Глава9. Первая область материалов: лаборатория материалов



В ЭТОЙ ГЛАВЕ


В Вгусе предоставляется возможность создавать картины виртуального мира. Чтобы придать такому миру ощущение реальности, необходимо сделать убедительным внешний вид его объектов. В связи с тем что проникнуть в виртуальный мир невозможно, все наглядные ориентиры представлены в его визуализированном двухмерном изображении, в котором определяется, каким образом выглядят объекты, а также из чего они состоят: из гранита, металла, стекла, дыма, дерева, песка, хрусталя или облачного пара. Внешний вид объектов дает основное представление о характере их материала. Вещество, или материя объектов составляется в лаборатории материалов (Materials Lab). (Взаимосвязь двух слов "материал" и "материя" здесь не случайна.) Именно здесь художественное видение пользователя сочетается с материалистическим научным взглядом, сформировавшимся на основе знаний, полученных из разных научных дисциплин: геологии, химии и физики. И все это вместе дает возможность искусно обрабатывать поверхность объектов, населяющих создаваемый в Вгусе мир.
В этой главе раскрываются понятия, составляющие сущность материала поверхности объекта, а также рассматриваются элементы управления, образующие интерфейс лаборатории материалов, по принципу "от простого к сложному".
Вместо упражнений, подобных тем, что предлагались читателю в предыдущих главах, в этой главе принципы действия параметров лаборатории материалов демонстрируются с помощью многочисленных иллюстраций. Комбинации параметров материалов, приведенные в этой главе, могут быть воссозданы читателем самостоятельно, либо он может открыть файлы примеров сцен, находящихся в папке настоящей главы на сопровождающем книгу CD-ROM, и воспользоваться ими в качестве отправной точки для самостоятельного исследования свойств материалов.

Введение в лабораторию материалов


Прежде чем рассматривать свойства лаборатории материалов, подведем краткий итог тому, что уже известно. Итак, на сцене имеется объект. Средство визуализации испускает на сцену луч, который пересекает объект (на самом деле не один, а множество лучей). Что же в этот момент происходит? Какая информация об объекте при этом обнаруживается? Куда луч далее направляется? Он отразится от объекта и направится в иное место, к источнику света или другим объектам, в результате чего и определяется цвет данной точки растра.
В лаборатории материалов определяется внешний вид объекта — его поверхность или объем. Здесь свойства объекта устанавливаются таким образом, чтобы придать ему особый внешний вид. Параметры настройки в лаборатории материалов дают ответы на следующие вопросы: каким образом луч отражается? Будут ли лучи одних цветов поглощаться, а других цветов отражаться? Будет ли луч отражаться прямо,- создавая зеркальную подсветку, либо он будет отражаться во всех направлениях, что является причиной появления рассеянного света? Является ли объект объемным с многочисленными перестановками текстур внутри объекта либо у объекта имеется твердая поверхность? Является ли объект прозрачным, что дает некоторым лучам возможность проходить сквозь него, либо объект способен отражать лучи в сторону другого объекта, который отражается на поверхности первого объекта? Является ли объект матовым или блестящим? Что составляет цвет объекта? Имеются ли на его поверхности цветные рисунки? Каковы формы этих цветных рисунков? Является ли конкретная поверхность гладкой или на ней имеются впадины?
Лаборатория материалов в общем позволяет управлять свойствами поверхности или объема объекта, т.е. тем, как он поглощает, отражает или пропускает свет, а также наличием текстуры, цвета, небольших углублений (впадин) на поверхности объекта и объемной плотности последнего. Неоднородность объекта означает определенную его окраску, причем внешний вид поверхности объекта может изменяться в зависимости от ее высоты, ориентации или наклона (т.е. находится ли поверхность под определенным углом либо располагается прямо). Таким образом, в лаборатории материалов определяется каждый аспект поверхности объекта или его объема.
При рассмотрении внешнего вида объекта можно поддаться искушению поочередно пользоваться терминами "материал" и "текстура". Этого не следует делать, потому что каждый из упомянутых выше терминов имеет специальное значение, отличающее материал от текстуры. В частности, материал определяет общий внешний вид поверхности объекта. А текстура — лишь определенную часть внешнего вида поверхности объекта. В этой главе показано, каким образом текстуры вписываются в общую структуру внешнего вида материала, а углубленному рассмотрению методов создания и редактирования текстур посвящена следующая глава.

Поверхность и объем как свойства материала


Свойства материалов в Вгусе не ограничиваются только поверхностью, В лаборатории материалов предоставляются также элементы управления объемным внешним видом объекта, где детализация не ограничивается голько его поверхностью, но может быть видна изнутри объекта, (Свойства объема появились в Вгусе, начиная с версии Вгусе 3D). Отличие между поверхностью и объемом вполне очевидны: один и тот же объект нельзя считать одновременно объемным и поверхностным — он либо тот, либо другой. Сначала будут рассмотрены свойства поверхности, поскольку они являются более общими, а кроме того, они быстрее визуализируются.

Основные свойства материалов


Поверхность. Объем. Текстура как составная часть материала. Цвет. Прозрачность. Отражение. Все эти несметные свойства составляют материал. Как следует из рис. 9.1, элементы управления лаборатории материалов столь же многочисленны. (На этом рисунке пока что отмечены лишь самые основные части лаборатории материалов, а остальные ее элементы будут постепенно вводиться в ассмотрение по ходу изложения материала этой главы.) Для начала рассмотрим самые общие категории свойств материалов и на их основании построим анализ различных элементов, которые составляют внешний вид объекта. Итак, начнем с основных свойств поверхности объекта.

Рисунок 9.1 Лаборатория материалов


Три свойства поверхности


Каковы же самые основные свойства материала? Все свойства поверхности могут быть разделены на следующие три категории: освещенность, цвет и оптические эффекты (плюс рельефность) (см. рис. С.9.2 среди цветных иллюстраций, приведенных на сопровождающем CD-ROM). А к основным свойствам объемных объектов относятся освещенность, цвет и объем.
В предыдущем издании этой книги (которое было посвящено версии Вгусе 2) свойства поверхности были разделены на следующие три категории: освещенность, оптические эффекты (плюс рельефность) и цвет. С момента выпуска версии Вгусе 2 лаборатория материалов была переработана, и теперь свойства поверхности объекта подразделяются на несколько иные категории. К категории Value (Значение) относятся освещенность, рельефность и металлические свойства (которые тесно связаны с оптическими эффектами). В конечном итоге здесь будут использованы оба вида категорий свойств. По мнению авторов этой книги, категории свойств, использовавшиеся в ее предыдущем издании (освещенность, цвет, оптические эффекты плюс рельефность), все еще пригодны для правильного понимания принципов образования материалов, хотя всякий раз, когда осуществляется доступ к лаборатории материалов, приходится иметь дело с разбиением на категории (цвет, значение, оптические эффекты), принятые в текущей версии Вгусе.
Освещенность (illumination) имеет отношение к тем канатам, которые определяют, каким образом поверхность объекта реагирует на атмосферный (естественный) свет. Реакция на освещение поверхности объекта, которая может быть самой разной: от глянцево-блестящей с яркими подсветками до тусклой, матовой или самосветящейся, позволяет получить информацию о составе материала объекта. Термин "освещенность" в интерфейсе лаборатории материалов отсутствует. Он возник еще в версии Вгусе 2, когда все каналы освещения объекта были сгруппированы вместе. Теперь же освещенность входит в категорию Value (Значение) в лаборатории материалов.
Цвет (Color) определяется в результате попадания в глаз наблюдателя лучей света, отраженных от объектов. В реальном мире объект зеленого цвета поглощает весь спектр видимых лучей света, кроме зеленого цвета. В итоге зеленые лучи света попадают в глаз наблюдателя, и он видит зеленый цвет.
Оптические эффекты (Optics) представляют собой особый случай, когда луч, испускаемый средством визуализации, разделяется при попадании на поверхность объекта. Если объект способен отражать свет, тогда на его поверхности можно наблюдать отражающиеся окружающие объекты и обстановку. Если же объект прозрачный, лучи света проходят сквозь объектам тогда можно видеть находящиеся позади него объекты. В зависимости от свойств вещества объекта свет может преломляться при прохождении сквозь объект. На рис. 9.3 приведены для сравнения самые основные условия визуализации материала объекта: обычная поверхность (без оптических условий), отражающая и прозрачная поверхности, а также объем. Отметками шкалы вдоль серой траектории движения трассируемого луча обозначены точки, в которых происходит выборка во время визуализации. Для поверхностного объекта имеется лишь одна такая точка, в которой луч встречается с поверхностью объекта. Для отражающих объектов имеется две такие точки: поверхность объекта и окружающая область, отражаемая объектом. А для прозрачных объектов средство визуализации осуществляет выборку на поверхности объекта, а также в точке, находящейся за пределами объекта (на рис. 9.3 показан преломленный луч, обозначающий преломление света при его прохождении сквозь объект). Объемный объект будет рассмотрен несколько ниже.

Рисунок 9.3 Различные пути, которые проходит луч, попадая на обычную, отражающую и прозрачную поверхности и объемные объекты


Существует еще одна особая поверхность, которая объединена с оптическими эффектами — это рельеф. (В лаборатории материалов свойство рельефности теперь размещено в категории Value.) Независимо от местоположения свойства рельефности в лаборатории материалов принцип его действия следующий: когда на пути луча встречается рельеф, луч, отражаясь от него, передает в глаз наблюдателя информацию об осязаемых качествах поверхности объекта, обладающей выступами и впадинами. При этом объект может быть узловатым, гладким, рябым или волнистым.
Итак, подытоживая, можно сказать, что поверхностные материалы обладают следующими свойствами: освещенностью, цветом, оптическими эффектами и рельефностью. В лаборатории материалов эти свойства разделены на категории Color, Value и Optics.

Одно свойство объема


При переходе от поверхностных к объемным материалам в результате выполнения щелчка на кнопке-переключателе Surface/Volume элементы интерфейса Optics н Bump в лаборатории материалов исчезают. Они заменяются еще одним свойством, присущим только объемным материалам — Volume (Объем). Свойство объема имеет отношение к плотности объекта. Это свойство определяет внутреннее содержимое объекта либо его отсутствие, либо, выражаясь словами Гертруды Стайн, наличие там хотя бы чего-нибудь. Работая с плотностью объекта, можно, по существу, изменить форму последнего и вырезать любые его части. Визуализация объема отнимает намного больше времени. На рис. 9.3 показано, как во время визуализации объема осуществляется множество выборок материала объекта внутри его самого. При этом каждая небольшая отметка шкалы представляет собой произведенную выборку. По сравнению с единственной выборкой во время визуализации обычных поверхностных объектов и двойной выборкой во время визуализации отражающих и прозрачных поверхностных объектов для многократной выборки во время визуализации объемных объектов требуется намного больше расчетов, с тем чтобы получить цвет одной точки растра.

