Реалистичная тень от солнц
Внимание : В этой серии уроков описываются только «ручные» способы обработки изображений. Плагины не затрагиваются по причинам их не универсальности и тотальной нелегальности. (Покажите мне человека, у которого есть лицензия). А обрабатывать изображения вручную должен уметь любой, уважающий себя профессионал.
Тени — это один из камней преткновения всех дизайнеров. По теням часто судят о качестве работ, об уровне дизайнера. Есть некоторые стереотипы, некие «правила хорошего тона», по которым мы судим о качестве тени.
Вообще, утверждение, что фотореалистичная тень — это хорошо, а остальное плохо — в корне неверно. Очень часто приходится править и корректировать фотореалистичную тень, чтобы получить чистый качественный элемент дизайна сайта. Также нередко требуется изобразить схематическую тень, чтобы просто оттенить важный блок или меню.
Ниже я привожу три основных правила изображения теней.
Первое правило: Тень не должна быть грязью
Приведённые ниже рисунки демонстрируют, как не надо делать тень. На рисунках показаны слишком резкие переходы из белого цвета в чёрный. В природе, при дневном освещении, такие переходы очень редки.
А на этих рисунках я учёл первое правило
Тут тень светлее и прозрачнее. Она не оттягивает на себя внимание. Такое использование тени, как на рис.2а и рис.2b часто применяется в корпоративных сайтах. И порой настораживает, что дизайнеры воспринимают это как признак плохого тона.
Исключения из правила:
Если на рисунке показана ночь, и наш обьект освещается лампой, то тени очень контрастные. Всё зависит от освещения. В данном уроке рассказывается про общий случай, когда всё освещено дневным светом.
Второе правило: тень — это не наложение чёрного цвета
Я видел в Интернете некоторые уроки по рисованию теней. Очень часто там рисуют тень, накладывая чёрный цвет в разных пропорциях и с разной прозрачностью. Это неверно. Тень — это область, куда не попадает прямой свет от источника. А значит, что эта область окрашена в естественный цвет предмета. Она может казаться даже насыщеннее той области, куда падает свет, если предмет имеет достаточно яркий «родной» цвет.
Также при выборе цвета тени следует учитывать тот момент, что сам объект может частично отражать свет на плоскость. Например, если объект ярко-красный, то он будет отбрасывать часть красного цвета на плоскость, на которой стоит.
Пример того, как нельзя делать:
Краткое описание того, как можно получить тени, как на рисунках 4a и 4b:
Рисунок 4а:
В соответствии с первым и вторым правилом не следует делать тёмную тень чёрного цвета. В панели «layer style» выбираем «color overlay» и подбираем цвет. Выбираем тёмно-коричневый цвет (такой, какой имела бы поверхность без яркого дневного освещения).
Рисунок 4b:
Основной фон — белый, цвет тени — серый. Красная панель тоже отбрасывает красный свет на поверхность. Поэтому дублируем серый слой тени, перекрашиваем его в тёмно-красный цвет, и стираем те области, которые не находятся в непосредственной близости к красной поверхности. В результате получится, что около нашей панели тень имеет чуть красноватый оттенок, нежели вдали от неё.
Третье правило: ближе — темнее и чётче
По умолчанию мы рассматриваем не точечный источник света, а распределённый. Это правило следует из физических особенностей распространения света от распределённого источника.
Делается подобная тень так:
Вначале создается обычный теневой слой. Потом, дальше от панели, он сильно размывается (можно просто инструментом «blur»). И в конце правый и левый края (дальние от предмета — ближние к нам) чуть подтираются ластиком, для того, чтобы не было таких чётких граней тени.
Есть и другие варианты.
Я бы не сказал, что это неправильное решение. Только теперь похоже, что вся панель висит над поверхностью и освещается дневным светом.
Здесь панель освещается чётким светом искусственного источника.
Пример 1: Тень от куба
Исходный куб:
Вначале сделаем тень в непосредственной близости к кубу. По третьему правилу это наиболее тёмная область. Подправим сам куб, чтобы он был немного темнее к основанию, и нарисуем ближнюю область тени.
Теперь добавим основную тень, сильно размытую, так как она находится намного дальше от куба.
Получилась неплохая тень для куба, стоящего на поверхности и освещаемого дневным светом. Если мы захотим сделать тень ещё и от солнца или от какого-нибудь фонаря, то используем третье правило. А также следим, чтобы тень была не чёрная (так как объект ярко-зелёный) и не слишком тёмная.
