خصوصیات نورها در انیمیشن سه‌بعدی – قسمت اول

همه نورها در دنیای سه‌بعدی برای اینکه با شات اصلی فیلم‌نامه منطبق و یکدست شوند، باید روی تک تک نورها تنظیماتی انجام شود. برای این کار نیز هر پکیج نرم‌افزاری یک سری تنظیمات را در اختیار هنرمندان نورپرداز قرار می‌دهند تا روی خصوصیات نورها و سایه‌ها و تنظیمات پایه‌ای نورها کنترل کاملی داشته باشند. در این مقاله آموزشی بسیار کاربردی تنظیمات نورهایی را که در همه پکیج‌های نرم‌افزاری از مایا تا مکس و سینما فوردی و دیگر پکیج‌ها یکسان است را به شما علاقه‌مندان نورپردازی آموزش خواهیم داد.

رنگ نور

همه نورها در دنیای واقعی دارای رنگ هستند. حتی نورهایی که به‌دست انسان ساخته شده باشند (لامپ‌ها و انواع دیگر نورهای ساخت بشر)، همه نورها نیز رنگ‌هایی را از طیف گرم و یا سرد دارند. نور خورشید، نور گرم از خودش تولید می‌کند، نورهای فلورسنت (مهتابی) طیفی از رنگ سبز را ساطع می‌کنند، و حتی نور تلوزیون از خودش رنگ‌های انیمیت شده با طیف گسترده را ساطع می‌کنند. یادآور می‌شویم که نورهایی که در طبیعت هستند نیز دارای رنگ‌اند. همه نورهایی که در پکیج‌های نرم‌افزارهای مختلف سه‌بعدی در اختیارتان گذاشته شده است “سفید” است. پس به این نکته باید توجه داشته باشید که برای رندر گرفتن یک تصویر نهایی موفق و با کیفیت، تنظیم رنگ نور کاملا ضروری و حیاتی است.

رنگ‌ نورهای سه‌بعدی را می‌توانید از روش‌های گوناگون روی نورها اعمال کنید، اولین و برجسته‌‍ترین آن با استفاده از تکنیک RGB است. در این روش مقادیر RGB را به روش افزایشی (Additive) و با استفاده از مخلوطی از قرمز (R)  سبز (G) و آبی (B) ایجاد کنید. اگر تمامی مقادیر RGB را افزایش دهید رنگ نوری “سفید” را خواهید داشت. و اگر تمامی مقادیر را روی عدد صفر تنظیم کنید، رنگ نوری “سیاه” را خواهید داشت. اگر تمامی مقادیر را به یک اندازه قرار دهید، می‌توانید طیف وسیعی از مقادیر خاکستری را کنترل کنید. ولی اگر تمامی مقادیر عددی را متفاوت تنظیم کنید، می‌توانید رنگ بصری را که ترکیبی از RGB هستند را می‌توانید کنترل و از آن در رنگ نورهایتان استفاده کنید.

این اعداد می‌توانند از مقیاس ۰ تا ۱ و یا از ۰ تا ۲۵۵ تغییر کنند. مقادیر صفر و یک که به سادگی می‌توانند درصد رنگ را مشخص کنند. به عنوان مثال اگر رنگ قرمز مد نظر شما باشد، مقدار R را ۱ قرار می‌دهید و اعداد G و B را روی صفر تنظیم می‌کنید، با اینکار شما رنگ قرمز را بدست خواهید آورد. مقیاس ۰ تا ۲۵۵ نیز به همان شیوه قابلیت اجرایی دارد اما نشان دهنده‌ی ارزش طیف وسیعی از یک تصویر ۸بیتی نیست.

علاوه بر این، رنگ نورها را می‌توان به روش HSV (Hue, Saturation, Value) و یا HSL (Hue, Saturation, Lightness) به دست آورد. این متدها رنگ نور را بر اساس طیف Hue و شدت آن، و یا بر اساس شدت روشن بودن آن مشخص و اعمال می‌کنند. مقدار Hue نیز که مقدار عددی از صفر تا یک (یا گاهی اوقات بین ۰ تا ۳۶۰) را می‌گیرد مقدار Hue را در چرخه رنگ کنترل می‌کند. اعداد بین ۰ تا ۱ معمولا قرمز هستند و تمام اعداد بین این طیف رنگ‌های مختلف را مشخص می‌کند. مقدار Saturation نیز نشان دهنده‌ی میزان روشنی رنگهاست و مقدار Value نیز نشان دهنده‌ی مقدار روشنی و یا تیرگی رنگ است.

 

شدت نور

تنظیم کردن “صحیح” شدت نور نیز یکی از وظایف مهم و اصلی نورپردازها در انیمیشن است. نه‌تنها مناطقی از صحنه را روشنایی می‎بخشید، بلکه باید مقدار تاریکی صحنه را به طرز ماهرانه‌ای ایجاد کنید تا بتوانید چشم‌های بینندگان را به سوی سوژه (علاقه بصری) هدایت کنید.

