نورپردازی در انیمیشن – فصل سوم:جعبه ابزار نورپرداز (قسمت اول)

نورپردازی در انیمیشن – بخش معرفی (قسمت اول)

نورپردازی در انیمیشن – بخش معرفی (قسمت دوم)

نورپردازی در انیمیشن – فصل دوم:مشاهده‌ی جهان اطراف ما (قسمت اول)

نورپردازی در انیمیشن – فصل دوم:مشاهده‌ی جهان اطراف ما (قسمت دوم)

نورپردازی در انیمیشن – فصل دوم:مشاهده‌ی جهان اطراف ما (قسمت سوم)

جعبه ابزار نورپرداز

در نور پردازی در CG(گرافیک رایانه‌ای) ، یک منبع نور مجازی یا با استفاده از یک رابط کاربر گرافیکی (GUI) تعاملی و یا از طریق کد ، در اطراف یک محیط قرار می‌گیرد. اگرچه که تفاوت‌های زیادی بین نورهای محیط گرافیک رایانه‌ای و نورهای دنیای واقعی وجود دارد ، اما راحت‌تر است که به نور پردازی انیمیشن مانند نورپردازی صحنه‌ی واقعی نگاه کنیم. هر دوی آن‌ها با یک صحنه‌ی تاریک که شامل کاراکتر‌ها و وسایل است شروع می‌شوند. سپس این وظیفه‌ی نورپرداز است که برای روشنایی صحنه  ، نورهایی با کیفیت‌های مختلف را اضافه کند. هدف هر دو هنرمند روشنایی قسمت‌های مورد نیاز در صحنه است ، به طوری که فضای مناسبی برای مخاطب ایجاد شود.

به طور کلی نورهای گرافیک رایانه‌ای و رندرینگ ، برای تقلید شیوه‌ی واکنش نور در محیط واقعی ساخته شده‌اند و غالبا می‌توانند عناصری مانند پرتوهای نور بازتاب شده از یک سطح به سطحی دیگر و شکست نور ایجاد شده توسط اشیاء شیشه‌ای و مایعات را شبیه سازی کنند. تفاوت اصلی در این است که نورهای موجود در محیط گرافیک رایانه‌‌ای می‌توانند مستقل از قوانین فیزیک عمل کنند که باعث می‌شود هنرمند بتواند کنترل کاملی بر روی ویژگی‌های نور داشته باشد. به عنوان مثال ، معمولا نور های محیط CGیک گزینه برای خاموش کردن سایه پردازی دارند ، که این امر برای یک منبع نور واقعی غیر ممکن است ولی در محیط گرافیکی به هنرمند انعطاف پذیری بیشتری می‌دهد تا آنچه نیاز است انجام دهد که بتواند تصاویری دلپذیر خلق کند.

نورهای معمولی در CG(گرافیک رایانه‌ای)

پیش از آغاز نورپردازی در محیط CG، هنرمند باید بداند که چه منابع نور مجازی‌ای در دسترس است. این نورها ابزارهایی هستند که در دسترس هنرمند قرار گرفته اند و برای فراهم کردن تمام چیزهای مورد نیاز برای ایجاد یک تصویر با روشنایی مناسب طراحی شده‌اند. نورهایی که در این بخش ذکر شده‌اند نرم‌افزارهای اختصاصی نیستند اما تقریبا در تمام رندر کننده‌ها یافت می‌شوند. ممکن است که اسامی متفاوتی داشته باشند اما خصوصیات و کاربردهایشان یکسان است، خواه اینکه ساده‌ترین بسته‌‌ی نرم‌افزاری موجود در بازار باشد یا اینکه قوی‌ترین رندر کننده‌ی اختصاصی در یک استدیوی عظیم. این بخش فقط بر روی نحوه‌ی عملکرد این نورها و ویژگی‌هایشان تمرکز ندارد بلکه همچنین هدفش نشان دادن موقعیت‌های خاصی است که استفاده از هرکدام از نورها در آن مناسب است.