Тень может быть от нескольких источников света. Пример — www.pirogovv.ru , там от каждой куклы по две тени от двух разных источников света.
Пример 2: Тень от машинки
Исходное вырезанное изображение:
Помним правило «ближе — темнее и чётче».
Определим, какая часть машины наиболее близка к поверхности. Очевидно, что это колёса. Построим направляющие для колёс (на самом деле строить ничего не нужно, но для наглядности я буду всё расписывать по шагам) для того, чтобы определить поверхность, на которой стоит машина:
Теперь покажем зелёными линиями места, где колёса наиболее близки к поверхности.
В областях колёс рисуем чёткие чёрные тени.
Размываем и уменьшаем насыщенность в местах, где колёса не так близки к земле (помним 1 и 3 правила):
Теперь дублируем слой тени, и размываем его по гауссу. У нас дневное освещение, поэтому тень от колёс находится не в конкретных направлениях от колёс, а по всем сторонам. Помним первое правило. Регулируем прозрачность.
Далее рисуем тень от самого корпуса машины. Он неоднороден. Есть места, находящиеся ближе к поверхности, есть дальше. Вначале нарисуем равномерную тень, которую отбрасывал бы корпус, если бы (он) был однородным. А потом просто добавим тени там, где требуется, и сотрём там, где не требуется. Не забываем про второе правило. Всё-таки машина ярко-красная и может отбрасывать слегка красноватый оттенок (хотя совсем не обязательно). С помощью стилей слоёв и стиля «Color overlay», заменяем чёрный на слегка бордовый.
Видим, что передняя ось машины, а также левая подножка наиболее близки к поверхности. Дополнительно затеняем их. Соблюдаем первый принцип.
В результате получили хорошую и достаточно реалистичную тень для машины.
Примечание:
Это не пособие, как сделать РЕАЛЬНУЮ тень. Если у вас цель — сделать реальную тень от реальных объектов — моделируйте в редакторах, потому что очень часто реальная тень сложна. А цель этого урока — показать тени, которые похожи на реальные, применимы для дизайна сайтов и которые не надо рисовать по 5 часов.
Источник
Построение падающей тени сложного объекта от одного источника света
Искусственный (точечный) свет
Точечный свет намного ближе к нам. Мы можем позиционировать его более точно в нашей среде — мы можем точно сказать, насколько далеко и насколько высоко он находится от объекта.
Надо знать:
1 — Источник света (желтая точка)
3 — Точка заземления источника света — положение источника света на поверхности (зеленая точка)
4 — Линия, соединяющая точку заземления источника света и нижнюю часть объекта (черная линия)
5 — Линия, соединяющая источник света (1) и верхнюю часть объекта (красная точка), служит для определения конечной точки тени (6)
6 — Конечная точка тени на поверхности
Это правило применяется для обоих типов источника света и для всех форм и объектов. Существует только одно отличие:
Естественный свет
Линии (4) параллельны, поскольку источник света находится очень далеко, поэтому нам не нужно рисовать желтую точку (1). Линии (5) также параллельны по той же причине.
Прожектор
Каждая угловая точка соответствует приведенному выше правилу, чтобы сформировать точную форму тени.
Виды освещения.
Перспективы теней можно строить при двух видах освещения, отличающихся друг от друга различным удалением источника света от освещаемого предмета:
1. Источник света находиться на очень большом удалении (солнце, луна), и потому лучи, падающие на земную поверхность, считаются параллельными. Такое освещение называют параллельным или солнечным.
2. Источник света в виде светящейся точки (лампа, факел, костер) находится на небольшом расстоянии от предмета. Лучи исходят из одной точки. Такое освещение называют точечным или факельным.
Поскольку вид освещения влияет на форму и размер теней, а также имеет некоторые особенности в их построении, рассмотрим построение перспектив теней при солнечном и точечном освещении в отдельности.
Перспектива теней при естественном освещении.Освещенность изображаемого предмета, собственная тень, направление и размер падающей тени зависят от выбранного положения солнца. Последнее может быть задано направлением луча и его проекцией на предметную плоскость или падающей тенью от какого-либо нарисованного предмета.
Различают три возможных положения солнца – перед зрителем, сзади зрителя и в нейтральном пространстве.
Солнце перед зрителем.В этом случае солнечные лучи представляют собой восходящие прямые (рис.16). Их положение на картине определяется направлением перспективы луча, например AA*, и ее горизонтальной проекцией aA*. Точкой схода перспектив лучей является точка C – перспектива центра солнца, а точкой схода горизонтальных проекций лучей – c. Точка схода для горизонтальных проекций лучей всегда находиться на линии горизонта и является проекцией перспективы солнца на предметную плоскость. Поэтому точки лежат на одном перпендикуляре к линии горизонта; при этом точка – выше горизонта и обычно вне картины, так как изобразить яркость солнца не возможно.