نکته تکنیکی: شدت نور یعنی دوچندان کردن مقدار رنگ نور. وقتی شدت نور را روی ۱ و مقدار رنگ نور را روی ۱٫۱٫۱ تنظیم کرده باشید، این بدان معنی است که شدت نور از رنگ خالص سفید سرچشمه گرفته است. اگر مقدار شدت نور را روی ۰٫۵ تنظیم کنید، مقادیر RGB در رنگ نور نیز به نصف کاهش پیدا می‌کنند، ۰٫۵,۰٫۵,۰٫۵، ولی اگر شدت نور را روی ۲ تنظیم کنید، مقادیر RGB نیز به دوبرابر افزایش خواهند یافت )۲٫۲٫۲(

Diffuse Illumination  و Specular Illumination

نورها در دنیای سه‌بعدی به شما دو نوع توانایی در روشن‌سازی را در سطح آبجکت‌ها می‌دهند. روشن‌سازی در سطح (Diffuse Illumination) و روشن‌سازی در بازتاب (Specular Illumination). روشن‌سازی سطح یعنی، نورهایی که به صورت خام روی تمامی ابجکت‌های شما در شات تابیده است.

روشن‌سازی بازتاب فقط روی هایلایت‌ها و مناطق کوچکی از اشیاء که دارای بازتاب نور هستند تاثیر می‌گذارند و آن مناطق را روشنتر می‌کنند. Specular  و Diffuse هر دوباهم وقتی ترکیب می‌شوند روی روشنایی کلی تمامی سطوح آبجکت‌های در صحنه تاثیر می‌گذارند و باعث روشنایی می‌شوند. تمامی نرم‌افزارهای سه‌بعدی به نورپرداز این امکان را می‌دهند تا به صورت جداگانه مقدار این دو را کنترل کنند.

فروپاشی نور یا Light Decay

همه نورها در دنیای واقعی تنها محدوده‌ای از محیط پیرامونشان را روشن می‌کنند. یعنی فتون‌های نوری که در حال پراکندگی از منبع نوری است پس از طی مسافتی شدت خودش را از دست می‌دهد تا جایی که فتون‌های نور تمام می‌شوند، به این حالت فروپاشی نور یا Light Decay می‌گوییم.

در اکثر پکیج‌های نرم‌افزاری انیمیشن سازی این امکان برای هنرمندان نورپرداز وجود دارد تا با تنظیم Decay نور به نتایج طبیعی‌تری دست پیدا کنند. تنظیمات Decay هم بر اساس Drop-off(افت کردن) falloff(مقدار نرمی) قابلیت تنظیم را دارند. به طور پیش‌فرض تمامی نورها در دنیای سه‌بعدی این گزینه خاموش است زیرا با فعال کردن این گزینه زمان رندرینگ نیز افزایش پیدا خواهد کرد. برای تنظیم مقدار Decay، مقادیر می‌توانند بسیار متفاوت باشند زیرا مقدار محاسبات ریاضی پیچیده‌ای برای نحوه محاسبات به عنوان نرخ فروپاشی بر اساس فتون‌های نوری لازم دارند. اگر مقدار Decay را زیاد کنید فتون‌های نور به سرعت و در زمان کوتاهی محو می‌شوند. بنابراین مقدار Decay  به صورت Linear مدت زمان بیشتری را برای محاسبات لازم دارد و در نتیجه زمان رندر بیشتر.

نور حجمی | Volumetric Light

بسته‌های نرم‌افزاری نیز به هنرمند این امکان را می‌دهند تا نورها را برای بیننده قابل مشاهده کند. در طبیعت این امکان فقط زمانی رخ می‌دهد که فتون‌های نورها از میان مه و یا گرد و غبار عبور کند. در دنیای سه‌بعدی، این امکان فقط از طریق Visible Lights(نور قابل مشاهده)، Volume Lights (نورهای حجمی) امکان‌پذیر است، نورهای حجمی بیشتر بر روی نورهای Spot اعمال می‌شود زیرا نتیجه بسیار خوبی را در اکثر مواقع می‌دهد. اگر از این تکنیک به جا و خوب استفاده شود می‌تواند روی شات شما تاثیر دراماتیک بیشتری اضافه کند.

سایه‌های نور

سایه‌های نور به صورت ساده نواحی مسدود شده‌ای هستند که فوتون‌های نور نمی‌توانند از آن عبور کنند و باعث روشنایی شوند. از سایه به عنوان نواحی تاریک نیز یاد می‌شود.

انواع سایه‌ها

به طور کلی در گرافیک کامپیوتری دو نوع سایه داریم، Cast Shadow و Ambient Shadow در Cast سایه‌ها شکل کلی ابجکت‌ها را ایجاد می‌کنند و به طور معمول در جهت مخالف منبع نوری قرار دارند. سایه‌های Ambient نیز سایه‌هایی هستند که حین تلاقی دو سطح و مابین آن ایجاد می‌شوند.

پایان قسمت اول

.

خصوصیات نورها در انیمیشن سه‌بعدی – قسمت دوم