Тонування

Тоновані зображення (мал. 11.6-11.8) виглядають ще реалістичніше, ніж малюнки з видаленими невидимими лініями або розфарбовані. Операція тонування дозволяє отримати зображення, в деяких випадках навіть якісніші, ніж виконані фарбами, кольоровими олівцями або тушшю.

Мал. 11.6. Тоноване складне тіло, отримане шляхом віднімання

Мал. 11.7. Тоноване тіло обертання

Мал. 11.8. Тоноване складне тіло, отримане шляхом об'єднання

Тонування зазвичай представляє окреме завдання при створенні проекту і виконується у декілька етапів.
1. Підготовка моделей об'єктів для тонування: на цьому етапі поважно проконтролювати способи формування об'єктів і задати налаштування точності відображення.
2. Визначення освітлення моделей: необхідно створити джерела світла і набудувати їх відповідно поточному завданню.
3. Визначення матеріалів для поверхні об'єктів: слід задати або вибрати з бібліотеки відбивні характеристики матеріалів і привласнити їх видимим поверхням.
4. Тонування: зазвичай ця операція повторюється багато разів, із зміною різних налаштувань і поверненням до попередніх етапів, поки не буде досягнутий бажаний результат.
Таке ділення на етапи досить умовний; у реальній роботі перераховані операції часто неотделіми один від одного і необов'язково виконуються у вищеописаному порядку.

Підготовка моделей для тонування

Важливий етап процесу тонування — придушення прихованих поверхонь, оскільки тонування прихованих поверхонь і поверхонь заднього плану не має сенсу. Щоб можна було встановити, передньою або задньою є грань, в AUTOCAD використовується нормаль до кожної з граней.
Напрям нормалі визначається тим, як намальована грань в правоорієнтірованной системі координат, прийнятій в AUTOCAD. Якщо кути грані задані в напрямі проти годинникової стрілки, нормаль направлена назовні; якщо за годинниковою стрілкою — всередину. Всі грані слід малювати одним і тим же методом: зсув способів малювання може привести до непередбачуваних результатів. Під час тонування AUTOCAD обчислює всі нормалі, направлені від точки зору, і видаляє з сцени пов'язані з ними багатокутники. Цей процес називається придушенням задніх граней.
Після того, як задні грані пригнічені, AUTOCAD порівнює відносні відстані по осі Z. Якщо одна з граней перекриває іншу, AUTOCAD пригнічує невидиму грань.
Команда RPREF забезпечує ігнорування невидимих граней. Вона викликається з падаючого меню View > Render > Preferences... або клацанням миші по піктограмі Render Preferences на панелі інструментів Render. У області Rendering Options діалогового вікна, що з'явилося Rendering Preferences показаного на мал. 11.9, слід натискувати кнопку More Options... і в області Face Controls діалогового вікна Render Options поставити прапорець, що включає придушення задніх граней Discard back faces (див. мал. 11.10).
Якщо доводиться тонувати модель, яку раніше тонувати не передбачалося, тобто вона була створена без врахування вимог до векторів нормалей поверхонь, можливо, знадобиться зняти прапорці Discard back faces і Back face normal is negative. Хоча в результаті процес тонування значно сповільниться, краще пожертвувати прудкістю, щоб отримати коректне зображення об'єктів.
На етапі тонування тривимірної моделі важлива техніка побудови моделі об'єкту. Рекомендується застосовувати для цього однотипні методи. Не слід будувати, наприклад, моделі будівель, одними стінами яких є грані, інші — видавлені відрізки, а треті — каркасні мережі.

Мал. 11.9. Діалогове вікно установки режимів тонування

Мал. 11.10. Діалогове вікно установки параметрів спрощеного тонування

До твердотілих моделей не рекомендується додавати двовимірні і тривимірні грані, а також тривимірні поверхні. Не завжди прийнятне додавання двовимірних і тривимірних граней, якщо модель складається з тривимірних поверхонь.
Втім, ці рекомендації даються лише для спрощення процесу тонування: навіть якщо модель сформована з довільно орієнтованих поверхонь, її можна коректно тонувати (правда, тоді на це буде потрібно значно більше часу).
Час, потрібний для побудови тонованого зображення, залежить від числа граней і вершин об'єктів. Будь-яка криволінійна поверхня, використовувана в процесі тонування, заздалегідь розбивається на грані — трикутні і чотирикутні ділянки плоскості з вершинами в кутах граней. При мінімізації числа граней процес значно спрощується: чим простіше структура поверхні, тим менше часу витрачається на визначення кольору кожного пікселя грані. Якщо при тонуванні геометричних об'єктів виникають проблеми, то працювати з такими об'єктами необхідно в режимах Photo Real і Photo Raytrace.
Великі труднощі при тонуванні створюють об'єкти з пересічними і перекриваючими один одного гранями.
Інколи трапляється так, що одна грань в моделі проходіт через іншу т- зазвичай при спробах спростити формування моделі, оскільки побудувати пересічні грані легко, ніж окремі пересічні об'єкти. Подібні спрощення приводять до того, що модель тонується неправильно, якщо лише в систему тонування не закладена перевірка таких ситуацій. У режимах Photo Real і Photo  Raytrace перевірка передбачена обов'язково, хоча і при роботі з ними можливі проблеми, особливо при тонуванні з низьким дозволом.
Тонування граней, що перекриваються, з протилежно направленими нормалями може приводити до неоднозначних результатів. Подібній проблемі удасться запобігти, якщо постійно стежити, щоб лінії контура граней ніде не перекривалися.
Режим плавного тонування переходу через кромку грані призначається ключем Smooth Shade з області Rendering Options діалогового вікна Rendering Preferences яке викликається командою RPREF. Складнощі виникають, коли кут між сусідніми гранями перевищує певну величину. В цьому випадку згладжування не відбувається, і поверхня виходить як би гранованою.
Управління точністю і дозволом відображення тонованих моделей здійснюється за допомогою команди VIEWRES. Величина точності апроксимації, що встановлюється цією командою, впливає на плавність ліній, що формують кола, дуги і еліпси. AUTOCAD відображує такі фігури на екрані у вигляді безлічі коротких прямолінійних сегментів. Чим вище точність апроксимації, тим плавніше за дугу і коло, але одночасно продолжітельнєє процес їх регенерації. Якщо кола на малюнку схожі на багатокутники, вони і після тонування залишаться такими ж. Для підвищення продуктивності рекомендується в ході малювання встановлювати як можна меншу точність апроксимації, а перед тонуванням (якщо в малюнку є дуги і кола) збільшити її для досягнення необхідної якості.
Плавність ліній, створюючих тоновані тіла з криволінійними поверхнями, регулює системна змінна FACETRES. Вона пов'язана з точністю апроксимації, заданої в команді VIEWRES. Якщо значення системної змінної FACETRES рівне 1, міра апроксимації криволінійних поверхонь тіл дорівнює мірі апроксимації кіл, дуг і еліпсів. Якщо цій змінній привласнити значення 2, точність апроксимації для тіл буде удвічі вища, ніж для кіл, дуг і еліпсів, і так далі За умовчанням FACETRES встановлена в 0. 5. Діапазон допустимих значень — від 0 . 01 до 10.
Параметри тонування набудовуються в діалоговому вікні Render.
Діалогове вікно Render завантажується командою RENDERщо викликається з падаючого меню View > Render > Render... або клацанням миші по піктограмі Render на однойменній панелі інструментів. Вікно містить наступні області і опції (мал. 11.11):

Мал. 11.11. Діалогове вікно тонування

•  список, що розкривається Rendering Type:де задається режим тонування зображення;
•  область, що визначає процедуру тонування Rendering Procedure, в якій представлені наступні параметри:

•  Query for Selections — дає можливість тонувати лише заздалегідь вибрані об'єкти;
•  Crop Window — дозволяє задавати в поточному видовому екрані область тонування;
•  Skip Render Dialog — відміняє появу діалогового вікна команди RENDER. Останній прапорець можна зняти в діалоговому вікні команди RPREF;

•  поле Light Icon Scale:де встановлюється значення коефіцієнта масштабування блоков/піктограмм джерел світла;
•  поле Smoothing Angle:, що визначає мінімальний кут між гранями, при якому починає працювати режим згладжування;
•  область Rendering Options з кнопкою More Options'.. ., після натиснення якої завантажуються різні діалогові вікна залежно від встановленого режиму тонування. Тут також розташовані наступні прапорці:

•  Smooth Shade — включає режим плавного відображення криволінійних поверхонь;
•  Apply Materials — включає режим відображення матеріалів, призначених об'єктам;
•  Shadows — дозволяє формувати тіні об'єктів. Працює лише в режимах Photo Real і Photo Raytrace;
•  Render Cache — дає можливість зберігати результати відображення на жорсткому диску комп'ютера, що при повторному тонуванні без змін значно скорочує час роботи;

•  область Desti natiоnщо містить список вибору, що розкривається, куди слід помістити тоноване зображення;
•  область Sub Sampling із списком режимів обробки ефектів типа, що розкривається, «тінь». При виборі режиму 1:1 (Best), встановленого за умовчанням, формуються тіні найвищої якості. У режимі 8:1 (Fastest) цей процес протікає з максимальною швидкістю, але в збиток якості;
•  кнопка Background... після натиснення якої відкривається діалогове вікно команди визначення фону BACKGROUND;
•  кнопка Fog/depth Cue...після натиснення якої викликається діалогове вікно команди визначення туману і затемнення FOG;
•  кнопка Render при клацанні по якій запускається процес візуалізації.

Налаштування тонування

Налаштування тонування для різних режимів визначається якістю зображення, яке може надати використовуваний комп'ютер. Основні параметри, що впливають на якість відображення, — дозвіл екрану дисплея і глибина колірності — залежать як від типа вибраного для комп'ютера дисплея, так і від типа встановленої відеокарти.
Виведення тонованого зображення на один з видових екранів, в окреме вікно Render або у файл можна набудувати, використовуючи діалогові вікна Render (див. мал. 11.11) і Rendering Preferences (див. мал. 11.9). Вони відкриваються командами RENDER і RPREF відповідно.
Команда RENDER викликається з падаючого меню View > Render > Render... або клацанням миші по піктограмі Render на однойменній панелі інструментів.
Маршрут виведення тонованого зображення визначається в області Destination; тут потрібно вибрати один з трьох пунктів списку, що розкривається: Viewport — виведення зображення у видовий екран Render Window — в окреме вікно Render або File — у файл. Якщо застосований вивід в окреме вікно Render користувачеві надаються широкі можливості подальшої обробки зображення. Його можна скопіювати в буфер обміну для експорту в інші застосування, вивести на системний принтер або у файли різних форматів.
Оскільки зображення на моніторі складається з дискретних елементів (пікселів), жорстко розташованих у вигляді прямокутної матриці, похилі або криві лінії можуть виглядати нерівно — з щербинами, тобто дрібними сходинками. Чим вище дозвіл екрану (і, відповідно, дрібніше пікселі), тим менш помітний ефект щербин. Щоб поліпшити зображення, існує ще один метод окрім збільшення дозволу екрану. Потрібно, запустивши команду RENDER - або RPREF встановити в області Rendering Type діалогового вікна Render або Rendering Preferences режим Photo Real або Photo Raytrace.
Потім після натиснення кнопки More Options... у діалоговому вікні, що з'явилося Photo Real Render Options (мал. 11.12) або Photo Raytrace Render Options (мал. 11.13) слідує
у області, регулюючій рівень усунення щербин Anti-aliasing визначити роздільну здатність згладжування. Можливі позиції перемикача: мінімальний Minimal — низький Low — середній Medium — високий High. Дана опція відповідає за алгоритм обчислення кольору пікселів, суміжних з похилими і кривими лініями. Якість зображення покращується від позиції Minimal до Highале і час, що витрачається на цей процес, зростає в 16 разів.

