Лабораторная работа № 5. Имитация внешней среды. Объемное освещение. Цель работы.

Ознакомление с методами создания реалистичных трехмерных сцен с помощью использования инструментов, имитирующих атмосферные эффекты и свойства внешней среды.

Необходимые теоретические сведения.

Источники света

При создании реалистичных сцен одной из главных задач является правильный выбор и установка источников освещения. Лампа (точечный источник) и солнце (удаленный источник) по-разному освещают объекты.

В 3dsmaxимеется шесть стандартных источников света:

• всенаправленный источник света (omni) - его ближайший реальный аналог - свеча или лампа накаливания; характеризуется тем, что лучи света из этого источника расходятся равномерно во всех направлениях, по всей сфере освещения;

• нацеленный прожектор (targetspotlight) - аналогичен обычному прожектору или фонарю; лучи света распростра­няются внутри конуса (или пирамиды); этот источник света состоит из двух объектов: собственно источника света и его цели (target) – точки, в которую направлен свет;

• свободный прожектор (freespot) - обладает всеми свойствами направленно­го прожектора, за исключением того, что у него нет цели; управле­ние прожектором строится на трансформациях источника света, а не на перемещении цели;

• нацеленный направленный источник света (targetdirectlight) - направлен­ный источник света характеризуется тем, что его лучи параллельны друг другу; он является не точечным, а протяженным - это простейшая модель солнечного света;

• свободный направленный источник (freedirectlight) - как и свободный про­жектор, этот источник не имеет цели, чаще всего используется для общего освещения сцены;

• небесный свет (skylight) - используется для имитации освещения объектов, находящихся на улице.[6]

Задание. Создайте сцену, в которой будут присутствовать атмосферные эффекты: туман, объемное освещение, имитация пространства с помощью фонового рисунка. Для демонстрации атмосферных эффектов сцена должна содержать толстую стену с прорезями в виде щелей (для «прорезки» щелей рекомендуется использовать объемный текст), площадку и стандартный объект, размещенный на ней (например, сферу).

Порядок выполнения задания.

Имитация внешней среды.

1. Настройте цвет фона:

• Выберите в меню Rendering(Визуализация) командуEnvironment(Окружающая среда);

• Щелкните левой клавишей мыши в области Color(Цвет) группыBackground (Фон).

• В появившемся окне Color Selector:Background Colorзадайте цвет фона.

• В группе Backgroundустановите флажокUse Map(Использовать карту текстур).

• В свитке Exposure Controlщелкните по кнопкеRender Previewдля предварительного просмотра результата визуализации.

• Выполните визуализацию сцены - фон сцены должен быть окрашен в выбранный цвет.

2. Подбор текстуры для фона сцены.

• Выберите в меню Rendering(Визуализация) командуEnvironment(Окружающая среда).

• Щелкните левой клавишей мыши на кнопке Environment Map(Карта текстуры окружения) в группеBackground (фон) - появится диалоговое окноMaterial/Map Browser (просмотр материалов или карт).

• Установите переключатель Browse From(где просматривать) в положениеMtl Library(библиотека материалов) и выберите материалSky_Dusk (можно использовать и другие текстуры).

• Щелкните дважды на наименовании выбранного материала - наименование текстуры появится на кнопке Environment Map (карта среды).

• Для проецирования карты на фон сцены:

• вызовите редактор материалов, нажав клавишу <M>, и перетащите выбранный материал в ячейку редактора материалов;

• установите переключатель варианта использования проекционных координат в верхней части свитка Coordinatesредактора материалов в положениеEnviron;

• выберите в раскрывающемся списке Mapping(Проецирование карт текстур):Spherical(Сферическое).

• Чтобы выбранная растровая карта фона была видна в окнах проекций, выберите в меню Views(Виды) командуViewport Background(Фон видового окна) и установите флажокUse Environment Background(использовать фон среды) в группеBackground Sourse(источник фона) диалогового окнаViewport Background (фон окна вывода).

• Визуализируйте сцену.

3. Установите общее освещение сцены.

• Выберите в меню Rendering(Визуализация) командуEnvironment(Окружающая среда).

• В диалоговом окне Environmentв группеGlobal Lighting(Общее освещение) щелкните левой клавишей мыши в областиAmbient(Подсветка).

