Основные свойства архитектурно-пространственных форм

Прежде чем я  представлю обещанную схему, я хочу сделать небольшое отступление на тему перспективы. Трехмерная графика потому и называется трехмерной, что все объекты имеют размеры в трех измерениях (длинна, ширина и высота). Перспективное изображение это симуляция трехмерного вида на двухмерной плоскости (монитор, лист бумаги и.т.п.) От других типов отображения трехмерной информации на плоскости (аксонометрии, диметрии, плана с отметками) перспектива отличается тем, что она наиболее близка к тому, как человек воспринимает окружающий его мир и основана на понятии «перспективное сокращение». Перспективное сокращение это видимое уменьшение размеров объекта с удалением от точки зрения (положения камеры). Чем дальше объект, тем он меньше. Бесконечно далекий объект имеет нулевой размер и находится на линии горизонта. Линия горизонта находится на уровне точки зрения (положения камеры). Все линии параллельные земле сходятся на линии горизонта. Все параллельные линии параллельные земле сходятся на линии горизонта в ОДНОЙ точке (точке схода). Рассматривая архитектурную визуализацию на примере куба (а практически любой архитектурный объект можно представить в виде куба, параллелепипеда иди набора из нескольких подобных тел) мы можем говорить о трехточечной перспективе. Поскольку у нас есть три комплекта перпендикулярных друг другу и параллельных между собой рёбер, то мы имеем три точки (две на горизонте и одна в небесах или под землей), где продолжения наших рёбер пересекутся. (смотри рисунок 1). Поскольку мы решили, что «падающие вертикали» это не характерный и весьма специфичный для визуализации прием, то расположив направление нашего взгляда перпендикулярно вертикалям (и параллельно земле) мы получим двухточечную перспективу (рисунок 2), которая и является основной в арх. визуализации. Еще более частным случаем является одноточечная перспектива (рисунок 3) это, когда взгляд перпендикулярен не только вертикалям, но и грани нашего куба. Такая перспектива используется для фасадной визуализации иди для подачи протяженных объектов (взгляд вдоль улицы, парка и.т.п)  
На рисунках точками соответствующего цвета обозначены точки схода.

И вот перед вами обещанная схема. К предыдущей схеме  с точками схода и горизонтом добавилась одна деталь - это окружность, диаметр которой определен точками схода. Как известно из курса школьной геометрии треугольник двумя углами опирающийся на диаметр окружности, а третьим углом лежащий на этой окружности - прямоугольный. То есть, указанный мною угол всегда равен 90 градусам. Из этого следует, что какой бы мы не взяли куб или параллепипед и как бы мы на него не посмотрели, то, если он будет находится внутри вышеозначенной окружности, перспективных искажений и аббераций не будет. А как только он выйдет за пределы этого круга, они (абберации)сразу же повылязят.

Теперь давайте  протестируем на этой схеме примеры  из первой главы.  
1. Нет возможности вписать в эту схему, потому что он имеет только одну точку схода.  
2. Поскольку перспектива очень слаба, точки схода находятся чрезвычайно далеко и на нашей схеме кубик получается совсем маленьким, кроме того он находится близко к центру окружности, что вызвано безвольным почти симметричным разворотом фасадов на зрителя.  
3 Данная схема не учитывает третью точку схода, но помимо «падения» вертикалей видно, что перспектива чересчур экспрессивна. Объект занимает большую часть окружности, точки схода очень близки друг к другу и он тоже тяготеет к центру.  
4 Огромные перспективные искажения. Объект не помещается внутрь круга.

Проведя такие анализы  можно прийти к следующему выводу. Объект внутри этой схемы не должен быть большим или маленьким. Куб на этом примере более-менее оптимален. Размеры могут варьироваться в разумных пределах. Кроме того не все архитектурные объекты представляют из себя куб. Топология и пропорции объекта сильно влияют на выбор точки зрения и угла обзора на него.  
На схеме красным закрашены области, где предпочтительно разметить ближайший к зрителю угол (ребро) объекта при взгляде с человеческой точки зрения. Если вы все-таки решаете смотреть на свой объект сверху, то ориентируйтесь по синим областям. Ну вот это пожалуй все рекомендации относительно выбора точки зрения на объект экстерьерной архитектурной визуализации. В следующей главе поговорим о композиции кадра... если это кому-нибудь интересно.