Тень, падающая от предмета, направлена на зрителя. Сам предмет обращен к зрителю теневой стороной, если солнце прямо перед ним. Если же солнце спереди, но справа или слева, предмет обращен к зрителю линией раздела света и тени. При этом теневая часть, как правило, больше освещенной. Ее размеры зависят от формы предмета и его положения относительно картины.
Рис. 16 Рис. 17 Рис. 18
Солнце сзади зрителя. Солнечные лучи представляют собой нисходящие параллельные прямые. Их положение на картине определяется направлением перспективы луча AA*и ее проекций aA* на горизонтальную плоскость (рис. 17). Продолжив перспективу горизонтальной проекции луча до линии горизонта, получим точку схода c для проекции лучей, которая принадлежит линии схода лучевой плоскости. Поэтому перпендикуляр к линии горизонта, опущенный из точки до встречи с продолжением луча AA*, даст положение точки схода C для перспектив лучей. Точка схода C является перспективой центра солнца, расположенного в мнимом пространстве.
Итак, если солнце сзади зрителя, точка схода для перспектив солнечных лучей находится ниже линии горизонта, а точка схода для их проекций – на линии горизонта. Предмет обращен к зрителю освещенной стороной, если солнце за спиной зрителя.
Если же солнце сзади, но, к тому же, справа и слева, то предмет обращен к зрителю линией раздела света и тени. Падающая тень удаляется от зрителя.
Таким образом, при положении солнца перед зрителем или сзади него источник освещения может быть задан точками схода для перспектив лучей и их проекций.
Солнце в нейтральном пространстве (сбоку).В этом случае перспективы параллельных лучей, наклоненные под определенным углом к предметной плоскости, на картине изображаются параллельными, а их проекции – параллельными основанию картины (линии горизонта), так как солнце находится в нейтральном пространстве (рис. 18).
Предмет обращен к зрителю линией раздела света и тени. Соотношение освещенной и теневой частей также зависит от формы предмета и его положения относительно картины. Падающая тень при положении солнца справа направлена влево, а при положении солнца слева – вправо.
Правила построения падающих теней от точек и прямых. Итак, установлено, что контур падающей тени есть тень от контура собственной тени. Но контур собственной тени представляет собой сочетание линий, различным образом расположенных относительно плоскости, на которую падает тень. Поэтому рассмотрим основные правила построения падающих теней от прямых, перпендикулярных к плоскости, параллельных ей и наклоненных к ней.
1. Тень от прямой, перпендикулярной к плоскости, совпадает с проекцией перспективы луча на эту плоскость. Длина тени определяется точкой пересечения перспективы луча с ее проекцией. Поэтому для нахождения тени от отрезка АВ,падающей на предметную плоскость (рис. 19), нужно через основание отрезка провести проекцию сB перспективы луча, а через вершину отрезка провести перспективу CA луча. Отрезок А*В и есть искомая падающая тень от вертикального отрезка АВ на предметную плоскость.
2. Тень от точки на заданную плоскость есть точка пересечения перспективы луча, проведенного через эту точку, с его проекцией, проведенной через проекцию точки на данную плоскость. Чтобы найти тень от точки А на предметной плоскости (рис. 20), нужно задать проекцию а точки А на предметную плоскость, через точку а провести проекцию ca перспективы луча, а затем через точку А провести перспективу CA луча. Пересечение перспективы луча с ее проекцией в точке А* и есть падающая тень от точки А на предметную плоскость.
3. Тень от прямой, параллельной плоскости, параллельна самой прямой, т. е. имеет с ней одну общую точку схода. Поэтому, чтобы определить тень от горизонтального отрезка АВ, падающую на предметную плоскость (рис. 21), нужно найти тень от одной из точек отрезка, например от точки A, и затем из найденной точки А* провести направление тени в точку схода F. Длина тени определится точкой пересечения прямых А*F и ВC в точке В*. Прямая А*В*
искомая тень от отрезка АВ.
Рис. 21 Рис.22 Рис.23
4. Тень от наклонной прямой проходит в точку встречи этой прямой с плоскостью. Чтобы определить падающую тень от наклонного отрезка АВ на предметную плоскость (рис. 22), нужно найти тень от точки A и из точки A*направить тень в точку B — точку встречи наклонной прямой с предметной плоскостью. Прямая А*В — тень от отрезка АВ на предметной плоскости.
