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

В 2019 году Эндрю Прайс, основатель онлайн-ресурсов Blender Guru и Poliigon, подготовил для начинающих 3D-художников видеокурс по работе со светом. В своих лекциях Эндрю объясняет пять правил, которые лежат в основе правильного освещения персонажей и окружения. Теория подкреплена наглядными примерами из визуализаций, фотографий, живописи и фильмов. Делимся основными тезисами.

В первой части мы рассмотрели, как направление и размер источников освещения влияют на композицию и восприятие форм. В этом материале вы узнаете:

• почему у цветов не может быть общепринятых ассоциаций;
• в чём различие между естественным и искусственным освещением;
• как настроить баланс экспозиции в Blender;
• как и в каких случаях нужно отделять объекты друг от друга или от фона;
• в чём особенности использования падающего света и контрастов.

Искусственное освещение

Этот тип освещения охватывает весь спектр цветов и, как правило, используется для передачи атмосферы городского окружения или выражения символизма. Его называют искусственным, так как в нём используются отсутствующие в естественном освещении оттенки — их дают источники, созданные человеком: ртутные лампы, неоновые светильники, LED-панели, прожекторы. Фиолетовые, синие, зелёные цвета вызывают ассоциации с урбанизмом и технологиями — городской жизнью, ночными клубами, неоновыми вывесками.

На кадре выше герои находятся в метрополитене; в сцене преобладает сине-зелёный оттенок, напоминающий освещение уличного фонаря. Если убрать фон, то зритель, скорее всего, и так догадается, что действие происходит снаружи здания.

Освещение в кадре из «Бегущего по лезвию 2049» намекает на то, что герой находится возле голограммы или неоновой лампы, так как в природе не существует источников света, дающих фиолетовый оттенок.

В фильмах встречаются примеры с использованием освещения, цвета которого присутствуют на шкале Кельвина, — но зритель понимает, что свет искусственный, за счёт усиленной яркости и насыщенности.

Через искусственное освещение нередко передают символизм. Приведённые ниже кадры из фильма «Только Бог простит» заставляют задуматься о том, что хотел донести режиссёр при создании сцен со столь насыщенными цветами. На первом кадре герой избивает одного из посетителей клуба — это происходит в коридоре с яркой красно-оранжевой подсветкой, которая может ассоциироваться со вспышкой ярости. А сцена, в которой протагонист видит галлюцинации, наоборот, окутана ледяным светом и намекает на зловещий исход.

Примечательно, что подобные моменты в фильме нередко чередуются с кадрами, отснятыми в естественном освещении, и создают контраст.

Использование оттенков в качестве символов наводит на мысли о восприятии цветов нашим сознанием. Это возвращает нас к первоначальному тезису о том, что приписывать большое значение цветам бессмысленно, так как оно зависит не только от относительно общих ассоциаций, как в случае с красным, но и от индивидуальных особенностей. Режиссёры и художники выражают собственное видение, а зритель интерпретирует цвета субъективно. Например, у одного человека розовый цвет ассоциируется с любовью или похотью, другой же сочтёт его символом репрессивного патриархата.

Рассмотрим примеры цветного освещения в 3D-арте.

В сцене выше на модель направлен источник белого света. Белый цвет — хорошее решение, если нужно показать объект в нейтральной среде и продемонстрировать текстуры.

Если того требует композиция, свет можно сделать более тёплым и добавить источник красного освещения с другой стороны. Если изменить цвет того же источника на синий и отдалить его на небольшое расстояние, то тёплый и холодный оттенки усилят друг друга — контраст будет сильнее притягивать взгляд.

Если по задумке персонаж находится в городской сцене, вспомогательный источник света можно сделать синим или фиолетовым, а основному источнику добавить зеленоватый оттенок, как в предыдущих примерах из фильмов. Для стилизации или символизма подойдут насыщенные цвета.

Подведём итоги. Выбор цветного освещения зависит от задумки художника. Если нужно подчеркнуть фактуру модели или её текстурирование — подойдёт нейтральный цвет (белый). Для натуральных сцен потребуются тёплые и холодные тона из шкалы Кельвина. Чтобы передать атмосферу города или заложить в сцену скрытый смысл, используйте более насыщенные цвета и искусственные оттенки.