نورهای نقطه‌ای

نورهای نقطه‌ای ساده ترین نورهای قابل فهم در CGهستند. نورهای نقطه‌ای با مختصات x و yو zمعین در صحنه قرار می‌گیرند و در همه‌ جهت از خود نور می‌تابانند. به عبارت دیگر ، هنرمند یک نور نقطه‌ای را در محل مشخصی قرار می‌دهد و پرتوهای نور از آن نقطه به هر طرف می‌تابند. اگر سایه‌ها در تنظیمات نور فعال باشند ، آنها هم از محلی که نور نقطه‌ای در آن قرار دارد پخش می‌شوند. نورهای نقطه‌ای در شبیه سازی چیزهایی مثل نور یک شمع یا یک لامپ ساده ، بهترین استفاده را دارند. اندازه‌ی نورهای نقطه‌ای کوچک است و همه طرف را روشن می‌کنند و مخصوصا زمانی کاربرد دارند که منبع نور بر روی صفحه‌ی نمایش باشد. در این حالت ، نور نقطه‌ای در حالی که به همه طرف نور می‌تاباند دیده می‌شود و سایه‌های حاصل از آن همانطور که در دنیای واقعی رفتار می‌کنند ، پخش می‌شوند. از آنجایی که نورهای نقطه‌ای از نظر مفهومی بسیار ساده هستند ، معمولا هنرمندان جدید از آن‌ها بیش از اندازه استفاده می‌کنند. یک هنرمند تازه کار ، می‌بیند بخشی از تصویر نیاز به نور دارد و در همان محل یک نور نقطه‌ای قرار می‌دهد. مشکل اینجاست که نه تنها ممکن است که نور نقطه‌ای نامناسب به نظر برسد ، بلکه ممکن است ناکارآمد باشد و فقط باعث محاسبات رندرینگ (Rendering)غیر ضروری شود. هنگامی که یک نور نقطه‌ای در خارج از محدوده‌ی دوربین قرار می‌گیرد ، فقط از بخش کوچکی از پرتوهای آن استفاده می‌شود ، بنابراین ، پرتوهایی که از صحنه خارج می‌شوند باز هم می‌توانند به عنوان مقادیر سایه و نور به حساب بیایند که همین می‌تواند زمان رندرینگ را به شدت کند کند.

شکل ۳٫۱ نور های نقطه‌ای در مختصات معین x,y,zدر صحنه قرار می‌گیرند و به همه جهت نور می‌تابانند.

نورهای جهت دار

نورهای جهت دار یا نورهای فاصله دار ، پرتوهای نور را در یک جهت مشخص می‌تابانند. آن‌ها طبق زاویه‌ای که هنرمند نورپرداز معین کرده ، نور را در کل صحنه‌ی گرافیکی جاری می‌کنند. بنابراین ، در این مورد تنها ویژگی موضعی که اهمیت دارد ، چرخش است. مختصاتx,y,zو اندازه‌ی نور جهت دار مهم نیست. در نتیجه‌ نورهای جهت دار می‌توانند هر نوری که در فاصله‌ی بسیار دوری از صحنه قرار دارد را شبیه سازی کنند و تمام تصویر را روشن می‌کنند. به همین دلیل برخی هنرمندان ترجیح می‌هند برای شبیه سازی نور خورشید یا ماه ، از نورهای جهت دار استفاده کنند. نورهای جهت دار می‌توانند به اندازه‌ی نورهای پر کننده مفید باشند. مهم‌ترین مانع در استفاده از نورهای جهت دار ، این حقیقت است که آن‌ها همه چیز را به طور یکنواخت روشن می‌کنند. همانطور که پیش از این گفته شد ، هر زمان که نورپردازی یکنواختی در صحنه وجود داشته باشد ، آن صحنه با خطر از دست دادن شکل دهی دیداری و از دست دادن علاقه‌ی کلی مخاطبان مواجه می‌شود. برای پیشگیری از این مشکل در استفاده از نور جهت دار ، استفاده از گوبو (نوعى پرده پارچه اى سياه رنگ که دوربين را از نور زائد محفوظ نگه مي دارد) یا روشهای دیگر برای تنوع دادن به شدت نور اهمیت دارد. همچنین نورهای جهت دار در سایه ها هم مشکلاتی دارند. آنها در مقایسه با نورافکن ها ، کنترل بسیار محدودی بر روی لطافت و ظاهر سایه‌ها دارند. همچنین از آنجایی که بیشتر نوری که می‌تاباند هرگز در دوربین مشاهده نمی‌شود و بدون اینکه بهبودی ایجاد کند فقط محاسبات رندر را زیاد می‌کند ، می‌تواند ناکارآمد باشد.

شکل ۳٫۲ نورهای جهت دار ، پرتوهای نور را در جهت مشخصی می‌تابانند.

شکل ۳٫۳ نورافکن‌ها از این نظر که ابعاد فیزیکی‌ای ندارند شبیه به نور نقطه‌ای هستند اما چون یک منطقه‌ی مخروطی شکل را در یک جهت خاص روشن می‌کنند ،با آن متفاوتند.

نور افکن

نورافکن‌ها در بسیاری از رندر کننده‌ها متداولند.آنهااز این نظر که ابعاد فیزیکی‌ای ندارند به نور نقطه‌ای شبیه هستند اما چون یک منطقه‌ی مخروطی شکل را در یک جهت خاص روشن می‌کنند ،با آن متفاوتند. نورافکن‌ها محبوبند ، چون یک هنرمند می‌تواند با استفاده از یک نورافکن ، در یک محل خاص از صحنه نور را به تصویر بکشد. این نور مخروطی شکل می‌تواند بر روی یک شیء خاص متمرکز شود و باعث شود مخاطب بر روی چیزی که مد نظر نورپرداز است تمرکز کند. همچنین نورافکن‌ها دارای مزیت کنترل‌های اضافی هستند که در هیچ نور دیگری وجود ندارد ، مانند امکان نمایش یک تصویر رسم شده بر روی صحنه و یا توانایی آشکار سازی پرتوهای نور ، هنگامی که از میان مه یا گرد وخاک عبور می‌کنند. همچنین نورافکن‌ها بیشترین کنترل را بر روی تنظیمات سایه دارند که به هنرمند اجازه می‌دهد که بتواند هر نوع سایه‌ای را شبیه‌سازی کند. نورافکن‌ها برخلاف نور نقطه‌ای و نور جهت‌ دار ، پرتو‌های نوری که تولید می‌کنند خیلی کمتر در خارج از صفحه به هدر می‌رود. در آخر ، نورافکن‌ها بیشترین کنترل بر روی ظاهر نور را به هنرمند می‌دهند و باعث افزایش کارایی رندر یک صحنه می‌شوند و زمان رندر کردن را به حداقل می‌رسانند.

نورافکن‌ها در طیف گسترده‌ای کاربرد دارند. آنها می‌توانند به عنوان چراغ قوه ، چراغ خیابان ، نورافکن صحنه نمایش و یا در سناریوهای دیگر در هر جایی که نور از نقطه‌ای به شکل مخروطی می‌تابد ، استفاده شوند. در عمل دامنه‌ی کارایی آنها بسیار فراتر از این موارد است. نورافکن می‌تواند در فاصله‌ی بسیار زیادی از صحنه قرار بگیرد تا خورشید یا ماه را شبیه سازی کند. مخروطشان می‌تواند بر روی صحنه متمرکز شود و بسیار کارآمدتر از نور جهت دار باشد. نورافکن می‌تواند برای نشان دادن یک لامپ خارج از میدان دید دوربین (off camera lamp)یا یک شومینه استفاده شود ، و هنرمند می‌تواند بر تاثیرشان بر روی صحنه تمرکز کند. آنها همچنین به دلیل تواناییشان برای نگه داشتن نور در یک منطقه‌ی خاص ، برای شبیه سازی نور غیرمستقیم و پخش رنگ استفاده می‌شوند. در نهایت ، در انبار سلاح‌های یک هنرمند نورپرداز، نورافکن یک سلاح همه کاره است که می‌توان با کنترل کردن و تغییر دادنش تقریبا تمام حالت‌های نورپردازی را شبیه سازی کرد.با استفاده‌ی درست از آن ، هنرمند می‌تواند با به کارگیری مزیت‌هایش تصاویر زیبایی خلق کند.

نور سطحی

نور سطحی ، منبع نوری است که نور را از یک شکل هندسی می‌تاباند و در بسیاری از موارد بهترین گزینه برای نمایش منبع نور در دنیای واقعیست. این شکل معمولا یک صفحه‌ی مسطح دو بعدی است ، اما برخی از بسته‌های نرم‌افزاری به نور اجازه می‌دهند تا از شکل‌های مختلفی بتابد.برخی از بسته‌های نرم‌افزاری به طور خودکار نور سطحی را با ضعیف شدن محاسبه می‌کنند ، که از نور‌هایی که تاکنون درموردشان بحث شده بود بسیار متفاوت است. این ضعیف شدن باعث می‌شود که شدت نور در هنگام طی مسافت کاهش پیدا کند. همچنین عموما با افزایش اندازه‌ی منبع نور ، میزان نور ساطع شده از آن هم افزایش می‌یابد.

