Нелишним будет напомнить, что любой, кто хочет заниматься 3D-дизайном, равно как и другими видами компьютерной графики, должен иметь понятие об основах композиционного построения (кстати, у многих, кто занимался фотографией, обычно есть соответствующие практические навыки и опыт). Композицию можно определить как взаимосвязь художественных впечатлений, предопределяемых сочетанием элементов сцены, где все элементы находятся во взаимном и гармоническом единстве. Важнейшими средствами композиции являются объемно-пространственная структура, симметрия и асимметрия, контраст, ритм.

Объемно-пространственная структура характеризуется внутренним строением предмета и его связью с внешней средой. Ритм обусловлен строением формы, являющимся следствием чередования элементов или равномерного движения.

Существуют правила и принципы компоновки элементов сцены. Начинать следует с поиска нужного фона. Фон должен подчеркивать выразительность предметов. В расположении и окраске объектов следует избегать пестроты, если она не оправдана художественным замыслом. Загромождать сцену лишними предметами также не стоит. В сцене имеет смысл использовать не более четырех основных цветов.

Перечислим принципы композиции.

1. Важно выбрать композиционный центр сцены и правильно акцентировать внимание зрителя на ее основных элементах.

2. Объединяйте характерные элементы по однородным признакам – форме, цвету, текстуре; включайте предметы, создающие в сцене контрасты, например керамику и хрусталь.

3. Используйте ограничения по материалу, цвету, форме.

4. Основа динамической композиции – неравносторонний треугольник, а статичной – симметрия.

5. Группируйте элементы по два-три предмета (например, диван и два кресла).

6. Достаточное количество свободного пространства в сцене позволяет облегчить композицию.

7. Важные элементы помещают на самое видное место.

8. Не следует забывать о взаимосвязи между группами предметов, линиями и пластикой, а также связи со зрителем.

9. Следуйте законам перспективы и подчеркивайте объемность предметов.

10. Соблюдайте зрительное равновесие сцены, правильно выбирая положение тяжелых предметов относительно легких.

11. Расположение и форма предметов должны быть естественными.

12. Импровизируйте! Иногда эксперимент со стандартными формами позволяет получить собственное композиционное решение.

Еще на этапе подготовки эскизов (сделать карандашом несколько набросков, безусловно, необходимо – это улучшает художественное видение и позволяет заранее проработать возможные варианты) нужно выбрать форму и положение сцены. Для увеличения глубины пространства потребуется панорамное изображение. Если на переднем плане расположены высокие объекты, сосредоточить внимание имеет смысл именно на них. Положение сцены должно быть таким, чтобы все ее объекты попадали в поле зрения наблюдателя.

Вначале необходимо дать несколько определений. За более подробными сведениями можно обратиться к справочной литературе. Согласно книге Л. Н. Макаровой «Перспектива» (М.: «Просвещение», 1989), прежде всего нужно правильно определить основные элементы сцены: главную точку, фокусное расстояние и линию горизонта. Условная линия горизонта может располагаться вверху, внизу и посередине сцены (рис. 1.16). Высокий горизонт обращает внимание зрителя на передний план. При изображениях интерьера высокий горизонт подчеркивает поверхность пола и стоящих на нем невысоких предметов. Низкий горизонт используют для показа заднего плана сцены. В интерьере это демонстрация стен, потолков и придание массивности объектам. Таким образом, правильно выбрав условную линию горизонта, можно произвести на зрителя определенное впечатление. При построении открытой сцены с четко выраженной линией горизонта определить ее не составляет труда, однако если создается модель закрытого от внешнего мира пространства, корректно определить ее положение бывает непросто. В программе трехмерного моделирования эта операция осуществляется с помощью координатной сетки и правильного нацеливания камеры. Кроме того, 3ds Max позволяет включать отображение виртуальной линии горизонта установкой соответствующего переключателя в настройках программной камеры.

Рис. 1.16. Среднее, высокое и низкое положение горизонта в сцене

Следующим важным элементом построения сцены является выбор главной точки. В трехмерной графике этой точкой будет служить цель виртуальной камеры в сцене или точка ее фокусировки на каком-либо объекте. Она, как правило, располагается на середине линии горизонта или в ее средней трети. Иногда бывает оправдано смещение главной точки в сторону. К примеру, чтобы акцентировать внимание на правой стене комнаты, главную точку смещают вправо. При определении этой точки важно, чтобы все объекты сцены были хорошо видны, а их форма не искажалась. Лучше всего будет поместить главную точку условно на уровне глаз человека среднего роста (около 1,55 м, в зависимости от того, какая система единиц используется в программе трехмерной графики).