14 дополнительных каналов материала


Очевидно, что помимо каждого из трех свойств материала (освещенности, цвета, оптических эффектов плюс рельефность) должны быть еще какие-то дополнительные свойства. На рис. 9.4 показаны все каналы материала и расширенные категории свойств, к которым они принадлежат. Большая часть этих каналов является общей для поверхностных и объемных материалов. Обратите внимание на то, что каналы категории Value, не имеющие отношения к освещенности, исчезают при замене категории поверхностных материалов (Surface) на категорию объемных материалов (Volume). (Это еще один аргумент в пользу принятого нами разделения свойств материалов на цвет (Color), освещенность (Illumination), оптические эффекты (Optics) плюс рельефность (Bump), однако мы на этом не настаиваем и в дальнейшем будем пользоваться своими категориями, а также теми, что приняты в текущей версии Вгусе.)
Прежде всего уделим основное внимание поверхностным материалам и представим свойства поверхности. А в дальнейшем (ближе к концу этой главы) будут представлены свойства объема.

Рисунок 9.4 Поверхностные и объемные материалы, а также каналы материала, используемые в этих категориях как совместно, так и в отдельности


Все свойства материала отображаются в центральной части лаборатории материалов, называемой сеткой. Для удобства рассмотрения каналов, используемых в трех свойствах поверхности, на рис. 9.5 показан пользовательский интерфейс, свернутый таким образом, чтобы в нем отображались только некоторые элементы, которые интересуют нас в данный момент. Здесь представлено окно предварительного просмотра, переключатель Surface/Volume, а также ряд ползунков и кнопок выбора цвета. (На этом и других рисунках, где пользовательский интерфейс свернут для простоты изложения материала, не следует и пытаться найти тайную кнопку, сворачивающую интерфейс лаборатории материалов до того вида, который представлен на этих рисунках! Если требуется увидеть интерфейс лаборатории материалов полностью, тогда следует обратиться к рис. 9.47.)

Рисунок 9.5 Элементы управления и ползунки для 14 каналов, расположенных в сетке лаборатории материалов


В верхней группе каналов представлены следующие шесть разных видов цвета: рассеяния (Diffuse), общий (Ambient), зеркальный (Specular), зеркального сияния (Specular Halo), прозрачный (Transparent) и объемный (Volume).
Вторая группа каналов имеет отношение к значению (Value) или следующим видам освещенности: рассеянный свет (Diffusion), общий свет (Ambience) и свет зеркального отражения (Specularity). К группе Value относятся также каналы металлических свойств (Metallicity) и высоты рельефа (Bump Height).
Третья группа канатов связана с оптическими эффектами (Optics) и состоит из каналов прозрачности (Transparency), отражения (Reflection) и преломления (Refraction). В двух последних группах имеются слева ползунки, которые позволяют регулировать значения в каналах от 0 до 100.
В интерфейсе лаборатории материалов Вгусе каналы цвета отображаются сверху, исходя из того предположения, что пользователь изменяет в объекте прежде всего цвет. Однако каналы цвета тесно связаны также с освещенностью и оптическими эффектами. И здесь перед нами встает следующая проблема первичности: описать сначала свойства цвета, а затем дать представление об освещенности и оптических эффектах, на которых основан цвет, либо изложить эти предметы в несколько ином порядке, представив сначала свойства освещенности и оптических эффектов, а цвет оставить напоследок. Мы предпочли выбрать второе.
Если эти 14 каналов кажутся читателю запутанными, тогда ему следует обратиться вновь к рис. 9.4, где они разделены по своим основным категориям: цвет, освещенность, оптические эффекты плюс рельефность.

О ползунках


При выполнении настройки с помощью ползунков мышь следует перемещать по горизонтали в пределах действия ползунка. Если же перемещение мыши отклоняется от горизонтали, это приводит к настройке соседних ползунков. Для обычного пользовательского интерфейса существует следующее стандартное правило: после того как будет нажата кнопка мыши и начата настройка одного элемента управления, настройка всех остальных элементов управления не допускается до тех пор, пока кнопка мыши остается нажатой. Это стандартное правило соблюдается в остальной части данного приложения, но только не в лаборатории материалов, поскольку здесь активны все ползунки. В частности, губительные последствия перемещения мыши по вертикали неизбежно скажутся на положении ползунков всех шести каналов. К счастью, комбинация клавиш Cmd+Z/Ctrl+Z позволяет отменить последнее действие, поэтому разрушительные последствия подобного перемещения мыши не носят необратимый характер.
Если предпочтение отдается методу непосредственного ввода значений, тогда можно воспользоваться клавишей табуляции для циклического перемещения между полями и ввода соответствующих числовых значений. Для корректировки этих значений можно даже применить комбинацию клавиш стрелок и модифицирующих клавиш (см. табл. 6.1).

Значение, или освещенность


Каналы значения (Value) имеют, главным образом, отношение к освещенности объекта и позволяют управлять взаимодействием света с ним (остальные свойства этой группы каналов будут рассмотрены ниже). Свет отражается от объекта и попадает в глаз наблюдателя. По этой же аналогии во время трассировки луч попадает на объект и отражается от него в сторону источника света. Отражение луча, а следовательно, и освещение объекта определяется тремя каналам освещенности.

Рассеянный свет


Когда свет падает на неровную поверхность, он не отражается в каком-то определенном направлении, а рассеивается, отражаясь в разных направлениях. Следовательно, поверхность оказывается матовой. Независимо от того, освещен ли объект непосредственно или находится в тени, яркое световое пятно в данном случае отсутствует. На рис. 9.6а показана сфера при максимальном значении, установленном в канале Diffusion, а на рис. 9.6г эта же сфера показана при установке преобладающего значения в канале Diffusion в сочетании с меньшими значениями в каналах Ambience и Specularity.

Общий свет


Когда объект освещен общим светом, он оказывается самосветящимся. Он не отбрасывает теней, а в крайнем случае, светится в темноте. На рис. 9.6б показана сфера при установке максимального значения в канале Ambience. Несмотря на то что другой объект заслоняет сферу от источника света, она не находится в тени. При определенном сочетании общего света с рассеянным светом тени, падающие на объект, не получаются глубокими и резко выраженными (рис. 9.6д). Большинство природных объектов (местности и т.п.) дают незначительный общий свет или вообще его не дают. Малое значение общего света (по умолчанию в Biyce оно устанавливается равным 50) позволяет видеть некоторые детали поверхности тех частей объекта, которые находятся в тени.

Рисунок 9.6 Показанные на этом рисунке сферы частично находятся в тени и отчасти освещены непосредственно: а). Максимальный рассеянный свет; б). Максимальный общий свет; в). Максимальный свет зеркального отражения; г). Преобладание света рассеяния в сочетании с общим светом и светом зеркального отражения; д). Преобладание общего света в сочетании с рассеянным светом и светом зеркального отражения; е). Преобладание света зеркального отражения света в сочетании с рассеянным светом и общим светом


Важное примечание: необходимо, чтобы значение, устанавливаемое в канале Ambience, было согласовано для большинства находящихся на сцене объектов и дополнительно настраивалось лишь в порядке исключения. Если разместить объект с малым значением общего света рядом с объектом, имеющим большое значение общего света, оба объекта выглядят неестественно. Граница между ними будет казаться искусственной, особенно, если она находится в тени.
В тех случаях, когда требуется, чтобы объект был особенно ярким, в частности, это относится к снегу, лежащему на более темной скалистой поверхности, либо в том случае, когда объект должен светиться, значение его общего света должно отличаться от стандартного. Большее значение общего света следует установить и в том случае, когда для поверхности объекта используется двухмерное изображение, детали которого должны быть ярко выраженными.

Свет зеркального отражения и зеркальное сияние


Когда свет падает на твердую, полированную поверхность и отражается от нее прямо, в итоге образуется яркое световое пятно (hot spot), или зеркальная подсветка На рис. 9.6в показана сфера с установленным максимальным значением в канале Specularity, а на рис. 9.6е эта же сфера показана при дополнительном рассеянном свете и незначительном общем свете. Объект с большим значением света зеркального отражения оказывается весьма блестящим, глянцевым или мокрым. В простейшем случае размер яркого пятна зеркальной подсветки устанавливается в канале Specular Halo. А поскольку канал Specular Halo относится к цвету, мы вернемся к нему при рассмотрении свойств цвета.

Оптические эффекты и рельефность


Каналы оптических эффектов управляют свойствами поверхности объекта в особых случаях, когда она отличается от обычной непрозрачной поверхности. Каналы оптических эффектов дают возможность определить условия прохождения света сквозь объект или отражения света этим объектом. В последнем случае отражение оказывается зеркальным, отнюдь не рассеивающим свет прямого освещения. Отражение и прозрачность означают степень разделения луча во время визуализации на луч, трассируемый собственно на объект, и луч, трассируемый сквозь объект либо зеркально отраженный в окружающую среду и дающий дополнительную информацию для расчета изображения находящегося на сцене объекта. Естественно, что усложнение ситуации, обусловленное разделением лучей света, означает увеличение продолжительности визуализации, поскольку для прослеживания этих лучей к их источникам требуются дополнительные расчеты.
Оптические свойства будут рассмотрены здесь не в том порядке, в каком они перечислены в интерфейсе лаборатории материалов, поскольку отражение и преломление тесно связаны друг с другом, а прозрачность носит отдельный характер.

Отражение


При отражении луч направляется от объекта в сторону окружающих его объектов на сцене (в том числе источника света). Положение ползунка Reflection определяет степень отражения света объектом. В частности, при малом отражении свет отражается от поверхности объекта в окружающую среду незначительно, а при большом отражении охватывается окружающая площадь, которая больше поверхности отражающего свет объекта. При этом лучи света отражаются от отражающей поверхности и попадают на какую-то другую поверхность. Разумеется, если другая, отражаемая поверхность относится к объекту со сложными свойствами поверхности, для расчета визуализации его деталей потребуется дополнительное время. В частности, если этот объект также отражает свет, процесс отражения лучей света в окружающую среду в данном случае начинается сначала. В Вгусе поддерживается максимум шесть последовательных отражений, после чего отражение дает черный цвет поверхности. В отличие от реального мира, где лучи света могут распространяться до бесконечности в зеркальном зале, бесконечная рекурсия приведет к исчерпанию возможностей Вгусе, а в итоге визуализация никогда не завершится! На рис. 9.7 представлен бесконечный зеркальный зал, в котором две отражающие поверхности обращены друг к другу. После шестого отражения объект становится черным. Здесь вода, зеркала и металлы отражают свет. Попробуйте их настроить по своему вкусу.

Рисунок 9.7 Присущее Вгусе ограничение на шесть последовательных отражений


Прозрачность


Что касается прозрачности, то в этом случае одна часть луча будет трассирована сквозь объект в сторону расположенных за ним объектов (а при наличии преломления луч будет отклоняться от своего первоначального пути). А другая часть луча отражается от объекта в сторону источника света. Сколько же света проходит сквозь объект? Эта величина определяется положением ползунка Transparency, который регулирует соотношение между информацией о поверхности объекта и информацией о противоположной стороне объекта. При малой прозрачности преобладает информация о поверхности объекта, тогда как при большой прозрачности преобладает информация о противоположной стороне объекта, и тогда сквозь данный объект видно больше других объектов.
Разумеется, при прохождении луча сквозь объект возникает вопрос о преломлении лучей. Именно здесь и вступает в силу свойство преломления, присущее материалу объекта.

