Lys og lyssætning i 3D

Af Michael Bonnevie

Lyssætning er nok noget af det vigtigste for et godt 3D resultat. Tit og ofte se man et flot modelleret objekt, men en ringe belysning. I denne tutorial vil jeg give mit bud på nogle brugbare metoder til god lyssætning i 3D.

Jeg har lavet et simpelt vinglas som jeg har givet en overflade af simuleret glas, med en smule struktur i overfladen. Derudover 3 kugler så der er lidt farver i scenen.

Disse eksempler kan åbnes i Maya 7.0, og sikkert også i nyere versioner..

Directional

Point

Spot

Ambient

Hvis du selv vil lave dit lys fra bunden, så går du bare op i create i toppen af siden, og vælger den type lys du vil arbejde med. Lyset kan flyttes rundt som alle andre objekter i scenen.

Directional (parallelt lys)

Første type lys vi kigger på, er direkte lys (parallelt lys) Direkte lys virker som solen, så skygger altid vil blive kastet parallelt. Derfor er det også den type lys jeg ofte bruger til udendørs belysning. I eksemplet har jeg renderet scenen med det der hedder Raytrace. Raytrace er en nødvendighed når du bruger glas eller gennemsigtige materialer i en scene. Som man kan se så kaster glasset en skygge, men skyggen er gennemsigtig. Dette kan kun opnås med Raytrace.

Raytrace er kort fortalt en metode, hvor alle punkter i en scene kaster lyset tilbage i kameraets linse. På sin rejse imod linsen tager punktet farve, lys mv. af det den møder undervejs. Hvis pixelen (punktet) når frem til linsen, så bliver det en del af scenen. 3D software laver ikke unødvendige punkter i scenen, så alt hvad der ligger uden for vinduet, er ganske simpelt ikke beregnet..

I alle eksempler undtagen Ambient, er der 3 billeder. En med Raytrace. En med shadow maps, og en set oppefra for overblik.

Den anden type er shadow maps. Altså skygger som opfører sig som et billede der bliver “klistret” ovenpå emner i scenen. Det er meget groft fortalt, men det er ikke noget jeg vil komme nærmere lige nu. Shadow Maps er hurtige at generere, men kan ikke gå igennem transparente materialer, og de er heller ikke så præcise som Raytrace.

Det er altid et kompromis imellem hurtig rendering, og flot resultat når man skal vælge skyggemetoder til sin scene.

Jeg kom lidt på afveje, men så er de 2 metoder da dækket lidt ind.

Directional belysning har desuden en target “T” som er det sted du placerer der hvor lyset skal pege på. Man behøver ikke target, da du bare kan rotere lyset som du roterer et objekt som tidligere beskrevet. Det er dog rart at se grafisk hvad lyset peger på, så target bruger jeg flittigt.

På de 2 screenshots, kan du se hvilke flueben der skal afkrydses for at opnå henholdsvis Ray Trace og shadow maps når dine lyskilder er valgt.

Et lille trick for større overblik, er at kalde sin outliner frem. Den finder du oppe i toppen af siden under window. Outlineren viser alle objekter i scenen, og kan være guld værd når ting pludselig forsvinder eller gemmer sig bag andre ting.

Nå du ser scenen oppefra, er det tydeligt at skyggerne løber parallelt, men det er ikke altid let at se, da øjet kan blive narret. Et godt eksempel er månelandingen, hvor nogle påstår at skyggerne ikke løber parallelt. Dem der påstår det, er typisk folk der ikke ved hvordan lys og perspektiv fungerer. Så snart lys løber over knolde, huller, sten og andet, så kan øjet snydes til at tro at der er blevet brugt en spot (eks. studielampe) hvor lyset løber fra et punkt, og ellers spreder sig ud som en kegle.

Jeg har lavet et eksempel med månelandingen i mente.

Ser du på billedet fra en persons perspektiv, (billede 1) så ser skyggerne ud til at løbe i forskellige retninger, men ser du samme scene oppefra, så er der ingen tvivl. (Der er ikke ændret ved lyset i de 2 billeder. Kun kameraets position..)

Tilbage til parallellyset. I billede nummer 2, har jeg brugt shadow maps. Det gør at glasset ikke længere kan gennemtrænges af lys. Der er en del småting der skal justeres i en scene hvor du bruger shadow maps. Hvis mappet bliver for lille, så bliver kanten på skyggerne savtakket, så derfor skal “resolution” skrues op i trin fra, 256-512-1024-2048-4096 osv..

Jo højere resolution, desto længere tid tager det at genere en shadow map, så det må igen komme an på trial and error.

Min foretrukne metode er Raytrace. Det er tungt at danse med, men resultatet er næsten altid godt.

Hvorfor er det lige at parallelt lys opfører sig som det gør? Lad os bruge solen som eksempel. Når du kigger op på solen, så ser den ikke stor ud, og hvorfor kaster den så ikke lys som en lommelygte, altså ud fra et punkt og ud som en kegle? Jo, for solen er mange gange større end jorden, og afstanden har ikke noget at gøre med spredningen, som hvis det var en lygte.

Ergo er det størrelsen af lysgiveren der bestemmer effekten. Havde solen været mindre end jorden eller månen, så havde du fået en spotlight effekt med spredning af strålerne..

Nu laver Maya jo ikke en lysgiver der er så stor som beskrevet. Den opfører sig bare sådan..

Point (opfører sig som en elpære eller et stearinlys)

Næste type lys er point. Dvs. at lyset kommer fra et punkt, og spreder sig ens i alle retninger. Et rigtig godt lys at vælge hvis man skal simulere en lampe, stearinlys etc..

Man kan godt styre lyset, så det har det man kalder falloff, men i alle eksempler har jeg valgt standard opsætning, hvor lyset ikke fader ud over en given distance.

Læg mærke til at skygger spreder sig ud fra kilden som en vifte. Alletiders til indendørs belysning, hvor du har lamper, og andre former for belysning der ikke er fokuseret i en’ retning.

Spotlight (lommelygte effekt)

Spotlight kender man fra lommelygter, og belysning i teatre og steder hvor man vil belyse et emne, med en afgrænsning af effekten.

Du har som i point, også en spredning af strålerne, men med denne form for lys, kan du afgrænse lyset, så emnet der skal belyses træder frem. Denne type lys kender man fra gade belysning, lommelygter, spots mv.

Spot har som Directional, også en target “T” som du kan bruge til at pege lyset i den rigtige retning. På spotlight er det noget jeg bruger ofte..

Det var denne slags belysning som skulle være brugt, hvis man skulle fake månelandingen i et studie. Det vil altid kaste stråler ud i en vifte, alt efter hvor stor lyskilden er. Hvis lyskilden er større end emnet, så vil man opnå en paralleleffekt som i første type lys. Når man laver tv og film, bruger man næsten altid spot til belysning. Hvis lyset er sat rigtigt, og du vel og mærke står det “rigtige” sted, så kan du ikke se at lyset ikke løber parallelt, som er ønskeligt i mange tilfælde af simuleret dagslys.

Ambient

Ambient er lidt svær at forklare, men hvis du ser på eksemplet, så er der kun brugt et Ambient lys, og alligevel bliver belysningen på hele billedet skruet op. Effekten er super til udendørs belysning, hvor man vil være sikker på at der ikke er ting der kommer til at henligge i totalt mørke pga. skyggekastning.

Hvis jeg skulle belyse en udendørs scene, så ville jeg vælge et parallelt lys, samt en ambient placeret ca. samme sted. Så er du nogenlunde sikker på en god og ensartet belysning som minder om dagslys. Ambient skal dog bruges sparsomt, og er ikke den primære belysningskilde!

Til sidst har jeg jeg sat alle 4 typer lys ind i scenen, så man kan se hvorledes tingene liver op. Man kan tydeligt se de 4 skygger der overlapper hinanden, samt highlights fra lyskilderne.

For at opsummere, så vælg dit lys med omhu, og tænk over hvad du vil med din scene. Typisk er der flere lyskilder i en scene, og det er først når disse spiller sammen at man vil opnå et flot slutresultat.

En anden ting er, at man aldrig afslutter sin scene med 1 rendering!! ,medmindre man er Superman udi 3D, og kan forudse alt. Det er der ingen der kan, så hver gang man ændrer sit lys, så lav en rendering. Der skal virkelig skrues på knapperne, og har du ikke tålmodighed, så er 3D måske ikke noget for dig 😉

Næste gang modellerer vi et objekt op fra bunden.

Relaterede fotos: