Tříbodové osvětlení a volumetrická světla. Toť dnešní téma přeložených ref. tutoriálů - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

6. května 2003, 00.00 | V těchto dvou tutoriálech si ukážeme, jak osvětlit pomocí systému tří světel malé zátiší a jak nastavit volumetrické světlo pro dosažení zajímavého "filmového" efektu. Jde o systémy použitelné obecně a to nejen v programu CINEMA 4D.

Osvětlení 1, Tříbodové osvětlení

Metoda tříbodového osvětlení je základním pracovním postupem osvětlení jednoho či několika objektů ve scéně. Jak se toto osvětlení dělá, si ukážeme v tomto tutoriálu.



Jak vyplývá z názvu, jsou v tříbodovém systému osvětlení použity tři světla. Klíčové světlo, vyplňující světlo a zadní světlo. Klíčové světlo je nejdůležitějším světlem ve scéně a definuje hlavní úhel osvětlení. Vyplňující světlo se používá pro zjasnění ploch, které nejsou ovlivněny klíčovým světlem nebo ty, které by zůstaly zcela černé. Dodává scéně osvětlené klíčovým světlem díky své oranžové či žluté barvě teplý dojem. Zadní světlo zjasňuje okraje objektů pro zvýšení jejich viditelnosti a "vytahuje" objekty z pozadí. Možnou barvou pro zadní světlo je modrá, kterou považuje lidské oko za chladnou a je v opozici k teplým barvám, což dodává scéně hloubku.

Níže uvedený obrázek zobrazuje základní pozici klíčového světla, vyplňujícího světla a zadního světla. Klíčové světlo je vlevo od kamery, vyplňující vpravo a zadní osvětluje scénu z větší vzdálenosti zezadu.



(Klíčové světlo je umístěno vlevo od kamery, vyplňující vpravo a zadní osvětluje scénu z větší vzdálenosti zezadu.)

Poznámka. Tříbodový systém se používá pro osvětlení hlavních objektů ve scéně. Objekty v pozadí tedy potřebují své vlastní separátní osvětlení.

Následující obrázek zobrazuje rozdíly mezi výchozím osvětlením programu CINEMA 4D (scénu osvětluje jedno světlo přímo od pohledu kamery) a tříbodovým osvětlením. Zatímco s výchozím osvětlením vypadá objekt ploše, nezajímavě a při tom ztratil množství svých detailů, tak s tříbodovým osvětlením získal objekt na hloubce a detailu. Celkově je podstatně přitažlivější.



(Výchozí nastavení světla dodává objektům plošný vzhled.)



(Tříbodové osvětlení zobrazí detaily a dodá scéně hloubku.)

Nicméně, tříbodové osvětlení není striktním pravidlem, je však dobrým startovním bodem pro nastavení světel ve scéně. Každá scéna a každý objekt je od prvopočátku rozdílný a tak se každé aplikování tříbodového systému musí osvětlované scéně přizpůsobit. Rozdílné úhly dopadajícího světla produkují různé "nálady" osvětlení. Extrémní úhly se mohou používat pro vytvoření dramatické nálady ve scéně. Níže uvedený obrázek zobrazuje, jaké se docílí efekty při různých pozicích klíčového světla.



(1 = klíčové světlo je umístěno vlevo od kamery a trochu výše.
2 = klíčové světlo je umístěno nad hlavou.
3 = klíčové světlo je umístěno pod hlavou.
3 = klíčové světlo je umístěno za hlavou.)

Nahrajeme si scénu pojmenovanou 'Still Life Before.c4d' z adresáře Lighting - 3 Point umístěného v adresáři CINEMA 4D Tutorials.



(Tato scéna obsahuje zátiší.)

V zátiší jsou již připravené objekty, materiály i kamera.

Zvolíme z hlavního menu Render > Render View, abychom viděli náhled naší scény.



(Takto vypadá zátiší s výchozím osvětlením programu CINAMA 4D.)

Když nejsou ve scéně žádná světla, tak program automaticky použije při renderu scény výchozí osvětlení. Toto osvětlení používá vnitřní všesměrové světlo, které je umístěné lehce vlevo od kamery. Toto světlo je zcela bílé a nevrhá žádné stíny. Jak můžeme vidět, tak se objekty zdají být ploché a jejich obrysy nejsou vidět, protože zanikají v černém pozadí. Rovněž podlaha, která je modrá, se jeví jako černá protože světlo, které na ní dopadá, je pod příliš kosým úhlem, než aby ji dokázalo osvětlit.

Zvolíme Objects (objekt) > Scene (scéna) > Light (světlo) z hlavního menu a vytvoříme prvé světlo, které si pojmenujeme Key.

Toto bude naše klíčové světlo. Jakmile jsme jej vyrobili, tak se nám změnily světelné podmínky scény ve viewportu (modelačním okně). Poznámka: Viewport nyní zobrazuje v režimu Gouraud Shading (Gouraudovo stínování) a pouze v tomto zobrazení se projeví změny osvětlení. Změnit zobrazení můžeme v menu View (pohled) u každého modelačního okna. Zobrazení Quick Shading (rychlé stínování) zobrazuje scény vždy se standardním osvětlením, což je užitečné, jestliže máme ve scéně mnoho světel a chceme zrychlit zobrazování scény na monitoru.

V Object manageru se ujistíme, že máme vybrané klíčové světlo Key a poté stiskneme ve viewportu pravé tlačítko myši a táhneme doprava tak dlouho, dokud nejsou všechny objekty na scéně viditelné.

(Jestliže používáte platformu Mac, stiskněte tlačítko Mac a poté tlačítko myši.)

Tímto pohybem přemístíme světlo směrem dopředu ke kameře. Tažením za stisknutého levého tlačítka pohybujeme světlem doleva doprava. Když stiskneme pravé tlačítko, tak směrem k nám a od nás.

Stiskeneme levé tlačítko myši a umístíme světlo v modelačním okně doleva nahoru.

(Objekty nyní jsou osvětlovány zleva a shora.)

Ujistíme se, že máme v Object manageru vybrané světlo Key a klikneme na záložku Coord. (koordináty) v Attributes manageru.

V Attributes manageru nastavíme pozici světla na P.X=1.74, P.Y=376, P.Z = -795.



(Toto jsou hodnoty pozice klíčového světla.)



(Klíčové světlo osvětluje scénu ze strany.)

Nyní je klíčové světlo umístěné trochu nad objekty a osvětluje scénu ze strany. Což je ta pozice, kterou jsme potřebovali pro zdárný konečný výsledek. V tomto kroku a také v několika dalších budeme pro umístění světel používat exaktní systém koordinátů. Normálně bychom mohli umisťovat každé světlo ručně, testovat scénu a opět upravit pozici světla dokud by nebylo nastavení perfektní. V této scéně ale použijeme přesné hodnoty polohy světel, abychom pro toto zátiší vytvořili dokonalé osvětlení.

Vytvoříme druhé světlo a pojmenujeme jej Fill (výplň).

Ujistíme se v Object manageru, že máme vybraný objekt světla Fill a poté klikneme na záložku General (hlavní) v Attributes manageru.

Pomocí RGB posuvníků nastavíme barvu světla na světle oranžovou (R=100%, G = 83%, B = 68%, Brightness=100%).

Nastavení světle oranžové barvy výplňovému světlu dodá scéně ten správný měkký dojem, jakoby vyvolaný světlem od ohně.

V Attributes manageru v záložce Coord. (koordináty) nastavíme polohu výplňového světla na P.X=1178, P.Y=159, P.Z=187.



(Toto je pozice pro výplňové světlo.)



(Výplňové světlo osvětluje scénu z protější strany než světlo klíčové.)

Díky umístění výplňového světla vpravo od objektů jsou zjasněny ty plochy, které byly tmavé, protože je neosvětlovalo klíčové světlo. Výplňové světlo je také poněkud níže než klíčové, osvětluje objekty odspoda.

Vytvoříme třetí světlo a pojmenujeme jej Back.

Toto je naše zadní světlo.

V Object manageru se ujistíme, že máme vybrané zadní světlo (objekt Back) a poté klikneme na záložku General (hlavní) v Attributes manageru.

V Attributes manageru nastavíme pomocí RGB posuvníků barvu světla na světle studeně modrou (R = 53%, G=77%, B = 100%, Brightness=200%).

Modrá je studená barva a když ji použijeme na zadní světlo, tak scéně dodá dojem hloubky. To také vizuálně naznačuje, že tam je něco jiného kromě scény. Světle modrá také bývá často asociovaná se světlem vrhaným oblohou. Poznámka: jas (Brightness) není omezen na hodnotu 100%. Nastavili jsme hodnotu brightness u zadního světla na 200%, protože toto světlo bude osvětlovat pouze vnější okraje objektů a ty by byly při nastavení 100% jen těžko zřetelné.

V Attributes manageru klikneme na záložku Coord. a nastavíme polohu zadního světla na souřadnice P.X = -507, P.Y=2135, P.Z = 2005.

(Toto jsou souřadnice zadního světla.)



(Zadní světlo osvětluje scénu zezadu a shora.)



Tímto jsme umístili zadní světlo docela daleko. Scénu osvětluje shora a zezadu. Zadním světlem také osvětlujeme podlahu a tím vyjímá objekty z pozadí.

V Object manageru, za stisknutého tlačítka Shift pro násobný výběr, vybereme všechna tři světla.

V Attributes manageru klikneme na záložku Details (detaily) a nastavíme kontrast na -30%.



(Hodnota kontrastu kontroluje měkkost přechodů mezi osvětlovanými a neosvětlovanými plochami.)



(Vlevo: Contrast = 0%. Vpravo: Contrast = -30%.)

Takto zmenšíme kontrast u všech tří světel. Hodnota kontrastu kontroluje měkkost přechodů mezi plochami osvětlenými a těmi, které osvětleny nejsou. Za jistých okolností, když je povrch osvětlován více jak jedním světlem, může tento přechod vypadat nepřirozeně. Toto je případ našeho vejce v naší scéně, protože přechod mezi světlými a tmavými plochami je příliš náhlý. Negativní kontrast změní přechod na měkčí a tím se zamaskuje efekt švu, který na něm vznikal.

V Object manageru vybereme světla Back a Key a klikneme na stránku General v Attributes manageru.

V Attributes manageru nastavíme Shadow (stín) na Soft (měkký).

Zvolíme z hlavního menu Render > Render View a uděláme si náhled naší scény.

Zadní světlo nyní vrhá svůj stín zezadu a klíčové světlo vrhá stín ze strany. Nicméně, stíny na podlaze a na mrkvi jsou příliš tmavé a nevypadají realisticky. Ve skutečném světě nenalezneme absolutně černé stíny, ty jsou vždy zjasněné odraženým světlem od zdí či jiných objektů.

Vybereme v Object manageru světla Back a Key a klikneme na stránku Shadows v Attributes manageru.

V Attributes manageru nastavíme hodnotu Density (hustota) na 50%.



(Vlevo: : Shadow density (hustota stínu) = 100%. Vpravo: Shadow density (hustota stínu) = 50%.)

Tímto nastavíme u stínů obou světel poloviční tmavost.

V Object manageru vybereme všechna tři světla a klikneme na stránku General v Attributes manageru.

V Attributes manageru změníme typ světla z Omni (všesměrové) na Spot (kuželové).

Všesměrové světlo se šíří z místa svého působiště všemi směry. A tak neosvětlují jen objekty v naší scéně, ale také prostředí, v našem případě podlahu. Nastavili jsme všechna světla na typ Spot (kuželové), a tak nyní budou osvětlovat jen malou plochu okolo zátiší. Objekty, které by stály mimo prostředí, zůstanou tmavé. To dodá naší scéně většího kontrastu.

V Attributes manageru klikneme na stránku Details a nastavíme Inner Angle (vnitřní úhel) na 20°.

Kuželové světlo má dvě možnosti nastavení úhlu, vnější a vnitřní úhel. Uvnitř vnitřního úhlu je intenzita světla vždy 100% a mezi vnějším a vnitřním úhlem klesá od 100% do 0%. Jelikož máme doposud vybrané všechny tři světla, tak můžeme v Attributes manageru měnit úhel pro všechna světla.

V modelačním okně klikneme v pravém horním rohu na ikonu přepínače pohledu (Toggle) a rozdělíme si pohled na čtyři okna.

Všechna kuželová světla mají chybný směr. V tomto okamžiku použijeme jedno z modelačního oken jako okno "pohledu" světla, kterým upravíme směr a úhel každého ze světel.

V Object manageru vybereme světlo Key a z menu Cameras (kamera) nahoře vlevo v modelačním okně zvolíme Link Active Object (propojit s aktivním objektem, objekt jako kamera).



(Světlo se chová jako kamera, nám to umožňuje vidět scénu z místa jeho působení.)

Klíčové světlo je nyní aktivní jako kamera a my můžeme pozorovat scénu z místa jeho působení. Můžeme také vidět dva kruhy, značící vnější a vnitřní úhel kužele světla.

Zvolíme nástroj Rotate (rotace) z vrchního menu a pootočíme klíčové světlo tak, aby byly vidět všechny objekty a aby byly umístěny uprostřed modelačního okna (H = -8.6°, P = -15.2°, B = 0°).

Můžeme pro rotaci světla použít jiné modelační okno abychom se vyvarovali naklonění či otočení.

Uchopíme jednu oranžovou úchytku vnitřního úhlu a táhneme ji, dokud neohraničuje všechny objekty. Totéž provedeme u vnějšího úhlu, a to tak, že mezi vnějším a vnitřním úhlem bude malý rozestup (Inner Angle (vnitřní úhel) = 40°, Outer Angle (vnější úhel) = 50°).



(Je potřeba, aby byl vnější úhel o něco větší než vnitřní, dodá to světlu na okraji měkký přechod.)

Dáme kuželovému světlu měkký přechod na okraji. Proto je třeba, aby byl vnější úhel větší než vnitřní.

V Object manageru vybereme světlo Fill (vyplňující) a z menu Cameras z levého vrchního menu modelačního okna vybereme Link Active Object (propojit s aktivním objektem, objekt jako kamera).

Z hlavní nástrojové palety vybereme nástroj Rotate a pootočíme vyplňující světlo od bodu působení směrem k zátiší (hodnoty rotace H = 84°, P = -4.7°, B = 0°).

Upravíme úhly vyplňujícího světla tak, aby jak vnitřní tak vnější úhel obepínal všechny objekty ve scéně. (Inner Angle (vnitřní úhel) = 49°, Outer Angle (vnější úhel) = 60°).



(Výplňové světlo směřuje z místa svého působení k objektům.)

V Object manageru vybereme zadní světlo Back a v menu Cameras v modelačním okně zvolíme Link Active Object (propojit s aktivním objektem, objekt jako kamera).

Z hlavní nástrojové palety vybereme nástroj Rotate a pootočíme zadní světlo od bodu působení směrem k zátiší (Rotation H = -158.9°, P = -48.6°, B = 0°).

Upravíme vnitřní i vnější úhel zadního světla tak, aby obepínaly všechny objekty. (Inner Angle (vnitřní úhel) = 23.7°, Outer Angle (vnější úhel) = 42.9°)



(Zadní světlo nyní směřuje od místa svého působení k zátiší.)

Zvolíme Render > Render to Picture Viewer (renderovat do prohlížeče) a vyrenderujeme scénu.



Nyní má zátiší takové osvětlení, díky kterému vypadá celá scéna velmi pestře a zajímavě.

Souhrn:

Toto tříbodové osvětlení může být aplikováno na komplexní scény právě tak dobře, jako na této. Jestliže máme nějaké objekty v pozadí, ale chceme klást důraz na několik objektů v popředí, pak je dobré nastavit teplé a pestré tříbodové osvětlení na tyto objekty v popředí a chladnější modré osvětlení na objekty v okolním pozadí.
Vždy musíme pamatovat na to, že nasvícení je stejně důležitá součást scény jako samotné objekty. Nápadné stíny a dramatické barvy mohou zvrátit nezajímavou scénu do uměleckého díla. Některé z nejlepších uměleckých děl používají velmi jednoduché scény, jejichž zajímavost a zvláštnost je generována důmyslnou hrou světel a stínů.
Nicméně u volby osvětlení našeho projektu bychom se měli vyvarovat jednoduchého světla umístěného u kamery, pak bychom totiž nemohli očekávat nic víc, než nudný a nezajímavý výsledek.




Osvětlení 1, Volumetrické světlo

Program CINEMA 4D nám poskytuje rozsáhlé spektrum možností nastavení světel. Použitím volumetrického světla vytvoříme zajímavě a moderně vypadající logo.



Na televizní obrazovce můžeme často vidět zajímavý světelný efekt, kdy nějaké logo či nápis vrhá viditelné pruhy světla. Tento efekt je opravdu velmi atraktivní a současně poměrně snadný. V tomto tutoriálu se naučíme, jak tohoto efektu docílit za použití volumetrických světel.



(Vlevo: viditelné světlo
Uprostřed: volumetrické světlo
Vpravo: inverzní volumetrické světlo)

Ve skutečnosti je viditelné světlo tvořeno množstvím malých částeček prachu, či třeba rozptýlených kapének vody (mlha), které jsou osvětlovány procházejícím světlem. Vytvoření viditelného světla však docílíme i bez těchto částeček či mlhy a to prostým zapnutím parametrů viditelnosti světla. Jestliže chceme vytvořit blok viditelného světla, či pouze jeho část, pak zvolíme světlo volumetrické. Volumetrické světlo také můžeme obrátit - místo bloku viditelného kužele světla, dopadajícího na objekt a za objektem pohasínajícího, mohou objekty umístěné v oblasti kužele světla teprve volumetrické světlo zaktivovat a to je poté viditelné jen v oblastech stíněných těmito objekty. Tato světla nazýváme inverzně volumetrická.

Nahrajeme si scénu pojmenovanou 'Volumetric Light Before.c4d' z adresáře Lighting -Volumetrics umístěného v adresáři CINEMA 4D Tutorials.



(Tato scéna obsahuje logo.)

Tato scéna obsahuje jednoduché logo, pozadí a nastavená světla. Tedy vše, co potřebujeme k vytvoření požadovaného efektu.

Z hlavního menu zvolíme Objects (objekty) > Scene (scéna) > Target Light (zaměřené světlo).

Zaměřené světlo není nic jiného než normální světlo s nulovým cílovým objektem a vlastností target expression (cíl-chování). Díky vlastnosti target expression bude světlo stále z místa svého působiště zaměřovat cílový objekt. Cílový objekt a logo jsou shodně umístěny na původních výchozích souřadnicích, a tak se kužel světla bude stále zaměřovat na požadovaný objekt.

Použijeme nástroj Move či manažera koordinátů a upravíme polohu světla tak, aby bylo umístěno za logem (X=0, Y= -170, Z=1112).



(Kuželové světlo musíme umístit za logo (na obrázku je pohled z boku).)

Klikneme v Attributes manageru na záložku General (hlavní) a upravíme barvu světla na jasně modrou (R = 80, G = 90, B = 100, Brightness = 300).

Nastavení barvy a jasu není určeno jen pro osvětlující parametry světla, ale také ovlivňuje jas viditelného světla. Potřebujeme, aby námi vytvořené viditelné pruhy světla byly dobře zřetelné, a proto jsme nastavili jas na 300%.

Nastavíme v Attributes manageru parametr světla Visible Light (viditelnost světla) na Inverse Volumetric (inverzně volumetrické).

Tato vlastnost je tou, která je zodpovědná za dosažení požadovaného efektu.

V Attributes manageru klikneme na stránku Visibility (viditelnost).

Na této stránce můžeme upravovat další parametry viditelného světla.

Nastavíme Outer Distance (vnější vzdálenost) na 4000 a Inner Distance (vnitřní vzdálenost) na 3000.

Naše scéna je poměrně veliká, a tak by byla výchozí vnější vzdálenost dosahu viditelného kužele světla příliš malá a světlo by ani nedosahovalo k logu. Proto jsme museli podstatně zvětšit vnější vzdálenost dosahu světla a také vnitřní vzdálenost. Díky nastavení vnitřní vzdálenosti na 3000 jednotek má nyní kužel světla v oblasti loga maximální možnou intenzitu, která se snižuje směrem od loga a působiště světla, až je ve vzdálenosti 4000 jednotek nulová.

Aktivujeme 3D pohled v modelačním okně a z hlavní palety zvolíme Render > Render View (renderovat pohled).



(Na výsledném renderu je logo, z něhož vycházejí pruhy světla.)

Tento efekt je zvláště zajímavý u animací. Ve stejném adresáři jako je zdrojový soubor této scény naleznete také krátký filmový klip, který demonstruje, jak vypadá námi vyrobený efekt při pohybu zadního světla odspoda nahoru.

Souhrn:

Paprsky volumetrického světla jsou výborné při vytváření atmosféry a dodávají scénám nezanedbatelný výraz a dojem. Jednoduchý paprsek světla může značit poslední možnost záchrany, či probliknutí naděje, kdežto větší počet světelných paprsků se může použít pro ztělesnění ohromující síly. Zde jsme použili volumetrické světlo pro naznačení unikající energie z loga, dodali jsme mu dojem síly. Při jiných příležitostech můžeme najít použitá volumetrická světla jak prosvětlují světlíky prach v podkroví, v zakouřeném baru, nebo jak prochází chrámovými okny. A přitom jsou jednotlivé pruhy světla zabarvené podle jednotlivých skleněných tabulek.