Мал. 11.12. Діалогове вікно установки параметрів фотореалістичного тонування

Мал. 11.13. Діалогове вікно установки параметрів тонування методом трасування світивши

Глибина колірності 1 біт означає, що колір піксела може бути або чорним, або білим. При глибині колірності 8 битий піксел приймає будь-який з 256 відтінків. Для високоякісних зображень необхідна глибина колірності 24 біта; таким чином забезпечується відображення близько 16,8 млн кольорів. Мінімальна глибина колірності при тонуванні може складати 8 біт, максимальна — 32 біта.

Техніка тонування

У AUTOCAD існують три режими тонування, які визначаються в діалоговому вікні Render або Rendering Preferences що викликається командою RENDER або RPREF відповідно. Режими встановлюються в області Rendering Type:

•  Render — спрощений тип тонування;
•  Photo Real — фотореалістичне тонування з можливістю відображення растрових і прозорих матеріалів, а також з покращуваним відображенням тіней;
•  Photo Raytrace — ще реалістичніше тонування, засноване на алгоритмі трасування світивши. Дозволяє генерувати ефекти віддзеркалення, рефракції, ще точніше будувати тіні.

У першому, простому режимі Render тонування виробляється без додавання джерел світла, привласнення матеріалів і визначення сцен. Джерело світла, використовуване для такого тонування, розташоване як би за спиною спостерігача. Це джерело не можна ні перенести, ні змінити. Даний режим забезпечує досить швидке тонування, хоча і не завжди дозволяє отримати реалістичне зображення моделі.
Завантаження системи тонування відбувається автоматично при першому запуску будь-якої команди тонування: RENDER, SCENE, LIGHT, RMAT, MATLIB, BACKGROUND І Т. П. Кроме того, систему можна завантажити і при необхідності вивантажити за допомогою команди ARX.
Важливий момент в процесі тонування — визначення фону, яке виробляється в діалоговому вікні Backgroundщо викликається командою BACKGROUND (див. мал. І.14). Команда завантажується з падаючого меню View > Render > Background. .. або клацанням миші до піктограмі Background на панелі інструментів Render.
У діалогове вікно Background також можна перейти з діалогового вікна Render або Rendering Preferencesнатискує кнопку Background... . За умовчанням як фон тонованого зображення AUTOCAD використовує колір фону графічного вікна.
Фон тонованого зображення може бути встановлений таким чином:

•  Solid — суцільний однобарвний фон, вибраний з палітри кольорів;
•  Gradient — градієнт, плавний перехід між трьома кольорами: Top/middle/bottom — верхній/средній/ніжній. Налаштування цього переходу визначається в правої нижньої зони вікна движками Horizon:, Height: і Rotation:;
•  Image — фон у вигляді растрової картинки, яку можна підігнати за розміром і положенням, або ж розмножити по прямокутній сітці, заповнюючи весь фон;

Мал. 11.14. Діалогове вікно визначення фону тонування

•  Mere — як фоновий виступає поточне зображення AUTOCAD. Дана опція доступна лише в тому випадку, якщо встановлений вивід на видовий екран.

