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Tutorial: Schatten

Tutorial: Wie wird der Schatten gemacht?

Erstellt von Mantikor, vielen Dank!

Tutorial: Wie wird der Schatten gemacht?


Was sie grundsätzliches wissen sollten



Zunächst einmal sollten Sie sich bewußt sein, daß sie versuchen, einen dreidimensionalen Sachverhalt 2-Dimensional darzustellen.
Eine Lichtquelle, die einen Schatten wirft, kann sich an der gleichen Stelle befinden im 2-Dimensionalen Bild, jedoch vom Auge an unterschiedliche Stellen interpretiert werden. So hat sich die Position der Lichtquelle oben nicht verändert, jedoch wird durch Veränderung der Länge des Lampenfostens die Lichtquelle im 3-Dimensionalen Raum geändert.

Das hat, wie sie sehen können, Auswirkungen auf den Verlauf des Schattens. In der ersten Position scheint die Lampe in gleicher Höhe mit dem Objekt zu stehen, in der zweiten scheint sie sich näher am Betrachter zu befinden, als das Objekt.

Wieso ist der Schatten nicht schwarz?


Ein Schatten ist zwar dunkler, als die Umgebung, jedoch nicht komplett schwarz. Das kommt daher, weil auf die schattierte Fläche immer noch Licht ankommt. Ein Objekt verhindert zwar den direkten Lichteinfall von der Lichtquelle, jedoch gibt es jede Menge Streulicht, welches dort reinstreut. Es gilt: Je dunkler der Schatten ist, desto näher befindet sich das Objekt an der Fläche, auf die ein Schatten geworfen wurde.

Werfen 2 Objekte einen Schatten auf die gleiche Stelle, kann die Stelle dunkler sein, als der restliche Schatten, den Objekt 1 wirft. Das kann man leicht ausprobieren. Stellen sie sich vor eine Wand, so daß sie darauf einen Schatten werfen. Wenn sie nun ihre Hand vor sich halten, so werden sie die Konturen ihrer Hand in ihrem eigenen Schatten trotzdem erkennen können. Weil die Hand näher an der Wand ist, schirmt sie mehr Streulich ab, erzeugt also einen dunkleren Schatten, als der Rest ihres Körpers. Zum Pixeln ist dieser Sachverhalt normalerweise nicht so wichtig, es sollte aber im Hinterkopf behalten werden, daß Schatten unterschiedlich tief sein können. Interessant kann der Aspekt werden, wenn man darstellen will, daß ein Schatten auf eine Kugel fällt. Verschiedene Punkte auf der Kugeloberfläche werden verschieden nah am Objekt sein, somit wird der Schatten unterschiedlich dunkel sein. Berücksichtigt man das, kann es helfen, die Kugel mehr wie eine Kugel aussehen zu lassen.

Es gilt übrigens auch, daß ein größeres Objekt einen etwas dunkleren Schatten wirft, als ein kleines, ebenfalls, weil es mehr Streulicht abschirmt. Die Kanten eines Schattens sind normalerweise heller, als ihr Mittelpunkt. Zum Pixeln ist das aber auch nicht so wichtig, da der Unterschied meißtens nicht dargestellt wird.

Welche Rolle spielt die Wahl der Lichtquelle?


Diese Wahl kann schon das Ergebnis entscheidend beeinflussen. Manche Lichtquellen streuen weniger, als andere, weswegen ein Schattenwurf dunkler oder heller sein kann. So streut das Sonnenlicht extrem viel, etwas weniger eine Glühbirne. Noch weniger Streuung hat eine Kerzenflamme oder ein Halogenlicht. Am wenigsten Streuung hat ein Laser. Würde ein Raum einzig durch Laser-Licht ausgeleuchtet werden, so würden die Objekte schwarze Schatten werfen. (naja, in einem solchen Raum würden wir eh nichts sehen, dennoch wären die Schatten schwarz).

Ab wann ist ein Schatten überhaupt ein Schatten?



Farben können unterschiedliche Bedeutungen haben. Einen Schatten macht nicht nur die Farbe allein aus, sondern auch die Position. Das Gehirn interpretiert eine Farbe erst anhand des Bildes. Ist die Farbe an einer Stelle, wo das Gehirn einen Schatten erwartet, nimmt man diese Farbe als eine hellere Farbe war, die einfach beschattet wird. Das sollten Sie im Hinterkopf behalten, denn es bedeutet, wenn sie in ihrem Bild Schattierungen vornehmen, dabei jedoch eine Fläche vergessen, kann es passieren, daß diese Fläche hell leuchtend scheint, da das Gehin einem vorgibt, es sei eine sehr helle, jedoch schattierte Farbe.

Wie zeichne ich einen Schatten ein?


Man muß erst die Position der Lichtquelle festlegen. Hierbei brauche ich 2 Punkte: Der Punkt, an dem die Lichtquelle liegt, und der Punkt, an dem die Lichtquelle liegen würde, wenn sie 0 Pixel hoch wäre. Bei der Lampe ist das der Punkt, wo der Pfosten endet, also wo er auf den Untergrund aufkommt. Wieso das wichtig ist, wird später ersichtlich.

Wie geht man nun vor?



Man legt eine Grade durch den Lichtpunkt, sowie der Ecke des Objektes, von welchem man wissen möchte, was für einen Schatten dieser wirft. Nun muß man bestimmen, an welcher Stelle die Grade auf den Boden trifft. Nun kommt der Punkt ins Spiel, den wir bestimmt haben, hätte die Lichtquelle keine Höhe. Gleiches muß man nun für den Punkt des Objektes machen, dessen Schattenwurf wir bestimmen wollen. meißtens ist das relativ einfach, weil es sich um eine Hausecke o.ä. handelt und der gesuchte Punkt die untere Hausecke ist, wie in diesem Fall. Ist dieser Punkt jedoch "freischwebend", so muß man den Punkt bestimmen, also festlegen, wie hoch der Punkt über der Grundfläche schwebt.