Считываемость

Главные условия считываемости — корректный уровень яркости и разделение объектов.

Работа с экспозицией

Обычно даже невооружённым глазом можно заметить, если объект пересвечен или недостаточно освещён.

Но порой корректный уровень яркости для цифрового изображения определить сложно, так как у мониторов и экранов разные настройки. Нередко случается так, что художник загружает новый рендер в портфолио, а потом открывает его на смартфоне и обнаруживает, что изображение выглядит странно.

Чтобы не попадать в подобные ситуации, профессионалы используют специальные калибраторы, которые определяют текущий уровень яркости монитора. Также в Blender существует вспомогательный инструмент для коррекции освещения сцены.

В настройках рендера находим вкладку Управление цветом (Color Management). По умолчанию в параметре Преобразовать в… (View Transform) стоит Filmic. Переключаем на False Color.

Режим превращает сцену в психодел, но эти кислотные цвета определяют уровень экспозиции, в частности яркость. Например, чёрный цвет говорит о том, что область абсолютно не освещена, а серый — что достигнута золотая середина. При увеличении мощности источника света объект становится красным, а затем белым (информация на изображении перестаёт считываться). В примере выше оптимальный уровень яркости находится где-то между серым и зелёным.

Если добавить контраста после настройки экспозиции, картинка потеряет насыщенность. Чтобы избежать этого, в вышеупомянутом разделе настроек открываем вкладку Вид (Look) и выбираем опцию Medium Contrast (в более ранних версиях — Base Contrast). Можно поэкспериментировать и с другими видами контрастности, чтобы детали стали более выразительными.

Разделение объектов

Грамотное разделение помогает зрителю лучше различать объекты в сцене. Сложно понять композицию, когда на переднем плане находится одна форма, а позади неё — ещё несколько объектов, сливающихся в тени. Если их разделить, восприятие меняется. Часто этот приём называют контурным освещением.

Рассмотрим другие примеры использования контурного освещения в сценах.

На рендере два сумчатых волка с одинаковым окрасом стоят практически на одной линии. Если убрать контурное освещение, зрителю будет трудно различить двух существ — скорее всего, их силуэты сольются в одно двухголовое существо. Но с разделением общая картина легко считывается.

Контурное освещение встречается и в фильмах. Иногда оно выглядит довольно постановочно.

На этом кадре герои кажутся «вклеенными» в композицию из-за резкого контурного освещения, источник которого появился из ниоткуда (на что намекает дальний план). Но если фильм не претендует на реализм, то такой вариант вполне уместен — в фильмах Marvel зритель видит безупречный супергеройский мир, и глянцевая картинка получается в том числе благодаря постановочному свету.

Встречаются ситуации, когда использование контурного освещения напрямую зависит от контекста.

Выше представлены кадры из разных фильмов с похожими сценами (обе героини находятся на борту корабля), которые воспринимаются совершенно по-разному. Кадр из «Чёрной Пантеры» считывается даже слишком хорошо — освещение идеальное, но неестественное. Кадр из «Бегущего по лезвию 2049» считывается хуже, волосы сливаются с фоном, но при этом сцена выглядит более правдоподобно: такое освещение часто встречается в повседневной жизни. Стоит учитывать эти нюансы, чтобы правильно настраивать свет в разных контекстах.

Ознакомившись с принципами контурного освещения, опробуем его на практике.

Если выставить свет только с одной стороны, то из-за тёмных участков часть информации о персонаже потеряется. Чтобы избежать этого, можно продублировать источник света и разместить его чуть ниже с другой стороны.

Чтобы лучше выделить детали причёски, разместим копию первого источника освещения позади объекта — теперь силуэт модели полностью считывается.

В похожих сценариях контурное освещение с одной стороны часто делают цветным. Это связано с тем, что несколько источников белого цвета создают однородный вертикальный узор, в котором однотонные светлые полосы чередуются с тенью, — из‑за чего зритель может не понять, откуда идёт свет. Если заменить цвет, освещение будет считываться лучше.

К тому же этот подход расширяет сцену: даже если на фоне ничего нет, появляется определённая интрига, и воображение начинает дорисовывать новый источник за кадром. Зритель невольно задумывается о происхождении света: он идёт от камина или от факела?

Если изменить цвет с другой стороны, то можно добиться интересного контраста.

Важно помнить, что этот пример расстановки света не является каноничным. В освещении нет стандартов, всё зависит от видения художника.

Подведём итоги. Для хорошей считываемости важно подобрать корректный уровень яркости. Наличие контурного освещения зависит от композиции и задумки: художник сам решает, стоит ли отделять объект от дальнего плана и насколько чётко.

Акцент

Под акцентом подразумевается использование контраста, формирующего точки интереса для зрителя.

Один из инструментов расстановки акцентов в композиции — падающий свет. Но в этой технике многое зависит от направления луча.

Представим, что есть направленный источник света и плоскость.

Сложно сказать, сколько лучей падает на плоскость в реальной жизни, но в данном примере их 32. Если удвоить расстояние — на плоскость упадёт уже 8 лучей, то есть ¼ всего количества света. Это происходит потому, что при отдалении расширяется диапазон лучей. Но если вначале количество света уменьшается резко, то дальше этот процесс замедляется, а вскоре и вовсе выходит на плато.

Диаграмма выше показывает, что на расстоянии между позициями 7 и 8 количество света одинаково (98%), тогда как разрыв между первой и второй точкой составляет 75%, несмотря на то, что дистанция одинаковая. Из этого следует, что чем дальше источник расположен от объекта, тем меньше интенсивность лучей, и с расстоянием она снижается медленнее. Вот почему, когда мы смотрим на высокое здание в безоблачную погоду, мы видим, что его верхняя часть — наиболее близкая к солнцу — засвечена, а нижняя освещена почти равномерно.

Эта теория подтверждается и на примере ниже.

На первом изображении источник света расположен в верхнем левом углу на расстоянии 120 метров от объекта и охватывает всё тело. Если переместить свет ближе к голове модели, её лицо станет центром композиции, а нижняя часть туловища скроется в тени. При этом размер и мощность источника освещения остались прежними.

Также с помощью падающего света можно расставить акценты в интерьере и экстерьере. Но стоит помнить, что внимание зрителя притягивает не сам свет, а контраст света и тени. Размещение контрастных элементов требует вдумчивого подхода, в противном случае они не дадут зрителю сфокусироваться на главном объекте.

Освещение выше приемлемо в контексте фильма, где во время одной сцены ракурсы меняются, — но явно не для постера. Яркие огни на дальнем плане сильно отвлекают, поэтому сфокусироваться на выражении лица героя сложно. Фон не должен перетягивать на себя внимание, если на переднем плане находится другой объект — особенно если тот представляет больший интерес для зрителя.

Рассмотрим аналогичный пример визуализации интерьера, который Эндрю создал шесть лет назад. Сейчас он вспоминает свою работу с улыбкой, поскольку тогда результат казался ему очень удачным.

Самая распространённая ошибка в архитектурных рендерах — открытые окна. Из них бьёт яркий свет, который отвлекает взгляд. На изображении выше контрастные полосы рам усиливают этот эффект. В результате в центре сцены образовалось сплошное яркое пятно. Поэтому центральные окна в интерьерных визуализациях должны быть прикрыты.

Приём с закрытыми окнами в помещениях используют и в кино.

Зашторенные окна в этом кадре существуют не только для того, чтобы усилить ощущение изоляции. Сам интерьер помещения довольно тёмный, и подсветка в зоне кухни уравновешивает композицию. Если открыть шторы — в комнату сразу просочится яркий свет, и внимание зрителя будет направлено на окна, а не на героя и интерьер.

В качестве небольшого дополнения рассмотрим два примера, в которых освещение создаёт сюжет картины и добавляет глубины за счёт окружения за кадром.

* * *

Вместо подведения итогов — небольшое напутствие. Когда мы усваиваем что-то новое, то часто откладываем практику на потом — и в конце концов всё забываем. Эндрю призывает не откладывать упражнения и закреплять полученные знания сразу после прохождения курса.

В 2019 году Эндрю провёл челлендж среди аудитории канала Blender Guru, предложив 3D-художникам отработать навыки настройки освещения на трёх разных объектах. Архив с этими моделями до сих пор находится в открытом доступе для скачивания — на них можно попрактиковаться. Проекты совместимы с версией Blender 2.8 и выше.