Джерела світла

Для здобуття реалістичного тонованого зображення в AUTOCAD надається можливість створювати, переміщати і набудовувати джерела світла. Задаючи джерела світла, а також матеріали поверхні об'єктів, можна добиватися всіх необхідних ефектів, пов'язаних з кольором, віддзеркаленням і світлотінню.
Установка в малюнку джерел світла — простий спосіб поліпшити зовнішній вигляд тонованих моделей.
Джерело може освітлювати або всю модель, або вибрані об'єкти малюнка і їх частини.
У AUTOCAD є чотири види джерел світла: розсіяне світло, видалені джерела, точкові джерела і прожектори. Світло від джерел дозволяє створювати тінь лише в режимах візуалізації Photo Real і Photo Raytrace. У режимі Render світло проходіт крізь поверхні, не створюючи тіней.
Розсіяне світло — фоновий, він рівномірно освітлює всі поверхні моделей об'єктів, причому не виходить з якого-небудь джерела і не має напряму. Можна за бажанням встановити інтенсивність розсіяного світла або зовсім відключити його. Зазвичай задається низька інтенсивність: при високій зображення може виявитися розмитим. Сам по собі розсіяне світло не дає реалістичного зображення. Стики між суміжними гранями не видно, оскільки всі грані освітлюють однаково. Даного типа освітлення найчастіше використовують як допоміжний засіб для підсвічування поверхонь, на які не потрапляє направлене світло.
Видалене джерело світла випускає паралельні промені лише в одному напрямі. Промені не мають ні почала, ні кінця і поширюються нескінченно з обох боків від крапки, вказаної як джерело. Інтенсивність світла не зменшується з відстанню: кожна поверхня освітлена так само яскраво, як і поблизу джерела.
Положення видаленого джерела світла на малюнку неістотно — має значення лише напрям променів. Всі об'єкти на малюнку освітлені, у тому числі і що знаходяться за джерелом. Видалене світло поширюється так, як якби він йшов з крапки, що знаходиться за межами малюнка. Щоб уникнути плутанини краще завжди поміщати джерело видаленого світла за межами моделі.
Даний варіант особливо зручний для рівномірного освітлення об'єктів або заднього плану сцени, а також для імітації сонячного світла. Для імітації Сонця використовується одне видалене джерело. Хоча насправді сонячне світло поширюється на всіх напрямках, із-за розмірів Сонця і відстані до нього промені можна вважати практично паралельними. Оскільки видалені джерела для імітації Сонця застосовуються дуже широко, особливо в архітектурних проектах, у фотореалістичних режимах тонування передбачений спеціальний засіб для розрахунку положення Сонця на основі часу доби і географічних координат.
Точкове джерело світла випускає промені на всіх напрямках; інтенсивність світла від нього зменшується з відстанню. Такі джерела зручні для імітації світла електричних ламп. Їх широко використовують для створення загальних ефектів освітлення, частенько в комбінації з прожекторами. Крім того, точкові джерела личать як допоміжні для підсвічування окремі поверхні, як альтернатива розсіяному світлу.
Прожектор випускає направлений конус світла. Є можливість задавати напрям світла л розмір конуса. Як і в точкових джерел, інтенсивність світла прожекторів зменшується з відстанню. У пучку світла прожектора розрізняють повний конус і яскраву пляму. Потрапляючи на освітлювану поверхню, світло від прожектора дає в центрі пляма максимальної освітленості, оточена перехідною областю, де інтенсивність менша.
Простір між яскравою плямою і повним світловим конусом інколи називають областю спаду освітленості. Чим більше різниця між яскравою плямою і повним світловим конусом, тим м'якше гранична кромка освітлюваної плями. Якщо ці величини рівні, освітлювана пляма обкреслюється різкою кромкою. Кутова величина яскравої плями не може перевищувати кут повного світлового конуса; обидва значення можуть варіюватися в межах від 0° до 160°.
Прожектори застосовують для вибіркового підсвічування окремих елементів і областей моделі.
Формування нових джерел світла і модифікація вже створених здійснюються командою LIGHTщо викликається з падаючого меню View > Render > Light... або клацанням миші по піктограмі Light на панелі інструментів Render. При цьому завантажується діалогове вікно Lights показане на мал. 11.15.

Мал. 11.15. Діалогове вікно створення і редагування джерел світла

Велику частину діалогового вікна займає область Ambient Light де регулюються параметри розсіяного світла.
У області Intensity: за допомогою ползункового регулювальника змінюється інтенсивність світла в діапазоні від 0 до 1.
У області Color регулюються спектральні характеристики розсіяного світла. Кнопка New... призначена для формування нових джерел світла, які можна вибрати із списку, що розкривається, праворуч від неї: Point Light — точкове джерело світла Distant Light — видалене джерело світла Spotlight — прожектор.
Область Lights: і розташовані праворуч від неї кнопки Modify..., Delete і Select забезпечують модифікацію одного з вже створених джерел світла — того, який виділений в області Lights:.
Кнопка North Location... відповідає за вибір напряму на північ відносно світової системи координат AUTOCAD. Цей напрям грає важливу роль при визначенні видаленого джерела, що імітує Сонце в архітектурних проектах.

Тіні

При створенні або модифікації джерела світла можна генерувати тіні. Відповідні інструменти, які є лише в режимах візуалізації Photo Real і Photo Raytrace відключаються при тонуванні зняттям прапорця Shadows у діалоговому вікні Render (див. мал. 11.11). Здобуття тіней на результуючому зображенні уповільнює процес тонування, але малюнок стає набагато реалістичнішим.
Тіні бувають трьох типів: об'ємні, карти тіней і тіні трасування світивши. Налаштування типа тіні здійснюється в діалоговому вікні джерела світла будь-якого типа, наприклад у вікні New Ptrint Light (мал. 11.16). Для цього необхідно в області Shadows: поставити прапорець Shadow On і клацнути по кнопці Shadow Options.... У діалоговому вікні, що відкрилося Shadow Options включений прапорець Shadow Volumes/ray Traced Shadows встановлює об'ємні тіні для режиму Photo Real і тіні трасування світивши для режиму Photo Raytrace.
Якщо налагоджено відображення об'ємних тіней, то модуль тонування обчислює об'єм, займаний тінню об'єкту, і формує тінь, грунтуючись на даному об'ємі. Об'ємні тіні мають різкі кромки, але контури їх вельми приблизні. На тіні, що відкидаються прозорими або напівпрозорими об'єктами, робить вплив колір цих об'єктів.

Мал. 11.16. Діалогове вікно нового точкового джерела світла

Карти тіней можуть генеруватися при двох режимах — Photo Real і Photo Raytrace — під час попереднього тонування. Для кожного джерела можна задати розмір карти тіней, що генерується, меж від 64 до 4096 пікселів. Чим більше розмір, тим вище точність.
У картах тіней не підтримуються колірні ефекти, пов'язані з проходженням світла через прозорі і напівпрозорі об'єкти. Проте лише використання таких карт дає можливість моделювати тіні з м'якими кордонами при фотореалістичному тонуванні. Міра м'якості кордонів визначається користувачем.
Для генерації карти тіней необхідно в діалоговому вікні Shadow Options зняти прапорець Shadow Volumes/ Ray Traced Shadows.
Тіні трасування променя генеруються лише алгоритмом трасування світивши, витікаючого від джерела світла. Вони мають різкі кромки і точно розраховані контури; на них також робить вплив колір об'єкту, що відкидає тінь.
Тіні завжди збільшують витрати часу на тонування — інколи досить істотно. Зазвичай для простих об'єктів об'ємні тіні генеруються швидше, ніж тіні трасування світивши. Але для складніших моделей з великою кількістю граней, картина може бути і зворотною.
Карти тіней, як правило, генеруються відносно довго. Скоротити цей час допомагає вибір уручну окремих об'єктів, які відкидатимуть тіні.

Установка і зміна джерел світла

У малюнку можна встановити будь-яку кількість джерел світла, для кожного з яких задаються колір, положення і напрям світивши. Стосовно точкових джерел і прожекторів допускається також вказівка величини спаду освітленості.
Установка надлишкової кількості джерел світла не приводить до непоправних наслідків. У будь-який момент зайве джерело можна видалити, прибрати з поточної сцени (цей спосіб найбільш зручний) або відключити, задавши нульову інтенсивність. Щоб гарантувати унікальність імен джерел світла, не слід вводити їх до складу блоків.
Єдиною незмінною характеристикою джерела залишається його тип. Не можна, наприклад, перетворити точкове джерело в прожектор: слід видалити наявне джерело і встановити новий.
Для створення і редагування джерел світла використовують команду LIGHTщо викликає діалогове вікно Lights (див. мал. 11.15). Перед формуванням нового джерела світла вибирають його вигляд: Point Light, Distant Light або Spotlight. Потім після натиснення кнопки New... завантажується допоміжне діалогове вікно, відповідне вибраному джерелу світла.
На мал. 11.16 показано діалогове вікно New Point Light для точкового джерела світла. При формуванні нового джерела світла в першу чергу необхідно вказати його унікальне ім'я в полі Light Name:. У полі Intensity: або введенням чисельного значення, або переміщенням движка встановлюється інтенсивність світла від цього джерела. У області Position за допомогою кнопок Modify< і Show... можна задати і перевірити місце розташування джерела світла, а в області Color — його спектральні характеристики. Колір задається одним з трьох способів:

•  за допомогою движків Red:, Green: і Blue:;
•  за допомогою кнопки Select Color..., після натиснення якої відкриваються палітри Нls або RGB, звідки можна вибирати кольори;
•  за допомогою кнопки Select Indexed..., після натиснення якої надається вибір кольору з палітри AUTOCAD.

У області Attenuation за допомогою перемикачів None, Inverse Linear і Inverse Square можна набудовувати ослабіння світла залежно від відстані до джерел. Точковому джерелу більше відповідає квадратичне ослабіння світла залежно від відстані. Область Shadows: використовують, щоб визначити, чи буде дане джерело світла відкидати тіні.
На мал. 11.17 змальовано діалогове вікно нового видаленого джерела світла New Distant Ligh.
Перша його відмінність від діалогового вікна точкового джерела світла полягає у відсутності області Attenuation оскільки інтенсивність світла видаленого джерела не зменшується із збільшенням відстані. Друга відмінність — заміна області Position декількома іншими способами установки напряму променів світла:

•  у області Light Source Vector визначається точка вектора, з якої видалене джерело «дивиться» на початок системи координат;
•  параметри Azimuth: і Altitude: дозволяють задати азимут і кут нахилу Сонця відносно півночі і лінії горизонту;
•  кнопкою Sun Angle Calculator... обчислюється положення Сонця для будь-якої точки земної кулі в будь-який день року і будь-який час доби.

Остання можливість спеціально розроблена для архітектурно-дизайнерських проектів, де поважно враховувати освітлення будівель залежно від часу дня і року.

Мал. 11.17. Діалогове вікно нового видаленого джерела світла

На мал. 11.18 показано діалогове вікно нового прожектора New Spotlight. Його єдина відмінність від вікна точкового джерела світла полягає в наявності двох додаткових областей і відповідних движків. Ці області — Falloff:, що визначає кут повного світлового конуса, і Hotspot:, що визначає кут конуса світла. При визначенні місця розташування прожектора за допомогою кнопки Modify< спочатку запрошується крапка, в яку направлено світло прожектора, а потім крапку, де розташований він сам. Якщо при використанні точкового джерела більш відповідає дійсності квадратичне ослабіння світла залежно від відстані, то в даному випадку без особливих порушень правдоподібності можна' використовувати лінійне ослабіння.

Мал. 11.18. Діалогове вікно нового прожектора

Призначення і редагування матеріалів

Щоб зробити тоновані зображення правдоподібнішими, можна додати поверхням об'єктів оптичні властивості різних матеріалів. Матеріали можуть бути як реальними, так і такими, що не існують в природі; у першому випадку підбирають характеристики так, щоб вони відповідали якому-небудь металу або пластмасі, склу і так далі Матеріали зазвичай об'єднують в бібліотеки для подальшого використання. Якщо наявний набір не задовольняє розробника, він може сам створити матеріал, який відповідатиме його вимогам.
Матеріали, визначені в AUTOCAD, можна пов'язувати з конкретними об'єктами, індексами кольорів AUTOCAD, блоками і шарами.