Hat man das gemacht, so projeziert man den Lichtstrahl auf die Ebene, indem man eine Grade zwischen dem auf den Grund projezierten Lichtpunkt und dem auf den Grund projezierten Objektpunkt einzeichnet. Wo sich die beiden Graden treffen, trifft der Schatten auf den Untergrund.

[Shade9]
Dieses Spiel wiederholt man mit allen Ecken, die dafür in Frage kommen, Schatten zu werfen. Hat man die einzelnen Punkte, so kann man diese miteinander verbinden in der Reihenfolge, wie die Objektpunkte auch miteinander verbunden wurden, und erhält ein Vieleck, welches mit der Schattenfarbe gefüllt den Schattenwurf des Objektes darstellt.

Schatten auf schiefer Ebene



In diesem Fall soll der Schatten nicht auf den ebenen Untergrund fallen, sondern auf eine schiefe Fläche. Diese Fläche liegt mit der linken und hinteren Kante auf der Grundebene (sie könnte jedoch auch anders liegen). Wie geht man hier vor? Im Prinzip genau so, wie schon zuvor, nur daß man den Lichtstrahl dieses Mal auf die schiefe Fläche projezieren muß. Deswegen muß man herausfinden, wo sich die Objekte auf einer Ebene befinden würden, die die gleiche Ausrichtung hat, wie diese Fläche. In diesem besonderen Fall wird sogar das Objekt von der Fläche geschnitten.

Es wird dann genauso ein wirklicher Strahl und ein projezierter Strahl eingezeichnet, der Schnittpunkt ist der Punkt, auf den die Objektecke seinen Schatten wirft.

Diese Technik kann man theoretisch auch für andere Objekte durchführen, auf die ein Schatten geworfen wird. Man bestimmt alle Punkte des Objektes, die vom schattenwerfenden Objekt gleich weit entfernt sein sollen, und legt durch diese eine Ebene. Nun lässt man das Objekt einen Schatten auf diese Ebene werfen. Alle Punkte, des Objekts, die innerhalb des Schattens liegen, werden beschattet, die anderen nicht. Bei einem beliebig komplizierten Objekt würde es jedoch bedeuten, daß evtl viele Schnittebenen betrachtet werden müssten. Deswegen lohnt sich diese Vorgehensweise normalerweise nicht und man setzt den Schatten nach "Gefühl". Dennoch kann man ein bischen mit Ebenen rumexperimentieren und somit ein Gefühl bekommen, wie sich ein Schatten verändert, wenn man die Ebenen unterschiedlich neigt. Als Vergleich hab ich am Ende der Animation den Schatten angefügt, den das Objekt ohne schiefe Ebene werfen würde (die Position des Lichtes zum Objekt ist im 3D-Raum gleich).

Schattenwurf des Tageslichtes, was ist anders?



Zunächst einmal eine gute Nachricht: Es wird etwas einfacher. Das Prinzip ist ähnlich, wie das Prinzip einer festen Lichtquelle, wie oben beschrieben. Jedoch hat das Tageslicht einen Unterschied: Es kommt von keinem festen Punkt. Die Sonne ist im Vergleich zu den Strecken, die zwischen den Objekten liegen, so weit weg, daß man davon ausgehen kann, daß alle Lichtstrahlen paralell auftreffen. Somit braucht man für die Sonne keinen Punkt angeben. Was man jedoch angeben muss, sind 2 Richtungen: Eine tatsächliche Lichtrichtung (in der Graphik der orange Strahl) und deren Projektion auf die Objektebene. Wie zuvor wird die Objektecke mit dem Lichtstrahl berührt, während die Projektion der Objektecke mit dem Projektionsstrahl berüht wird, und wie zuvor bildet der Schnitt der beiden Geraden den Punkt, an den das Objekt den Schatten wirft. Jedoch kann man die beiden Richtungen wählen und muß sie sich nicht "berechnen". Außerdem ändert sich die Richtung dieser Geraden nicht, egal an welche Ecke des Objektes ich gehe.

Wie schon gesagt, ich kann mir die Richtung der beiden Geraden aussuchen. Je steiler ich den tatsächlichen Strahl mache, desto "höher" steht die Sonne über dem Objekt. Mit der Richtung des Projektionsstrahls bestimme ich, in welcher Richtung die Sonne zum Objekt steht. Man sieht oben mal, wie sich der Schatten verändert, wenn ich Änderungen an einem der Strahlen vornehme.

Welche Farbe soll ich für den Schatten verwenden ?



Klickt man doppelt auf die Farbpalette in Paint, so erscheint ein Fenster, in dem man sich selbst Farben definieren kann. at man sich für eine Farbe für die Lichtseite entschieden, dann sollte man für die Schattenseite in etwa die gleiche Farbe, jedoch mit einem niedrigeren Helligkeitswert einstellen. Dieses kann man tun, indem man den Regler auf der ganz rechten Seite nach unten verschiebt. Oftmals kann man noch schönere Schattenfarben erhalten, wenn man zusätzlich eine etwas weiter unten liegende Farbe wählt, dessen Farbsättigung nicht ganz so hoch ist. Die Farbe erscheint dunkler, ohne daß sie gleich schwarz wirkt. Man sollte sich am besten gleich 2-3 verschieden helle Farben für unterschiedlich helle Schatten/ beleuchtete Stellen definieren, um weichere Übergänge hinzubekommen.

Eine andere Möglichkeit wäre, den Schatten durch schwarze Straffur darzustellen und die Straffurdichte für stärkere Schatten zu erhöhen.