Преломление


Показатель преломления определяет величину преломления света при его прохождении сквозь объект. Устанавливая числовые пределы этой величины, можно определить состав прозрачного объекта. В реальном мире различные виды физической материи преломляют свет по-разному в зависимости от их молекулярной структуры и других физических и химических свойств. А в создаваемом трехмерном виртуальном мире физические свойства вещества можно задавать числовым путем. В частности, если требуется получить воздух, следует установить значение 100 показателя преломления (Refract Index). Если же требуется вода, тогда — 133, а если стекло — 152. Чем больше числовое значение показателя преломления, тем больше свет будет преломляться. Это особенно справедливо для сфер. Если читатель хочет стать виртуальным минералогом, тогда ему следует обратиться к статье, написанной Линдой Иуинг (Linda Ewing), которая, разумеется, является геологом. Эта статья посвящена показателям преломления различных драгоценных камней и минералов и находится в папке Tips на сопровождающем книгу CD-ROM.
Незначительные приращения показателя преломления могут привести к существенным изменениям. Поэтому каналом Refraction следует пользоваться осторожно. Несмотря на то что показатель преломления обычно приводится для большинства материалов, в некоторых случаях можно схитрить, уменьшив соответствующее числовое значение ради того, чтобы зрителю легче было видеть сквозь прозрачный объект.
На рис. 9.8 показана сфера при разных значения показателя преломления, который постепенно изменяется на 5 единиц. Нейтральное значение показателя преломления равно 100 и соответствует воздуху. По мере повышения показателя преломления мир как бы переворачивается вверх дном. А при уменьшении показателя преломления ниже 100 свет преломляется, и создается эффект прохождения света сквозь вогнутую линзу (используемую в очках для коррекции близорукости).
Рисунок 9.8 Разные значения показателя преломления


При благоразумном применении преломления некоторые отважные пользователи Вгусе создали телескопы, используя законы физики в своих трассируемых лучами мирах! Как бы там ни было, не с оздавайте лупу для выжигания на солнце дыр в земле Вгусе. Ни один хранитель экрана в этом случае уже не поможет!
Кроме того, если единственным оптическим свойством материала является прозрачность при небольшом преломлении, тогда незначительное отражение будет наблюдаться на краях объекта, где лучи света отражаются от объекта под столь же незначительным углом. Это одно из качеств, которые придают объектам в Вгусе изящный стеклянный вид.
Прозрачность применяется в Вгусе в двух разных режимах, которые, в свою очередь, зависят от режима работы Вгусе при установленном значении 100 показателя преломления. Переключение между этими режимами осуществляется с помощью меню Material Options, которое подробнее будет рассмотрено несколько ниже.

Сочетание отражения и прозрачности


Безусловно, объект может обладать свойствами прозрачности и отражения. При наличии обоих свойств необходимо следить за тем, чтобы объект не оказался слишком ярким. Сочетание отражения и прозрачности приводит к тому, что объект оказывается более ярким, поскольку в этом случае от объекта в камеру попадает больше света (рис. 9.9). Когда объект оказывается прозрачным, свет проходит сквозь него, а в итоге свет виден с противоположной стороны объекта и повсюду вокруг него. Если объект представляет собой примитивную или замкнутую форму, в частности, сферу, ему может быть присуще внутреннее отражение.

Рисунок 9.9 Сочетание отражения и прозрачности делает объект более ярким, а значит, от объекта в камеру попадает больше света


Для объекта, обладающего свойствами прозрачности и отражения, следует непременно установить значение 0 в канале Diffusion. Если объект не должен быть слишком ярким, необходимо проследить за тем, чтобы суммарное значение в каналах Transparency и Reflection не превышало 125. (Выражаясь формально, для эмуляции реального мира пороговое суммарное значение в этих каналах составляет 100, однако уровень яркости может оказаться приемлемым вплоть до значения около 125.) На ис. 9.10 показан ряд сфер, суммарное значение в каналах Transparency и Reflection для которых находится в пределах от 88 до 142. В каждом ряду на этом рисунке используется иной способ получения этого суммарного значения: например, при соотношении прозрачности и отражения 50:50, 60:40 и 70:30.

Рисунок 9.10 Яркость сфер в пределах изменения суммарного значения прозрачности и отражения от 88 до 142


Другие свойства материалов из категории Value


Вернемся к категории Value для рассмотрения других каналов материала.
Металлические свойства


Металлические свойства (Metallicity) представляют собой видоизмененный вариант оптических свойств и цвета. В частности, они изменяют отражаемый свет, примешивая к нему цвет. В Вгусе металлические свойства отнесены к категории Value (Значение), хотя в силу присущей им особенности видоизменять оптические свойства мы отнесли их к категории оптических эффектов. Когда объект отражает свет, металлические свойства дают ему возможность отражать и некоторый цвет. Медь, золото, бронза и латунь не только отражают окружающую среду, но и приобретают определенный цвет объекта. А поскольку металлические свойства действуют вместе с цветом рассеяния (Diffuse Color), они будут подробнее рассмотрены при исследовании цвета рассеяния.

Высота рельефа


Высота рельефа (Bump Height) является еще одним с трудом поддающимся классификации каналом материала, поскольку она также не может быть отнесена к свойствам обычной непрозрачной поверхности. Для передачи ощущения осязаемости текстуры поверхности в канале Bump Height сообщается о необходимости создания соответствующей оптической иллюзии во время визуализации. Свойство высоты рельефа приводит не столько к разделению луча во время визуализации, сколько к введению в поверхность объекта измерения глубины. Высота рельефа относится, главным образом, к категории Value, поскольку отнести это свойство к другим категориям гораздо труднее.
Несмотря на то что высота рельефа отнесена в Вгусе к категории Value, информация, управляющая высотой рельефа, поступает отнюдь не из той части текстуры, которая относится к значению (альфа-каналу). Она поступает из той части текстуры, которая имеет отношение к рельефу.
Подобно оптическим свойствам, высота рельефа способствует повышению интенсивности визуализации. В связи с тем что для получения эффекта высоты рельефа требуется информация о текстуре и поскольку здесь еще не шла речь об источниках текстур, рассмотрение канала Bump Height на этом временно прерывается.

Цвет


Каналы цвета определяют окраску поверхности объекта, т.е. те цвета, которые отражаются от объекта в глаз наблюдателя. Каналы цвета дублируют каналы освещенности со следующими дополнениями: цвет рассеяния (Diffuse Color) связан со рассеянным светом (Diffusion), общий цвет (Ambient Color) связан с общим светом (Ambience), зеркальный цвет (Specular Color) и цвет зеркального сияния (Specular Halo) связаны со светом зеркального отражения (Specularity), а прозрачный цвет (Transparent Color) связан с прозрачностью (Transparency).
Сначала активизируется или настраивается освещенность, а затем определяется цвет для данного канала освещенности. Цвета, которые устанавливаются для объекта в каналах цвета, зависят от освещенности, установленной в соответствующем канале. Если, допустим, требуется получить ярко-розовый цвет, а ползунок в канале Ambient установлен на отметке 0, тогда ярко-розовый цвет вряд ли будет заметен, поскольку объект вообще не реагирует на общее освещение.
Прежде чем рассматривать отдельные каналы цвета, обратимся к имеющимся в Вгусе окнам выбора цвета.

Окна выбора цвета в Вrycе


В Вгусе имеется три вида окон выбора цвета. Первым из них является всплывающее окно выбора цвета. Оно вызывается нажатием кнопки мыши на любом образце цвета в лаборатории материалов, а также в редакторе насыщенных текстур (Deep Texture Editor), в палитре неба и тумана (Sky & Fog Palette), находящейся в лаборатории небесных явлений (Sky Lab), и в диалоговом окне Edit Lights (Редактирование источников света) — все эта элементы интерфейса Вгусе представлены в последующих главах данной книги. После перемещения к требуемому цвету следует отпустить кнопку мыши. В левой часта окна выбора цвета располагаются насыщенные цвета, а в правой его части — ненасыщенные цвета, что очень удобно для более приглушенной окраски природных сцен. Под цветовой палитрой находится полутоновая шкала, изменяющаяся от черного почти до белого цвета.
Для доступа к другому окну выбора цвета следует нажать клавишу Option/Alt и щелкнуть еше раз на образце цвета. В этом окне настройка цветов осуществляется с помощью ползунков, а кроме того, в нем имеется возможность выбрать одну из следующих цветовых моделей: RGB (Красный-зеленый-синий), HLS (Цвет-яркость-насыщенность), HSV (Отенок-насыщенность-значение) и CMY (Голубой-пурпурный-желтый). Авторы этой книги предпочитают использовать для окраски в Вгусе цветовые модели HLS и HSV, а среди них цветовую модель HLS (рис. 9.11а).
Для получения более насыщенного цвета (серого оттенка) следует переместить ползунок насыщенности (Saturation — S) влево (рис. 9.11б). Этого будет вполне достаточно для получения темных цветов. Если сделать ненасыщенными более светлые цвета, они станут темнее, и тогда, возможно, придется переместить ползунок яркости (Lightness -L) вправо, чтобы вернуть присущую цветам яркость (рис. 9.11в).

Рисунок 9.11 Получение ненасыщенных цветов: а). Исходные насыщенные цвета; 6). Увеличение насыщенности; в). Осветление


После получения приемлемого уровня насыщенности и яркости можно переместить ползунок оттенка (Hue — Н) для выбора другого оттенка в тех же самых пределах.
Для тех, кто привык пользоваться цветовой моделью CMYK заметим, что в упомянутой выше цветовой модели CMY отсутствует черный цвет (К). Эта модель дополняет цветовую модель RGB следующим образом: голубой цвет дополняет красный, пурпурный — зеленый, а желтый — синий. Для выбранного цвета ползунки RGB и CMY находятся в противоположном друг другу положении. Если имеется цвет, который оказывается вне гаммы CMYK в соответствии со стандартами RGB, он окажется вне гаммы CMYK и в цветовой модели CMY.
Если двух упомянутых выше окон выбора цвета окажется недостаточно, тогда есть еще и третье окно, которое имеется в используемой операционной системе. Оно вызывается с помощью комбинации клавиш Control+Option (в Macintosh) либо Ctrl+Alt (в Windows).

Выборка цвета с помощью окна выбора цвета


При использовании всплывающего окна выбора цвета имеется также возможность выбрать цвет любого места на экране при условии, что для этого можно выйти из лаборатории материалов (это сделать проще при наличии системы с двумя мониторами либо образцов цвета в других областях Вгусе). Лаборатория материалов обособлена от остальной части Вгусе, поэтому несмотря на теоретическую возможность выборки цвета в любом месте, его нельзя выбрать за пределами интерфейса лаборатории материалов. Увы, единственный способ выбрать чисто белый цвет состоит в том, чтобы воспользоваться другими образцами белого цвета (при установленной по умолчанию палитре цветов) либо щелкнуть на образце цвета, удерживая нажатой клавишу Option/Alt, и ввести числовые значения для белого цвета. Как ни странно, во всплывающем окне выбора цвета отсутствует чисто белый цвет (255); ближайшее к нему значение составляет 253 или 254.