Итак, выбирать точку  зрения на объект мы умеем. Теперь хочется  понять, как поместить наш объект в кадре так, чтоб получилась хорошая  композиция. Универсальных рецептов тут так же быть не может, но некоторые закономерности конечно есть. Для начала надо определиться с соотношением сторон кадра. В зависимости от размеров вашего объекта и его пропорций это соотношение может быть разным. Например, одноэтажное здание большого размера (какой-нибудь гипермаркет) потребует сильно вытянутый по горизонтали кадр, а небоскреб наоборот по-вертикали. Но в любом случае хорошим тоном будет компоновка в кадр, соотношения сторон которого, соответствуют «золотому сечению».  
На протяжении многих веков, для построения гармоничных композиций архитекторы и художники пользуются понятием "Золотого сечения".  
Графически "Золотое сечение" можно представить как деление отрезка АС на две части таким образом, что большая его часть АВ относится к меньшей ВС так, как весь отрезок АС относится к АВ (т.е. АВ:ВС=АС:АВ). Это отношение равно примерно 5:8. Вот графический способ построения «золотого сечения»:  
Построим сначала квадрат (выделен розовым цветом). Затем разобьем основание квадрата пополам ( точка X). Будем считать точку Х центром окружности, одной из точек которой является вершина квадрата Y. Затем построим окружность до пересечения с продолжением нижней стороны квадрата (точка Z), и построим через точку Z прямоугольник. В результате мы получим прямоугольник с соотношением сторон 5:8. Отношение величин отрезка А к отрезку С, такое же как отрезка В к отрезку А. Отношение 5:8 очень близко к отношению сторон стандартного листа бумаги (А3, А4 и.т.д)

Вот кадр с такими сторонами лучше всего и брать  за основу. Соотношение сторон монитора обычно 6:8 (потому нам и предлагают стандартные разрешения типа 800х600 или 1024х768) Так что предпочтите этому  стандарту (в том случае если вы собираетесь свою работу потом печатать, а не только смотреть на экране монитора) разрешения 800х500, 1024х640, 2048х1280, 4096х2560. Имея такой кадр мы можем воспользоваться некоторыми заготовками, которые позволяют как сделать гармоничной композицию, так и акцентировать внимание зрителя. Все нижесказанное относится не только к архитектурной визуализации, но и вообще к композиции (пейзажа, натюрморта, и.т.п.).  
Возьмем наш кадр, проведем линию из верхнего левого угла в правый нижний, а затем линию по направлению к точке Y (находится на расстоянии равной высоте кадра от левого нижнего угла) до пересечения с делящей на две части прямоугольник линией. Теперь Вам только остается запомнить вид прямоугольника состоящего из трех секторов. Этот прямоугольник можно поворачивать как угодно, но если вы скомпонуете свой кадр так, чтобы три разных объекта примерно располагались в этих секторах, то композиция будет выглядеть гармоничной. При архитектурной визуализации добавлять элементы антуража лучше держа в голове эту схему.

Другим примером использования  правила "Золотого сечения" - расположение основных компонентов кадра в  особых точках - зрительных центрах, Таких  точек всего четыре, и расположены они на расстоянии 3/8 и 5/8 от соответствующих краев плоскости. Человек всегда акцентирует свое внимание на этих точках, независимо от формата кадра или картины.  
Продолжение следует.

