Как сделать фотореалистичным

Обновлено: 04.07.2024

При работе над проектом архитектору иногда бывает нужно посмотреть общий вид здания, представить, как впишется объект в существующую застройку. Просматривать различные варианты исполнения проекта очень удобно по трехмерной модели. В частности, можно менять материалы и покрытие (текстуры) элементов проекта, проверять освещенность отдельных участков (в зависимости от времени суток), размещать различные элементы интерьера и т.д.

В отличие от ряда САПР, использующих для визуализации и анимации дополнительные модули или сторонние программы, в MicroStation встроены средства для создания фотореалистичных изображений (BMP, JPG, TIFF, PCX и др.), а также для записи анимационных роликов стандартных форматов (FLI, AVI) и набора покадровых картинок (BMP, JPG, TIFF и др.).

Создание реалистичных изображений

Создание фотореалистичных изображений начинается с присвоения материалов (текстур) различным элементам проекта. Каждая текстура применяется ко всем элементам одинакового цвета, лежащим в одном и том же слое. Учитывая, что максимальное количество слоев 65 тыс., а цветов 256, можно предположить, что индивидуальный материал реально применить к любому элементу проекта.

Кроме рисунка, у материала существуют следующие настраиваемые параметры: рассеяние, диффузия, глянец, полировка, прозрачность, отражение, преломление, базовый цвет, цвет блика, способность материала оставлять тени.

Отображение текстуры предварительно можно просмотреть на примере стандартных трехмерных тел либо на любом элементе проекта, при этом можно использовать несколько типов затенения элемента. Простые средства создания и редактирования текстур позволяют получить практически любой материал.

Не менее важный аспект для создания реалистических изображений способ визуализации (рендеринга). MicroStation поддерживает следующие, достаточно известные способы затенения: удаление невидимых линий, закраска невидимых линий, постоянное затенение, плавное затенение, затенение по Фонгу, рейтрейсинг, радиосити, трассировка частиц. При визуализации изображение можно сгладить (убрать ступенчатость), а также создать стереокартинку, которую можно просмотреть, используя очки со специальными светофильтрами.

Существует ряд настроек качества отображения (соответственно скорости обработки изображения) для способов рейтрейсинга, радиосити, трассировки частиц. Для ускорения обработки графической информации MicroStation поддерживает методы графического ускорения технологию QuickVision. Для просмотра и редактирования созданных изображений также существуют встроенные средства модификации, поддерживающие следующие стандартные функции (которые, конечно, не могут конкурировать с функциями специализированных программ): гамма-коррекция, регулировка оттенков, негатив, размывка, цветовой режим, обрезка, изменение размера, поворот, зеркальное отображение, конвертация в иной формат данных.

При создании реалистичных картинок немалую часть времени занимают размещение и управление источниками света. Источники света подразделяются на глобальное и местное освещение. Глобальное освещение, в свою очередь, состоит из рассеянного света, вспышки, солнечного освещения, света неба. А для солнца, наряду с яркостью и цветом, устанавливается угол азимута и угол над горизонтом. Данные углы могут автоматически вычисляться по указанному географическому положению объекта (в любой указанной на карте мира точке земного шара), а также по дате и времени рассмотрения объекта. Свет неба зависит от облачности, качества (непрозрачности) воздуха и даже от отражения от земли.

Местные источники света могут быть пяти видов: удаленный, точечный, конический, поверхностный, проем для неба. Каждый источник может обладать следующими свойствами: цвет, сила света, интенсивность, разрешение, тень, ослабление на определенном расстоянии, угол конуса и т.д.

Источники света могут помочь в определении неосвещенных участков объекта, где необходимо ставить дополнительные освещение.

Для просмотра элементов проекта с определенного ракурса и для произвольного движения вида по всему файлу используются камеры. При помощи клавиш управления клавиатуры и мышки можно задать девять типов движения камеры: полет, поворот, снижение, скольжение, обход, вращение, плавание, перемещение на тележке, наклон. По четыре различных типа движения можно подключить на клавиатуру и мышь (переключаются режимы удерживанием клавиш Shift, Ctrl, Shift + Ctrl).

Камеры дают возможность осмотреть объект с разных ракурсов и заглянуть внутрь. Варьируя параметры камеры (фокусное расстояние, угол объектива), можно изменять перспективу вида.

Для создания более реалистичных изображений предусмотрена возможность подключения фонового рисунка, например фотоснимка существующего ландшафта.

Создание анимационных роликов

При создании анимационных роликов используются те же методы визуализации, такие же текстуры, источники света и камеры, но добавляется динамичность при изменении этих параметров и движении объектов. Все изменения записываются в сценарий, в котором указываются изменяемые объекты (параметры) и ключевые кадры (начало/конец изменений).