Цвет рассеяния и общий цвет


Цвет рассеяния представляет собой цвет объекта в рассеянном свете. Это цвет объекта при прямом освещении. А общий цвет представляет собой такой цвет, который (используется, главным образом, в том случае когда объект находится в тени. Как правило, оба указанных выше цвета мало чем отличаются друг от друга при равномерной окраске объекта. Тем не менее, ограничивать ся лишь сходными значениями цвета рассеяния и общего цвета не следует. При установке разных значений этих цветов получается интересный цветовой сдвиг подобно тому, как это происходит при изготовлении двухцветной ткани. На рис. С9Л2, приведенном среди цветных иллюстраций на сопровождающем книгу CD-ROM показан ряд объектов при установленном значении 100 освещенности рассеянным цветом (Diffusion) и значении 13.3 освещенности общим цветом (Ambience), но при разных значениях цвета рассеяния (Diffuse) и общего цвета (Ambient). В результате получается смешение синего, розового и белого цветов. Наиболее чистые цвета получаются при одинаковых значениях цвета рассеяния и общего цвета. Крайние объекты на данном рисунке окрашены цветом рассеяния, а общий цвет у них оказывается белым. Два объекта, показанные в центре данного рисунка, окрашены смесью цвета рассеяния и общего цвета.
При использовании двух разных цветов более темный общий цвет придает объекту большую контрастность, а когда общий цвет оказывается более светлым, объект выглядит линялым и плоским, тогда как в первом случае он выглядит подчеркнуто объемным. (Мы еще вернемся к рассмотрению преимуществ использования более темного общего цвета при исследовании параметров настройки в палитре неба и тумана в главе 11.) На рис. С9.13 показан ряд объектов, общий цвет которых изменятся в пределах шкалы серого, причем цвет рассеяния для одних объектов — синий, а для других серый. В частности, для крайних объектов на этом рисунке установлен белый общий цвет, который становится темнее для объектов, располагаемых ближе к центру рисунка.

Цвет рассеяния и металлические свойства


Обратимся вновь к металлическим свойствам. Канал Metallicity (Металлические свойства) придает отражающим объектам оттенок, который сообщает им свойства металла — золота, бронзы, латуни, меди. Канал Metallicity действует совместно с двумя другими каналами материала в лаборатории материалов: Reflection и Diffuse Color. При этом металлические свойства выполняют роль своеобразного фильтра цвета, дозирующего цвет рассеяния в отражаемом свете. При нулевом значении в канале Metallicity отражение не получает оттенок цвета рассеяния, и поэтому оно оказывается подобным зеркальному отражению. При максимальном значении в канале Metallicitv получается наиболее интенсивный оттенок цвета рассеяния. При активном канале Metallicity значение, установленное в канале освещенности Diffusion, особой роли не играет, причем цвет рассеяния все еще наблюдается в отражении. (Подобным же образом цвет рассеяния наблюдается в прозрачном объекте, когда преломление в нем обусловливает взаимодействие двух цветов.) На рис. С9.14 показаны пределы изменения металлических свойств объектов. Здесь имеется два ряда объектов: в нижнем ряду помимо максимального отражения присутствует некоторый рассеянный свет, а в верхнем ряду рассеянный свет отсутствует. Кроме того, на этом рисунке показаны пределы изменения металлических свойств объектов. У объектов, расположенных слева, металлические свойства отсутствуют, и поэтому их отражение носит зеркальный характер. А у объектов, расположенных справа, отражение принимает золотистый оттенок.

Зеркальный цвет и цвет зеркального сияния


Зеркальный цвет яркого светового пятна имеет отношение не к цвету объекта, а к окраске света, падающего на объект. Зеркальный цвет (Specular Color) представляет собой цвет окраски света, а цвет зеркального сияния (Specular Halo) определяет размер и цвет зеркальной подсветки. Рассмотрим сначала зеркальное сияние в качестве свойства, которое определяет размер яркого светового пятна.

Зеркальное сияние и размер яркого светового пятна


Черный или темный цвет зеркального сияния образует мелкие, точечные подсветки, а очень светлый серо-белый цвет — весьма крупные подсветки. Наиболее понятным цвет зеркального сияния становится на примере числовых значений этого цвета. Вообще числовые значения цвета RGB изменяются в пределах от 0 (белый цвет) до 255 (черный цвет). Когда значения всех трех основных цветов (красного, синего и зеленого) оказываются одинаковыми, получается оттенок серого. Для установки числовых значений цвета зеркального сияния следует вызвать окно выбора цвета с полями ввода числовых значений, щелкнув на образце цвета и одновременно удерживая нажатой клавишу Option/Alt.
На рис. 9.15 показаны три сферы с тремя разными значениями цвета зеркального сияния при одинаковом освещении этих объектов. Для мелкой подсветки установлено значение 0 в канале Specular Halo, для крупной подсветки — близкое к максимальному значение 252, Обратите внимание на то, как изменяется размер подсветки, причем при значении 204 он значительно ближе к нулю, чем при значении 252. На рис. 9.16 показано более плавное изменение размера подсветки в пределах от 246 до максимального значения 255. Очевидно, что при значении 255 в канале Specular Halo получается самая яркая подсветка. В этом случае освещена половина сферы, обращенная к солнцу или другому источнику света. Несколько ниже максимального уровня получается очень яркая подсветка, резкая граница которой сильно отличается от тени. При уменьшении значения цвета зеркального сияния до 249 резкая граница подсветки исчезает. Таким образом, если требуется избежать резко очерченной границы подсветки, указанное значение следует установить в пределах от 248 до 252. Теперь читателю известна причина появления яркой линии на границе зеркальной подсветки на некоторых объектах. Для устранения этого недостатка следует немного уменьшить значение в канале Specular Halo.

Рисунок 9.15 При установке разных значении цвета зеркального сияния изменяется размер яркого пятна зеркальной подсветки


Взаимодействие зеркального цвета с другими составляющими цвета


Зеркальный цвет окрашивает свет, отражающийся от объекта. Разумеется, в зависимости от характера создаваемой поверхности зеркальный цвет придает своеобразие текстуре, полировке или блеску поверхности. На рис. С9.17 показаны отполированные объекты, имеющие зеркальный блеск или глянец, что придает им влажный вид либо вид шеллачного покрытия. Этот эффект усиливается еще более, если добавить к нему немного отражения.
Взаимодействие зеркального цвета с цветом зеркального сияния определяет также размер и цвет яркого светового пятна. В зависимости от используемого оттенка эти цвета могут усиливать, дополнять или нейтрализовать друг друга. На общий эффект оказывают также влияние цвет рассеяния и общий цвет.
Понять динамику взаимодействия цвета зеркального сияния с цветом объекта помогает теория образования цветов в суммирующей цветовой модели (RGB). (Необходимо не только знать о существовании значений цвета в пределах от 0 до 255, но и понимать, что все это означает!) Белый цвет составляет сумму всех цветов. Как следует из рассмотренного выше, если значение цвета зеркального сияния слишком велико, получается ярко-белая подсветка с резкой границей между освещенной и неосвещенной частями объекта. Каким же образом получается яркий белый цвет без резкой границы? Для этого используется дополняющий цвет. В верхнем ряду объектов на рис. С9.18 установлены красный цвет рассеяния и красный общий цвет, а также разные значения цвета зеркального сияния. Для двух объектов слева установлены оттенки серого цвета зеркального сияния, для двух объектов в центре — оттенки голубого, а для двух объектов справа — другие дополняющие цвета RGB: желтый и пурпурный. Тем не менее, в двух центральных объектах голубой цвет зеркального сияния вообще отсутствует, а вместо этого присутствует ярко-белый цвет. Почему? Потому что голубой и красный цвета дают в сумме белый! Это — ключ к решению проблемы, связанной с появлением резкой границы у слишком яркой зеркальной подсветки. Обратите внимание на то, что сияние вокруг двух объектов справа имеет более интенсивный красный цвет. Это связано с тем что красный и зеленый цвета дают в сумме желтый, синий и красный — пурпурный цвет. Красный цвет, обусловленный установленными значениями цвета рассеяния и общего цвета, в данном случае усиливается красным оттенком желтого и пурпурного цветов.
Окраска зеркальной подсветки объектов в среднем и нижнем рядах на рис. С18 является разновидностью окраски в верхнем ряду. Здесь значения зеркального цвета и цвета зеркального сияния одинаковы, однако в среднем ряду установлен белый общий цвет, тогда как в нижнем ряду — белый цвет рассеяния. Когда цвет зеркального сияния не полностью дополняет цвет рассеяния и общий цвет, наблюдается слабый цвет зеркального отражения. Обратите внимание на два центральных объекта в нижнем ряду. Благодаря тому что белым является цвет рассеяния или общий цвет, в зеркальной подсветке можно заметить едва заметный голубой оттенок.
Крайне яркие подсветки, подобные белым, формируются и в том случае, если одно или два значения RGB превышают порог 254 (рис. С9.19а).
Цвет зеркального сияния взаимодействует с зеркальным цветом аналогично тому, как он взаимодействует с цветом рассеяния и общим цветом. На рис. С9.19б объект с синим цветом зеркального сияния взаимодействует с соседним зеркальным голубым цветом (который получается из сочетания синего и зеленого цветов). Здесь виден весь диапазон изменения яркости оттенка голубого цвета. С другой стороны, на рис. С9.19в показано взаимодействие синего цвета зеркального сияния с дополняющим его желтым цветом. По мере уменьшения яркости желтого оттенка зеркального цвета сочетание обоих указанных выше цветов устраняет любой оттенок цвета зеркального отражения.

Прозрачный цвет


Прозрачный цвет (Transparent Color) представляет собой цвет окраски света, который проходит через объект Прозрачный цвет применяется к объекту в том случае. когда активен канал Transparency. Чем больше значение в канале Transparency, тем в большей степени проявляется прозрачный цвет. Прозрачный цвет оказывает влияние не только на окраску прозрачного объекта, но и на тень, которую тот отбрасывает. (Интенсивность прозрачной тени определяется с помощью параметров б области Global Shadows (Общие тени) в палитре неба и тумана (Sky&Fog Palette).)
Прозрачный цвет не действует отдельно от других свойств материала. Как упоминалось выше, он тесно связан с каналом Transparency, а также с каналом Refraction. На окраску прозрачного объекта оказывает влияние и цвет рассеяния, даже если в канале Diffusion не установлено никаких положительных значении! Применение цвета рассеяния к объекту зависит от установленного значения показателя преломления, а также от наличия или отсутствия объемного цвета.
Прозрачный цвет также оказывает влияние на окраску объекта при условии, что в канале Transparency установлено отличное от нуля значение. Сочетание прозрачного цвета и цвета рассеяния изменяется в зависимости от величины показателя преломления.
При установленном значении 100 в канале Refraction прозрачный цвет и цвет рассеяния образуют вместе новый цвет. На рис. С9.20а и б показан ряд прозрачных сфер. Можно всегда с уверенностью сказать, каков именно прозрачный цвет, поскольку этим цветом окрашена тень, отбрасываемая прозрачным объектом. Во всех рядах объектов используется один и тот же цвет рассеяния. Крайний справа объект в каждом ряду окрашен только цветом рассеяния (прозрачный цвет в данном случае белый), поэтому он может быть использован для оценки взаимодействия остальных цветов в данном ряду.
Цвета, которые дополняют цвет рассеяния и прозрачный цвет, делают объект темнее. На рис. С9.20а, где в каждом ряду имеются объекты, окрашенные в красный, зеленый и синий цвета, показаны также три объекта, окрашенные очень темным цветом. Окраску этих темных объектов составляют два основных цвета (например, красный и синий) либо один основной и один дополнительный цвет, который, в свою очередь, является сочетанием двух других основных цветов (например, зеленого и пурпурного, полученного из сочетания красного и синего цветов). Обратите внимание на верхний ряд объектов на рис. С9.20а. Цвет рассеяния каждого из них является красным. Темная окраска объектов в этом ряду получается из сочетания красного цвета с зеленым и синим прозрачными цветами (которыми окрашены, соответственно, второй и четвертый объекты слева в данном ряду), а также с дополнительным голубым цветом (которым окрашен третий объект слева в данном ряду). Голубой цвет составлен из зеленого и синего цвета и также является дополняющим для красного цвета. Обратите также внимание на приятный кофейный цвет рассеяния в нижнем ряду. Он получен путем, произвольного смешения основных цветов. А поскольку дополняющие цвета в данном случае не исключаются, все шесть прозрачных цветов отлично взаимодействуют с цветом рассеяния. На С9.20б представлен аналогичный ряд сферических объектов, только в данном случае цвета рассеяния, в основном, являются дополнительными — оранжевым, фиолетовым и цветом морской волны, составленными, главным образом, из желтого, пурпурного и голубого цветов соответственно.
Прозрачный цвет и цвет рассеяния взаимодействуют в Вгусе в зависимости от величины показателя преломления. На рис. С9.21 показан ряд объектов с указанной величиной показателя преломления. Прозрачный (желтый) цвет присутствует при установленном значении 0 показателя преломления. По мере увеличения показателя преломления и повышения интенсивности цвета рассеяния оба цвета смешиваются. Показатель преломления связан с оптической плотностью вещества следующим образом: чем выше величина показателя преломления, тем больше оптическая плотность. Очень плотное вещество препятствует прохождению света сквозь него, а большая величина показателя преломления в данном случае означает, что когда свет достигает поверхности объекта, большая его часть отражается обратно в объект. В результате в большей степени виден цвет рассеяния.

