Лекция
Введение к дисциплине «Освещение локации в играх и кинематографе»
Освещение играет ключевую роль в формировании визуального восприятия сцены как в интерактивных, так и в линейных медиапроектах. В кинематографе свет задает атмосферу, подчеркивает драматургию, фокусирует внимание зрителя и помогает передать настроение сцены. В играх освещение дополнительно влияет на геймплей, навигацию игрока и погружение в виртуальный мир.
Дисциплина «Освещение локации в играх и кинематографе» посвящена изучению теоретических основ и практических приемов постановки света. В рамках курса рассматриваются виды освещения, его физические и художественные свойства, принципы построения световых схем, а также технические особенности реализации света в различных программных средах — от игровых движков до систем визуальных эффектов.
Цель курса — научить студентов создавать выразительное и функциональное освещение, которое усиливает визуальный стиль проекта, подчеркивает ключевые элементы композиции и способствует эффективному повествованию. Особое внимание уделяется анализу освещения в известных фильмах и видеоиграх, а также созданию собственных световых решений для заданных сцен и локаций.
Знание основ освещения необходимо каждому специалисту, работающему в сфере визуальных искусств — от художника по окружению до технического директора. Освещение — это не просто технический инструмент, а важнейшее выразительное средство, которое превращает изображение в полноценную визуальную историю.
Рис. появление света и его восприятие человеком (детальнее рассмотрение - ниже)
Из-за большого числа этапов процесса зрительного восприятия его отдельные характеристики рассматриваются с точки зрения разных наук — квантовой физики, оптики, биофизики, психологии, физиологии, химии (биохимии). На каждом этапе восприятия возникают искажения, ошибки, сбои, но мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы. Эти процессы носят неосознаваемый характер и реализуются в многоуровневой автономной корректировке искажений.
По мнению известного британского нейрофизиолога Ричард Маслэнда (Richard H. Masland) , в области физиологии зрения еще многое остается неизвестным, а высшие зрительные центры изучены лишь в самых общих чертах .
Свет — это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Он распространяется волнами и несет энергию.
В физике электромагнитное излучение ( ЭМИ ) — это самораспространяющаяся волна электромагнитного поля , которая переносит импульс и лучистую энергию в пространстве. Оно охватывает широкий спектр, классифицируемый по частоте или обратной ей длине волны, начиная от радиоволн , микроволн , инфракрасного излучения , видимого света , ультрафиолета , рентгеновских лучей и гамма-лучей . Все формы ЭМИ распространяются со скоростью света в вакууме и демонстрируют корпускулярно-волновой дуализм , ведя себя и как волны, и как дискретные частицы, называемые фотонами.
Первопричина возникновения электромагнитного излучения является переменное электрическое поле – ускоренно-движущийся заряд (любая заряженная частица) или переход электрона с одного на другой энергетический уровень.
Электромагнитное излучение создается путем ускорения заряженных частиц, таких как от Солнца и других небесных тел, или искусственно генерируется для различных применений. Его взаимодействие с веществом зависит от длины волны, что влияет на его использование в коммуникациях, медицине, промышленности и научных исследованиях. Радиоволны обеспечивают вещание и беспроводную связь , инфракрасное излучение используется в тепловизионной съемке , видимый свет необходим для зрения, а излучение с более высокой энергией, такое как рентгеновские и гамма-лучи, применяется в медицинской визуализации, лечении рака и промышленном контроле. Воздействие высокоэнергетического излучения может представлять опасность для здоровья, что делает экранирование и регулирование необходимыми в определенных приложениях.
Видимый спектр света — это диапазон длин волн от примерно 380 до 750 нанометров.
Человеческое восприятие света тесно связано с физиологией глаза и психологией восприятия. Важные особенности:
Адаптация: зрачок регулирует количество света, попадающего в глаз.
Цветовое зрение: сетчатка содержит колбочки, чувствительные к красному, зеленому и синему цветам. Их комбинированная работа создает ощущение полного спектра цветов.
Контраст и тени: важны для оценки формы, текстуры и глубины объектов.
Освещение играет ключевую роль в передаче информации, создании атмосферы и управлении вниманием зрителя. В визуальных искусствах (кино, фото, живопись, дизайн) свет — основной выразительный инструмент.
Свет — это электромагнитное излучение в диапазоне длин волн примерно от 380 до 740 нанометров. Именно этот диапазон воспринимается человеческим глазом и называется видимым светом.
Основные части глаза, участвующие в процессе зрения:
Роговица и хрусталик — фокусируют свет на сетчатке.
Зрачок — регулирует количество света, попадающего внутрь.
Сетчатка (retina) — внутренняя оболочка глаза, содержащая светочувствительные клетки:
Палочки — чувствительны к слабому освещению, не различают цвет.
Колбочки — работают при ярком свете, отвечают за цветовое зрение:
S-колбочки — чувствительны к синему цвету (≈420 нм)
M-колбочки — к зеленому (≈530 нм)
L-колбочки — к красному (≈560 нм)
Полноценное восприятие всей цветовой гаммы обеспечивает йодопсин, который в свою очередь бывает нескольких видов:
Свет преобразуется в электрические сигналы в фоторецепторах.
Эти сигналы передаются по зрительному нерву в затылочную долю головного мозга.
Мозг анализирует информацию — формирует зрительное восприятие: цвет, форму, движение, глубину и др.
Человеческий глаз трихроматичен — различает цвета через сравнение сигналов от трех типов колбочек.
Это объясняет, почему экраны (RGB) могут воспроизводить тысячи оттенков, комбинируя три базовых цвета.
Другие виды животных способны видеть различные части светового спектра ; например, пчелы могут видеть в ультрафиолетовом диапазоне , в то время как змеи могут точно нацеливаться на добычу с помощью своих ямочных органов , которые чувствительны к инфракрасному излучению. Рак -богомол обладает, возможно, самой сложной зрительной системой среди всех видов. Глаз рака-богомола содержит 16 цветовых рецептивных колбочек, тогда как у людей их всего три. Разнообразие колбочек позволяет им воспринимать расширенный набор цветов в качестве механизма выбора партнера, избегания хищников и обнаружения добычи.
Трансдукция — это процесс, посредством которого энергия от внешних стимулов преобразуется в нейронную активность. Сетчатка содержит три различных слоя клеток: слой фоторецепторов, слой биполярных клеток и слой ганглиозных клеток. Слой фоторецепторов, где происходит трансдукция, находится дальше всего от хрусталика. Он содержит фоторецепторы с различной чувствительностью, называемые палочками и колбочками. Колбочки отвечают за восприятие цвета и бывают трех различных типов: красный, зеленый и синий. Палочки отвечают за восприятие объектов при слабом освещении. Фоторецепторы содержат внутри себя особое химическое вещество, называемое фотопигментом, которое встроено в мембрану ламелл; один человеческий стержень содержит около 10 миллионов таких молекул. Молекулы фотопигмента состоят из двух частей: опсина (белка) и ретиналя (липида). Существует 3 определенных фотопигмента (каждый со своей собственной чувствительностью к длине волны), которые реагируют по всему спектру видимого света. Когда соответствующие длины волн (те, к которым чувствителен определенный фотопигмент) попадают на фоторецептор, фотопигмент разделяется на два, что посылает сигнал в биполярный клеточный слой, который в свою очередь посылает сигнал в ганглиозные клетки, аксоны которых образуют зрительный нерв и передают информацию в мозг.
Гипотеза о двух потоках переработки зрительной информации — предположение о существовании в коре головного мозга двух потоков обработки информации — вентрального и дорсального. Гипотезу выдвинул в 1983 году нейропсихолог Мишкин с сотр. Мишкин с сотр. выдвинул гипотезу, что в коре головного мозга имеется два анатомически и функционально различных пути для обработки двух видов зрительной информации — пространственной (канал для обработки этого вида информации он назвал системой «Где?») и предметной (соответственно, система «Что?»). К такому предположению его привели эксперименты на макаках-резусах с повреждениями различных областей коры головного мозга. Так, при повреждении нижней височной области, обезьяна не могла различать объекты, представленные в зрительном поле, тогда как при повреждении теменных областей животное не определяло пространственное положение .
Слепое пятно — область на сетчатке без фоторецепторов (в месте выхода зрительного нерва).
Адаптация к свету:
Световая адаптация — при переходе из темноты на свет.
Темная адаптация — наоборот.
Цветовая слепота (дальтонизм) — нарушение цветового восприятия (обычно связано с отсутствием одного типа колбочек).
Источник электромагнитного излучения является переменное электрическое поле – ускоренно-движущийся заряд или переход электрона с одного на другой энергетический уровень . Высокочастотное излучение образуется благодаря непрерывному и массовому процессу переходов электронов между энергетическими уровнями.
Излучение фотона света при переходе атома с зарядом ядра +Ze с третьего энергетического уровня во второй. ---- До 1923 года большинство физиков отказывались верить в то, что электромагнитное излучение обладает квантовыми свойствами. Вместо этого они склонны были объяснять поведение фотонов квантованием материи, как, например, в модели атома водорода, предложенной Бором. Хотя все полуклассические модели были опровергнуты экспериментами, они привели к созданию квантовой механики.
Хорошо известно, что при нагревании до определенных температур вещества начинают излучать свет: будь то вольфрамовый волосок в электрической лампочке или наше небесное светило, температура на поверхности которого составляет около шести тысяч градусов Цельсия
Учеными было установлено, что энергия атомов носит дискретный характер и изменяется определенными скачками, свойственными для каждого атома. Эти установленные возможные значения энергий атомов получили названия энергетических или квантовых уровней. Электроны, находясь на одном из высших энергетических уровней, самопроизвольно переходят на более низшие через промежуток времени порядка 10−8 секунды. При этом самопроизвольный переход из низшего состояния в любое другое невозможен. Этот уровень называется основным, в то время, как остальные — возбужденными. В нормальных условиях все атомы находятся в своих основных энергетических состояниях. Для того, чтобы возбудить атом, ему необходимо сообщить некоторую энергию, причем для каждого атома существует определенная наименьшая порция энергии, переводящая из основного состояния в возбужденное (так для водорода эта величина равна 10,1 эВ — это расстояние между его первым и вторым энергетическими уровнями).
При переходе из более высоких состояний в более низкие испускается порция энергии — фотон. Согласно формуле Планка испускаемая энергия рассчитывается так:
,
где h — постоянная Планка, а νnm — частота фотона при переходе из уровня n на уровень m (n>m), которую можно рассчитать через энергии этих уровней: 
С ростом температуры тела излучение дополняется все более высокими частотами. Таким образом, излучение тела, нагретого до нескольких тысяч градусов, будет представлять сплошной спектр: от инфракрасного до ультрафиолетового.
Видимый свет – образуется при переходах электронов между валентными уровнями атомов, которые требуют сравнительно малых энергий (обычно несколько электрон-вольт).
коротковолновые излучения, например Рентгеновские лучи – возникают при глубоких квантовых переходах, когда электрон выбивается из внутреннего слоя атома (например, K- или L-слоя) и другой электрон заполняет его место, выделяя очень высокоэнергетический фотон.
светотень в рисунке создает иллюзию трехмерного пространства на двухмерной поверхности с помощью светлых и темных форм. Так как свет, попадая на объект, распределяется неравномерно и под разными углами, степень освещенности различных его сторон также сильно различается.
Свет можно условно разделить на естественный и искусственный.
Солнце — основной источник дневного света. Характеризуется высокой яркостью и переменной температурой цвета в зависимости от времени суток.
Луна — отраженный солнечный свет, слабый по интенсивности.
Огонь (костры, свечи, молнии) — источники с теплым спектром.
Лампы накаливания — теплый свет (около 2700K), мягкий и уютный.
Люминесцентные лампы — холодный или нейтральный свет, часто используется в офисах.
Светодиоды (LED) — могут имитировать разную температуру цвета, энергоэффективны.
Галогенные лампы, неон, лазеры и др.
В приложениях компьютерной графики реального времени, например в компьютерных играх, выделяют три основных вида источников света :
Они лишь приближенно описывают свои аналоги в физическом мире, тем не менее в сочетании с качественными моделями затенения, например затенением по Фонгу они позволяют создавать вполне реалистичные изображения.
Важно понимать, что выбор источника влияет не только на яркость, но и на эмоциональную окраску сцены.
Цвета в изображении могут быть описаны по нескольким характеристикам:
Оттенок (Hue) – основной цвет, например, красный, синий или зеленый.
Насыщенность (Saturation) – интенсивность цвета, от бледного до яркого.
Яркость (Brightness) – уровень светлоты или темноты цвета.
Контрастность (Contrast) – разница между светлыми и темными областями изображения.
Тональность (Tone) – баланс между теплыми (красные, оранжевые) и холодными (синие, зеленые) оттенками.
изображение природы с разными цветовыми оттенками добивается программными (изменение оттенка) или аппаратными средствами (использование прорачнымх материалов светофильров)
изображение природы с разной насышенностью
Измеряется в люксах или канделах. Определяет, насколько ярким выглядит объект. Сильное освещение подчеркивает детали, слабое может скрыть их.
Измеряется в кельвинах (K):
Теплый свет: 2000–3500K (желто-оранжевый оттенок)
Нейтральный белый: 4000–5000K
Холодный свет: 5500K и выше (голубоватый оттенок)
Температура влияет на восприятие пространства: теплый свет делает его уютным, холодный — строгим и современным.
Цветовая температура обычных электрических ламп
Помимо цветовой температуры, выделяют еще параметр смещения (англ. tint) — степень отклонения цвета в зеленый или пурпурный. Вместе с температурой этот параметр позволяет описать любой монохроматический свет. Понятие смещения чаще всего используется в фотографии для определения точных параметров необходимого конверсионного светофильтра при съемке. Различные источники света характеризуются не только различной температурой, но и смещением (например, лампы дневного света имеют смещение в пурпурный или зеленый). Большинство цветомеров кроме цветовой температуры могут непосредственно выдавать величину смещения в специальных единицах — миредах (англ. mired), что соответствует градуировке конверсионных фильтров.
Определяется размером источника относительно объекта и расстоянием:
Мягкий свет создает плавные тени (рассеянное освещение, например, облачное небо или софтбокс).
Жесткий свет дает резкие тени (точечный источник, как солнце в ясную погоду или фонарик).
Мягкость влияет на визуальное восприятие лица, форм и текстур.
Дом выше кажется светло-кремовым в полдень, но здесь, в тусклом свете перед полным восходом солнца, кажется голубовато-белым. Обратите внимание на цветовую температуру восхода солнца на заднем плане.
Операторы видеокамер могут балансировать белый цвет для объектов, которые не являются белыми, приглушая цвет объекта, используемого для балансировки белого. Например, они могут привнести больше тепла в изображение, балансируя белый цвет на чем-то светло-голубом, например, на выцветшей синей джинсовой ткани; таким образом балансировка белого может заменить фильтр или осветительный гель, когда они недоступны.
Кинематографисты не «балансируют белый» так же, как операторы видеокамер; они используют такие методы, как фильтры, выбор кинопленки, предварительная вспышка и, после съемки, цветокоррекция , как путем экспозиции в лабораториях, так и цифровым способом. Кинематографисты также тесно сотрудничают с художниками-декораторами и осветительными бригадами для достижения желаемых цветовых эффектов.
Для художников большинство пигментов и бумаг имеют холодный или теплый оттенок, так как человеческий глаз может обнаружить даже незначительное количество насыщенности. Серый, смешанный с желтым, оранжевым или красным, является «теплым серым». Зеленый, синий или фиолетовый создают «холодные серые». Это ощущение температуры является обратным по отношению к реальной температуре; более синий описывается как «более холодный», хотя он соответствует более высокотемпературному черному телу .
 |
|
| "Теплый" серый | "Холодный" серый |
| Смешанный с 6% желтого | Смешанный с 6% синего |
Дизайнеры освещения иногда выбирают фильтры по цветовой температуре, обычно для соответствия свету, который теоретически является белым. Поскольку светильники, использующие разрядные лампы, производят свет со значительно более высокой цветовой температурой, чем вольфрамовые лампы , использование их в сочетании может потенциально создать резкий контраст, поэтому иногда светильники с HID-лампами , обычно производящими свет 6000–7000 К, оснащаются фильтрами 3200 К для имитации вольфрамового света. Светильники с функциями смешивания цветов или с несколькими цветами (если они включают 3200 К) также способны производить свет, подобный вольфрамовому. Цветовая температура также может быть фактором при выборе ламп , поскольку каждая из них, вероятно, будет иметь различную цветовую температуру.
Освещение напрямую влияет на эмоциональное восприятие сцены или изображения.
Наша эмоциональная реакция на цвет невероятно сильна. Восприятие цвета зависит от физиологических особенностей ваших глаз и от состояния нервной системы, от жизненного опыта и окружающей обстановки. Нет "плохих" или "хороших" цветов, речь идет лишь о возможности выбора видов цветовой коммуникации.
Между цветовым решением и естественным восприятием человека существует определенная зависимость. Достоверно установлено, что каждый цвет вызывает подсознательные ассоциации. Цвет может привлекать и отталкивать, вселять чувство спокойствия и комфорта или возбуждать и тревожить.
Освещение оказывает глубокое эмоциональное и психологическое воздействие на человека, особенно в визуальных искусствах, фотографии, кино и играх. Ниже — как различные типы освещения влияют на настроение:
Яркий дневной свет
Ассоциации: энергия, радость, безопасность, ясность.
Настроение: бодрое, позитивное, активное.
Применение: сцены счастья, свободы, жизненной активности.
Теплый свет золотого часа
Ассоциации: романтика, уют, ностальгия, тепло.
Настроение: умиротворенное, мечтательное, мягкое.
Применение: сцены воспоминаний, воссоединения, любви, эстетики природы.
Синий час / холодный свет
Ассоциации: задумчивость, одиночество, тайна.
Настроение: меланхоличное, интроспективное, загадочное.
Применение: сцены размышлений, переходов, тишины, утраты.
Ночное освещение
Ассоциации: опасность, тайна, уединение, напряжение.
Настроение:
С теплым светом (лампы, свечи): уют, покой.
С холодным (уличные фонари, неон): отстраненность, тревога.
Применение:
Уют — домашние сцены.
Тревога — триллеры, сцены преступлений, шпионские эпизоды.
Контрастный свет (высокий контраст, резкие тени)
Ассоциации: драматизм, напряжение, конфликт.
Настроение: тревожное, острое, неопределенное.
Применение: детективы, хоррор, триллеры.
Рассеянный / мягкий свет (туман, облака)
Ассоциации: таинственность, печаль, мечтательность.
Настроение: неопределенность, интрига, грусть.
Применение: сцены сна, фантазии, или перехода между реальностями.
Направленный свет (спотлайт, фонарик)
Ассоциации: исследование, фокус, изоляция.
Настроение: тревожность, сосредоточенность, одиночество.
Применение: сцены поиска, допроса, театральные акценты.
Ниже — примеры:
| Тип освещения | Эмоциональный эффект |
|---|---|
| Теплый мягкий свет | Уют, романтика, ностальгия |
| Холодный жесткий свет | Напряжение, отчужденность, тревога |
| Контровой свет | Драма, таинственность |
| Низкое фронтальное освещение | Ужас, зловещий эффект («эффект костра снизу») |
| Диффузный дневной свет | Естественность, спокойствие |
| Мерцание (например, от свечи) | Интимность, мистика, нестабильность |
Освещением можно управлять восприятием пространства, подчеркивать главные объекты, вызывать конкретные чувства у зрителя — от спокойствия до тревоги.
Цветовой круг или цветовой круг — это абстрактная иллюстративная организация цветовых оттенков по кругу, которая показывает взаимосвязи между основными цветами , вторичными цветами , третичными цветами и т. д.
Некоторые источники используют термины «цветовой круг» и «цветовой круг» взаимозаменяемо; однако, один или другой термин может быть более распространенным в определенных областях или определенных версиях, как указано выше. Например, некоторые резервируют термин « цветовой круг» для механических вращающихся устройств, таких как цветные вершины , фильтрующие круги или диск Ньютона . Другие классифицируют различные цветовые круги как цветные диски , цветные диаграммы и разновидности цветовой шкалы
| цвет | Эмоциональное значение | Примеры применения | Примеры исполнения |
| Теплые тона (оранжевый, желтый) | Уют, ностальгия, тепло | Семейные сцены, флэшбеки |  |
| Холодные тона (синий, голубой) | Одиночество, страх, отстраненность | Триллеры, драмы |  |
|
Красный
|
цвет относится к теплым цветам и является
выражением магнетической животворной силы,
поэтому на психическом уровне он оказывает
стимулирующее действия на жизненные силу и
активность человека. используетсядля активизации
человека, проведения революций, деонстраций
|
Экшн, драмы ужасы боевики |
|
|
Оранжевый
|
является важным энергетическим источником для
восприятия новых идей и одновременно дает импульс для их реализации.
|
|
|
|
Желтый
|
он относится к теплым цветам и, ассоциируясь в нашем
сознании со светом солнца, вызывает в нас чувство подъема.
Желтый цвет оказывает стимулирующее влияние на интеллект и интуицию.
|
|
|
|
Зеленый
|
связан с процессами развития органической жизни и
является источником необходимой для этого энергии.
Он поддерживает процессы роста и изменений как
неизбежную и необходимую составную часть человеческой
жизни и делает человека более гибким и открытым. используется для успокоений
|
Фантастика, хоррор |
|
|
Голубой
|
оказывает, прежде всего, успокаивающее действие на
нервную систему, приводя Вас в состояние внутреннего покоя и
радостной отрешенности. Темно-голубые тона повышают
Вашу способность к осознанному и положительному
проявлению сильных эмоций.
|
|
|
|
Синий
|
обладает теми же свойствами, что и голубой, однако из-за
более высокой интенсивности цвета его воздействие на
организм человека значительно сильнее.используется для успокоений
|
|
|
|
Фиолетовый
|
•оказывает сильное влияние на дух человека. Благодаря
сильному воздействию фиолетового цвета на подсознание,
Вы можете освободиться от глубинных страхов и превратить
их в созидательную силу.
|
Психологические сцены |
|
| белый |
это цвет чистоты, надежды и начала. Он символизирует новую страницу в жизни, чистый лист бумаги, готовый к творчеству и самовыражению. Белый цвет также ассоциируется с невинностью и целомудрием. |
 |
Комментарии
Оставить комментарий
Освещение локаций в играх и кинематографе
Термины: Освещение локаций в играх и кинематографе