, требуется осветить. В анимационных студиях и фирмах по созданию компьютерных игр работают целые команды профессионалов: художники, рисующие текстуры, создатели трехмерных моделей, аниматоры. Каждый из них занимается своей работой, но при необходимости может заменить коллегу в силу универсальности подготовки. Именно к этому нужно стремиться! Вам придется много работать, но в данном случае цель оправдывает средства.
Свойства текстурных карт
Итак, что же такое текстура? Если обратиться к словарю, то по определению текстура — это особенности строения твердого вещества, обусловленные расположением составляющих его частиц. Текстура имеет цвет и рельеф, а также обладает определенными физическими свойствами, с помощью которых можно определить на вид: мягкий предмет или твердый, как он отражает свет и какова структура материала, из которого этот предмет состоит.
Перечислим свойства материалов, имитируемые картами текстур.
• Цвет диффузного рассеяния (Diffuse color). Замещает заданный по умолчанию цвет материала текстурой, что равноценно нанесению на поверхность рисунка (рис. 1.23, а).
Рис. 1.23. Свойства материалов, имитируемые картами текстур
• Цвет подсветки (Ambient Color). Замещает рисунком текстуры цвет подсветки материала рассеянным светом. Обычно это свойство материала блокируется с цветом диффузного рассеяния (рис. 1.23, б ).
• Цвет зеркального блика (Specular color). Зеркальные блики возникают на участках поверхности, где угол падения лучей света относительно нормали к поверхности равен углу отражения в направлении глаз наблюдателя (рис. 1.23, в). Назначение карты текстуры этому каналу позволяет придать области блика неоднородность.
• Сила блеска (Specular Level). Карта текстуры применяется для управления интенсивностью блеска зеркальных бликов (рис. 1.23, г). Интенсивность отражения в области блика принимается равной яркости отсчета текстурной карты. Черным отсчетам соответствует минимальная интенсивность блеска, а белым – максимальная.
• Глянцевитость (Glossines). Чем более глянцевой является поверхность, тем меньше по размеру область блика и тем более блестящим и гладким выглядит материал (рис. 1.23, д). После назначения данному каналу текстурной карты степень глянцевитости начинает зависеть от яркости пикселов. Белые отсчеты обеспечивают максимальную степень глянцевитости, черные – полное отсутствие глянца.
• Самосвечение (Self-illumination). Текстура с таким свойством видна вне зависимости от наличия в сцене источников света, так как сама обладает свойством светимости. Применяется для имитации светящихся окон, стекол, прикрывающих лампы, неоновых подсветок (рис. 1.23, е). Интенсивность самосвечения пропорциональна яркости отсчета пикселов текстурной карты.
• Непрозрачность (Opacity). Позволяет применить к материалу карту текстуры, указывающую, какие участки поверхности обладают прозрачностью, а какие – нет. Таким способом можно имитировать оконные стекла и витражи (рис. 1.23, ж).
• Цвет фильтра (Filter Color). Карта текстуры влияет на цвет объектов, расположенных позади прозрачного материала (рис. 1.23, з).
• Рельефность (Bump). Карта текстуры может применяться для придания поверхности объекта видимости трехмерных неровностей за счет модификации направления нормалей. Внешние контуры трехмерного объекта при этом остаются без изменений (рис. 1.23, и). Кажущаяся рельефность управляется яркостью отсчетов текстурной карты, при этом белые участки выглядят выступающими над поверхностью, а черные – вдавленными в нее.
• Зеркальное отражение (Reflection). Карта текстуры может применяться для имитации отражения окружающей среды поверхностью объекта (рис. 1.23, к).
• Преломление (Refraction). Карта текстуры позволяет имитировать преломление световых лучей прозрачным объектом (рис. 1.23, л).
• Смещение (Displacement). Данная карта текстуры обеспечивает фактическое изменение геометрии поверхности пропорционально яркости отсчетов (рис. 1.23, м). Белые участки карты смещают точки поверхности наружу вдоль нормали, а черные – внутрь.
Описанные выше свойства используются в редакторах трехмерной графики для придания поверхности объектов определенного вида. С их помощью можно сымитировать любые визуальные эффекты, наблюдаемые в реальном мире.
Отражающая способность поверхностей
Существенным атрибутом любого материала являются зеркальные блики. Именно они дают понять, какой именно материал находится перед вами. На вид бликов влияет молекулярная структура материала и форма поверхности. Скажем, молекулы металлов «упакованы» очень плотно, соответственно, металлические поверхности отражают много света. В результате формируются яркие блики с резко очерченными краями. Молекулы такого материала, как, например, резина, наоборот, расположены на значительном расстоянии друг от друга. В результате материал поглощает световые лучи, а затем рассеивает их во всех направлениях. Это приводит к формированию неярких расплывчатых бликов. Примеры материалов с различной отражающей способностью показаны на рис. 1.24.
Рис. 1.24. Примеры зеркальных бликов на различных поверхностях
Материал типа Standard (Стандартный), который является в 3ds Max базовым и представляет собой основу для создания более сложных материалов, по умолчанию формирует матовую поверхность. Оглядевшись вокруг себя, вы обнаружите множество материалов с подобным свойством. С точки зрения дизайна такие материалы смягчают цвета и зрительно увеличивают объем помещения. Кроме того, на них не так заметны царапины и прочие дефекты, как на блестящих полированных поверхностях.
При имитации объектов с отражающими поверхностями нельзя забывать, что отражение формируется на основе окружающей среды. При отсутствии предметов вокруг такого объекта для создания материала необходимо воспользоваться внешним изображением («картой окружения»), в противном случае вы получите объект темно-серого цвета.
Совет
Иногда возникает необходимость убрать или скрыть одну из стен, расположив на ее месте камеру. Но как быть с отражающими поверхностями, попавшими в поле зрения камеры? Ведь вместо стены они отразят пустое пространство. Одним из способов решения данной проблемы является создание камеры на месте отражающего объекта. Через эту камеру визуализируется стена, полученное изображение сохраняется и назначается объекту в качестве «карты окружения».
Прозрачность и преломление
Прозрачность материала напрямую связана с преломлением проходящих сквозь него лучей света. Следствием этого является искажение вида предметов, находящихся за прозрачным объектом. Преломление света в прозрачных средах характеризуется показателем преломления. При показателе преломления, равном единице, свет проходит сквозь объект, не преломляясь. Значения выше единицы указывают на выпуклый прозрачный объект, увеличивающий расположенные за ним предметы. Преломление происходит на границе двух сред (например, воздух и стекло) при переходе световых лучей из одной среды в другую. Для создания реалистичных прозрачных материалов в программах трехмерного моделирования есть возможность менять показатель преломления (IOR – Index Of Refraction) в свойствах материала (табл. 1.1). Впрочем, данные из справочника далеко не во всех случаях позволяют получить качественную имитацию нужного материала. Иногда приходится действовать методом подбора. Также не следует забывать, что преломление световых лучей зависит от формы прозрачного объекта (рис. 1.25).
Рис. 1.25. Разные по форме предметы по-разному преломляют свет
Таблица 1.1. Показатели преломления (IOR) некоторых прозрачных материалов
Библиотеки материалов
Для имитации поверхности вовсе не обязательно создавать материал своими руками. Можно воспользоваться уже готовым изображением из библиотеки материалов. Хотя, разумеется, намного больше ценятся авторские материалы и текстуры, нарисованные в графическом редакторе или полученные из снимка реального объекта.