Объемный цвет


Поверхностные объекты в Вгусе являются полыми в том смысле, что если поместить точку наблюдения внутри такого объекта, она окажется в пределах пространства, ограниченного оболочкой наружной поверхности геометрической формы объекта. Каким же образом выглядит внутренняя часть объекта? Цвет внутренней части объекта определяется каналом материала Volume Color (Объемный цвет).
Объемный цвет играет важную роль в следующих двух обстоятельствах: когда точка наблюдения оказывается внутри объекта и когда один объект размещается в другом, прозрачном объекте. Объект не обязательно должен быть прозрачным. Когда точка наблюдения находится внутри объекта и там же оказывается источник света, получается замкнутый мир. Объемный цвет следует рассматривать как особый случай общего цвета, который существует только внутри данного объекта.
Для иллюстрации действия объемного цвета на рис. С9.22 изображен объект в виде прозрачной сферы, внутри которого находятся пирамида и тор. Для каждого состояния на этом рисунке показаны два вида: внутри и снаружи объекта. Кроме того, здесь показаны установленные значения составляющих цвета для материала сферы. В частности, для сферы установлен зеленый цвет рассеяния, а для находящихся внутри нее объектов (пирамиды и тора) белый цвет. Если посмотреть на сферический объект снаружи, можно заметить, как небольшая часть пирамиды выступает из нижней части сферы. Эта часть оказывается белой независимо от цвета объектов, когда они наблюдаются изнутри сферы.
На прозрачность объекта оказывает влияние и прозрачный цвет. Как же определить степень влияния на такой объект прозрачного и объемного цветов? Рассмотрим оба указанных цвета, вновь обратившись к рис. С9.22. В первом случае установлены белый прозрачный и белый объемный цвета сферы. Тень, отбрасываемая сферой, также окрашена белым цветом. Во втором случае оба цвета (прозрачный и объемный) желтые. Обратите внимание на то, что тень от сферы окрашена желтым цветом, что обусловлено, главным образом. прозрачным цветом, как станет ясно несколько ниже. А внутри сферы пирамида и тор выглядят окрашенными ярким, насыщенным желтым цветом.
В нижнем ряду на указанном выше рисунке наглядно показано отличие между прозрачным и объемным цветами. Во втором изображении слева объемный цвет синий, а прозрачный цвет белый. В этом случае тень от сферы окрашена бледно-голубым цветом, а внутренняя часть сферы — ярко-голубым. Объемный цвет оказывает сильное влияние на окраску объектов, расположенных внутри сферического объекта, и не имеет почти никакого влияния на окраску тени, отбрасываемой этим объектом. Во втором изображении справа ситуация совершенно противоположная: здесь установлены белый объемный и голубой прозрачный цвета. Цвет тени в этом случае оказывается намного ярче цвета объектов, находящихся внутри сферы, причем прозрачный цвет оказывает незначительное влияние на их окраску.
Кроме того, прозрачный и объемный цвета оказывают незначительное влияние на зеленый цвет сферы. Сравните зеленый цвет фона во всех четырех случаях, особенно в изображении слева вверху (где установлены белый прозрачный и белый объемный цвета). Зеленый цвет фона становится теплее, когда оба указанных выше цвета оказываются желтыми, и холоднее, когда они оказываются голубыми, причем оба смешивающихся цвета получаются довольно светлыми. Когда же оба цвет становятся темнее либо смещаются в сторону дополняющего цвета рассеяния, в итоге получается более яркий, а возможно, и более необычный цвет. Если требуется добиться дымчатой, а не просто серой окраски сферы, тогда для получения более интересной ее окраски следует обратиться к дополняющим цветам.

СОВЕТ
Для создания подводных эффектов можно воспользоваться объемной пластиной, назначив для нее объемный цвет, приближенно напоминающий цвет морской волны, и поместив камеру внутри этой пластины.

Текстуры, придающие объектам неоднородный вид


Все сказанное выше относится к объекту, поверхность которого имеет однообразный вид. Для перехода от однородного к неоднородному виду объектов следует обратиться к более развернутому виду сетки каналов материала в лаборатории материалов (рис. 9.23). Именно здесь и скрываются основные возможности последней. В развернутом виде сетки каналов материала появляется столбец А. При этом в области, отмеченной буквой А в правой части лаборатории материалов, отображается панель с тремя окнами. Это и есть источник текстуры (Texture Source). Для появления панели источника текстуры следует щелкнуть в любом месте столбца А, расположенного в сетке каналов материала. (В частности, можно щелкнуть в ряду Diffuse Color данной сетки.) В месте выполнения щелчка появляется маркер, а в правом верхнем углу — источник текстуры с произвольно назначенной текстурой. Нетрудно заметить, что в лаборатории материалов имеется место для отображния четырех источников текстур, однако в данном развернутом пояснении лаборатории материалов основное внимание будет уделено первому из них.

Рисунок 9.23 Пользовательский интерфейс лаборатории материалов, представленный в развернутом виде для отображения сетки канатов материала со столбцом А и источником текстуры А


Введение в источник текстуры


Источник текстуры позволяет выбрать текстуру для управления как отдельным каналом, так и всеми каналами поверхностного материала. На рис. 9.24 представлены четыре разных источника текстур, занимающих отведенную им область. Рассмотрим их общие свойства. Каждый источник текстуры состоит из нескольких частей. В нем имеются кнопки, всплывающие меню и три окна. Кнопки, расположенные в левом нижнем углу каждого источника текстуры и обозначенные буквами Р и Т, предназначены для выбора типа текстуры: кнопка Т — для выбора трехмерной текстуры (3D Texture), а кнопка Р — для выбора двухмерного изображения (2D Picture). В источнике двухмерного изображения используются изображения из библиотеки изображений (Picture Library), а в источнике трехмерной текстуры используются текстуры, созданные в довольно эффективном редакторе насыщенных текстур (Deep Texture Editor), который входит в состав Вгусе. Остальные кнопки будут рассмотрены после описания трех окон источника текстуры.

Рисунок 9.24 Источник текстуры со всеми обозначенными его составляющими


В трех окнах показаны соответственно три свойства текстуры. В левом окне показан цвет, в среднем — альфа-канал (или значение), а в правом — рельефность текстуры. Эти три свойства текстуры используются в разных каналах материала для управления степенью окраски, освещенности и рельефности текстуры, исходя из особенностей (неоднородности текстуры).
На рис. 9.25 показано, какую информацию каждое из упомянутых выше свойств текстуры предоставляет в каналы материала. В частности, в каналы освещенности и оптических эффектов поступает информация из альфа-канала, в канал Bump Height — информация о рельефности текстуры, а в канал цвета — информация о цвете текстуры.

Рисунок 9.25 Три свойства текстуры (цвет, альфа-канал и рельефность) предоставляют информацию о текстуре в каналы цвета, освещенности, оптических эффектов и высоты рельефа


Текстуры, созданные в редакторе насыщенных текстур, имеют три следующих возможных вида выходных Данных, которые соответствуют трем свойствам текстуры; цвет, альфа-канал и рельефность. (Иногда альфа-канал еще называется значением.) Текстуры двухмерного изображения обладают свойствами цвета и альфа-канала, причем альфа-канал используется для передачи альфа-информации, а также информации о рельефности, (Если для данной текстуры требуется другая альфа-информация, а также информация о рельефности, тогда исходное изображение, возможно, придется сдублировать.)
В верхней части панели источника текстуры указано наименование текущей отображаемой текстуры. Справа от него находится треугольная кнопка. При нажатии на эту кнопку вызывается всплывающее меню, из которого можно выбрать все имеющиеся текстуры. Если выбран тип трехмерной текстуры, тогда во всплывающем меню будут перечислены все доступные источники трехмерных текстур. А если выбран текстуры тип двухмерного изображения, то во всплывающем меню будут перечислены все изображения, имеющиеся в библиотеке изображений (Picture Library).
Во время работы с трехмерными текстурами последние можно выбрать и по-другому: из окон предварительного просмотра (этот способ не документирован). Для этого поместите указатель мыши на наименовании текстуры, нажмите клавишу Shift, а затем кнопку мыши. При этом появится библиотека текстур (Texture Library) (рис. 9.26).
Рисунок 9.26 Вид библиотеки текстур, для доступа к которой следует щелкнуть на наименовании текстуры, одновременно удерживая нажатой клавишу Shift, в одном из источников текстур либо редакторе насыщенных текстур


В этой библиотеке можно найти текстуру по изображению либо сохранить в ней текущую текстуру, отображаемую в источнике текстуры. Доступ к этой библиотеке текстур может быть также осуществлен из редактора насыщенных текстур, который подробнее рассматривается в следующей главе.

Проецирование текстур


В нижней части панели источника текстуры отображается текущий режим проецирования текстур. Справа от него находится еще одна треугольная кнопка, с помощью которой вызывается всплывающее меню выбора режимов проецирования текстур. Проецирование определяет способ применения текстуры к объекту.
Дня сплошных трехмерных текстур по умолчанию применяется проецирование в мировом пространстве (World Space).
В мировом пространстве текстура получает ориентацию в окружающем ее мире. Любой объект, который использует такую текстуру независимо от его положения, угла поворота или возвышения, воспримет текстуру в соответствии с координатами ее положения в мировом пространстве. При перемещении объекта его текстура изменится таким образом, что вид последней будет отражать ее положение в той части мира, в которую перемещен объект. Именно этим и объясняются цельные текстурные переходы между плоскостью земли и местностью, которая покоится на земле. Ведь в обоих указанных объектах одна и та же текстура применяется в мировом пространстве. (Этим же объясняются изменения в объектах при их перемещении во время анимации в Вгусе.) На все объекты, приведенные на рис. 9.27а, текстура Sine Layers (Синусоидальные слои) спроецирована в мировом пространстве. Обратите внимание на то, как полоса изменяется при увеличении или уменьшении возвышения объектов. При перемещении объектов в мировом пространстве образуются их повторные изображения. А поскольку текстура относится к мировому пространству, поверхность объекта изменяется при изменении его положения в окружающем мире. Кроме того, данное явление можно исследовать в фильме, приведенном в файле WORLD-OBJECT SPACE-MOV в папке настоящей главы на сопровождающем книгу CD-ROM.

Рисунок 9.27 Результаты проецирования текстур: а). В мировом пространстве, где поверхности объектов при перемещении изменяются; 6). В пространстве объектов, где поверхности объектов при перемещении не изменяются


С другой стороны, при проецировании текстуры на те же самые объекты в пространстве объектов ее вид остается неизменным независимо от положения объектов, как показано на рис. 9.276 ( здесь для сравнения приведены смещенные повторные изображения).
Частным случаем проецирования в мировом пространстве является проецирование в мировом пространстве сверху (World Space Top), в результате которого изменяется ориентация проецируемой текстуры в пространстве. Этот вид проецирования оказывается удобным в тех случаях, когда имеющая идеальный вид текстура ориентирована в мировом пространстве вперед, в результате чего на такой ровной поверхности, как плоскость земли, образуются только пестрые полосы. На рис. 9.28а показан ряд объектов, которые обращены во всех направлениях и на которые текстура Mushrooms (Грибы) спроецирована в мировом пространстве обычным способом. Обратите внимание на то, как все особенности этой текстуры проявляются только на передней поверхности объекта, а на горизонтальных его поверхностях видны только полосы. А на рис. 9.286 та же самая текстура спроецирована в мировом пространстве сверху, в результате чего ориентация проецируемой текстуры в мировом пространстве изменяется с передней на верхнюю, и теперь она видна на ровных горизонтальных поверхностях объекта. К проецированию текстур в мировом пространстве сверху можно прибегнуть в том случае, когда для плоскости земли будет найдена подходящая текстура, однако при этом текстура принимает вид бесконечного ряда полос.

Рисунок 9.28 Проецирование текстуры в мировом пространстве; а). Обычное; 6). Сверху


Применение текстур двухмерного изображения к объектам осуществляется с помощью параметрического проецирования (parametric mapping). В этом случае текстура проецируется на объект пропорционально. На рис. С9.29 показан ряд объектов Вгусе, на которые спроецирована текстура изображения- Эта текстура сделана разной сверху, снизу, слева и справа, с тем чтобы стал более ясным принцип параметрического проецирования на самые разные объекты. В частности, при увеличении объекта изображение текстуры также увеличивается.
В списке видов проецирования, предоставляемом во всплывающем меню Mapping, имеются уже знакомые нам виды проецирования World Space и Object Space (проецирование текстуры на объект в пространстве камеры не допускается). В какой степени они подобны видам пространства World Space и Object Space, выбираемым в палитре редактирования объектов (Edit Palette)? Они подобны в том отношении, что ориентация проецируемой текстуры в мировом пространстве соответствует ориентации мира Вгусе, а в пространстве объектов — ориентации объекта. А отличаются они тем. что не реагируют на выбор того или иного вида пространства во всплывающих меню палитры редактирования объектов.
В нижней половине меню Mapping, отделенной разделительной линией, находятся самые разные виды проецирования текстур. Они будут рассмотрены далее в этой главе в соответствующем контексте. В частности, альфа-масштабирование (Alpha Scaling) рассматривается в конце этого раздела, а виды проецирования текстур двухмерного изображения рассматриваются в конце этой главы совместно с данным типом текстур. Между тем, продолжим рассмотрение вопроса применения источников текстур для управления каналами материала. Для удобства пояснения мы будем опираться, в основном, на двенадцать источников трехмерных текстур, у каждого из которых имеются разный цвет и значение. Они показаны на рис. С9.30 вместе с тремя своими свойствами и наименованиями.

Управляемая текстурой освещенность


Выше были отдельно рассмотрены каналы материала, источники текстур и их свойства (цвет, альфа-канал и рельефность). Теперь настало время соединить их вместе. Именно в этом и заключается самое интересное в лаборатории материалов.
Альфа-канал текстуры может быть использован для управления освещенностью объекта. Как же это делается? Если маркер находится в левом столбце сетки каналов материала (в отсутствие текстуры), тогда ползунок данного свойства материала равномерно регулирует его величину. Если же щелкнуть в столбце А для размещения в нем маркера, ползунок уже не будет определять величину свойства материала в данном канале. В частности, можно установить равномерный рассеянный свет в канале Diffusion с помощью ползунка либо управлять реакцией объекта на рассеянный свет с помощью текстуры. Таким образом, освещение объекта устанавливается равномерным с помощью ползунка либо неравномерным с помощью текстуры, но не посредством того и другого. (Хотя из этого правила есть исключение, которое будет рассмотрено далее в этой главе.)
При размещении маркера в столбце А (или в одном из других столбцов) альфа-канал текстуры будет управлять влиянием освещения на объект в конкретном месте и в определенной степени. В том месте, где альфа-канал имеет белый цвет, реакция объекта на освещение будет максимальной. Это аналогично установке ползунка на максимум. А в том месте, где альфа-канал имеет черный цвет, реакция объекта на освещение будет минимальной. Это равносильно установке ползунка на минимум (рис. 9.31).
Рисунок 9.31 Освещенность, управляемая текстурой Yellow Stroke (Желтая прожилка), соответственно в каналах Diffusion, Ambience и Specularity


Рисунок 9.32 Благодаря управлению светом зеркального отражения с помощью текстур дается наглядное представление о веществе, из которого состоит объект


Управляемые текстурой оптические эффекты


Аналогичным образом альфа-канал текстуры может быть использован в каналах оптических эффектов для получения неравномерной прозрачности или отражения на поверхности объекта. В отличие от каналов освещенности, для каналов оптических эффектов характерно управление величиной применяемого эффекта как с помощью ползунка, так и с помощью источника текстуры. На рис. 9.33 приведен пример управления каждым из каналов оптических эффектов в материале с помощью текстуры.

Рисунок 9.33 Оптические эффекты, управляемые все той же текстурой Yellow Stroke, соответственно в каналах Reflection, Transparency и Bump Height


Что касается прозрачности, то объект оказывается прозрачным в том случае, когда альфа-канал текстуры имеет черный цвет, а если этот цвет белый, объект получается непрозрачным. Независимо от положения ползунка черный цвет в альфа-канале означает прозрачный объект, а ползунок оказывает влияние лишь на прозрачность остальной части объекта, где альфа-канал имеет белый цвет либо отличный от черного оттенок серого. Иными словами, ползунок регулирует равномерность прозрачности объекта, однако в связи с тем что часть объекта уже прозрачна и не может быть сверхпрозрачной, ползунок не оказывает на нее влияния. Что же касается отражения, то когда альфа-канал текстуры имеет черный цвет, ползунок в канале Reflection не оказывает влияние на отражающую способность объекта, а когда этот цвет белый, отражающая способность объекта регулируется с помощью ползунка. Кроме того, белые участки текстуры не реагируют на освещение рассеянным светом. Тем не менее, чтобы было видно отражение, необходимо воспользоваться ползунком. При этом ползунок регулирует степень, до которой отражающие участки (белые участки в альфа-канале) способны отражать свет. Для текстур двухмерного изображения ситуация совершенно противоположная.
Объекты, приведенные на рис. 9.34, демонстрируют возможные пределы изменения отражающей способности объекта с помощью ползунка в канале Reflection. В левом столбце показаны объекты для справки. Верхний объект представляет альфа-канал, используемый в данном источнике текстуры, а нижний — обычный объект без текстуры, освещенный рассеянным светом. В среднем столбце к объектам применена текстура в канале Reflection. Для нижнего объекта в этом столбце установлено нулевое значение в канале Reflection, а для верхнего объекта — максимальное значение (100). Объекты в правом столбце отличаются от объектов в среднем лишь тем, что для них не установлено освещение рассеянным светом. Нижний объект получается равномерно темным. Обратите внимание, насколько оттенок серого соответствует темным участкам нижнего объекта в среднем столбце. Рассеянный свет отсутствует как в обычной области, так и в области отражения. Для правого сверху объекта установлено максимальное значение в канале Reflection.

Рисунок 9.34 Вид отражения при разных обстоятельствах. Оба объекта слева показаны для справки. Для обоих объектов посредине установлено стандартное большое значение в канале Diff usion, а также максимальное (для верхнего объекта) и минимальное (для нижнего объекта) значение в канале Reflection. А для обоих объектов справа установлено то же самое значение в канале Ref lection, что и для объектов посредине, однако для них установлено малое значение в канале Diffusion. Во всех случаях применяется текстура RedFractal (Красный фрактал)


Управляемая текстурой высота рельефа


Высота рельефа (Bump Height) определяет степень поверхностного возмущения. В отношении управления с помощью ползунка и текстуры канал Bump Height выделяется особо среди всех 10 каналов. Это единственный канал, которым управляет третье свойство текстуры: рельефность. (Что касается текстур, основанных на изображении, то в этом случае управление каналом Bump Height осуществляется с помощью альфа-канала изображения.) Кроме того, для данного канала требуется источник текстуры, оказывающий влияние на вид поверхности объекта. Понятие равномерного рельефа, подобное равномерному рассеянному свету или отражению, отсутствует. Положение ползунка (каким бы оно ни было) в данном случае значения не имеет, поскольку в отсутствие текстуры, управляющей рельефом, перемещение ползунка в конечном итоге ни к чему не приведет: поверхность останется ровной и гладкой. Чтобы изображение объекта вызывало чувство осязания, необходимо перейти от регулирования рельефности с помощью ползунка к ее управлению с помощью текстуры. Хотя для того чтобы увидеть эффект рельефности, помимо выбора источника текстуры следует также установить отличное от нуля значение с помощью ползунка. В канале Bump Height можно установить как положительное значение (при перемещении ползунка влево, когда он становится оливково-зеленым), так и отрицательное (при перемещении ползунка вправо, когда он становится алым, а выступы превращаются во впадины). На рис. 9.35 показан объект с положительной и отрицательной рельефностью.

Рисунок 9.35 Объект, к которому применена текстура RedLayers (Красные слои) с разными значениями, установленными в канале Bump Height


При формировании рельефа геометрическая форма объекта на самом деле не изменяется. В этом случае Вгусе использует информацию о рельефе и весьма аккуратно "выдавливает" поверхность, придавая ей возмущенный вид. Применение канала Bump Height увеличивает продолжительность визуализации, поскольку информация о рельефе сообщает Вгусе о необходимости сместить текстуру по всем трем осям х, у и z. Дополнительные расчеты требуются и для получения смешенного вида поверхности объекта. Во время работы с примитивными объектами, отличными от местности поверхностные возмущения на краях объектов при близком их рассмотрении едва ли заметны. (Это еще один веский аргумент в пользу применения местности (какой бы плоской она ни была) в качестве земли на переднем плане, когда не удается получить ничего, кроме мягкого рельефа.)

Управляемый текстурой цвет


В каналах цвета управляемый текстурой цвет позволяет окрашивать объект, используя разные источники текстур. При этом можно выбрать цвет для каждого вида освещения. В частности, для участков объекта, освещенных рассеянным светом, выбирается один вид окраски. для участков, освещенных общим светом — другой (или тот же) вид окраски, а для участков, освещенных светом зеркального отражения — третий вид окраски. Если объект оказывается прозрачным, а величина показателя преломления отлична от 100, тогда окраска света, который проходит сквозь объект, может быть установлена с помощью прозрачного цвета. (А вот понятие управляемого текстурой объемного цвета отсутствует.)
Окраска объекта устанавливается в любом канале цвета равномерной с помощью образца цвета либо подлежит управлению с помощью одного или более источников текстур. Разумеется, из каждого правила имеются исключения, которые будут рассмотрены в конце этой главы совместно с источниками текстур и текстурами изображения. (Во время визуализации сцены при выключенном режиме Textures все цвета, обусловленные текстурами, исключаются, а объект визуализируется с использованием равномерного цвета, установленного в образце цвета.)
Безусловно, управляемый текстурой цвет ведет себя аналогично равномерному цвету, а интенсивность цвета в конкретном канале определяется величиной освещенности в нем.
На рис. С9.36 приведен ряд примеров применения одного источника текстуры в разных каналах цвета. В частности, на рис. С9.36а источник текстуры Red Fractal применен в каждом из следующих каналов: Diffuse Color, Ambient Color, Specular Color и Specular Halo, причем в двух случаях он дважды применен в канале Specular Color при разных значениях цвета в канале Specular Halo: очень ярком и умеренно ярком.
Чтобы понять, каким образом данная текстура действует в каждом отдельном случае, необходимо знать, где именно общий свет, свет зеркального отражения и рассеянный свет падают на объект. В частности, общий цвет проявляется в том месте, где объект находится в тени, цвет рассеяния — там, где объект освещен солнцем (или другим источником света), а зеркальная подсветка — в месте появления яркого светового пятна, хотя это пятно может расти или сокращаться в зависимости от значения в канале Specular Halo.
Для получения эффектов, которые на первый взгляд нельзя назвать блеском или глянцем, используется яркий цвет зеркального сияния и управляемый текстурой зеркальный цвет. Как следует из примера, приведенного справа на данном рисунке, где текстура управляет цветом зеркального сияния, в итоге получается резкий контраст между освещенной и находящейся в тени частями объекта. (В этом случае белый цвет, получаемый с помощью текстуры, равнозначен равномерному белому цвету зеркального сияния.) Эта же методика использована и для получения резкого контраста между солнечным светом и тенью в изображении земного шара, приведенном на рис. С11.43. В данном случае зеркальным цветом управляет текстура, а белый цвет зеркального сияния используется для создания четкой, ясной границы между солнечным светом и тенью.
На рис. С9.36б показано применение управляемого текстурой цвета в двух каналах цвета, а в остальных каналах используются равномерные цвета. Для окраски наиболее типичных объектов Вгусе один и тот же источник текстуры управляет каналами Diffuse Color и Ambient Color, причем в каналах Specular Color и Specular Halo используются равномерные цвета.
А что произойдет при смешивании прозрачного цвета с управляемым текстурой цветом? На рис. С9.37 показан ряд объектов, для которых в канале Transparency установлено значение 50 (а также величина 130 показателя преломления). При наличии прозрачности применение прозрачного цвета становится заметным. В применяемых в данном случае материалах канал Transparent Color используется помимо двух других управляемых текстурой каналов, взятых из рис. С9.36б.
Подобно равномерному прозрачному цвету, управляемый текстурой прозрачный цвет взаимодействует с цветом рассеяния для получения нового смешанного цвета. На рис. С9.38 воссоздан пример, приведенный на рис. С9.20, однако на сей раз показано взаимодействие единственного управляемого текстурой прозрачного цвета (который используется в каждом столбце на данном рисунке) с остальными равномерными цветами.
Управляемый текстурой прозрачный цвет изменяется при изменении значений прозрачности и показателя преломления. На рис. С9.39а показан ряд сфер с управляемым текстурой прозрачным цветом, а также равномерным цветом рассеяния и общим цветом. Сферы в левом столбце оказываются совершенно прозрачными, а в правом — совершенно непрозрачными. В каждом ряду сфер установлена разная величина показателя преломления. Сравните действие разных величин показателя преломления. На рис. С9.396 показаны те же самые значения прозрачности и показателя преломления, однако на сей раз используются управляемые текстурой прозрачный цвет и цвет рассеяния.

Управляемые текстурой металлические свойства


Металлические свойства окрашивают отражаемый свет цветом рассеяния. В связи с тем что канал Metallicity взаимодействует с каналами Diffuse Color и Reflection, каждый из которых может быть управляемым текстурой, существует множество способов получения управляемых текстурой металлических свойств. На рис. С9.40 показаны различные комбинации указанных выше каналов. В первом объекте установлено максимальное отражение, металлические свойства отсутствуют, а объект зеркально отражает окружающую среду. Для второго объекта установлено также максимальное значение в канале Metallicity, благодаря чему окружающая среда отражается в свете, окрашенном медным цветом рассеяния. В третьем объекте металлическими свойствами управляет текстура, а окраска отражаемого света определяется альфа-каналом используемой текстуры, хотя она все еще имеет равномерный медный цвет рассеяния. В четвертом объекте текстура управляет не металлическими свойствами, а цветом рассеяния. В этом случае установлено максимальное значение в канале Metallicity, а цвет текстуры отражается, проникая сквозь объект. В пятом объекте текстура управляет металлическими свойствами и цветом рассеяния. В шестом объекте текстура управляет также отражением, в результате чего получаются не отражающие свет части объекта. Все эти объекты не освещены рассеянным светом, поэтому те участки шестого объекта, которые не отражают свет, оказываются темными. Безусловно, в данном случае можно было бы ввести и рассеянный свет, что изменило бы внешний вид объекта и дало бы возможность в большей степени проявиться медному цвету рассеяния. Возможностей здесь просто бесконечное множество!

Частота повторения текстуры


В верхней части каждого столбца источника текстуры, находящегося в сетке каналов материала, имеется ползунок Frequency (Частота повторения текстуры). Частота повторения определяет размер текстуры в обратном порядке: чем больше частота повторения, тем меньше размер текстуры. При перемещении ползунка Frequency вверх частота повторения увеличивается, сокращая текстуру таким образом, чтобы она в большей степени вписывалась в заданное пространство. А при перемещении ползунка Frequency вниз получается обратный эффект. У ползунка отсутствуют деления, что позволяет настроить частоту повторения в каждом измерении. Ползунки Frequency, расположенные в верхней части столбцов А, В, С и D в сетке каналов материала, тесно связаны с элементами управления Frequency, расположенными в палитре редактирования текстур, которая будет рассмотрена ниже.

СОВЕТ
Как правило, частота повторения текстуры устанавливается более высокой для тех объектов, которые находятся ближе к камере, чем удаленные от нее объекты. При использовании любых текстур, действие которых основано на изменении высоты, увеличение частоты повторения текстуры приводит к уменьшению высоты.

Палитра редактирования текстур


Кнопка, расположенная в левом верхнем углу панели источника текстуры, позволяет перейти к палитре редактирования текстур (Edit Texture Palette), где можно откорректировать частоту повторения, вращение и положение текстуры. Палитра редактирования текстур позволяет корректировать отнюдь не только равномерность частоты повторения текстуры, которая была доступна в предыдущих версиях Вгусе (1 и 2). Когда указатель мыши помещается над левой верхней кнопкой зеленоватого цвета в источнике текстуры, в строке состояния отображается название "Editor", а когда палитра редактирования текстур открывается, в строке состояния отображается название "Transformation Tools" (Инструменты преобразования), хотя в верхней части этой палитры отображается название "Edit Texture". Из всех трех перечисленных выше названий мы выбрали последнее, поскольку оно постоянно присутствует в самой палитре редактирования текстур, которая приведена на рис. 9.41.

Рисунок 9.41 Доступ к палитре редактирования текстур осуществляется из любого источника текстуры в лаборатории материалов


Три элемента управления в этой палитре должны уже быть знакомы читателю. Они весьма похожи на элементы управления Resize, Rotate и Reposition в палитре редактирования объектов (Edit Palette) и называются соответственно Scale (Масштабирование), Rotate (Вращение) и Offset (Смещение). Эти элементы управления предназначены для работы с объектами, а не текстурами. (Небольшое примечание: золотистая металлическая окраска этих элементов управления является пережитком прошлого, когда весь пользовательский интерфейс Вгусе имел металлический вид. Именно поэтому некоторые пользователи называют элементы управления в палитре редактирования текстур "золотыми инструментами".) Палитру редактирования текстур можно перемещать в любое место на экране монитора, даже за пределы лаборатории материалов в область черного фона.
Рядом с каждым элементом управления отображаются числовые значения соответствующих параметров. В частности, масштаб выражается в процентах, угол поворота в градусах, а смещение в единицах Вгусе. Между прочим, эти числовые значения подлежат редактированию. Достаточно щелкнуть на выбранном числовом значении, и тогда появится поле ввода числовых значений. Когда палитра редактирования текстур открыта, последовательное нажатие клавиши табуляции позволяет циклически переходить между числовыми значениями во всех каналах материала, а затем между числовыми значениями в палитре редактирования текстур. Увы, циклический переход между числовыми значениями в обратном направлении невозможен. В этой связи следует отметить возможность использовать клавиши стрелок вверх и вниз в сочетании с модифицирующими клавишами для корректировки числовых значений (соответствующие комбинации клавиш приведены в табл. 6.1).
В палитре редактирования текстур имеется пять кнопок, четыре из которых помечены буквами А, В, С и D. Эти четыре кнопки соответствуют четырем источникам текстур. В частности, кнопка активной текстуры подсвечена, а числовые значения отражают состояние конкретного источника текстуры. Если в данном материале применяется несколько источников текстур, тогда можно сначала выполнить настройку, скажем, в источнике текстуры А, а затем щелкнуть на кнопке В и выполнить настройку в источнике текстуры В. (Цвет подсветки кнопки может быть фиолетовым или бронзовым, а цвет не подсвечиваемой кнопки — серым. В выборе именно этих цветов не следует искать никакой логики, поскольку если она и существует, то совершенно непонятна.)
Нижняя кнопка со стрелкой, указывающей вниз, позволяет выйти из палитры редактирования текстур. Тем не менее, нажимать эту кнопку для выхода из палитры редактирования текстур отнюдь не обязательно. Эту палитру можно оставить открытой, в затем выйти из лаборатории материалов. При возврате в лабораторию материалов палитра редактирования текстур незаметно появится на своем месте. Такой режим автоматического незаметного появления палитры редактирования текстур может сослужить плохую службу во время работы на стадии настройки, когда приходится выходить из лаборатории материалов, выполнять визуализацию и затем опять возвращаться в лабораторию материалов, чтобы продолжить настройку материалов.
Параметры настройки в палитре редактирования текстур, как правило, остаются такими, какими они были установлены в источнике текстуры. В большинстве случаев параметры вращения и смещения остаются равными нулю, а изменять чаще всего приходится масштаб. Независимо от того, будет ли комбинация текстур изменена, либо они будут организованы в виде смеси текстур А-В или А-В-С (рассматриваемых далее в этой главе), в каждом отдельном случае следует тщательно проверить параметры настройки в палитре редактирования текстур.
Допустим, что выбрана текстура для источника текстуры А, а затем та же самая текстура (с минимальными изменениями) выбрана для источника текстуры В. Независимо от причины, по которой одна и та же (или почти одна и та же) текстура используется в двух разных источниках текстур, необходимо непременно убедиться в том, что они согласованы друг с другом, для чего следует проверить сходство параметров их настройки в палитре редактирования текстур.
Если в результате просмотра объекта в мировом пространстве возникает потребность переместить текстуру назад, например, вдоль оси z, то для этого можно воспользоваться элементом управления Offset. Разумеется, это можно сделать не только в мировом пространстве. Упомянутые выше элементы управления действуют независимо от применяемого вида проецирования и типа текстуры (трехмерной процедурной текстуры или текстуры двухмерного изображения).