В качестве объектов анимации могут выступать трехмерные тела, камеры, источники света, а также новый параметр цель, определяющая ориентацию камеры. Для каждого объекта задаются базовая точка и относительное движение (движение вдоль одной или нескольких осей, поворот вокруг осей, масштабирование вдоль осей). Для получения движения объекта либо указывается шаг движения, либо строится путь (любая кривая), при этом в сценарии отмечаются кадры начала и конца движения. Объект может двигаться как с постоянной скоростью, так и по любой сложности графику изменения координат вдоль определенного пути. Если связать два объекта, то движение одного будет происходить с учетом движения другого объекта.

Кроме движения объектов, возможно изменение глобального освещения (не только угла падения света, но и яркости, цвета и других параметров), а также изменение текстуры (ее свойств).

Ролик можно предварительно просмотреть в любом из видовых окон, но при этом рендеринг возможен всеми методами, кроме рейтрейсинга, радиосити, трассировки частиц. При записи ролика устанавливается разрешение по вертикали и горизонтали, начальный и конечный кадры, метод рендеринга, способ сжатия данных, цветовой режим. По умолчанию ролик записывается с частотой 30 кадров в секунду, но данный параметр можно изменить. Существует также возможность дозаписи для некоторых форматов файлов. Полученные анимационные ролики можно просмотреть при помощи встроенных средств MicroStation.

Многие CG-художники создают очень достоверные и качественные изображения. Но зачастую они получаются, как бы это правильнее сказать, фотодостоверными, но не фотореалистичными. А причиной этому обычно служит излишняя "правильность" и вылизанность картинки. И ведь не каждый современный CG-шник знает, что существует 10 золотых принципов фотореализма, которые следует соблюдать по-максимому, дабы добиться действительно фотореалистичного изображения. Ниже о них и пойдет речь.

Итак, чтобы изображение было фотореалистичным, нужно придерживаться хотя бы 8 из 10 принципов фотореализма:
1. Беспорядок и хаос.
2. Характеры персонажей и ожидания зрителей.
3. Правдободобие изображения.
4. Текстура поверхности.
5. Зеркальне отражение.
6. Пыль, грязь и ржавчина.
7. Трещины, царапины, вмятины.
8. Скошенные края.
9. Толщина материала объекта.
10. Рассеяный свет.

Рассмотрим каждый из принципов по отдельности. (Заранее скажу, что картинки, которые Я использую в своей статье взяты из книги Билла Флеминга "Создание фотореалистичных изображений", да и сама статья основана на информации, полученной из этой книги. Книга относительно не новая, поэтому изображения, показанные в ней современному глазу уже не кажутся такими уж фотореалистичными. Но они отлично подкрепляют все 10 принципов, о которых Я вам расскажу, так что не хмурьтесь. Кстати, книга отличная. Советую всем CG-шниками от мала до велика).

Беспорядок и хаос. Если вы создали жутко красивые и правдоподобные текстуры, нанесли их на объекты и думаете, что вот оно - счастье, то вы ошибаетесь. Огромную роль играет композиция сцены. Если все предметы расположены ровно по линеечке, то фотореализма вы уже не добьетесь, будь ваши текстуры хоть трижды одобрены министерством текстур или хотя бы вашим непосредственным начальником. В реальной жизни ничто не расположено идеально ровно. Да посмотрите хотя бы вокруг себя! Где-нибудь да обязательно встретится небльшой бепорядок. (К примеру на моем столе в данный момент лежит упаковка maggi под названием "щи", любезно подаренная мне моейю хорошей подругой, а также книги, чашка и свечка. У вас может быть и по-дпругому, но Я о том, что идеального порядка нет.) Выработайте в себе привычку чуток сдвигать предметы, поворачивать их на небольшой градус. К примеру, если вы смоделировали шахматную доску, то не располагайте все предметы строго по центру клеток, опрокиньте какую-нибудь из фигур и вы сразу увидите, как сцена ожила! Но не переусердствуйте, ибо хаос в сцене не должен выходить из под контроля. Врядли кому-то будет приятно смотреть на грязные носки, лежащие на вышеупомянутой шахматной доске, верно? Комбинация порядка и хаоса - залог успеха.

Взгляните на рисунок ниже (рис. 1)

Это мастерская, а следовательно, в ней не может быть идеального порядка. Некоторые предметы расбросаны по столу, а некоторые заболтиво висят на стене. Значит мастер не такая уж свинья и уважает свое рабочее место. Говоря о мастере, важно проникнуться характером персонажей, даже если их не видно на вашем финальном избражении. Это подводит нас ко второму принципу фотореализма в 3D.