5. Если наклонная прямая АВ не имеет точки встречи с плоскостью (рис. 23), для построения падающей тени следует сначала определить эту точку. Достаточно продолжить перспективу прямой до пересечения с продолжением ее проекции в точке С — точке встречи прямой с плоскостью. Затем нужно найти тень от точки A (или B) — точку A*, из точки A* направить тень в точку С — точку встречи прямой с плоскостью — и найти тень B* от точки B. Прямая А0В0и есть тень отрезка АВ, наклоненного к плоскости.
Тень точки
Представьте, что вам нужно нарисовать тень маленького круглого объекта, почти точку. Давайте нарисуем одну из мух. Почему нет?
Итак, здесь у нас есть комната с одним источником света и мухой. Поверхность — коричневый пол — здесь мы собираемся разместить тень.
Первое, что нужно сделать, это отметить положение источника света на полу (черная точка).
Проводим прямую вертикальную линию вниз до пола и отмечаем точку на полу, которая находится точно под светом.
Отмечаем положение мухи на полу. Обратите внимание на положение света и мухи в отношении друг друга — в этом случае свет ближе к нам, чем муха (вам не нужно рисовать коричневые горизонтальные линии — они просто для справки).
Соединим точки от источника света и объекта линией — она будет определять направление к тени.
Создадим линию от источника света через муху до плоскости пола. Точка пересечения двух линий покажет положение тени.
Солнечная тень указала на неточности в модели межпланетного магнитного поля
Компьютерная модель атмосферного ливня, возникшего от первичного протона энергии один тераэлектронвольт
Wikimedia Commons
Величину межпланетного магнитного поля можно определить, если измерить смещение тени, которое Солнце отбрасывает в «свете» космических лучей. Ученые из группы The Tibet ASγ Collaboration выполнили такие измерения и выяснили, что они в полтора раза отличаются от значений, рассчитанных в рамках модели потенциального поля. Это может означать, что некоторые предположения теории не выполняются. Статья опубликована в Physical Review Letters
Космические лучи не могут пройти сквозь Солнце, а потому оно отбрасывает характерную тень — интенсивность лучей, приходящих из его окрестностей, резко падает. Кроме того, поскольку космические лучи заряжены (в основном они состоят из протонов и альфа-частиц), их траектории искажаются магнитным полем Солнца, и тень немного смещается в зависимости от величины и направления поля. Впервые ученые увидели солнечную тень и доказали влияние магнитного поля на ее положение во время 13-летнего Тибетского эксперимента по наблюдению атмосферных ливней (The Tibet air shower experiment), который проходил с 1996 по 2009 год.
В то время как корональное магнитное поле Солнца сильнее всего влияет на интенсивность космических лучей, межпланетное магнитное поле (interplanetary magnetic field, IMF) также искажает траектории лучей и приводит к смещению тени в направлении от геометрического центра звезды. Эти смещения тоже были зарегистрированы в рамках Тибетского эксперимента. Тем не менее, тут есть некоторые проблемы. Несмотря на то, что интенсивность IMF можно рассчитать в рамках модели потенциального поля (potential field model, PMF), непосредственно измерить его можно только около поверхности Земли с помощью специальных спутников. В результате величина магнитного поля в большой области пространства между Солнцем и Землей остается неизвестной.
В данной статье ученые из Японии и Китая, входящие в группу The Tibet ASγ Collaboration, оценили среднее значение межпланетного магнитного поля в области между Землей и Солнцем и сравнили его с теоретически рассчитанной величиной. Для этого они проанализировали данные, собранные в рамках тибетского эксперимента за период с марта 2000 по август 2009 года. Детекторы, используемые в эксперименте, позволяли регистрировать космические лучи с энергией не больше 10 тераэлектронвольт. Впрочем, авторы отмечают, что отбрасывание бо́льших энергий не влияет на их результаты, поскольку траектории быстрых частиц меньше искажаются магнитным полем.
Сначала исследователи рассчитали, насколько сильно интенсивность космических лучей отличается от фоновой интенсивности в различных точках небесной сферы, и усреднили результаты за весь период наблюдения. При этом они разделяли периоды, когда межпланетное магнитное поле, измеренное спутниками, было направлено «от нас» (Bx 0) и «к нам» (Bx > 0, By
Зависимость интенсивности космических лучей с энергией 3 тераэлектронвольта в момент, когда магнитное поле направлено «от нас»
Источник