Еще о текстурах


Во введении в источник текстуры было достаточно подробно рассмотрено применение текстуры в сетке каналов материала. Данная особенность текстуры использу ется в канале материала для получения определенного результата. А теперь, когда этот вопрос разъяснен, вернемся к рассмотрению ряда других возможностей, имеющихся в источнике текстур. Описываемые возможности представлены в виде пунктов в нижней половине всплывающего меню Texture Mapping Mode (Режим проецирования текстуры), вызываемого с помощью треугольной кнопки, расположенной в правом нижнем углу источника текстуры.

Альфа-масштабирование


Выше было показано, каким образом альфа-канал текстуры может управлять некоторыми каналами материала, в частности, каналом Diffusion. В том месте, где цвет в альфа-канале оказывается белым, применяемый эффект проявляется полностью (например, максимальный рассеянный свет), а в том месте, где цвет в альфа-канале оказывается черным, применяемый эффект не проявляется вообще (например, отсутствие рассеянного света). Существует ли иной способ ослабить действие альфа-канала и в то же время сохранить всю информацию, которая в нем содержится? Это позволяет сделать альфа-масштабирование (Alpha-Scaling). В категориях Value (освещение и металлические свойства), Optics и Volume свойствами материала управляет альфа-составляющая текстуры, и поэтому альфа-масштабирование позволяет изменить степень воздействия альфа-канала при управлении конкретным свойством. Как оказывается, во всех каналах, управляемых альфа-каналом текстуры, имеются ползунки регулирования числовых значений. При включенном режиме Alpha-Scaling ползунок конкретного канала позволяет регулировать интенсивность воздействия альфа-канала для управления данным каналом материала. Несмотря на то что рельефность также относится к категории Value, альфа-масштабирование не оказывает на нее влияние, поскольку рельефностью управляет не альфа-канал, а рельефность текстуры. На рис. 9.42 приведено для сравнения альфа-масштабирование и обычное масштабирование применительно ко всем свойствам поверхности материала, управляемым альфа-каналом.
Ранее уже были описаны два режима применения ползунков отдельно от текстуры и совместно с ней. В первом случае равномерное применение свойства материала определяется с помощью ползунка, а управление неравномерным его применением осуществляется с помощью источника текстуры. Подобным образом осуществляется воздействие на все каналы материала из категории Value, управляемые альфа-каналом (Diffusion, Ambience, Specularity и MetaUicity). А во втором случае ползунок может быть использован в категории Optics как совместно с источником текстуры для воздействия на конкретный канал, так и отдельно для разномерного регулирования оптических свойств материала в данном канале.
В верхнем ряду на рис. 9.42 альфа-масштабирование не применяется. Обратите внимание на то, что несмотря на разное положение ползунка (10, 40, 70 и 100 соответственно) в каналах Diffusion, Ambience, Specularity и Metallicity, результаты в верхнем ряду получаются одинаковыми. А вот в нижнем ряду эффект получается взвешенным, причем он оказывается минимальным при установленном значении 10, постепенно увеличиваясь до значения 100, при котором он становится таким же, как и в верхнем ряду. В категории свойств Value действие управляемого текстурой эффекта оказывается взвешенным, изменяясь от максимальной интенсивности до полного отсутствия эффекта. С помощью альфа-масштабирования эффект может быть применен не в полную силу. В этом случае альфа-масштабирование изменяет белый цвет (соответствующий применению эффекта в полную силу) на серый или даже черный. А вот изменить черный цвет на белый для усиления эффекта нельзя.
В верхнем ряду на рис. 9.42 показаны разные значения, установленные с помощью ползунка в каналах кат тегорий Optics и Value, причем отражение применяется только на тех участках, которые допускает текстура.

Рисунок 9.42 Альфа-масштабирование и его влияние на свойства материала в разных каналах. В верхнем ряду альфа-масштабирование не используется, а в нижнем ряду оно применяется при разных значениях, устанавливаемых в каналах материала с помощью ползунка


Что касается управляемого текстурой канала Reflection, то значение 0, устанавливаемое в этом канале, позволяет отметить часть объекта как потенциально обладающую отражательной способностью. Как было указано выше, это значение означает отсутствие рассеянного света и наличие в большом количестве света зеркального отражения. По мере увеличения значения в канале Reflection окружающая среда становится видимой в тех местах, где альфа-канал текстуры применяется в максимальной степени, т.е. имеет белый цвет, А в тех местах, где он имеет черный цвет, объект вообще не отражает свет. В нижнем ряду, где режим Alpha-Scaling включен, максимальное значение (100) дает тот же самый эффект, что и максимальное значение, установленное в том же канале в верхнем ряду. А вот при установленном значении 0 отличия разительны! Здесь нет ничего похожего на отсутствие рассеянного света, максимальное количество света зеркального отражения и возможное отражение. Объект равномерно освещен только рассеянным и общим светом. По мере увеличения значения в канале Reflection отражение не усиливается, хотя в более темных местах объекта дополнительная темнота не появляется и отражение не ослабляется. Таким образом, альфа-масштабирование оказывается весьма полезным в том случае, когда требуется совершенно изменить (и даже улучшить) режим отражения.
Совсем иное дело прозрачность, определяемая управляемым текстурой каналом Transparency. Объект оказывается прозрачным в тех местах, где действие альфа-канала максимально (он имеет белый цвет). В этом случае ползунок равномерно регулирует прозрачность остальной (непрозрачной) части объекта. Результаты альфа-масштабирования и обычного масштабирования получаются одинаковыми при установленном с помощью ползунка значении 0. Альфа-масштабирование лишь усиливает стремление сделать все прозрачным. Его вряд ли имеет смысл применять в канале Transparency, поскольку прозрачность можно изменить и обычным способом.
А теперь, когда представлены основные режимы альфа-масштабирования, можно дать некоторые практические советы по поводу его применения. Безусловно, альфа-масштабирование следует применять для уменьшения управляемых альфа-каналом свойств в одном канале материала (по мнению авторов, лучше всего это сделать в канале Ambience, однако авторы будут рады, если читатель сможет опровергнуть их мнение). На рис. С9.43 приведен пример альфа-масштабированного канала Ambience. Во всех находящихся на сцене объектах используется материал снега, а в этом материале — процедурная текстура, которая управляет каналами Diffuse Color, Ambient Color, Ambience и Bump Height. Единственным каналом, которым управляет альфа-канал, является канал Ambience. Снегу соответствует белый цвет в альфа-канале. Для остальной части местности, лежащей под снегом, используется оттенок серого, приближенно соответствующий значению, устанавливаемому по умолчанию в канале Ambience. (Нижнее изображение представляет собой полностью визуализированную сцену, в которой показана информация, имеющаяся только в альфа-канале.) Четыре верхних изображения визуализированы при активном режиме альфа-масштабирования. Рядом с каждым изображением показано значение, установленное в канале Ambience. В пятом изображении приведен пример материала, в котором отсутствует управление каналом Ambience с помощью текстуры, а вместо этого используется значение 19.6 равномерного освещения общим светом, устанавливаемое в данном канале по умолчанию.
В некоторых случаях один и тот же источник текстуры может быть использован в разных каналах материала. В связи с тем что альфа-масштабирование применяется во всех каналах, в которых используется данный источник текстуры, необходимо непременно сделать так, чтобы альфа-масштабирование не применялось в остальных каналах (если только в этом действительно нет необходимости). Если другим каналом материала является канал цвета, то беспокоиться особенно не о чем. Ведь альфа-масштабирование применяется только в тех каналах, в которых используется альфа-канал текстуры. К таким каналам не относятся каналы цвета и рельефности. Если альфа-канал применяется в одном из других каналов материала, то в этом случае имеются две возможности. Во-первых, можно убедиться в том, что в любом из других каналов, в которых используется источник текстуры, ползунок установлен в положение, в котором альфа-масштабирование не применяется. Во-вторых, одна и та же текстура может быть использована в другом канале комбинированным методом при условии, что используются не все источники текстур. Так или иначе, необходимо непременно сохранить текстуру в библиотеке текстур. При внесении изменений в любом источнике текстуры необходимо сохранить текстуру снова, а затем загрузить ее во второй источник текстуры. Кроме того, необходимо проверить, чтобы параметры настройки обеих текстур в палитре редактирования были одинаковыми, причем во втором случае режим Alpha-Scaling не устанавливается.

Возможности проецирования изображений


В нижней части всплывающего меню Texture Mapping Mode представлен ряд пунктов, специально предназначенных для применения изображений в качестве источников текстур. Для выбора текстуры изображения следует щелкнуть на кнопке Р, расположенной в источнике текстуры слева внизу. В качестве примера для исследования режимов проецирования изображений использовано изображение коньков, хотя оно может быть и другим. (Более подробные сведения о выборе текстур изображения и редакторе насыщенных текстур приведены в следующей главе.) Среди режимов проецирования, приведенных в нижней части всплывающего меню Texture Mapping Mode, выше уже был рассмотрен режим Alpha-Scaling, который в равной степени применим как для трехмерных текстур, так и для текстур двухмерного изображения. Несмотря на то что в данном меню имеется целый ряд пунктов, позволяющих сделать активным (при отображаемой отметке) или неактивным (при отсутствующей отметке) соответствующий режим проецирования, для получения самых разных результатов проецирования пункты этого меню следует использовать в разном сочетании, а не по отдельности. Режимы проецирования изображений действуют в тесной связи с масштабированием. В этом смысле масштабирование означает изменение частоты повторения изображения, которую можно регулировать с помощью элемента управления Scale в палитре редактирования текстур, причем это масштабирование не имеет никакого отношения к описанному выше режиму альфа-масштабирования. На рис. 9.44 приведены результаты выбора разных масштабов и пунктов указанного выше меню. Пояснения к этому рисунку будут даны по ходу изложения.

Рисунок 9.44 Комбинированное применение режимов проецирования изображений. В верхнем ряду показаны возможности мозаичного расположени в среднем ряду - изменение масштаба изображения в сочетании с мозаичным расположением, а в нижнем ряду - преобразование с центрированием, используемое как в сочетании с изменением размера изображения масштабированием и мозаичным расположением, так и без обоих последних режимов проецирования


Для управления отображением изображения в том случае, когда в результате изменения масштаба это изображение может быть размещено на лицевой поверхности объекта неоднократно, используются следующие режимы мозаичного расположения: