Viss, kas jums jāzina par fizikas likumiem atbilstošas atveidošanas principiem.
Faktūru māksliniekiem ir svarīgi saprast, kā gaismas stari mijiedarbojas ar virsmas materiālu, jo viņu uzdevums ir radīt faktūras, kas raksturo virsmu.
Jūsu radītās faktūras un materiāli mijiedarbojas ar gaismu virtuālajās pasaulēs. Jo labāk izpratīsit, kā darbojas gaisma, jo labāk izskatīsies jūsu faktūras.
Izpratne par fizikas likumiem atbilstošu atveidošanu
Fizikas likumiem atbilstoša atveidošana (Physically Based Rendering — PBR), reizēm dēvēta arī par fizikas likumiem atbilstošu ēnošanu (Physically Based Shading — PBS), ir ēnošanas un atveidošanas metode, kas sniedz precīzāku priekšstatu par to, kā gaisma mijiedarbojas ar materiāla īpašībām. Atkarībā no tā, kurš 3D modelēšanas darbplūsmas aspekts tiek apspriests, PBS parasti attiecas uz ēnošanas koncepcijām, savukārt PBR attiecas uz atveidošanu un apgaismojumu. Abi termini apraksta procesu, kad resursi tiek attēloti fiziski precīzā veidā.
Neatkarīgi no tā, vai strādājat ar reāllaika atveidošanas sistēmu datorgrafikā vai 3D filmu producēšanā, ēnošana, izmantojot fizikas likumiem atbilstošas atveidošanas metodi, uzlabos jūsu darbplūsmu.
Ko varat sasniegt, izmantojot PBR
- Reālistiska izskata resursi. PBR novērš minējumus, radot virsmas atribūtus, piemēram, caurspīdīgumu, jo tās metodoloģija un algoritmi ir balstīti uz fizikāli precīzām formulām un līdzinās reālās pasaules materiāliem.
- Saskanīgas vides. Neatkarīgi no izmantotajām apgaismojuma sistēmām citi resursi vienmēr darbosies PBR vidē.
- Ilgtspējīga darbplūsma. PBR ir plaši izmantota darbplūsma, lai veidotu viendabīgus mākslas darbus pat starp dažādiem māksliniekiem. “Tas saīsina izveides laiku,” apgalvo Vess Makdermots (Wes McDermott), Adobe radošais producents, un “jūs varat vairāk koncentrēties uz sava darba radošo, nevis zinātnisko pusi.”
PBR un fotoreālisms
Fotoreālisma mākslas žanrs ir tādu attēlu veidošana, kas izskatās kā fotogrāfijas. Līdzīgi arī PBR mērķis ir precīzi attēlot gaismas mijiedarbību ar objektiem. Tas var uzlabot vai sabojāt skatīšanās pieredzi.
Ja izveidojat kaut ko tādu, kas izskatās kā reālajā pasaulē, pieredze ir iesaistošāka. “Tas atkāpjas otrajā plānā, un skatītājs koncentrējas uz stāstu,” uzskata Makdermots. Ja skatītāji redz kaut ko, kas izskatās neīsts, tas viņus atrauj no stāsta.
Difūzija un caurspīdīgums
Strādājot ar PBR darbplūsmu, māksliniekam ir jāņem vērā pamata atstarošanas spēja jeb minimālais atstarotās krāsas un gaismas daudzums.
“Spoguļattēls” attiecas uz gaismu, kas ir atstarota no virsmas. Gaismas stars tiek atstarots no virsmas un pārvietojas citā virzienā. Te darbojas atstarošanas likums, kas nosaka, ka uz pilnīgi līdzenas virsmas atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi.
Tomēr lielākā daļa virsmu ir neregulāras, un atstarotais virziens mainās atkarībā no virsmas raupjuma. Tas izmaina gaismas virzienu, bet gaismas intensitāte paliek nemainīga.
Rupjākām virsmām būs lielāki un blāvāki izgaismojumi. Uz gludākām virsmām spoguļattēli būs koncentrēti, un, skatoties no pareizā leņķa, tie šķitīs spilgtāki vai intensīvāki.