Классически правильным решением будет составление композиции сцены по принципу «золотого сечения». Прежде всего, камера устанавливается таким образом, чтобы основные элементы сцены образовывали геометрические фигуры (квадрат, прямоугольник, треугольник) (рис. 1.17, а). По правилу третей финальное изображение мысленно делится на 9 равных прямоугольников, а положение камеры и объектов выбирается таким образом, чтобы в точках пересечения воображаемых линий находились наиболее важные элементы сцены (рис. 1.17, б ). В крайнем случае они могут располагаться на вертикальных или горизонтальных линиях, делящих изображение. Существует и другая схема деления финального изображения – в соответствии с принципом «золотого сечения». Необходимо провести воображаемую диагональ, а затем из угла, расположенного напротив этой диагонали, опустить перпендикуляр (рис. 1.17, в). В результате изображение будет разделено на три прямоугольных треугольника. Именно в них должны располагаться основные элементы сцены.

Рис. 1.17. Схемы композиционного построения

При создании сцены и установке камер, через которые она транслируется, нужно стремиться к получению перспективного изображения, соответствующего зрительному восприятию человека. Исследования физиологов и психологов показали, что четкое восприятие предметов глазом человека возможно при угле обзора 28–37° (рис. 1.18). При угле обзора 28° фокусное расстояние составит примерно два диаметра поля ясного зрения. При настройке виртуальных камер нужно учитывать тот факт, что угол обзора обратно пропорционален фокусному расстоянию. В противном случае у зрителя может сложиться впечатление нереальности сцены из-за неточно построенной перспективы. Неправильный выбор фокусного расстояния может придать изображению комнаты слишком сильную глубину (рис. 1.19, а, б) или сделать его слишком плоским (рис. 1.19, д, е), несмотря на корректность перспективных построений. Чтобы зритель, смотрящий на сцену, становился как бы ее участником (рис. 1.19, в, г), фокусное расстояние камеры должно примерно в полтора раза превышать размер основания конуса, определяемого углом обзора камеры. Некорректный выбор любого из двух вышеупомянутых параметров выводит очертания сцены за пределы поля ясного зрения человека, что не позволит зрителю получить точное представление об объектах сцены.

Рис. 1.18. Уменьшение угла обзора с увеличением фокусного расстояния камеры

Рис. 1.19. Сцена, снятая при различных фокусных расстояниях камеры: а – 10 мм; б – 20 мм; в – 23 мм; г – 28 мм; д – 35 мм; е – 45 мм

Таким образом, чтобы избежать перспективных искажений, необходимо вовремя вносить соответствующие корректировки. Впрочем, иногда избежать явных перспективных искажений в изображении интерьера не удается. Обычно такая ситуация возникает при необходимости охватить все пространство сцены при моделировании помещения небольших размеров. В некоторых случаях подобные искажения придают сцене некоторую экспрессию.

Одна из особенностей компьютерного построения заключается в необходимости самостоятельно придумывать, как же должны выглядеть элементы сцены. Поэтому процедуре моделирования и сборки сцены должны предшествовать следующие действия.

• Определение общей характеристики моделей будущей сцены.

• Определение основных пропорций объектов и пространства в целом.

• Анализ конструкции моделей, связей и зависимостей между их частями.

• Определение положения моделей в пространстве.

• Выбор методов, позволяющих упростить процедуру построения объектов.

• Характеристика поверхностей объектов: фактура покрытия, цвет, освещенность.

Отдельного внимания заслуживает информация о цвете. Основы цветоведения должен изучить как начинающий дизайнер интерьера, так и любой человек, имеющий отношение к графике, дизайну, изобразительному искусству. Мелани и Джон Эвис пишут в своей книге «Интерьер: выбираем цветовой дизайн» (агентство «Ниола-Пресс», 1997): «Цвет – наиболее важный элемент вашего интерьера. Он сразу же бросается в глаза и прочнее всего запоминается. А самое главное – цвет выражает вашу индивидуальность». Цвет создает атмосферу, дает информацию о назначении каждого помещения. В том, что у человека возникает определенное эмоциональное настроение, когда он находится в том или ином интерьере, тоже большая заслуга цветовых сочетаний, используемых в нем.

В реальной жизни цвет приписывают окружающим объектам и рассматривают как свойство материала: снег – белый, уголь – черный, помидор – красный. Конечно, цвет становится видимым только при освещении рассматриваемого предмета естественным или искусственным светом. Если говорить научным языком, цветом называется свойство тела вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. Поэтому привычный цвет предметов – это не более чем реакция человеческого глаза на отраженный поверхностью свет.

Видимость предметов обусловлена освещением. Именно свет выявляет форму объектов. Распространяясь по поверхности предмета в зависимости от его рельефа, свет меняет оттенки – от самого светлого до самого темного. В зависимости от формы граница между светом и тенью на поверхности может быть как резкой, так и плавной. Сказанное выше касается однородно окрашенных предметов. Для цветных предметов существует такое понятие, как тон. Тон зависит от окружающей среды, степени удаленности предмета от зрителя и, конечно, от интенсивности света и его окрашенности.

Человеческий глаз различает несколько десятков тысяч цветов, поэтому для ясности требуется сначала понять, чем цвета отличаются друг от друга. Первым отличительным признаком является цветовой тон. Он определяет оттенок цвета. Именно цветовой тон описывается словами «красный», «желтый», «синий» и т. п. Два цвета, одинаковые по цветовому тону, могут различаться насыщенностью и светлотой.

Цвета, у которых присутствует цветовой тон, называются хроматическими. Отдельное место занимают ахроматические, или «бесцветные», цвета. К ним относятся белый, черный и оттенки серого. Существует набор цветов с неярко выраженным цветовым тоном, которые являются переходными от хроматических к ахроматическим. Все прочие цвета называют насыщенными.

По такой характеристике, как насыщенность, судят о доле чистой хроматической составляющей в общем цвете предмета. Она определяет чистоту цвета, которая выражается в процентном отношении к чистому спектральному. Цвета одинакового тона и насыщенности могут отличаться друг от друга светлотой (или яркостью).

Предметы по-разному отражают свет. Белые поверхности отражают световые лучи полностью и окрашиваются в цвет этих лучей. Чем темнее предмет, тем больше падающих на него лучей он поглощает. Предельным случаем, как несложно догадаться, являются тела черного цвета, поглощающие весь падающий на них свет.

Описанные выше явления нашли свое применение в дизайне, изобразительном искусстве, кино.

Замечено, что при искусственном освещении объекты белого, серого и зеленого цветов приобретают желтоватый оттенок, а синие и фиолетовые объекты становятся более темными. Предметы начинают отбрасывать резкие тени, а вид предметов, оказавшихся в тени, плохо различим.

Цвет объектов зависит также от расстояния, с которого наблюдается сцена. Ведь воздух имеет определенную плотность, кроме того, не стоит забывать о взвешенных в нем частицах различного происхождения. Издалека практически все предметы кажутся голубоватыми. Исключением являются ярко освещенные объекты, которые приобретают оттенок падающего на них света. Темные предметы светлеют и кажутся мягче, а светлые, наоборот, темнеют.

Выбор цветового решения имеет большое значение во всех областях изобразительного искусства и дизайна, так как давно доказано психологическое влияние цвета на человека. Определенными цветовыми сочетаниями можно создать возбуждающую или умиротворяющую атмосферу в интерьере, так как в большинстве своем те или иные цвета вызывают у людей схожие ассоциации.

Одной из задач декоратора является соблюдение гармонии в сочетании цветов, используемых в интерьере. То есть яркие контрастные цвета должны уравновешиваться приглушенными мягкими оттенками. Таким образом создается определенное настроение, которое можно менять путем смещения цветовых тонов в сторону контрастных либо приглушенных.

При выборе цветов для оформления помещения нужно учитывать специфику его использования. Если это квартира, то стоит узнать любимые цвета хозяев, при создании проекта офиса нужно быть осведомленным, есть ли у занимающей его фирмы свои цвета. Например, цветами шведской компании Oriflame являются белый и темно-синий. Соответственно, при взгляде на подобное сочетание у человека могут возникнуть определенные ассоциации. При оформлении витрины магазина имеет смысл узнать ассортимент продаваемых товаров и сочетать цветовое решение витрины с продаваемым продуктом. Цвет должен подчеркивать лучшие качества предмета, обеспечивать престижность, как, например, красное дерево, золотистые светильники, зеленое сукно придают помещению торжественность и монументальность.

Говоря о цветоведении, нельзя обойти вниманием технику сочетания цветов. Для этого используется цветовой круг Гете (рис. 1.20). Естественные цвета в нем сочетаются с субтрактивной цветовой схемой, о которой было сказано выше. В круг вписаны два треугольника, первый из которых соответствует первичным, а второй – вторичным цветам. Промежуточные цвета являются смешанными цветами второго порядка. Подобное расположение позволяет выделить определенные сочетания, хотя мода на них менялась с течением времени.

