Освещение

In computer graphics, it is lighting what makes a scene look realistic. Properly installed and adjusted lighting can enhance a very mediocre scene, and by contrast, the impression of a well-modeled scene can be ruined by placing light sources carelessly, which can also negatively affect performance. Proper lighting determines the overall atmosphere of the picture displayed to the user. Light can help you to convey mood, emphasize the advantages and hide the flaws.В компьютерной графике именно освещение придает кадру реалистичность. Правильно установленный и настроенный свет может улучшить весьма посредственную сцену, и, напротив, впечатление от хорошо смоделированной сцены можно разрушить, расставив источники света как попало, что также может негативно отразиться на производительности. Грамотное освещение определяет общую атмосферу картинки, которую видит пользователь. При помощи света можно передать настроение, подчеркнуть достоинства и скрыть недостатки.

Objects in the scene won't look flat if they have light and shade upon them, that is, light is distributed on the object's shape depending on the position of its various surfaces in relation to the light source. To make objects look three-dimensional, they must have light, highlight, halftone, and the most shaded part of the surface — core of shadow. The latter is always illuminated to some degree by light reflected from other objects (reflected light). Finally, objects themselves cast a shadow on neighboring objects, which is usually darker than their own shadow. Only the right balance of all these light phases can convey the object's volume with the utmost plausibility.Предметы в сцене не будут выглядеть плоскими, если их прорисовать светотенью, то есть характером распределения освещенности по форме в зависимости от положения ее различных поверхностей по отношению к источнику света. Чтобы предметы выглядели объемными, на них должны присутствовать свет, блик, полутон, а на самой затененной части поверхности – собственная тень. Последняя всегда в той или иной степени подсвечена светом, отраженным от других предметов (рефлексом). Наконец, предметы отбрасывают от себя на соседние предметы тень, которая обычно темнее собственной тени. Только при правильном соотношении всех этих световых фаз можно с предельной правдоподобностью передать объем предмета.

In computer graphics lighting is divided into two categories:В компьютерной графике освещение делится на две категории:

• Direct – rays of light come from the light source directly onto the surface.Прямое – лучи света, попадающие прямо от источника света непосредственно на поверхность.
• Reflected – rays are reflected from the surface, scattered, and form a soft fill light.Отраженное – лучи отражаются от поверхности, рассеиваются и образуют мягкий заполняющий свет.

There are many methods for calculating reflected illumination, and one of the best known (and probably the most 'honest') is Global Illumination (GI).Есть много методов вычисления отражённого освещения, один из самых известных (и, пожалуй, наиболее “честный”) — это Global Illumination (оно же GI или глобальное освещение).

A light source emits rays made up of photons — particles that carry information about the light color and brightness. Falling on a surface, the rays illuminate it, but the photons lose some of their energy, causing the ray color and brightness to change. Then the rays are reflected (photons bounce back) and fall on the next surface, losing some more energy. The number of such "bounces" is determined by the rendering settings.Источник света испускает лучи, состоящие из фотонов — частичек, несущих информацию о цвете и яркости света. Падая на какую-либо поверхность, лучи освещают её, но фотоны теряют часть энергии, вследствие чего цвет и яркость луча изменяется. Затем лучи отражаются (фотоны отскакивают) и падают на следующую поверхность, теряя еще часть энергии. Количество таких “отскоков” определяется настройками рендера.

In addition to reflected light, there is also Ambient Occlusion (AO). This is the effect of shading in corners, cracks, and narrow openings. Imagine that a beam of light flies into the corner of the room, is reflected several times from both walls, and gradually fades. The farther is the corner into the room, the less light gets there.Помимо отражённого света, интерес представляет и так называемый Ambient Occlusion (AO). Это эффект затенения в углах, трещинах, узких проёмах. Представьте, что луч света залетает в угол комнаты, он несколько раз отражается от обеих стен, постепенно затухая. Чем дальше в угол, тем меньше света туда доходит.

Without the AO textureБез текстуры AO	With the AO textureС текстурой AO

As a rule, Ambient Occlusion is used to artistically emphasize the shading effect — in real life, light rays do not lose energy so quickly that the corners of the room become as dark as they sometimes are in games. If the engine supports physically correct lighting, then it can calculate the rate of energy loss by the light beam on its own, and you don't have to create a specific Ambient Occlusion texture. But having this texture would help you to emphasize the relief of the object drawn on the main texture (otherwise the material may look more flat). The AO texture is a black-and-white texture that stores shadows cast from diffuse lighting.Как правило, Ambient Occlusion используется, чтобы художественно подчеркнуть эффект затенения, — в действительности лучи света не теряют энергию настолько быстро, чтобы в углах комнаты сгущалась такая же тьма, как иногда показывается в играх. Если движок поддерживает физически корректное освещение, то он сам высчитывает скорость потери энергии лучом света, и теоретически вам не обязательно отдельно рисовать текстуру Ambient Occlusion. Но вы можете это сделать, чтобы подчеркнуть рельеф объекта изображенный на основной текстуре (без нее материал может выглядеть более плоским). Текстура AO – это черно-белая текстура, в которой хранятся тени от рассеянного света.