Termini difūzija, izkliedēta gaisma vai zemvirsmas izkliede apraksta iekšēji absorbētas vai izkliedētas gaismas ietekmi. Kad gaisma tiek izkliedēta, staru virziens mainās nejauši, un novirzes lielums ir atkarīgs no materiāla virsmas raupjuma, jo raupjas virsmas izkliedē gaismu. Izkliedēšana izmaina gaismas virzienu pēc nejaušības principa, bet nemaina tās intensitāti. Dažkārt izkliedētā gaisma var atkal parādīties uz virsmas un kļūt atkal redzama.
Materiālus, kuriem ir gan augsta izkliedes spēja, gan zema absorbcija, dažkārt dēvē par aktīvām vidēm vai caurspīdīgiem materiāliem. Piemēram, dūmi, piens, āda, nefrīts un marmors.
Ejot cauri caurspīdīgam materiālam, gaisma var tikt absorbēta vai izkliedēta. Kad gaisma tiek absorbēta, gaismas intensitāte samazinās, jo tā pārvēršas citā enerģijas veidā, piemēram, siltumā. Šīs krāsas izmaiņas ir atkarīgas no viļņa garuma, bet stara virziens nemainās.
Ja nav izkliedes un absorbcija ir zema, stari var plūst tieši cauri virsmai, kā tas ir stikla gadījumā. Iedomājieties, ka peldaties tīrā baseinā. Jūs varētu atvērt acis un redzēt cauri dzidrajam ūdenim. Bet, ja baseina ūdens būtu diezgan netīrs, netīrumu daļiņas izkliedētu gaismu, samazinot ūdens dzidrumu un redzamības attālumu.
Jo tālāk gaisma pārvietojas šādā materiālā, jo vairāk tā tiek absorbēta un/vai izkliedēta. Tādēļ objekta biezumam ir būtiska nozīme, cik lielā mērā gaisma tiek absorbēta vai izkliedēta.
Frenela efekts
Frenela efekts, ko novērojis franču fiziķis Ogistēns Žans Frenels (Augustin-Jean Fresnel) un citējis grafikas profesors Venzels Jakobs (Wenzel Jakob), nosaka, ka no virsmas atstarotās gaismas daudzums ir atkarīgs no leņķa, kādā tā tiek uztverta.
Vēlreiz iztēlojieties ūdens baseinu. Ja jūs skatītos taisni uz leju, perpendikulāri virsmai, jūs varētu redzēt līdz pat dibenam. Skatīšanās uz virsmu šādā veidā būtu raksturojama kā nulle grādu jeb normāle, kur normāle ir virsmas normāle. Ja jūs skatītos uz ūdens baseinu lēzenā leņķī, t.i., slīpāk pret ūdens virsmu, jūs redzētu, ka atspulgi uz ūdens virsmas kļūst intensīvāki un jūs, iespējams, vairs neko nespētu saskatīt zem ūdens virsmas.
Turpinot strādāt ar faktūrām, jūs vēlēsities papildināt zināšanas par šīm galvenajām 3D apgaismojuma koncepcijām. Tās padziļinās jūsu izpratni par PBR darbību no tehniskā viedokļa un palīdzēs jums to novērtēt arī no mākslinieciskā viedokļa. “Tā paveic lielu daļu grūtākā darba jūsu vietā,” piebilst Makdermots, kurš bieži izmanto PBR metodoloģiju. “Es varu vairāk laika veltīt radošai darbībai un veidot lietas, kas izskatās forši.”
Plašāku informāciju par PBR skatiet rokasgrāmatā The PBR Guide, ko sarakstījis Vess Makdermots un publicējis uzņēmums Allegorithmic.
title
Viss, kas jums jāzina par fizikas likumiem atbilstošas atveidošanas principiem.
cardImageAltText
Viss, kas jums jāzina par fizikas likumiem atbilstošas atveidošanas principiem.
cardImage
ContentType
Article
Description
Uzziniet, kā fizikas likumiem atbilstoša atveidošana ietekmē jūsu 3D dizainu un spēlē nozīmīgu lomu difūzijas, caurspīdīguma un caurspīdīguma ziņā jūsu 3D dizainā.