Что такое светотень — и как с её помощью подчеркнуть объём и форму предмета

Если взглянуть на реалистичное изображение в 2D, можно легко определить глубину, объём и фактуру нарисованных объектов даже в чёрно-белой графике. Но что помогает идентифицировать предмет и понять, что перед нами не плоская окружность, а, к примеру, шар для гольфа или апельсин? Эта «магия» происходит за счёт светотени.

Светотень — это распределение на объекте светлых и тёмных зон, сформированных направлением источника света. В новой статье редакция «Геймдев» Skillbox Media рассказывает всё, что следует знать об этом явлении начинающим художникам.

Из этого материала вы узнаете:

• как в искусстве появилось понятие светотени;
• из каких элементов она состоит;
• какие условия влияют на распределение света и тени;
• рекомендации по работе со светотенью.

Эволюция светотени в искусстве

Задолго до появления термина люди понимали, что сочетание света и тени, а точнее их иллюзия, наделяет изображение особой глубиной. Частично это можно увидеть в работах эпохи Древней Греции: тёмные силуэты на фресках и вазах отчётливо выделяются на светлом фоне. А в сохранившихся экземплярах древнеримской стенописи можно заметить, как художники старались подчеркнуть форму.

В картинах эпохи Средневековья, а также в более поздних работах, посвящённых теме христианства, свет был сакральным символом. Отдельные детали — одежду, предметы или нимб — художники намеренно выделяли золотой краской, тем самым подчёркивая божественную сущность святых на более тёмном фоне их смертной оболочки — человеческого облика.

Одним из первых людей, который пытался сформулировать теорию светотени в эпоху Возрождения, был Леонардо да Винчи. В своих исследованиях он подробно изучал, каким образом свет влияет на восприятие изображения и как тень подчёркивает глубину объектов.

Также да Винчи ввёл понятие «сфумато». Под ним подразумевается техника соединения тёмных и светлых участков с дымчатым переходом.

Примерно в это же время из-за ажиотажа на репродукции знаменитых художников появился особый вид цветной ксилографии — кьяроскуро, — который изобрёл живописец и гравёр Уго да Карпи. Уникальность техники заключалась в том, что в готовых отпечатках не было резких контуров, и они выглядели так, словно нарисованы кистью. Однако на гравюрах, созданных в технике кьяроскуро, игра света и тени отражена не за счёт их распределения на объектах, а благодаря сочетанию локальных цветов и светотеневого контраста.

Окончательно финализировал понятие светотени французский живописец, гравёр и художественный критик XVII века Роже де Пиль в своём сочинении «Диалоги о цвете», отметив, что это «способность распределения светов не только на отдельных предметах, но на всей поверхности картины».

Примеры реалистичной светотени можно увидеть в работах Караваджо, Рембрандта и их последователей.

На сегодняшний день понятие светотени широко распространено не только в классической живописи, но и в других видах искусства, включая аудиовизуализации, кинематограф и, конечно, компьютерную графику.

Из чего состоит светотень

Попадая на объект, лучи света распределяются по его поверхности, и в результате образуются участки света и тени. Разберём каждый из них подробнее, начиная с самой светлой зоны. В качестве наглядных примеров использованы сцены из Blender, отрендеренные на движке Cycles.

Блик — самый яркий участок поверхности, который отражает все падающие лучи. Интенсивность блика зависит от материала: глянцевая поверхность отразит больше света, чем матовая.

Примечание

Во время рисования стоит учитывать, что блик смещается в зависимости от угла обзора. При этом область освещённой поверхности остаётся прежней.

Основной свет или света — освещённая область объекта.

Полутон — область основного света, на которую попадает меньшее количество световых лучей. Интенсивность полутона зависит от расстояния между источником света и объектом. Чем ближе объект — тем светлее эта зона.

Граница света и тени — разделяет поверхность предмета на освещённую и теневую. Её линия соответствует форме предмета: если это сфера, то граница будет дугообразной, а если куб или цилиндр — прямой.

Примечание

В зависимости от перспективы и направления источника света граница может выглядеть прямой даже на шарообразных объектах.

Собственная тень — неосвещённая сторона объекта. Размер и интенсивность зависят от формы объекта, расстояния от источника света, а также от угла освещения.

Рефлекс — отражение, сформированное лучами света, которые отскакивают от окружения и падают на участок собственной тени. Чем светлее поверхность, возле которой находится объект, тем отчётливей виден рефлекс.

Примечание

Тёмный фон даёт минимальный рефлекс, из-за чего собственная тень становится слишком массивной и кажется однотонной. В таких случаях художники могут намеренно усилить отражение, чтобы зритель лучше понимал форму объекта.

Падающая тень — это тень, которую отбрасывает сам объект. Её область можно вычислить, проведя линии воображаемых лучей от источника света к краям объекта, как на изображениях ниже.

На очертания тени также влияет рельеф поверхности, на которой находится предмет.

Падающая тень может состоять из дополнительных элементов, о которых ниже.

Пенумбра — мягкий контур, который образуется при рассеянном освещении на краю падающей тени.

Окклюзия — самый тёмный участок падающей тени, так как на него не попадают лучи отражённого света. Находится в месте сближения двух поверхностей.

На что обращать внимание при рисовании светотени

• Количество источников света. Во время рисования сложных сцен со множеством объектов необходимо учитывать, как предметы отбрасывают тень от нескольких источников освещения. Например, на предмет могут падать одновременно лучи света из окна и от настольной лампы.

Работа со светом в 3D: настройка направления и размера источников освещения

Работа со светом в 3D: цвет, считываемость и акценты

• Угол падения лучей. Освещённый сверху предмет отбрасывает совсем небольшую тень. В зависимости от формы объекта она может и вовсе отсутствовать. Но чем сильнее источник света смещается в сторону, тем массивнее становится тень. Её направление соответствует направлению лучей.
• Свойства источника освещения: размер, яркость, направленность лучей. Например, Солнце находится относительно далеко от нашей планеты, но светит очень ярко, поэтому его лучи формируют чёткий контур падающей тени. Крупные и менее яркие источники света дают более рассеянное освещение, поэтому на краю падающей тени образуется пенумбра. Направленные и рассеянные источники освещения также влияют на форму тени.

• Цвет света и окружения. Оттенок освещения влияет не только на цвет объекта, но и на цвет тени. Наверняка художники знают, что тёплый свет даёт холодную тень, а холодный свет — тёплую. Но это правило работает не всегда, так как цвет тени не зависит от цвета света напрямую. Падающая тень может менять оттенок в зависимости от сочетания тёплых и холодных источников света, а цвета ближайшего окружения частично «заберёт» рефлекс.

Рекомендации по работе со светотенью

Если вам сложно распределить тень и свет на объекте, создайте шкалу тонов от тёмного к светлому. Она поможет понять соотношение света и тени на рисунке. Определитесь с самым тёмным тоном и самым светлым, а затем постепенно добавляйте промежуточные значения.

Ориентируйтесь на угол падения света, который образуется при пересечении плоскости поверхности и направления луча. Принцип основан на косинусном законе рассеяния Ламберта.

Иными словами, плоскость, обращённая к источнику света, получит 100% освещения. Если плоскость наклонена в сторону относительно источника света, на неё попадёт уже меньше лучей. Соответственно, количество отражённых лучей уменьшается пропорционально косинусу угла вращения плоскости. Существует таблица соотношения угла наклона и яркости источника света, по которой можно определить уровень яркости поверхности, при условии, что источник света один, а поверхность матовая. С более наглядным вариантом можно ознакомиться на иллюстрации ниже.

Избегайте самых распространённых ошибок, приведённых ниже.

• Не выбирайте для полутона слишком тёмные оттенки. Они будут сливаться с тенью, и итоговый результат получится «грязным».

• Оттенок собственной тени при рассеянном освещении не должен контрастировать с полутоном, иначе на границе тени и света не будет плавного перехода и изображение будет менее реалистичным.

• Следите за размером и оттенком рефлекса и полутона, в противном случае форма объекта станет менее ощутимой. Самый светлый участок тени в любом случае будет темнее, чем самый тёмный оттенок освещённой части.

Итог

Светотень формирует у зрителя представление о форме нарисованного объекта. Для того чтобы добиться реализма, важно определиться с градацией светлых и тёмных тонов и распределить их на объекте с учётом направления, свойств и количества источников освещения. Именно поэтому на самых первых занятиях начинающие художники учатся штриховке и изучают светотень на примере куба, шара или яйца. Разобраться со всеми нюансами светотени с первого раза нелегко, но постоянная практика со временем поможет достичь убедительного результата.

Читайте также:

Всё о Cascadeur — программе для создания реалистичных анимаций