Помимо формализованных  подходов к композиции типа «золотого  сечения», которые тут многими  критикуются, как бездушный математический подход к красоте, есть ряд простых  правил-советов, которые позволят избежать композиционных ошибок.  
1. Основной объект изображения должен занимать бОльшую площадь в кадре, чем второстепенные. У зрителя не должно возникать вопросов, ради какого объекта сделано изображение.  
2. Объект по-возможности должен помещаться в кадре целиком, если это по каким-то причинам невозможно, то часть, не попавшая в кадр, должна быть значительной (не меньше четверти объекта). Нет ничего более неприятного, чем объект, который чуть-чуть не поместился.  
3. Обязательно в кадре должна быть земля и небо (исключением может быть только вид с птичьего полета, но и в нем присутствие неба и горизонта желательно)  
4. Основной объект не должен упираться своей границей в край кадра. (Исключение можно сделать для высоких узких шпилей и прочих «заточек» их вполне можно упереть в край кадра)  
5. Если в кадре присутствует элемент динамики (то есть структура изображаемого здания такова, что части его перетекают в друг друга с явным изменением размеров, масштаба, материалов и.т.п. вдоль какого-то одного направления), то ее желательно подчеркнуть антуражем (например, едущие в том же направлении автомобили) и в направлении движения в кадре оставить больше свободного места, как бы оставляя пространство для этого движения, а не останавливая его краем кадра.  
6. Никогда не расставляйте элементы антуража (деревья людей и машины) глядя на план и тыкая куда не попадя. Лучше всего распечатать на бумаге «превью» вашего объекта и карандашом прикинуть пятнами (можно в соответствии с предыдущими моими советами) места расположения этих элементов. И только потом уже расставлять их... возможно даже не обращая внимания на то, могут ли они находится на этих местах в реальности... красивая композиция во многих случаях важнее.  
7. Передний план очень важная часть изображения... красивый реалистично проработанный элемент на переднем плане (пусть это будет даже просто бордюрный камень и кусочек газона) придаст ощущение, что вся ваша модель проработана, что называется «до гвоздя».  
8. Задний план так же важен. По большей части наблюдать горизонт в виде линии мы можем только на море или в пустыне, а подобные ситуации весьма редки в архитектурной визуализации... не поленитесь прикрыть линию горизонта деревьями или домами.  
9. Воздушная перспектива придаст объем вашей композиции. Воздушная перспектива это снижение контраста и цветности предметов с удалением от точки наблюдения. То есть чем дальше, тем менее контрастно и цветно. Можно сделать или легким туманом или постобработкой в фотошопе. (для этого в качестве маски отлично подходит канал глубины)  
10. В архитектурной визуализации не принято использовать эффекты глубины резкости (DOF)  
11. Разница в проработке основного и второстепенных объектов или не должна бросаться в глаза, или второстепенные объекты должны быть сделаны нарочито условно (в линиях, полупрозрачные и.т.п.)

Теперь несколько слов о постановке света в экстерьерной архитектурной визуализации.  
В большинстве случаев используется два источника света: солнце и небосвод. Цвет света от небосвода чуть холодноватый, от солнца гораздо ярче и тепловатый. В выборе направления, откуда светит солнце, есть 2 пути. Самый правильный путь это поставить солнце в положение полдня в день весеннего или осеннего равноденствия (20 -21 марта или 23 сентября), что составит для широты Москвы угол с землей около 34 градусов.  
Сделать это точно можно путем установки Systems ->DayLight в3dмахе

Такой способ постановки солнца является «хорошим тоном» архитектурной  визуализации, поскольку именно на эти дни делаются все расчеты инсоляции. Конечно, может оказаться, что такое положение солнца для выбранной вами точки зрения на объект совсем не выгодно. Тогда предлагаю действовать по второму пути. Это расположение направления распространения солнечных лучей под углом близким к 90 градусам к направлению взгляда и 45 градусов относительно земли

В большинстве случаев  это позволяет осветить одни грани  и оставить в тени другие, что  хорошо подчеркивает объемы объекта. (на рисунке1: 1 падающие тени от объекта, 2 собственные тени, падающие тени от элементов объекта на объект). Дурным тоном расположения солнца является его постановка за камерой в направлении взгляда камеры (похоже на съемку со вспышкой и убивает все падающие тени (смотри рисунок 2)) и расположение солнца на севере (в нашем полушарии) и на юге в южном полушарии.

Если вы делаете  визуализацию фасадов здания (не перспективная, а параллельная проекция), то постановка солнца подчиняется абсолютно жесткому правилу. Оно должно светить слева сверху под 45 градусов к земле и к фасаду. И это уже не «правило хорошего тона», а закон. Поскольку человек, глядя на такой фасад, по размеру и форме теней сможет однозначно судить о глубине и форме ниш или выступающих элементов. А если распечатать такой фасад в масштабе, то и линейкой померив размер тени, можно узнать глубину выступов (“b” на рисунке) и ниш (“a” на рисунке). Далее пара слов о ночной визуализации.

Ночная визуализация несомненно один из самых эффектных  способов архитектурной подачи. Особенно красиво выглядят здания с большим  количеством остекления и наружной подсветкой. Поэтому для ночной подачи в большей степени подходят общественные и административные здания, нежели жилые комплексы и уж тем более коттеджи. Целью любой архитектурной подачи является создание у зрителя представления об объеме объекта и ночь для этого не самое подходящее время. Так что выбор ночной подачи должен быть продуманным. Наипервейшая ошибка, которую делают почти все – это решение изобразить кромешную ночь и объект осветить только при помощи искусственной подсветки снаружи. Если вы обратите внимание на действительно красивые ночные фотографии архитектуры, то вы увидите, что все они были сделаны не ночью, а вечером или во время захода солнца, или сразу же после него, когда небо еще светится красноватым или сиреневатым цветом. Удачным решением будет использование в качестве освещения HDRI такого вида (см. рис). При таком подходе, даже если на здании не планируется наружного освещения, донести до зрителя идею его внешнего вида весьма просто.