از آنجایی که نورهای سطحی از منبع نورهای نقطه‌ای و نورافکن‌ها بزرگتر هستند پس طبیعتا نور ملایمی دارند. این نور سایه‌های ملایم و هایلایت‌های آینه‌ای بزرگی ایجاد می‌کند که ظاهر کلی لطیفی به تصویر می‌بخشد. معمولا از نورهای سطحی برای نشان دادن مانیتورها،صفحه‌ی تلویزیون یا چراغهای بزرگ و مسطح فلورسنت استفاده می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای رایج این نورها ، استفاده‌ی آنها برای ایجاد هایلایت بر روی شیشه عینک یا بازتاب چشم‌ها یا سطوح بازتاب کننده است.

شکل ۳٫۴ منبع نور سطحی ، نور را از یک شکل هندسی به اطرافش می‌تاباند

هنگام استفاده‌ از یک منبع نور سطحی باید مطمئن شد که این منبع ، نور را فقط درهمان جهتی که نیاز است می‌تاباند. در برخی از بسته‌های نرم‌افزاری ، نور سطحی به طور پیش فرض به هر دو طرفش نور می‌تاباند. اما محدود کردن این نور به فقط یک طرف ، باعث می‌شود محاسبات رندرینگ به نصف کاهش پیدا کند. یکی از اصلی‌ترین اشکالات سایه‌های ملایم نور سطحی، این است که پردازش این سایه‌ها بسیار دشوار است و می‌تواند بر رندر کننده فشار بیاورد. به همین دلیل اضافه کردن یک نور سطحی ، می‌تواند زمان رندرینگ آن صحنه را به طور چشمگیری افزایش دهد. با قدرتمندتر شدن سخت‌افزارها و رندر کننده‌ها ، اهمیت این مسئله کمتر می‌شود و استفاده از نورهای سطحی رو به افزایش است.

نور محیطی

نور محیطی در جهان واقعی وجود ندارد. به صورت پیش فرض ، نور محیطی تمام اشیاء موجود در صحنه را به صورت یکسان روشن می‌کند و هیچ سایه‌ای ایجاد نمیکند و جهتی ندارد. نزدیکترین مثال از نور محیطی در دنیای واقعی ، یک روز ابری است که ابرها به طور کامل جلوی نور خورشید را گرفته‌اند و همه چیز در محیط به طور یکنواخت روشن شده. اما حتی در این مثال هم نسبت به نور محیطی در CG، سایه و جهت‌گیری نور بیشتری وجود دارد. هنرمندان غالبا استفاده از نور محیطی را توصیه نمی‌کنند زیرا باعث می‌شوند صحنه مسطح و غیر واقعی دیده شود. اما اگر به طور ماهرانه و ملایمی به کار برده شود ، می‌توان از آن برای بالا بردن تاریکترین مقادیر در صحنه استفاده کرد تا به بهبود تصویر نهایی کمک کند.

برخی از بسته‌های نرم افزاری کنترل‌های بیشتری برای نور محیطی ارائه می‌دهند که به هنرمند اجازه می‌دهد ویژگی شکل دهی داشته باشد. هنرمند می‌تواند سایه‌ی محیطی ایجاد کند که بسته به موقعیت قرار گرفتن نور در صحنه  و تواناییش برای ایجاد سایه‌ی محیطی، به نور جهت گیری می‌دهد. با استفاده از این کنترل‌ها ، می‌توان از نور محیطی برای شبیه سازی نواحی بزرگی از نور بازتاب شده یا نوری که از آسمان می‌آید استفاده کرد.

شکل ۳٫۵ نور محیطی در دنیای واقعی وجود ندارد. . به صورت پیش فرض ، نور محیطی تمام اشیاء موجود در صحنه را به صورت یکسان روشن می‌کند و هیچ سایه‌ای ایجاد نمیکند و جهتی ندارد.

این مطلب ادامه دارد…..

منبع: کتاب نورپردازی در انیمیشن

خانه انیمیشن 

(هرگونه کپی برداری از مطالب وبسایت خانه انیمیشن بدون ذکر نام و حذف لینک غیر قانونی و داراری پیگرد قانونی است)