Рис. 1.20. Круг естественных цветов Гете

1. Контрастные сочетания. Цвета расположены друг напротив друга (например, С и О). В теории цвета считаются взаимно дополняющими друг друга. Вспомните, как красив затухающий оранжевый закат на фоне темнеющего синего неба. Однако в интерьере подобные контрастные сочетания следует применять очень осторожно, так как в некоторых случаях они недопустимы.

2. Сочетания цветов, расположенных по углам основного и перевернутого треугольников, также являются контрастными и считаются допустимыми, а в некоторых случаях даже более приемлемыми, чем первые.

3. Для подбора сочетаний в два или три цвета имеет смысл выбирать цвета, расположенные под углом 90° (например, КФ и О или СФ и К).

Все цвета с точки зрения восприятия их человеком делятся на холодные (синий, фиолетовый и их оттенки) и теплые (красный, оранжевый, желтый). Хроматические теплые цветовые тона лучше всего сочетаются с ахроматическим черным, а холодные – с белым. В оформлении, как правило, главную роль играют теплые и светлые тона, а холодные и темные – подчиненную. Хотя иногда, если это оправдано авторским замыслом, все может быть наоборот.

В комбинации красок становится видно, что одни цвета производят приятное впечатление, а другие являются несовместимыми. Для поиска наиболее удачных сочетаний был придуман цветовой круг Освальда (рис. 1.21). Он позволяет подбирать цвета близко расположенных предметов с целью улучшения цветовой композиции.

Рис. 1.21. Цветовой круг Освальда

Наиболее распространенными следует считать следующие типы цветовых композиций: однотонная двухцветная, контрастная двухцветная, однотонная трехцветная, контрастная трехцветная и в редких случаях – четырехцветная. Композиции, содержащие более четырех цветов, следует применять в исключительных ситуациях – только при соответствии общему замыслу оформления пространства. В других случаях излишняя пестрота нарушает целостность восприятия среды.

И конечно, необходимо помнить о влиянии цвета на восприятие человеком той или иной сцены. Правильно выбранный фон позволяет улучшить как композицию в целом, так и ее отдельные объекты. Белый, черный и серый цвета фона считаются нейтральными и открывают возможности для полета фантазии дизайнера. Но не следует забывать, что светлые предметы на белом фоне выглядят плоскими. На сером фоне недостаточно ярко смотрятся оттенки желтого. Маленькие помещения не стоит оформлять в темных или интенсивных тонах, так как это зрительно уменьшает их объем. Исключение составляют прихожие и холлы – здесь темные тона создают ощущение строгости и служат фоном для восприятия дальнейшей цветовой гаммы. Холодные голубые тона оптически раздвигают стены и потолки, создают ощущение простора. Сцена, основой которой являются теплые бежевые оттенки, освещенная ровным мягким светом, создаст у человека ощущение спокойствия, уюта и тепла. Интерьер детской комнаты с потолком и стенами цвета неба, обоями с имитацией джунглей и изображением героев известного мультфильма, декором в виде бабочек будет создавать атмосферу веселой непринужденности и сказочного мира (рис. 1.22). Напротив, сцена, объекты которой окрашены в локальные цвета холодных оттенков и неравномерно освещены (имеется в виду резкое разделение на темные и светлые области), вызовет у человека чувство беспокойства и неприятные ощущения. Данное свойство человеческой психики используют создатели современных компьютерных игр. Возьмем в качестве примера недавно вышедшую игру жанра экшен – «INFERNAL». Неповторимый антураж, созданный ее разработчиками, игра светотени вкупе со спецэффектами заставят провести несколько незабываемых часов за монитором компьютера.

Рис. 1.22. Детская, главная тема оформления которой – «джунгли»

Фотореалистичная 3D-графика, некоторые приемы

Итак, что же такое текстура? Если обратиться к словарю, то по определению текстура — это особенности строения твердого вещества, обусловленные расположением составляющих его частиц. Текстура имеет цвет и рельеф, а также обладает определенными физическими свойствами, с помощью которых можно определить на вид: мягкий предмет или твердый, как он отражает свет и какова структура материала, из которого этот предмет состоит.

Перечислим свойства материалов, имитируемые картами текстур.

• Цвет диффузного рассеяния (Diffuse color). Замещает заданный по умолчанию цвет материала текстурой, что равноценно нанесению на поверхность рисунка (рис. 1.23, а).

Рис. 1.23. Свойства материалов, имитируемые картами текстур

• Цвет подсветки (Ambient Color). Замещает рисунком текстуры цвет подсветки материала рассеянным светом. Обычно это свойство материала блокируется с цветом диффузного рассеяния (рис. 1.23, б ).

• Цвет зеркального блика (Specular color). Зеркальные блики возникают на участках поверхности, где угол падения лучей света относительно нормали к поверхности равен углу отражения в направлении глаз наблюдателя (рис. 1.23, в). Назначение карты текстуры этому каналу позволяет придать области блика неоднородность.

• Сила блеска (Specular Level). Карта текстуры применяется для управления интенсивностью блеска зеркальных бликов (рис. 1.23, г). Интенсивность отражения в области блика принимается равной яркости отсчета текстурной карты. Черным отсчетам соответствует минимальная интенсивность блеска, а белым – максимальная.

• Глянцевитость (Glossines). Чем более глянцевой является поверхность, тем меньше по размеру область блика и тем более блестящим и гладким выглядит материал (рис. 1.23, д). После назначения данному каналу текстурной карты степень глянцевитости начинает зависеть от яркости пикселов. Белые отсчеты обеспечивают максимальную степень глянцевитости, черные – полное отсутствие глянца.

• Самосвечение (Self-illumination). Текстура с таким свойством видна вне зависимости от наличия в сцене источников света, так как сама обладает свойством светимости. Применяется для имитации светящихся окон, стекол, прикрывающих лампы, неоновых подсветок (рис. 1.23, е). Интенсивность самосвечения пропорциональна яркости отсчета пикселов текстурной карты.

• Непрозрачность (Opacity). Позволяет применить к материалу карту текстуры, указывающую, какие участки поверхности обладают прозрачностью, а какие – нет. Таким способом можно имитировать оконные стекла и витражи (рис. 1.23, ж).

• Цвет фильтра (Filter Color). Карта текстуры влияет на цвет объектов, расположенных позади прозрачного материала (рис. 1.23, з).

• Рельефность (Bump). Карта текстуры может применяться для придания поверхности объекта видимости трехмерных неровностей за счет модификации направления нормалей. Внешние контуры трехмерного объекта при этом остаются без изменений (рис. 1.23, и). Кажущаяся рельефность управляется яркостью отсчетов текстурной карты, при этом белые участки выглядят выступающими над поверхностью, а черные – вдавленными в нее.

• Зеркальное отражение (Reflection). Карта текстуры может применяться для имитации отражения окружающей среды поверхностью объекта (рис. 1.23, к).

• Преломление (Refraction). Карта текстуры позволяет имитировать преломление световых лучей прозрачным объектом (рис. 1.23, л).

• Смещение (Displacement). Данная карта текстуры обеспечивает фактическое изменение геометрии поверхности пропорционально яркости отсчетов (рис. 1.23, м). Белые участки карты смещают точки поверхности наружу вдоль нормали, а черные – внутрь.

Описанные выше свойства используются в редакторах трехмерной графики для придания поверхности объектов определенного вида. С их помощью можно сымитировать любые визуальные эффекты, наблюдаемые в реальном мире.

Существенным атрибутом любого материала являются зеркальные блики. Именно они дают понять, какой именно материал находится перед вами. На вид бликов влияет молекулярная структура материала и форма поверхности. Скажем, молекулы металлов «упакованы» очень плотно, соответственно, металлические поверхности отражают много света. В результате формируются яркие блики с резко очерченными краями. Молекулы такого материала, как, например, резина, наоборот, расположены на значительном расстоянии друг от друга. В результате материал поглощает световые лучи, а затем рассеивает их во всех направлениях. Это приводит к формированию неярких расплывчатых бликов. Примеры материалов с различной отражающей способностью показаны на рис. 1.24.

Рис. 1.24. Примеры зеркальных бликов на различных поверхностях

Материал типа Standard (Стандартный), который является в 3ds Max базовым и представляет собой основу для создания более сложных материалов, по умолчанию формирует матовую поверхность. Оглядевшись вокруг себя, вы обнаружите множество материалов с подобным свойством. С точки зрения дизайна такие материалы смягчают цвета и зрительно увеличивают объем помещения. Кроме того, на них не так заметны царапины и прочие дефекты, как на блестящих полированных поверхностях.

При имитации объектов с отражающими поверхностями нельзя забывать, что отражение формируется на основе окружающей среды. При отсутствии предметов вокруг такого объекта для создания материала необходимо воспользоваться внешним изображением («картой окружения»), в противном случае вы получите объект темно-серого цвета.