(Окончание, начало в №25)

Продолжим знакомство с теорией хаоса Билла Флеминга. Четыре последних принципа 3D-фотореализма, помогающие имитировать реальность в трехмерной графике.

Принцип 7: Трещины, царапины и выбоины.

Ничто так не делает объект искусственным, как его идеально гладкая поверхность. Даже абсолютно новый объект в жизни имеет небольшие случайные царапины. Компьютерная графика позволяет создавать идеальные объекты. Проблема состоит в том, что реальность не идеальна. Важно добавить немного обшарпанности и износа объекту для придания реалистичности. Я видел громадное количество трехмерных деревянных столов, и ни на одном не было ни выбоин, ни царапин. А все деревянные предметы (за исключением абсолютно новых) имеют большое количество трещин различной формы.

Прежде чем наносить повреждения на поверхность объектов, нужно изучить природу изображаемых вещей. Следующие вопросы помогут определить, где и как применять царапины:

1. Из какого материала сделан объект? Это самый главный вопрос. Именно материал определяет, какие царапины необходимо использовать. Дерево обычно покрыто трещинами, пластик и твердый картон - царапинами и выбоинами. Металл, как правило, поврежден меньше. Твердые металлы, такие, как сталь, в основном, поцарапаны, а мягкие (свинец, алюминий, медь, латунь) имеют вмятины. И еще один важный материал - это ткань. Для нее характерны порезы и дырки.
2. Как часто объект используют? Большинством предметов пользуются редко, время от времени. Необходимо определить, насколько часто это происходит. Если объект относится к домашней утвари, инструментам, спортивному инвентарю или одежде, то обычно он используется очень активно. И, соответственно, имеет большое количество повреждений. Хороший пример - потертые джинсы.
3. Кто использовал объект? Обычно об этом редко вспоминают, и напрасно. Этот фактор очень влияет на степень износа объекта. Например, сравните инструмент рабочего автомастерской и инструмент хирурга.
4. Где расположен объект? Еще один важный фактор. Как вы думаете, какой предмет будет изношен больше: стоящий на высоком шкафу или тот, что всегда под рукой?

Давайте вернемся в мастерскую, возьмем один из объектов и попробуем ответить на все поставленные выше вопросы. Хорош для исследований швейцарский нож, который служит рукой Гизмо.

Робот сделан из разного хлама. Вполне вероятно, что этот кем-то потерянный нож Папагайо нашел в канаве. Валяясь в канаве, нож получил множество повреждений. Наверняка им до этого пользовались, что тоже должно оставить свой след. Пластик, из которого сделаны некоторые детали, легко разрушается. А теперь посмотрите еще раз на рисунок. Все это реализовано, нож весь покрыт вмятинами и повреждениями, он выглядит очень реалистично.

Еще один хороший пример разрушенной поверхности можно найти на том же рисунке. Это "бедро" Гизмо. Если присмотреться, то можно сделать вывод, что это новый объект, весь покрытый ужасными повреждениями. Откуда они взялись? Вполне вероятно, что эта деталь хранилась в банке с другим металлическим хламом. И более твердые гайки и гвозди наносили разрушения в то время, когда Папагайо перетряхивал банку в поисках нужной детали.

Это очень увлекательный процесс, главное - не переусердствовать со "старением".

Принцип 8: Скошенные грани (фаска).

Какой детали не хватает многим трехмерным объектам? Это скошенные грани, что действительно является проблемой, т. к. практически все предметы нашего мира, особенно выпускаемые промышленностью, имеют округлые грани. Это делают для нашей с вами безопасности, - об острые края можно пораниться. Скруглять края 3D-объектов необходимо по двум причинам. Во-первых, для повторения формы реальных предметов. Во-вторых, это позволяет получить дополнительные блики на гранях, что, как мы уже говорили ранее, повышает реализм объекта.

Обратите внимание на гайки, разбросанные по верстаку, - на каждой есть фаска с внешней стороны и блики на этих скошенных гранях. Это довольно большие скосы, на том же рисунке можно найти менее заметные примеры. Посмотрите на нож, - тонкие блики придают этому объекту фабричный вид.

Скошенные грани характерны для предметов, произведенных промышленным способом. Скосы обычно можно встретить у предметов из дерева, металла и пластмассы.

Принцип 9: Толщина материала объекта.

Один из самых главных недостатков трехмерных объектов - это отсутствие толщины. Особенно хорошо эта проблема заметна при моделировании одежды. Обычно толщина ткани не превышает толщины бумаги. Такое редко бывает в реальном мире.

Посмотрите на открытую коробку от фотоаппарата. Это хороший пример толщины объекта. Обратите внимание на толщину картонных загибающихся уголков. Если присмотреться, то можно увидеть, что сверху объект покрыт глянцевой текстурой, а торец имеет текстуру картона.

Теперь посмотрите на грани коробки. Видите сгибы? Коробка кажется собранной, как в настоящей жизни. В 3D-графике обычно делают гораздо проще - обычный квадратный брусок, покрытый со всех сторон текстурами, и это не правдоподобно...

Принцип 10: Radiosity.

Что такое radiosity? Я с удовольствием объясню. Radiosity определяется как количество излученного света поверхностью на единицу времени и на единицу площади. Все понятно? Мне тоже не очень. Если сказать это на простом человеческом языке, то radiosity - это отраженный объектами свет. А свет отражают практически все объекты реального мира.

Например, любая комната освещается, в основном, отраженным, а не прямым светом. Если представить комнату из четырех стен и пола, поставить посередине стол, сверху поместив один источник света, то будут ли освещены ножки нашего стола? В жизни - да, но не прямым светом, а отраженным: свет сначала отразиться от стены, затем от пола и потом попадет на ножки стола. Это и есть radiosity. В 3D-программе со стандартным освещением результат будет совершенно иной. Будут ли освещены ножки стола? К сожалению, нет. Объекты не отражают света.

Это самый важный принцип из всех десяти. Почему же он оказался последним в списке? Всего лишь потому, что пока не все 3D-программы поддерживают данный режим освещения. Это связано с тем, что алгоритм просчета очень сложен, и время рендеринга возрастает на несколько порядков. В таком случае приходится имитировать этот алгоритм вручную всеми доступными способами.

Вот и все, не так сложно, как казалось в начале, не правда ли? Более подробно с теорией хаоса можно познакомиться в книгах Билла Флеминга, переведенных на русский язык и вышедших в прошлом году в издательстве ДМК: "Создание фотореалистичных изображений" и "Фотореализм. Профессиональные приемы работы. Уроки мастерства".

Сергей ГАШНИКОВ,
клуб 3D-графики Digital Light,
dlight.ru,
sg@dlight.ru