artykuł z MA 9/93

ŚWIATŁO I CIEŃ

Jeden z wielkich malarzy powiedział, że natura składa się z walca, stożka i kuli. Firma Electronics Arts przypomniała sobie o tym umieszczając w Deluxe Paint IV nowe opcje cieniowania brył.

W tym artykule wyjątkowo trzeba zacząć od czegoś w rodzaju instrukcji programu. Pierwszy rysunek pokazuje wszystkie możliwości programowego cieniowania opcją GRADIENT FILL kwadratu, koła i trójkąta. Pierwsze dwa sposoby cieniowania znane są z poprzednich wersji programu. Dalej patrząc na następne przykłady zaczyna się pewien problem - jak właściwie program pokrywa cieniem kształty? Zmiana zakresu - RANGES, na taki jak pokazano na następnym przykładzie wyjaśnia dopiero ten mechanizm. Pierwsze dwa proste sposoby to HORIZONTAL - poziomo i VERTICAL - pionowo. Trzeci to HORIZONTAL SHAPE - pokrywa cieniem poziomo dostosowując jednak jego kształt to kształtu figury, coś jak działanie funkcji FILL TYPE WRAP. Następne opcje nazywają się DIRECTIONAL GRADIENTS - ponieważ mają wskaźnik - "gumkę", którym ustala się położenie pierwszego koloru zakresu. Numer 4 i 5 to LINEAR i SHAPED. Pierwszy cieniuje zgodnie z ustawionym wskaźnikiem, drugi dodatkowo dopasowuje cień do kształtu figury. Ostatnie trzy to grupa RADIANT FILLS. Pierwszy (numer 6) to CIRCULAR - pokrywa figurę koncentrycznymi pierścieniami, drugi - CONTOUR robi to samo - dodatkowo dopasowując cień do kształtu figury. Ostatni sposób nazywa się HIGHLIGHT i jak sama nazwa wskazuje symuluje oświetlenie wypukłej bryły. W związku z powyższym niektóre bryły można uzyskać od razu "z narzędzia". Przykładami są pokazane na rysunku niebieski stożek, kafelek w kształcie piramidki i kula z okrągłym wgłębieniem.

Najprostszym sposobem wykorzystania VERTICAL czy HORIZONTAL FILL to rysowanie walców: połówka, powielenie, odwrócenie i gotowe. W przypadku kształtów stożkowatych jak np. lufa możemy zastosować LINEAR FILL kierując wskaźnik prostopadle do zewnętrznej krawędzi połówki. Jest tu jednak maleńka trudność - przy małym rysunku "gumka" wskaźnika jest krótka i nie potrafi dokładnie ustawić się pod zadanym kątem. Takie rysunki najlepiej wykonywać dwa razy większe a potem zmniejszać. Jaki rodzaj wypełnień cieniem pasuje do jakiej figury trzeba ustalić doświadczalnie. Przykład pionka szachowego pokazuje różne rodzaje zastosowanych wypełnień. Pracowicie wykonany rysunek działa okrętowego to też kombinacja różnych dostępnych narzędzi programu. Rysunek kuli wykonany został opcją HIGHLIGHT z małą modyfikacją. Kula oświetlona tak jak na rysunku powinna mieć od strony zacienionej rodzaj "rozświetlenia" konturu. Operację tę przeprowadzamy drukując dodatkowy BRUSH kuli obok, a następnie odcinając z niego mały półksiężyc poprzez nadrukowanie jeszcze raz BRUSH'a prawym klawiszem myszy (czyli kolorem tła). Otrzymany w wyniku tej operacji półksiężyc wycinamy i nakładamy na kulę dobierając kolor pod klawiszem F2. Następnie wykonujemy TRIM i nakładamy mniejszy wycinek jaśniejszym kolorem. Dyski widoczne poniżej są przykładem różnych cieniowań tych samych kształtów. Rysujemy kolorem SOLID elipsę, wycinamy w niej eliptyczny otwór rysując drugą kolorem tła i stawiamy wewnątrz otworu, w środku, pionową kreskę. Kreska ta posłuży później do wykonania dwóch symetrycznych, poziomych cieniowań symulujących otwór w dysku. Ale to potem. Jeżeli otwór wykonany był na odpowiedniej wysokości, wypełnienie jednego dysku przez HORIZONTAL SHAPE a drugiego przez CONTOUR da nam efekt przestrzenny. Tło wewnątrz otworów możemy teraz wypełnić HORIZONTAL FILL a dysk z lewej przechylić przez BRUSH ROTATE ANY ANGLE. Jak widać - dyski tworzą pewną scenę - np. pojazdów UFO, z których ten dalszy ma chyba inny przekrój tarczy - wydaje się jakby miał "ostrzejsze" krawędzie. Płynie z tego jeszcze raz wniosek, że w wypadku cieni, (ale nie tylko) należy efekt dobierać doświadczalnie - jeżeli dobrze wygląda to jest dobry.

Trzeci rysunek pokazuje efekty cienia rzucanego przez bryłę na podłoże. Kształty pokazane w górnej części rysunku to dwie kule - lub półkule - w końcu nie widać ich drugiej części oraz trzy kwadraty - lub sześciany lub coś co wygląda z przodu jak kwadrat. Cienie dodane wraz z podłożem na rysunkach poniżej wyjaśniają sytuację. Bryła A jest najprawdopodobniej kulą a bryła B półkulą. Kształt C jest prostopadłościanem zawieszonym na pewnej wysokości nad podłożem, D jest chyba sześcianem, natomiast E jest zdecydowanie wyższy niż D i na dokładkę ma "na dachu" następną bryłę. Kształty obok to dwie bramy o różnym kształcie. Cienie spełniły tu decydującą rolę w określeniu kształtu brył. Jak rysować kształty cieni nie ma tu potrzeby wyjaśniać, natomiast nakładanie ich na kolorowe podłoże jest tematem niniejszych rozważań. Podłoże składa się z "kafelków" w czterech kolorach - zielonego, żółtego, niebieskiego i różowego. Następnie przygotowujemy cztery ciemniejsze wersje tych samych kolorów. Ustawiamy je w RANGES w kolejności - zielony, ciemnozielony, żółty, ciemnożółty itd. Będzie to drugi zakres, bo pierwszy zarezerwowany był na cieniowanie brył. Kształt cienia przygotowujemy obok i nakładamy go na tło naciskając klawisz F5 - SHADE. Trzeba pamiętać żeby w FILL TYPE ustawiony był ten zakres kolorów tzn. drugi. W momencie nakładania cienia na podłoże każdy jego kolor zmieni się na następny w zakresie (RANGES). Jeżeli z czystej ciekawości wykonamy tę operację ponownie w tym samym miejscu, kolory zmienią się na następne w kolejce a ostatni kolor przeskoczy na pierwsze miejsce i tak dalej. Z tego też powodu na podłożu możemy tylko nałożyć BRUSH a nie ciągnąć go, ponieważ wówczas odbywa się automatycznie kilka operacji po kolei i kolory pomieszają się jak to opisano powyżej. "Ciągnąć" wycinek opcją LINE można wtedy, gdy w ciągu kolorów mamy tylko dwa - kolor i jego cień. Poniżej mamy przykład pewnego problemu geometrycznego. Jak wynika z poprzedniego przykładu cień kuli oświetlonej prawie dokładnie z góry jest kołem, w miarę obniżania źródła światła będzie to oczywiście coraz "dłuższa" elipsa. Nie będziemy tu za bardzo dokładni i założymy, że jest to koło. Nakładamy na kwadrat z podłożem okrągły cień kuli, wykonany po prostu z BRUSH'a kuli opcją SHADE. Wycinamy całość i obracamy w perspektywie wokół osi X o 60 stopni. Nakładamy kulę. Jeżeli podłoże nie zdradza swoim wzorem i kształtem pod jakim kątem jest obserwowane, cień można wykonać o wiele prościej. Zmniejszamy kształt kuli o połowę i wyciągamy go w poziomie przez "Shift" i "x". Kształt koła zmieni się na elipsę której jedna oś jest równa promieniowi koła a druga jego średnicy. Jak wynika ze schematu po lewej stronie obrócenie figury o 60 stopni zmieni jego wysokość o połowę. Da to w efekcie taki sam kształt jak wykonany metodą prostszą. Oczywiście nie całkiem, gdyż występuje jeszcze zbieżność boków lewego i prawego w perspektywie, ale w tym przypadku efekt ten jest trudny do zauważenia.

Jednym z przykładów z wykorzystania cienia jest relief. Niektóre programy mają tą funkcję przygotowaną jako narzędzie, np. IMAGE FX, ale niestety nie Deluxe Paint. Można jednak wykonać relief metodą "chałupniczą". Wykonujemy coś w rodzaju matrycy i formy. Podłoże będzie miało dziurę identyczną jak kształt BRUSH'a. Stemplujemy po prostu BRUSH prawym klawiszem myszy na przygotowanym tle. Na podłożu wykonujemy operację OUTLINE kolorem światła a na BRUSH'u kolorem cienia. Wywołujemy STENCIL przez "Shift" i "~" i blokujemy kolor światła. Nakładamy wycinek na podłoże tak by cień znalazł się na właściwym miejscu - kolor światła pozostaje dzięki STENCIL nienaruszony. Wyłączamy STENCIL, włączamy TRIM i COLOR o barwie podłoża. Nakładamy tak by uzyskać relief, tzn. kształt widoczny tylko dzięki oświetleniu krawędzi z jednej strony i zacienieniu krawędzi z drugiej strony. Nie jest to metoda łatwa, wbrew pozorom, ale do niektórych prostszych rysunków, jak te na przykładzie - jest zupełnie wystarczająca. Cień występuje nie tylko na podłożu rzucany przez bryłę, ale i na wgłębieniu rzucany przez podłoże. Kilka przykładów na dole rysunku pokazuje przykłady gdzie cień bryły na sobie samej jest "odwrotnością" cienia na wgłębieniu o tym samym kształcie. Naciśnięcie klawiszy "Alt" i "r" odwraca porządek kolorów w RANGES i tam gdzie był kolor np. najjaśniejszy będzie teraz najciemniejszy. Na przykładach pokazano wypukłości i wklęsłości na różnych tłach - i znowu widać że efekt trzeba dobierać doświadczalnie. Coś z tych obu przykładów na raz jest na rysunkach przedstawiających planetoidy pokryte wgłębieniami kraterów. Po wykonaniu rysunku kuli cieniowanej (użyto RANDOM dla zwiększenia efektu chropowatości powierzchni) trzeba było wykonać rysunki kraterów. Kwadrat wielkości kuli został podziurawiony okrągłymi otworkami. Opcją FILL TYPE WRAP przekształcono dziurawy kwadrat w dziurawe koło. Tym wzorem można wyciąć otwory w pocieniowanej kuli a tym co otrzymamy wyciąć prawym klawiszem myszy "łatki" wielkości otworów w duplikacie kuli. Łatki przekształcamy w jednokolorowy BRUSH i wykonujemy na nich cienie wgłębień. Przycinamy przez TRIM. Nakładamy na dziurawą kulę. Otrzymujemy kulę z kraterami z obwódką w kolorze tła. Pod owe obwódki możemy podłożyć inny, jaśniejszy niż czerń kolor co zwiększy realizm rysunku. Zmniejszenie rysunku spotęguje ten efekt.

Na koniec "zwykłe" cienie. Pierwszą operacją jest odwrócenie przez BRUSH FLIP VERTICAL obiektu rzucającego cień. Ponieważ napis AMIGA jest na tle nieba, możemy założyć, że światło jest za napisem a cień pada w kierunku obserwatora. Pokazano tu cztery rodzaje wykonania takich cieni - najprostszy wykonany jednym kolorem i o zmniejszonej wysokości i trzy cienie wygięte opcją BRUSH ROTATE SHEAR. Opcja ta "trzyma" górną część BRUSH'a i pozwala przesuwać dolną partię, deformując wycinek. Opcja SHADE była już omówiona, pozostaje tylko przykład umieszczony w górnej prawej części rysunku. Kształt cienia został tam wypełniony zakresem o podobnych kolorach ale w odwróconej kolejności. Najważniejsze jednak było takie dobranie kolorów aby podobne spotkały się na rysunku przy "końcu" cienia wtapiając w tło. W efekcie uzyskujemy "nieostry" koniec cienia imitujący jego rozproszenie. Przykłady te, jak sądzę wyczerpują wszystkie proste metody wykonywania cieni, choć możliwości są oczywiście większe. Jeżeli efekt końcowy będzie wart naszej pracy możemy wykonywać cienie będące "prawidłowymi" geometrycznie używając obrotów perspektywicznych i używając opisanych tu metod to "wtapiania" cieni w obraz.