• В диалоговом окне Color Selector:Ambient Light(Выбор цвета: Цвет подсветки) настройте цвет и интенсивность рассеянного освещения;

• Щелкните в области Tint(Оттенок).

• В диалоговом окне Color Selector: Global Tint(Выбор цвета: Оттенок) настройте цвет и интенсивность оттенка.

• Установите значение счетчика Level(Уровень): 5.

• Визуализируйте сцену.

4. Управление экспозицией. В свитке Exposure Control(Управление экспозицией) диалогового окнаEnvironment в раскрывающемся списке выберитеLogarithmic Exposure Control(Логарифмическое управление экспозицией) и установите флажокActive. Просмотрите результат в окне предварительного просмотра.

Объемное освещение и объемный туман.

5. Создайте несложную композицию: например, шар, лежащий на плоскости, и стены (они могут быть созданы с помощью инструментов Box,PlaneилиL-Ext); создайте объемный текст с помощью сплайнаTextи операции лофтинга; разместите объемный текст относительно одной из стен таким образом, чтобы в результате логической операции вычитания в стене образовалась прорезь в форме текста; сделайте прорезь в стене.

6. Создайте источник направленного освещения: на вкладке Lights&Camerasпанели команд выберите источник направленного света -Target Spotlightи установите его за стеной с прорезями. Установите параметры тени:

• В свитке Parameters(параметры) в группеShadows(тени) включите флажокOn;

• В свитке Shadow Parametersв группеAtmosphere Shadowsвключите флажокOn;

• Проверьте, что в свитке AtmosphericAffectsдобавлен эффект объемного светаVolumeLights.

7. Объемное освещение и объемный туман. Добавьте эффекты объемного света и объемного тумана. Необходимо обратить внимание на то, что атмосферные эффекты должны быть связаны с гизмоконтейнерами и рассчитываются только в их пределах.

• Создайте объект Box Gizmo(в разделеHelpersменюCreate) и растяните его так, чтобы он занимал все пространство «комнаты».

• В свитке Atmosphere(Атмосфера) диалогового окнаEnvironmentщелкните на кнопкеAdd(Добавить).

• В диалоговом окне Add Atmospheric Effects(Добавление атмосферных эффектов) выберите строкуVolume Fog(Объемный туман) и щелкните на кнопкеOK.

• Свяжите добавленный эффект с гизмоконтейнером: щелкните мышью по кнопке Pick Gizmoи затем по контейнеруBox Gizmoв окне проекций.

• Аналогично добавьте эффект Volume Light(Объемный свет).

• Задайте цвет и плотность имитации тумана, а также максимальную и минимальную яркость света и уровень качества фильтра полутонов объемного освещения с помощью следующих параметров группы Volume(Объем):

• Fog Color(Цвет тумана) - образец цвета рассеивающей атмосферной дымки выбирается после щелчка на цветовой области в диалоговом окнеColor Selector: Fog Color(Выбор цвета: тумана дымки);

• Attenuation Color(Цвет затухания) - образец цвета, который будет приобретать свет по мере затухания;

• Exponential(Экспоненциально) - если флажок установлен, плотность тумана экспоненциально увеличивается по мере удаления от источника света. При сброшенном флажке плотность возрастает по линейному закону;

• Density(Плотность) - счетчик задает плотность дымки, которая указывается в процентах от той, при которой атмосферная дымка становится полностью непрозрачной;

• Max Light %(Максимальная яркость свечения %) - чем дальше туман от источника света, тем она плотнее и тем ярче выглядит в лучах света;

• Min Light %(Минимальная яркость свечения %) - установкой ненулевой величины этого счетчика можно обеспечить свечение тумана за пределами конуса света;

• Filter Shadows(Тоновое сглаживание) - набор переключателей, позволяющий улучшить качество визуализации объемных пучков света. Для окончательной визуализации сцены следует выбрать фильтрHigh(Высокое).

• В разделе Attenuation(Затухание) задайте характеристики затухания световых лучей, определяющие, насколько далеко от источника света простирается действие световых пучков.

• В свитке Volume Parametersщелкните на кнопкеPick Lightи затем на источнике освещения в окне проекций.

• Визуализируйте сцену и сохраните результат работы.