Вторая ошибка обычно связана с окнами и остеклением. Если днем стекло выглядит почти всегда темнее самого фасада (исключение блик на стекле, или если стекло почти  зеркальное, ну или фасад из черного гранита) и проработка «нутрянки» здания по большей части не нужна, то для ночной подачи к тому, что мы увидим сквозь стекло нужно отнестись гораздо внимательней. Ужаснее всего выглядит, когда стеклу просто назначают непрозрачный самосветящийся материал... такой подход просто убивает все плюсы, которыми обладает ночной рендер. Стекло нужно оставлять прозрачным, источники света ставить внутрь здания и заботиться о том, чтоб им было что освещать. Стоя на земле через окна мы чаще всего видим потолки. Им и нужно уделить немного внимания (сделать разбивку на плитки подвесного потолка, развесить светильники и.т.п). Кроме этого не забудьте про шторы и жалюзи... при помощи их даже в самый монотонный фасад можно привнести жизнь. Относительно GI при ночном рендере, могу сказать, что 99% случаев достаточно считать только директ, а источниками света внутри здания подсвечивать только потолок. Если помещения внутри освещены лампами накаливания, то свет должен иметь оранжеватый оттенок, люминесцентные ламы дают зеленоватый свет. Цвет света приборов наружного освещения бывает весьма различным... практически весь спектр от синего до красного. Если присутствуют движущиеся элементы антуража (люди, машины), то хорошей идеей будет имитация фотосъемки с длинной выдержкой и как следствие сильное размазывание этих элементов. Следы от фар проезжающих автомобилей в виде протяженных ярких линий выглядят очень эффектно. Мачты уличного освещения изображением, которых при дневной подаче можно пренебречь, ночью становятся хорошими дополнительными источниками света. Ну и конечно яркие светильники в ночное время имеют ярко выраженный «глоу», который лично я просто дорисовываю в фотошопе. В приложенной картинке пара моих (неплохих, на мой взгляд) работ на эту тему. Далее я планирую немного рассказать о фотомонтаже и цветокоррекции.

Теперь немного  поговорим о фотомонтажах. Под  фотомонтажом в архитектурной визуализации подразумевается совмещение трехмерной модели архитектурного объекта с фотографией его предполагаемого места постройки. Для того чтобы подобная задача была решена грамотно и красиво, прежде всего, требуется качественная фотография места событий. Сделать красивый монтаж в фотографию сделанную мыльницей на бегу – задача маловыполнимая. Для начала правильно выберете время фотосъемки. Прикиньте, в какое время солнце будет наиболее правильно освещать ваш объект. Советы по выбору этого времени аналогичны постановке света рассмотренной ранее, с одной оговоркой, что солнце вы подвинуть не сможете, а посему правильный выбор времени съемки – ключ к успеху. С точки зрения мягкости света и красоты цветовой гаммы наиболее удачным временем являются утренние и вечерние часы (1 час после восхода солнца и 1 час перед заходом), а так же время сразу после захода солнца. Я не буду останавливаться на том, каким оборудованием производить съемку (у кого что есть, тем и снимаем), но делать это со штатива – обязательно (особенно в вечерних сумерках). На большинстве штативов есть уровни, которые позволят вам направить камеру точно параллельно земле, чтоб избежать завалов вертикалей. Чтоб изображение получалось более четким – пользуйтесь ультрафиолетовым светофильтром и наоборот не используйте его, если хотите передать атмосферные явления типа дымки или тумана. Поляризующий фильтр поможет вам отрегулировать отражения в стеклах соседних зданий от почти зеркального до почти прозрачного. Старайтесь снимать с максимально закрытой диафрагмой, что помимо высокой четкости даст вам возможность использовать более длинные выдержки, которые «размажут» второстепенные движущиеся объекты вроде машин и людей. Обязательно отметьте на генплане точку, с которой велась съемка и фокусное расстояние объектива (для цифровых камер последнего поколения делать это не обязательно, информацию о фокусном расстоянии всегда можно посмотреть в EXIF расширении файла). Впоследствии это поможет вам в совмещении 3d модели и фотографии. Прежде чем приступать непосредственно к фотомонтажу постарайтесь «вытянуть» из полученного фотоматериала максимум качества. Не стесняйтесь пользоваться фотошопом. Выправьте «падающее» вертикали. Иногда это проще сделать уже после монтирования.