Характеры персонажей и ожидания зрителей. Спросите, какое это имеет отношение к сабжу? Непосредственное, ибо все окружение создают люди и остальные живые существа, населяющие нашу грешную Землю. Все, что было принесено, передвинуто, опрокинуто - было сделано кем-то. (Мышка бежала, хвостиком махнула, яйцо и разбилось. Результат - фотореалистичное изображение разбитого яйца, лежащего на полу). Поведение персонажей может быть различным. Они могут быть аккуратны, неряшливы, агрессивны, педантичны. Они разные, а следовательно и окружение будет меняться, в зависимости от их характера. Если немного пофантазировать и понять, каков ваш персонаж, то можно очень сильно оживить этим сцену. Также важно оправдывать ожидание зрителей. Т.к. нас окружают стереотипы, то лучше не
изображать ученого в виде накаченного загорелого парня, у которого куча любовниц и крутая мазератти. Также боксера-тяжеловеса лучше не представлять в виде замухрыша, читающего учебник по высшей математике вечером, дабы убить время. Думаю, вы понимаете, о чем Я. (Пусть он даже и увликается математикой, но ожидание зрителей такая картинка врядли оправдает).

Правдоподобие изображения. Реалистичной сцену также делает узнаваемость предметов ее составляющих. Если человек может узнать предметы, то и вся сцена покажется ему реальной, достоверной. Существует 2 источника правдоподобия: модели и поверхности. Чтобы сделать сцену узнаваемой, достаточно одного из них. К примеру, корабль пришельцев, висящий над Юханесбургом в потрясающем фильме "Райно №9" не является реальным, но его поверхность соответсвует той, которую мы себе представляем, следовательно, для нас он тут же становится достоверным. Если вы посмотрите еще раз на рис. 1, то увидете, что композиция полностью состоит из узнаваемых предметов. Робот сделан из подручных материалов, а окружают его реальные предметы, которые можно встретить в любом среднестатистическом гараже.
Также важно включать в композицию "объектные якоря", т.е. мгновенно узнаваемые предметы с фотореалистичными атрибутами. На рис. 1 и 2 это батарейки и книга. Они узнаются и бросаются в глаза.

Текстура поверхности. Любая поверхность имеет некоторую текстуру. Здесь это не окраска объекта, а его шороховатость или гладкость. Вобщем то, что можно пощупать. Зачастую CG-художники не оказывают должного внимания текстуре поверхностей и поверхности получаются слишком ровными. Из-за этого теряется чувство фотореализма изображения. Текстура влияет на способность объекта отсвечивать свет и даже если ее не видно, она все равно присутсвует и то, что ее не сымитировали, позже скажется негативно, когда будет выставлен свет. Особенно
это будет видно при анимации.
На рис. 3 можно увидеть особенность текстуры гаечных ключей и деревянных досок на заднем фоне.

Зеркальное отражение. Это отражение света, при котором угол падения равен углу отражения. Это яркое пятно, которое помогает определить гладкость и твердость предмета. Зеркальное отражение - важнейший аспект фотореалистичного изображения. Без зеркального отражения поверхность кажется тусклой, неконтрастной и матовой. На рис. можно видеть мягкое белое пятно на переднем крае каждого сегмента ножки лампы. Такие световые блики являются очень существенными. Также, если обратить внимание на гаечный ключ, висящий сзади, то можно заметить на его закругленных частях очень слабые световые блики. Все это добавляет необходимого объема и реалистичности предметам.

Пыль, грязь и ржавчина. Этот принцип реализма занимает важное место в списке. Пыль, грязь и ржавчина являются признаками возраста. Если грязь и ржавчина могут быть не на каждом предмете, то пыль - везде. И не потому, что все неряхи, а потому, что так устроен мир. Сколько ее не вытирай (даже пылесосом Кирби не пылесось), все рано она была, есть и будет. Взгляните еще раз на рис. 1. Тело робота сделано из банки из под машинного масла и сверху видны маслянистые подтеки. Коробка от фотокамеры тоже загрязнена (очевидно, что мастер в процессе работы брал ее в руки) Это видно на рис. 4:

Важно: прежде чем приступить к разработке, потратьте свое время на исследование вашей сцены, чтобы понять, какие следы возраста нужно использовать, откуда они появляются и как распространяются.
Еще одним важным показателем возраста являются трещины, царапины и вмятины. Это следующий принцип.

Трещины, царапины и вмятины. Если поверхность лишена любых деффектов, то она смотрится очень неестественно. Даже совершенно новые предметы могут иметь небольшие изъяны. Но прежде чем наносить повреждения на объекты, нужно изучить природу всей сцены и задать себе некоторые вопросы:
1. Из чего сделан объект? Это самый важный вопрос, т.к. материал определяет, какой вид повреждений следует использовать. К примеру, дерево чаще всего трескается. Пластик и картон мнутся, а металлы типа стали покрыты царапинами.
2. Как часто предметом пользуются.
3. Кто работает с предметом. Важно понимать характер того, кто работает с предметом. Если предмет принадлежит рабочему на заводе, то наверняка он будет достаточно поврежден или поцарапан, а если с предметом работает, к примеру, хирург (скальпель), то, скорее всего, повреждений на предмете практически не будет.
4. Где объект находится. Важно учитывать местоположение объекта. Если это гайка, то она наверняка лежит где-нибудь в банке с остальными металлическими предметами и часто трется и ударяется о них, следовательно, рано или поздно она станет поцарапанной. А если предмет из мягкого металла, то на нем останутся вмятины.
Посмотрите на рис. 5:

Левая рука робота представляет собой швейцарский нож. Он грязный и с вмятинами. Не исключено, что он был найден где-нибудь на улице. Тело робота (банка) вся помятая, т.к. очень старая и валялась не понять где.
Вобщем, включите фантазию и ваша сцена получится намного живее.

Скошенные края. О, этот принцип при моделировании лично Я ставлю во главе угла, ибо не существует в природе идеально острых углов! Ну нет такого. Хоть маленькая фасочка, но должна быть. Важно это потому, что свет, отражающийся от скошенных граней придает модели реализм и естественность. Посмотрите на РИС, на котором видны гайки. Края у них скошены и поэтому на них видны мягкие блики, что придает гайкам реалистичный вид. Также и со всеми остальными предметами. Блики, блики, блики. Не жалейте время на выделение боковых ребер и на их скашевание. Финальный результат будет стоить потраченного времени.

Толщина материала объекта. Физическая толщина. Долго не буду описывать этот принцип, просто взгляните на рис. 4, который был выше. На нем коробка от фотоаппарата. Приглядевшись, можно увидеть, что картон, из которого она сделана имеет толщину. Также имитирующая этикетку текстура позволяет видеть поверхность картона. Вывод: чтобы трехмерный объект был фотореалистичным, нужно показать глубину материала и следы фабричного производства. Кроме того, нужно слегка закруглить края и избразит на них блики (см. принцип выше). Острый край простого куба абсолютно не реалистичен.

Рассеяный свет или глобальное освещение (GI). Тут все ясно и понятно: при рендеринге используйте глобальное освещение. Это аксиома, не требующая доказательств. (Да и особого описания тоже).

В данном материале я расскажу, как самостоятельно, с нуля, т.е. не используя какие-либо сторонние изображения для основы коллажа, создать фотореалистичный макет iPhone 5 в программе Photoshop.
Кстати, изображение, сделанное по этой методике, использовано в Википедии в статье iPhone 5 .

Для лучшего понимания материала Вы сможете скачать готовый PSD файл, выполненный по этому уроку, по ссылкам внизу страницы.

Сам по себе процесс создания макета будет интересным и познавательным, т.к. в процессе мы будем использовать векторные формы, фильтры, стили слоя, обтравочные маски и другие методики, знание которых пригодится как начинающему, так и опытному пользователь Photoshop.

Вот какой макет в результате получился у меня, два варианта, с выключенным и включенным дисплеем:

Для начала, создадим новый документ (Ctrl+N) шириной 600 и высотой 700 пикселей на белом фоне.

Создание корпуса iPhone 5

Вот как должна теперь выглядеть панель слоёв:

Вот что получилось, на скриншоте я немного увеличил масштаб:

Вот как выглядит рабочий документ при немного увеличенном масштабе изображения:

Корпус смартфона сделан из глянцевого материала, поэтому у него должны быть блики. Помните, фотографическая реалистичность достигается соблюдением мелочей!

Вот как должна выглядеть эта линия до и после применения фильтра:

Далее изогнём линию. Идём Редактирование —> Трансформирование —> Деформация (Edit —> Transform —> Warp) и выбираем дугу (Arch) с изгибом в 30%:

Дублируйте слой с дугой, поверните его на 90° и разместите в правом верхнем углу корпуса. Проделайте эти же операции для нижних углов.

Вот как теперь выглядит корпус iPhone 5:

Поместите эти четыре слоя в группу.

Теперь не помешает добавить блик на лицевой панели смартфона.

Создаём кнопки для iPhone

Используя эту же технику, создаём кнопки, расположенные сбоку, только на этот раз создаём один вертикальный прямоугольник шириной 4.5, высотой 28 и радиусом 4 пикселя для верхней кнопки, а для двух нижних такой же, только высота 22 пикселя.

Вот как будет выглядеть заготовка кнопки:

Рисуем камеру и динамик iPhone

Можно создать круг внешний и остальные круги большего диаметра, чем 12px, например, на рисунках фактический диаметр внешнего круга 83 px, сгруппировать все слои и уменьшить размер группы до 12px по ширине и высоте. Полученный таким образом круг в увеличенном масштабе показан справа.

Переходим к рисованию динамика.

После чего идём Редактирование —> Определить узор (Edit —> Define Pattern), придумываем новому узору какое-нибудь имя, сохраняем.

Вот как выглядит динамик после уменьшения второго прямоугольника и добавления стилей слоя к меньшему прямоугольнику:

На этом создание макета закончено, при желании можно добавить иконки на экран iPhone.

Существует две основные технологии создания фотореалистичного изображения в векторных редакторах. Первая основывается на стандартных инструментах заливки по векторной сетке и использует растровый формат с векторными элементами управления и возможностью масштабирования без потерь качества. Вторая основывается на использовании векторных объектов и инструментария с упрощением процесса отрисовки.

Дизайнер может дать полутоновое каркасное отображение конструкции без невидимых линий, наложить материалы и текстуры, задать план, подсветку и выбрать специальные эффекты (рис. 2.89). Параметры отображения модели, способ ее представления (каркасная или тонированная), цвет ее фона, отображение граней, световые блики и т. п. могут быть сохранены под определенным именем.

Рис. 2.89. Полутоновое каркасное отображение детали без невидимых линий

На фотореалистичных изображениях видно, как будет выглядеть спроектированное изделие. Изображения можно приближать и удалять, изменять их цвет, рассматривать со всех сторон, задавая скорость вращения. Разработанная художником палитра цветов может быть сохранена и использована в дальнейшем.

Рис. 2.90. Повышение наглядности изображения при использовании фона

Одним из шагов реалистичного освещения сцены с проектируемым изделием является создание четко различающихся (между темным и светлым) областей: это называется глубиной освещения. Чтобы достичь хорошей глубины, необходимо источники света разнести на достаточное расстояние один от другого.

В качестве примера приведем команды, которые предлагаются в пакете КОМПАС-ЗО для получения наглядного изображения:

С технической точки зрения фотореалистичный рендеринг основывается на применении компьютерных алгоритмов для формирования изображений, максимально похожих на сцены реальной жизни. Фотореалистичные пространственные модели объектов строятся с помощью сложных математических алгоритмов. Повышение наглядности изображения достигается заданием источников освещения, использованием теней, тонирования, текстуры, рельефа, видеороликов, сцен просмотра и т. п. (рис. 2.91).

Рис. 2.91. Фотореалистичное изображение проектируемого узла

Тени имеют оттенки, которые при правильном рендеринге делают изображения более реалистичными. Тем не менее, поскольку у теней нет резких границ, пользователи программного обеспечения для фотореалистичного рендеринга стремятся сначала удалить из своих моделей острые кромки при помощи скруглений и углублений.

При необходимости применяют прозрачные тени. Если свет падает на сплошной объект, то тень будет серой. Но если он падает на прозрачный объект, то тень примет цвет объекта, через который проходит свет. Функция прозрачной тени в программном обеспечении позволяет включить цвет прозрачного объекта в тень.

Фотореалистичный рендеринг позволяет сделать разницу фотографией и чертежом трудноуловимой. Подобная целостная интеграция приложений трехмерного проектирования и рендеринга позволяет инженерам использовать существующие модели для создания фотореалистичных изображений в той же среде конструирования без необходимости экспорта моделей из систем CAD/CAM/CAE и последующего импорта в систему рендеринга.

Физически правильное освещение задает правильную интенсивность и цветовые значения при выборе пользователем типа освещения и не требует установки этих параметров вручную. Подобный подход позволяет быстрее организовать освещение и повышает точность, устраняя вероятность ошибок.

Физически правильное освещение должно использоваться вместе с возможностями глобального освещения, при котором рассчитывается влияние освещения, исходящего непосредственно от источника света и отраженного от поверхностей. Другим аспектом глобального освещения являются каустические линии, которые показывают, как проявляются на другой поверхности лучи света, отражаемые или преломляемые криволинейной поверхностью либо объектом. Физически правильное освещение вместе с глобальным освещением позволяет инженерам оценить полное влияние освещения на окружающую обстановку и модель.

Читайте также: