Фотореализм в визуальных эффектах, рендеринге и играх

Эран Динур
Фотореализм  
в визуальных эффектах, 
рендеринге и играх

The Complete Guide 
to Photorealism
For Visual Effects, Visualization and Games
Eran Dinur
NEW YORK AND LONDON 

Фотореализм  
в визуальных эффектах, 
рендеринге и играх
Эран Динур
Москва, 2025

УДК 004.92/.93
ББК 32.972.13
Д46
Эран Динур
Д46 	 Фотореализм в визуальных эффектах, рендеринге и играх / пер. с англ. 
Е. В. Шукшина. – М.: ДМК Пресс, 2025. – 270 с.: ил. 
ISBN 978-5-93700-291-4
Обладатель премии «Эмми», VFX-супервайзер Эран Динур предлагает читателям погрузиться в более глубокое понимание комплексного взаимодействия 
света, поверхностей, атмосферы и оптических эффектов, а затем обсуждает 
методы достижения этого в цифровой сфере, охватывающие как 3D-, так и 
2D-методологии. Исследуя цвет, поведение света и поверхности, атмосферу, 
шейдинг, текстурирование, физически корректный рендеринг, процедурное 
моделирование, композитинг, мэтт-пейнтинг, эффекты объектива / камеры 
и многое другое, автор предлагает убедительное и элегантное руководство по 
достижению фотореализма в цифровых медиа и созданию изображений, неотличимых от реальных кадров.
Широкий взгляд на объекты исследования делает книгу подходящим как для 
художников по VFX, визуализации и играм, так и для студентов, а также режиссеров, архитекторов, дизайнеров и всех, кто хочет добиться убедительных и реалистичных визуальных эффектов в своих проектах.
УДК 004.92/.93
ББК 32.972.13
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения 
владельцев авторских прав.
ISBN 978-0-36719-925-8 (англ.) 	
© Taylor & Francis, 2022
ISBN 978-5-93700-291-4 (рус.)                                     ©  Перевод, оформление, издание, 
                                                                                         ДМК Пресс, 2025

Посвящается моему отцу, Оури Динуру,  
1934–2020

Оглавление
Предисловие от издательства......................................................... 12
Благодарности................................................................................... 13
Введение............................................................................................. 15
Часть 1. Основные понятия.............................................................. 21
Глава 1. Реальность и фотореализм.........................................................22
Человеческое зрение и камеры....................................................................22
Сходства.....................................................................................................23
Поле зрения...............................................................................................23
Видение разумом......................................................................................25
Зловещая долина...........................................................................................27
Проблема детализации.................................................................................29
Роль недостатков...........................................................................................31
Реальность нереального...............................................................................33
Качество изображения и фотореализм.......................................................34
Технологические процессы в 2D и 3D..........................................................35
Глава 2. Фотореализм в цифровых медиа..............................................37
Визуальные эффекты....................................................................................37
Игры...............................................................................................................39
Визуализация................................................................................................41
Архитектурная визуализация..................................................................41
Визуализация продукта............................................................................45
Глава 3. Цвет.................................................................................................48
Шестислойный подход..................................................................................50
Думая аддитивно..........................................................................................53
Субтрактивный цвет.................................................................................53
Аддитивный цвет......................................................................................54
Цветовой тон, насыщенность и яркость в RGB...........................................55
Операции с цветом.......................................................................................59
Gain (exposure)...........................................................................................60
Offset..........................................................................................................61
Lift..............................................................................................................61
Gamma........................................................................................................61
Насыщенность...........................................................................................63
Разрядность и динамический диапазон......................................................65
Нижний предел.............................................................................................66
Верхний предел.............................................................................................68

Оглавление    7
Часть 2. Реальный мир..................................................................... 71
Глава 4. Главное о свете..............................................................................72
Свет как волны..............................................................................................73
Свет как частицы...........................................................................................74
Затухание света.............................................................................................74
Прямое и непрямое освещение...................................................................76
Что такое «рассеянный свет»?......................................................................77
Глава 5. Взаимодействие света.................................................................79
Поглощение...................................................................................................80
Отражение и рассеивание............................................................................81
Зеркальное отражение..............................................................................81
Диффузное отражение..................................................................................85
Рассеивание...............................................................................................85
Подповерхностное рассеивание..............................................................86
Пропускание и преломление.......................................................................87
Альбедо..........................................................................................................89
Глава 3. Дневной свет.................................................................................92
Солнце............................................................................................................92
Атмосфера.....................................................................................................94
Отражение и поглощение.............................................................................96
Атмосферное рассеивание............................................................................97
Рэлеевское рассеяние................................................................................97
Рассеяние Ми.............................................................................................98
Объемный свет........................................................................................100
Воздушная перспектива.............................................................................100
Воздух......................................................................................................101
Капли воды..............................................................................................102
Дымка......................................................................................................103
Глава 7. Ночь и искусственное освещение............................................107
Естественный ночной свет.........................................................................107
Эффект Пуркине......................................................................................107
Искусственное освещение..........................................................................108
Цветовая температура............................................................................108
Интенсивность света..............................................................................109
Распространенные типы ламп...............................................................110
Модификаторы света..............................................................................111
Глава 8. Тени.............................................................................................. 113
Мягкость тени..............................................................................................114
Цвет тени.....................................................................................................117
Перекрывающиеся тени.............................................................................118
Вложенные тени..........................................................................................118
Контактные тени.........................................................................................119

8    Оглавление
Глава 9. Основные свойства материалов............................................. 120
Диэлектрические материалы.....................................................................120
Диэлектрический диффузионный/зеркальный баланс.......................120
Эффект Френеля......................................................................................121
Металлы.......................................................................................................123
Глава 10. Характеристики объектива и камеры.................................. 125
Расфокус.......................................................................................................125
Глубина резкости.....................................................................................126
Боке..........................................................................................................128
Дисторсия объектива..................................................................................129
Хроматическая аберрация.........................................................................131
Блики в объективах.....................................................................................132
Простое свечение....................................................................................133
Дифракционные всплески......................................................................133
Дополнительные элементы бликов.......................................................134
Грязь и дефекты......................................................................................134
Анаморфные блики объективов............................................................135
Свечение объектива................................................................................135
Размытие движения....................................................................................137
Зернистость.................................................................................................138
Часть 3. Компьютерный мир..........................................................141
Глава 11. Рендеринг и освещение......................................................... 144
От сканлайна до трассировки пути............................................................144
Сканлайн-рендеринг/растеризация......................................................145
Трассировка лучей..................................................................................145
Проблема глобального освещения.........................................................147
Источник рассеянного света..................................................................148
Окклюзия окружения..............................................................................149
Метод Radiosity и метод фотонных карт...............................................149
Трассировка пути....................................................................................150
Рендеринг с допущениями или без допущений...................................151
Традиционные источники света................................................................153
Точечные источники света и прожекторы............................................153
Направленный свет.................................................................................154
Современные источники света..................................................................154
Источник поверхностного освещения  
и источники света геометрии................................................................154
Освещение на основе изображений......................................................155
Процедурные HDR-среды.......................................................................157
Фотометрические источники освещения.............................................158
Основные стратегии для PBR-освещения.................................................159
Масштаб превыше всего.........................................................................159
Естественное дневное освещение.........................................................160

Оглавление    9
Цвет небесного излучения.....................................................................161
Окклюзия окружения для сцен  
на открытом воздухе..............................................................................161
Дневные интерьерные сцены................................................................162
Искусственное освещение......................................................................163
Глава 12. Шейдинг.................................................................................... 165
Краткий обзор эволюции шейдеров..........................................................165
Модель BRDF-шейдинга.............................................................................166
Рассеивание.............................................................................................167
Параметр материала диэлектрик-металл.............................................168
Отражение...............................................................................................169
Покрытие.................................................................................................170
Пропускание............................................................................................171
Подповерхностное рассеивание............................................................173
Свечение..................................................................................................174
Дополнительные функции BRDF...........................................................174
Глянец (sheen)..........................................................................................174
Интерференция в тонких пленках (thin-film interference)...................175
Дисперсия (dispersion)............................................................................175
Другие распространенные шейдеры.........................................................175
Шейдеры для автомобильной краски....................................................176
Объемные шейдеры................................................................................176
Шейдеры для волос и шерсти.................................................................177
Глава 13. Текстурирование...................................................................... 180
PBR-текстурирование.................................................................................181
Линейный цветовой рабочий процесс..................................................182
Карта base color.......................................................................................182
Различия между диэлектриком и металлом.........................................183
Безопасный диапазон PBR.....................................................................183
Контрастность и насыщенность.............................................................183
Избегая чрезмерно насыщенной карты цвета......................................184
Карта roughness.......................................................................................184
Карта metallic..........................................................................................185
Карта bump (normal)...............................................................................186
Карта ambient occlusion (AO)..................................................................187
Карта displacement (height)....................................................................188
Карта transparency в сравнении с картой opacity.................................189
Рабочие процессы создания текстур.........................................................189
Текстуры из изображений..........................................................................190
Съемка и подготовка фотографий к текстурированию............................191
Разрешение..............................................................................................191
Запеченный свет.....................................................................................192
Угол, перспектива и фокус......................................................................192
Экспозиция..............................................................................................192

10    Оглавление
Оптимизация фотографий для тайлинга..............................................193
Процедурные текстуры...............................................................................193
Объединение рабочих процессов..............................................................195
Глава 14. Моделирование....................................................................... 200
Моделирование с учетом освещения........................................................200
Процедурное моделирование....................................................................202
Моделирование рельефа местности......................................................202
Возвышение, основанное на фракталах................................................202
Симуляция эрозии..................................................................................204
Фильтры для скульптинга и создания рельефа....................................204
Моделирование растений.......................................................................207
Часть 4. Мир 2D................................................................................209
Глава 15. Интеграция 2D-элементов..................................................... 212
Подбор цветов.............................................................................................212
Края: проблемы и решения........................................................................213
Соответствие фоновой яркости.............................................................214
Подавление паразитных рефлексов......................................................214
Края и внутренняя маска........................................................................216
Восстановление краев.............................................................................217
Извлечение без масок.............................................................................218
Размытие краев и их цвет......................................................................220
Лайтврапинг............................................................................................220
Глава 16. Интеграция элементов компьютерной графики................ 221
Композитинг с использованием проходов рендеринга...........................221
Проходы освещения................................................................................222
Вспомогательные проходы.....................................................................225
Маски теней и окклюзия окружения.....................................................225
Проходы matte и id..................................................................................228
Z-depth.....................................................................................................228
Дип-композинг...........................................................................................229
Совершенствование CG в композитинге...................................................230
Разрешение рендера...............................................................................230
Эффект затуманивания..........................................................................231
Свечение ярких областей.......................................................................231
Проход Albedo и контраст.......................................................................231
Обработка краев..........................................................................................232
Глава 17. Освещение в 2D ...................................................................... 234
Релайтинг цветом........................................................................................234
Проблема отражений..................................................................................235
Эффект Френеля......................................................................................237
Дробление отражений............................................................................238
Создание теней............................................................................................239