Матеріали і тонування

Важливим елементом визначення матеріалу є колір. Робота з кольором на комп'ютері відрізняється від звичної всім техніки роботи з фарбами або олівцями.
Кольори більшості предметів реального світу пов'язані з так званими пігментами. Наприклад, коли сонячне світло потрапляє на пелюстку троянди, останню поглинає всі кольори спектру, окрім червоного, який відбивається і тим самим стає видний спостерігачеві. Якщо предмет відображає всі кольори спектру, поверхня його здається білою, якщо не відображає жодного — чорною. Базовими пігментами вважається червоний, жовтий і синій. Змішення двох базових пігментів дає похідні кольори: помаранчевий (червоний і жовтий), зелений (жовтий і синій), фіолетовий (червоний і синій). Художник, змішуючи фарби на палітрі, працює з пігментами.
Якщо об'єктом є джерело світла, він випускає промені, а не відображає їх. Кольори, які ми бачимо на моніторі комп'ютера, є кольорами випромінювання, а не пігментами. З них базовими вважається червоний, зелений і синій. По перших буквах англійських слів, що означають ці кольори, комп'ютерна колірна модель отримала назву RGB: red — червоний green — зелений blue — синій. Похідні кольори випромінювання — жовтий (червоний і зелений), блакитний (зелений і синій), пурпурний (червоний і синій). Сукупність всіх кольорів випромінювання дає білий колір, повна відсутність випромінювання — чорний.
Окрім системи RGB в комп'ютерах застосовується система HLS, що отримала свою назву по перших буквах слів hue — відтінок lightness — яскравість saturation — насиченість. У ній колір вибирається з діапазону допустимих відтінків, а потім виробляється регулювання його яскравості і насиченості — рівня вмісту чорного.
Важлива характеристика при визначенні матеріалу — залежність кольору поверхні від освітлення. У реальному житті ті частини об'єктів, які розташовані під малими кутами до падаючого на них світлового променя, здаються темнішими. Ті ж частини, які перпендикулярні світловим променям, представляються яскравішими, інколи навіть білими (блікующимі), незалежно від кольору об'єктів і від джерела світла.
У AUTOCAD передбачений гнучкий підхід до визначення поверхні об'єктів, що базується на певному наборі її оптичних характеристик. Задати матеріал поверхні тіла в AUTOCAD — означає визначити наступні параметри:

•  основній цвет/текстуру поверхні;
•  колір розсіяного освітлення;
•  відбитий цвет/текстуру відблисків;
•  шорсткість поверхні матеріалу;
•  прозорість матеріалу, яку можна задати текстурою прозорості;
•  заломлення прозорого матеріалу;
•  текстуру витискування поверхні, що визначає ефект рельєфу.

Коли в AUTOCAD говориться про текстуру, це означає, що може існувати растровий файл, колірна карта якого використовується повністю або частково з метою нерівномірного розподілу по поверхні кольору, прозорості або рельєфу.

Визначення матеріалів

Команда RMAT, що дозволяє визначити матеріали, викликається з падаючого меню View > Render > Materials... або клацанням миші по піктограмі Materials на панелі інструментів Render. Ця команда виводить на екран діалогове вікно Materials показане на мал. 11.19.

Мал. 11.19. Діалогове вікно визначення матеріалів

Перед створенням нового матеріалу необхідно визначити його типа: Standard — матеріал, що володіє найбільш широким діапазоном налаштувань, або спеціальні матеріали: Marble — з властивостями мармуру Granite — з властивостями і трибарвною текстурою граніту Wood — з властивостями і двокольоровою текстурою дерева.
На відміну від стандартних, спеціальні матеріали не можна експортувати в інші застосування, наприклад в 3d Studio MAX.
Для точного налаштування матеріалів необхідно натисненням кнопки New... відкрити додаткове діалогове вікно New Standard Material і скористатися його опціями.
У діалоговому вікні Materials розташовані:

•  поле Materials: із списком імен всіх визначених в кресленні матеріалів;
•  кнопка Preview з вікном для перегляду матеріалу на сферичній або кубічній поверхні;
•  кнопки Modify... і Duplicate...використовувані для редагування і копіювання вже існуючих матеріалів;
•  кнопка Materials Library..., призначена для переходу до діалогового вікна бібліотеки матеріалів Materials Libraryщо викликається командою MATLIB;
•  кнопка Select<після натиснення якої можна визначити ім'я матеріалу, привласненого об'єкту;
•  кнопки Attach<, Detach<, By ACI... і By Layer...за допомогою яких виробляється привласнення матеріалу об'єкту, зняття матеріалу з об'єкту, привласнення матеріалу об'єктам із заданим кольором AUTOCAD і об'єктам із заданим шаром.

Основними елементами діалогового вікна New Standard Material змальованого на мал. 11.20, є:

•  область Material Name:призначена для введення унікального імені матеріалу;
•  область Attributes де задаються і змінюються наступні характеристики матеріалу:

•  Color/pattern — основний колір поверхні. Параметр визначає основний колір відбиваного об'єктом світла, тобто його дифузне віддзеркалення. Текстура визначається як растрове зображення, що накладається на модель. Воно може бути представлене в будь-якому з підтримуваних форматів AUTOCAD: TGA, BMP, TIFF, JPEG або PCX. Вибрана для тонування область заповнюється елементарними зразками текстури. Текстура і колір матеріалу можуть використовуватися спільно. На слайді-зразку видно, як виглядатимуть основний колір і вибрана текстура на моделі;
•  Ambient — колір розсіяного освітлення. Параметр визначає колір тіні матеріалу, а також колір, відбиваний поверхнею при освітленні її розсіяним світлом. Рекомендується встановлювати значення не більше 0,3 або залишати задане за умовчанням 0,1. Використання більшої величини може привести до розмивання тонованого зображення;
•  Reflection — відбитий колір відблисків. Параметр визначає колір відблисків (дзеркальних віддзеркалень) на відзеркалювальній поверхні. Блискучі поверхні, наприклад гладкі металеві, відображають світло вузьким пучком, а при освітленні тіл сферичної або циліндрової форми відблиском є яскрава пляма;
•  Roughness — шорсткість поверхні. Параметр визначає розмір відблисків на зображенні. Саме шорсткістю, наприклад, обумовлена зовнішня відмінність двох сталевих кульок від підшипника, один з яких відполірований, а другою оброблений наждачним папером. Чим гладша поверхня, тим менше розмір відблисків;
•  Transparency - прозорість матеріалу. Можна зробити весь об'єкт або його частину прозорим або напівпрозорим. Міра прозорості матеріалу регулюється в межах від 0 до 1,0. Установка прозорості збільшує тривалість тонування;
•  Refraction — заломлення прозорого матеріалу;
•  Bump Map — текстура витискування. Параметр дозволяє імітувати ефект витискування на поверхні об'єкту. Значення яскравості в точках текстури витискування створює ефект появи висоти в поверхні об'єкту;

•  область Value:, де можна змінити значення будь-якої характеристики;
•  область Colorвживана для колірного визначення характеристик, з прапорцями By ACI, Lock і Mirror, які дозволяють скористатися кольором об'єкту AUTOCAD, основним кольором матеріалу і кольором, дзеркальним по відношенню до основного;
•  області Bitmap Blend: і File Name:де визначаються пропорція присутності текстури в характеристиці і ім'я цієї текстури;
•  кнопки Adjust Bitmap... і Find File... використовувані для підгонки текстур і пошуку файлів з текстурамі.

Мал. 11.20. Діалогове вікно визначення матеріалу

Привласнення матеріалів

Після того, як матеріал створений і, якщо необхідно, відредагований, залишається привласнити його поверхням тих або інших об'єктів. Для цього в області Material Name: діалогового вікна Materials спочатку вибирають відповідний матеріал, а потім, натискує кнопку Attactx — необхідні об'єкти на кресленні.
В процесі подальшої роботи програми реєструється кількість об'єктів, яким вже привласнений даний матеріал. Ці об'єкти автоматично виділяються на кресленні для того, щоб усунути повторне привласнення того ж матеріалу.

Накладення текстур

Стосовно тонування накладення текстур означає проектування двовимірної растрової картинки на поверхню тривимірного об'єкту для досягнення спеціальних ефектів. Формати растрових зображень можуть бути самими різними - BMP, TGA, TIP, PCX або JPG.
Накладення текстур виробляється по координатах UV. Ці букви спеціально вибрані так, щоб підкреслити незалежність від координат Хy об'єктів AUTOCAD. Що накладаються текстури масштабуються відповідно до поточної системи одиниць AUTOCAD.
У фотореалістичних режимах тонування растрові картинки можна використовувати як:

•  колірні текстури, визначаючі розфарбовування поверхні об'єкту, неначебто на неї була нанесена растрова картинка. Наприклад, для імітації покритої плиткою підлоги на горизонтальну поверхню накладають текстуру, шахівницю, що нагадує по вигляду;
•  текстури віддзеркалення, що імітують предмети, як би що відбиваються від гладкої поверхні об'єкту;
•  текстури прозорості, задаючі прозорі і непрозорі ділянки на об'єкті. Наприклад, якщо узяти растрове зображення чорного круга в середині білого прямокутника і накласти його на об'єкт як текстура прозорості, то поверхня виглядатиме так, як ніби на об'єкті є круглий прозорий отвір; .
•  текстури витискування — імітуючі еффе.кт невеликого витискування ділянок зображення над останньою поверхнею.

Ефекти, що створюються накладенням текстур, відображуються лише у фотореалістичних режимах тонування.
За умовчанням текстура накладається на об'єкт в масштабі 1:1 — при цьому тонування займає мінімальний час.
Якщо растрова картинка менше об'єкту, при її проектуванні слід задати спосіб її накладення: або декілька екземплярів картинки з тим, що має в своєму розпорядженні «плитки», або накладення одиночного екземпляра.
У першому випадку картинка копіюється стільки раз, скільки потрібно, щоб вона повністю покрила об'єкт. При одиночному накладенні на об'єкт проектується лише один екземпляр картинки. Остання частина об'єкту тонується на підставі даних про його основний матеріал. Область в межах накладеної картинки можна набудувати так, щоб через текстуру просвічував основний матеріал.
Текстури, пов'язані з матеріалами, можуть накладатися на об'єкти шляхом вписування або з фіксованим масштабом. Якщо текстура вписується в об'єкт, матеріал відразу заповнює кордони поверхні, що тонується, а малюнок текстури розтягується або зменшується.
При накладенні з фіксованим масштабом матеріал спочатку заповнює деяку фіксовану область, а потім отримана структура розмножується, покриваючи всю поверхню.
Накладення картинки як колірна текстура визначає розфарбовування поверхні об'єкту. Наприклад, растрова картинка з узором накладається на зображення сидіння стільця для імітації оббивки.
Текстури прозорості задають прозорі і непрозорі області об'єкту, створюючи ефект наявності отворів і отворів. Міра прозорості визначається яскравістю елементів текстури: чисто білі її області відповідають непрозорим ділянкам, чисто чорні — прозорим. Якщо текстура кольорова, то для обчислення міри прозорості програма бере в розрахунок еквівалент у відтінках сірого.
Світліші ділянки картинки, накладеної як текстура витискування, виглядають такими, що як би підносяться над поверхнею об'єкту. Простий приклад — картинка з білими буквами на чорному фоні. Накладення її на плоскість як текстура витискування дає ефект опуклих букв на плоскому фоні, хоча насправді об'єкт залишається плоским.
Якщо текстура кольорова, для обчислення «висоти» елементів, що здаються опуклими при витискуванні, програма оперує еквівалентом у відтінках сірого.
Вживання текстур витискування не обмежене картинками з текстами — будь-яка регулярна растрова структура може бути використана для додання поверхні рельєфної подоби.

Експорт і імпорт матеріалів

Користувач, який створює моделі об'єктів, але не є професіоналом в розробці матеріалів, зазвичай задіює готову бібліотеку матеріалів.
Для виклику діалогового вікна Materials Library показаного на мал. 11.21, необхідно запустити команду MATLIB з падаючого меню View > Render > Materials Library.... Це вікно може також відкриватися або натисненням кнопки Materials Library... у діалоговому вікні Materialsзавантажуваному командою RMAT або клацанням миші по піктограмі Materials Library на плаваючій панелі інструментів Render. Необхідно відзначити, що можна не лише брати матеріали з бібліотеки, але і модифікувати їх, а потім додавати туди. Таким чином, ви через деякий час сформуєте свою власну бібліотеку матеріалів, часто використовуваних у ваших проектах.

Мал. 11.21. Діалогове вікно бібліотеки матеріалів

Нижче перераховані основні опції діалогового вікна Materials Library:

•  список Current Drawing містить назви матеріалів, наявних в малюнку. Тут можуть бути представлені матеріали, не привласнені жодному об'єкту. У списку можна вибрати матеріали, які слід зберегти в малюнку або видалити з нього. Вибір матеріалів в списку Current Library відміняє виділення елементів списку Current Drawing і навпаки;
•  список Current Library показує матеріали, наявні у вибраному бібліотечному файлі. За умовчанням використовується бібліотека render.mli;
•  кнопка Save As... призначена для виклику діалогового вікна Library File — стандартного вікна вибору файлів, де задається ім'я MLI-файла, в якому буде збережений список Current Drawing;
•  після натиснення кнопок Open... і Save можна відкривати нові бібліотеки і зберігати всі зміни у відкритій бібліотеці;
•  Preview — область перегляду зразка матеріалу, вибраного в списку Current Library або Current Drawing. Тип тіла, використовуваного для створення зразка (сфера або куб), вибирається із списку, що розкривається, розташованого нижче. Зразки матеріалів можна переглядати лише поодинці;
•  кнопки olmport і Export»: перша додає вибраний в бібліотеці матеріал в малюнок, друга — новий матеріал в бібліотеку;
•  кнопка Deleteза допомогою якої можна видаляти з малюнка і бібліотеки всі непривласнені матеріали;
•  Purge — опція видалення невживаних матеріалів.

Сцени

Під сценою розуміється комбінація іменованого вигляду і одного або декількох джерел світла. Якщо в AUTOCAD відкрито декілька малюнків, в кожному з них можна задати і зберегти окремі сцени.
Вживання сцен прискорює роботу, оскільки при тонуванні не потрібно кожного разу заново встановлювати точки зору і джерела світла.
Максимальне число джерел світла в сцені — 500. Їх установку і зміну в сцені можна здійснювати будь-яким доступним способом; окрім іншого допускається їх відключення.
Перед визначенням нової сцени потрібно створити один або декілька іменованих видів за допомогою команд 3dorbit, DVIEW, VIEW або VPOINT а також розташувати на малюнку один або декілька джерел світла.
При визначенні нової сцени слід використовувати команду SCENE вибравши з падаючого меню пункти View > Render > Scene... а потім в діалоговому вікні Scenes натискувати кнопку New.... З'явиться діалогове вікно New Scene де потрібно ввести ім'я сцени. Воно має бути унікальним і містити не більше восьми символів. У області Views необхідно вибрати іменований або поточний вигляд, а із списку Lights — один або декілька джерел світла. Вибір значення *All* включає в сцену всі джерела; для вибору декілька слід виділити їх імена утримуючи такою, що натискує клавішу Ctrl.

Мал. 11.22. Діалогове вікно визначення сцен

Наявні в малюнку сцени можна видаляти і редагувати. Під редагуванням сцени розуміють зміну її імені, пов'язаного з нею вигляду або джерел світла. Всі ці процедури здійснюються в діалоговому вікні Scenes де після вибору сцени із списку для її видалення слід натискувати кнопку Delete а для редагування — кнопку Modify. У останньому випадку завантажується діалогове вікно Modify Scene де і виробляються необхідні налаштування.