Освещение в 3d max mental ray. Фрагмент книги: Система дневного освещения. Что нужно знать об освещении

Урок взят с сайта RENDER.RU

Продолжаю тему об освещении в Mental Ray. В этом уроке хочу рассказать о имитации источников искусственного света, для освещения помещений. Использоваться будут фотометрические источники света, которые дает в наше распоряжение 3D MAX 2009. Так же будет рассмотрен фотометрический контроль экспозиции.

Предполагается, что читающие этот урок ознакомлены с уроком по непрямому освещению: выложенный ранее.

Начнем

При выборе любого фотометрического источника света, Макс настойчиво предлагает включить фотометрический контроль экспозиции, поэтому и начну урок с описания этого типа экспозиции.

Контроль экспозиции:

После создания источника света по его физическим характеристикам (яркость, цвет, …) подразумевается, что освещение сцены им, является наиболее правильно и нам остается только глобально менять яркость снимка (рендера) с помощью контроля экспозиции.

Фотометрический контроль экспозиции сделан в MR по аналогии работы фотокамеры.

Ответив утвердительно на предупреждение при первом создании фотометрика:

мы соглашаемся с включением соответствующей экспозиции.

Доступ в меню контроля экспозиции осуществляется из основного меню:

либо через пункт «Environment» (клавиша 8).

в свитке mr Photographic Exposure Control предлагается выбрать предустановленные параметры экспозиции:

для экстерьерной сцены (день\ночь) и интерьерной (день\ночь) сцены, но они, как правило, очень грубы и все же лучше и правильнее настроить вручную:

Кто пользуется фотоаппаратами, знают, что основные параметры (для освещения) при съемке это чувствительность пленки \ матрицы (ISO), диафрагма и выдержка (скорость затвора). От установки этих параметров зависит яркость снимка.

Например, снимки, на которых присутствует настольная лампа с лампочкой со следующими параметрами:

то есть яркость 370 lm , и цвет потока света 4500-5000K (галогеновая)

Из-за установки разной продолжительности выдержки, яркость снимка разная. Аналогично и в MR выставляя разные параметры экспозиции, мы меняем яркость картинки рендера, не меняя параметров источников света .

Для примера я сделал очень простую сценку, где наличествует источник света с такими же физическими параметрами, как и на фото, а меняется только выдержка в экспозиции:

Параметры:

Shutter Speed - это выдержка или скорость затвора выставляется значение на которое делиться 1 секунда - чем больше установленное значение, тем темнее снимок

Aperture - размер диафрагмы - чем больше, тем снимок ярче

Film speed - чувствительность пленки - чем больше, тем чувствительнее пленка к свету и тем ярче снимок.

В 3d MAX не обязательно редактировать все три параметра, на их основе создается параметр Exposure Value который и используется рендером, поэтому достаточно либо задавать EV , либо, как я обычно делаю, задавать только выдержку.

Ниже параметров экспозиции идут параметры обработки снимка, подобно как и в цифровых фотоаппаратах или подобно использованию фильтров для пленочных. - гамма, адаптированние к типу источников света.

Собственно в пользовании экспозицией нет ничего сложного, главное помнить - не стоит менять интенсивность источников света, тем самым внося дисбаланс в сцену - достаточно настроить экспозицию, для более темного\светлого снимка на рендере.

Теперь, собственно, источники света

При создании искусственного источника света редактор разделяет их на нацеленные и свободные:

независимо от того какой источник создан, можно в любое время сделать его либо нацеленным, либо свободным, установив галку цели в закладке основных параметров источника.

По своему опыту, могу посоветовать, сначала создавать нацеленный источник, для удобства расположения его на сцене, а потом отключать цель, дабы потом не возникало проблем с ориентацией эмиттера в источниках, отличных от точечных.

Для правильного расчета теней предлагается использовать трассируемые тени «Ray Traced Shadows», которые создаются с учетом характеристик материала объекта.

в зависимости от требований сцены, или создаваемых эффектов можно пользоваться картами тени «Shadow Map», которые просчитываются быстрее, но нет учета всех характеристик материалов.

Примеры теней:

Трассируемые тени:

карта тени с настройками по умолчанию:

как видно, прозрачный материал не учтен, тени созданы на основе сетки объекта. Качество тени зависит от качества создания карты тени и настраивается в свитке «Shadow Map Params» настроек источника света. Например, увеличив размер карты или качества семплирования можно добиться более четких теней.

поскольку урок направлен на создание искусственных источников света для интерьера, то не буду останавливаться подробнее на создании карты теней, так как в интерьерах (мое мнение) актуальнее использовать трассируемые тени.

Что касается трассируемых теней - иногда при использовании стекла типа Thin Geometry, Glass (lume) , на объекте появляются некоторые артефакты, в виде отдельных пятнышек (смотрим на первый рисунок с трассируемыми тенями - у правого куба пятна на внутренней тени) . Улучшать параметры семплирования в рендере тут бесполезно. Необходимо включить параметр двух сторонних теней в настройках источника света:

Photometric Web - источник света, конфигурация которого и интенсивность рассчитывается на основе «фотометрической паутины» наиболее точно передает параметры света и экономит много времени при создании освещенности сцены.

Spotlight - источник света типа «прожектор» используется как правило для глобальной подсветки сцены, в интерьерных решениях его использование неактуально (опять же мое мнение), кроме имитации проекторов или спец эффектов.

Uniform Diffuse - источник света, освещающий в направлении от эмиттера к цели.

Uniform Spherical - источник света, освещающий во всех направлениях от эмиттера.

Uniform Diffuse и Uniform Spherical

Настройки данных типов источников идентичны, с их помощью можно неплохо имитировать практически любые источники света - лампы дневного света, лампочки и потолочные панели:

В настройках предлагается выбрать тип эмиттера:

и если эмиттер будет отличаться от точечного (Point) то будет возможно включить его в процесс рендеринга

рассмотрим некоторые нюансы создания конкретных источников света:

Лампы дневного света:

При создании лампы дневного света ее интенсивность на основе введенных данных будет рассчитана, как от обычного источника света, но у ламп дневного света (особенно старых образцов) распространение света будет визуально немного другим. В связи с тем что люминесцирующий слой облучатся ионами с определенной частотой (а в старых лампах с частотой 50 герц) и в связи с особенностями нашего зрения, понижаться интенсивность света будет быстрее, чем от источника с нитью накала (это касается только видимого изображения, физически, за определенный промежуток времени, ослабления света является вполне нормальным).

Итак, увеличим затухание:

Предварительный рендер с нормальными настройками:

установим ослабление в 50% (на счет точных значений я инфы не нашел, но на примере еще советской ЛБ’ешки тестирование показало именно так)

казалось бы, можно просто уменьшить яркость на источнике, но при использовании готовых профилей источников из IES, так удобнее и расчеты более правильнее:

Лампы накаливания:

В лампах накаливания тоже есть дополнительный эффект изменения света с расстоянием, но выражен он в смещении спектра источника в красную область:

Для включения данного эффекта нужно просто установить галку:

для примера я немного увеличил значение затухания, дабы был более наглядный эффект:

предварительный рендер с источником температурой света в 4000К:

и включено затухание:

примеры сцен с использованием данных типов источников

в этой сцене эмиттеры не участвуют в процессе визуализации, но блики на поверхностях все равно правильно учитывают наличие источников:

на второй сценке объекта типа «общественного МэЖо», источники визуализированы и имитируют поверхность ламп:

Photometric Web

В реальном мире поток света от ламп крайне редко бывает однородным, из-за того, что колба лампы сама по себе является линзой, да еще, как правило, поток изменяют рефлекторы и дополнительная оптика в лампе.

Например, вот фото перво_попавшегося источника света, на который я натолкнулся на обеде:

чтобы создать такую картину светового потока, нужны дополнительные построения рядом с источником, либо рисовать карту для «Projector Map» , что требует дополнительного времени и отвлекает от творческого процесса.

Упростят нам процедуру создания источников света, использования типа Photometric Web:

При выборе данного типа в настройках источника появиться свиток для выбора карты настройки:

нажав на кнопку выбора файла, откроется диалог для выбора карты:

в разделе «IES information» представлена диаграмма распространения света на «паутинке» и информация об источнике света.

IES файлы можно скачать из сети, как правило, производители светового оборудования, такие карты представляют, либо можно найти архивы интерьерного дизайна. Также существуют IES-генераторы, с помощью которых можно создавать свои источники.

После применения IES карты, иконка источника света принимает конфигурацию источника:

в настройках Photometric Web есть параметры вращения по трем осям, эти настройки актуальны, когда источник отличен от точечного. Если источник, например линейный (Line), а карта имеет сложную конфигурацию то становиться актуален способ позиционирования карты:

на рисунке у правого источника карта повернута на 90 градусов по Z.

Вот пример применения карты на точечный источник света для имитации светильника

Когда-то, во времена 3D Max 6.0 у меня была проблема с имитацией освещения дороги фарами автомобиля. Тогда бы применение IES мне бы много сэкономило времени.

С помощью IES’сок можно имитировать не только отдельные источники света, но и группы источников, собственно это и есть их наиболее широкое применение.

Например, потолочные светильники состоят из нескольких ламп дневного света и дополнительно разбиты на несколько ячеек рефлекторами. Для имитации такой световой панели, достаточно создать один источник света и применить на него нужную карту. В описании карты достаточно подробно расписаны параметры света и что его генерирует. Файлы IES’ок можно открывать блокнотом.

К примеру инфа:

IESNA:LM-63-1995 / GPA22-3t

Photopia 1.10 PHOTOMETRIC REPORT

L.A. LIGHTING MFG. CO.

GPA520-3-2TH-S9

2X2, 3-LAMP, T-BAR, 9 CELL PARABOLIC .

FO17/31K

17 WATTS T8 FLUORESCENT LAMP

говорит о том, что имитируются панель из 3-х люминесцентных ламп, мощностью 17 ватт, заключенных в 9 параболических ячеек.

Пример имитации ЛСД’ешных светильников с двумя разделенными лампами:

на стене явно видно затемнение под источником света, которое дает ребро жесткости между двумя лампами в составе всего светильника.

Ну вот все, что я хотел рассказать по имитации искусственного света. Возможно я что-то упустил, поскольку пишу про те вещи, которые я использую в работе и то что актуально по моему мнению.

Текущая страница: 25 (всего у книги 31 страниц) [доступный отрывок для чтения: 21 страниц]

Шрифт:

100% +

Освещение и настройка источников света

Сцена полностью текстурирована, камеры для получения походящих визуализированных изображений интерьера установлены. Подошла очередь выстроить правильное освещение сцены и добавить определенные эффекты визуализации, с помощью которых изображения сцены станут более зрелищными и реалистичными.

Замечено, что только хорошо освещенное пространство позволяет получить определенное впечатление от выстроенной сцены. Обычно для начинающих правильная установка и настройка освещенности сцены представляет некоторые сложности, так как именно с помощью света для человека открывается окружающее пространство. Ведь цвета предметов, свойства поверхностей и все остальное, что человек видит в окружающем его мире, есть не что иное, как отражение от поверхности предмета света, направленного на нее под разными углами. Попадая на поверхность, свет рассеивается, и изменяется состав его частотного спектра (зависит от отражающих свойств предмета). Из вышесказанного следует вывод: с помощью правильной настройки текстурных качеств объектов и освещения можно как улучшить впечатление от посредственно построенной сцены, так и, наоборот, испортить качественно подготовленную визуализацию.

С точки зрения физики световое излучение характеризуется понятиями светового потока, силы света и освещенности. Световой поток задает энергию света, излученную за единицу времени, и измеряется в люменах (лм, lm). Световой поток, испускаемый в пределах заданной области пространства, называется силой света и измеряется в канделах (кд, cd). Характеристика силы света дает возможность сравнить источники с различным пространственным распределением света. Освещенность - это отношение светового потока к площади освещаемой поверхности, измеряется в люксах (лк, lx).

Помимо вышеперечисленных характеристик освещения для трехмерной графики очень важны цветовая температура и расположение источников света. Под цветовой температурой понимается физическая величина, характеризующая величину цвета и яркости источника света, измеряемая в кельвинах (К). Оттенки с температурой ниже 4000 К считаются теплыми (цвета от красного до желтого – цвет свечи, лампы накаливания и т. д.), а источники с цветовой температурой выше указанной – холодными. Лампы дневного света, стробоскопы являются примерами источников холодного освещения. С помощью цветовой температуры можно менять ощущение человека при просмотре сцены (подобный прием часто применяется в кино и фотографии).

В прошлой версии в состав источников света был добавлен mr Sky Portal (Небесный портал Mental Ray). Данный осветитель упрощает настройку дневного освещения в интерьерных сценах, его функционирование напоминает освещение на основе HDRI-эффектов. Если учитывать источники света Mental Ray, то программа по умолчанию предоставляет двенадцать различных типов осветителей сцены и системы объектов Sunlight (Солнечный свет) и Daylight (Дневной свет). В ней существует несколько программно-аппаратных алгоритмов освещенности, у каждого из которых есть свои установки и настройки освещения.

Стандартные осветители – без учета отраженного света от поверхности объектов.

Фотометрические осветители – расчет глобальной освещенности и диффузное рассеяние.

Встроенный модуль внешнего рендеринга Mental Ray, имеющий свои объекты световых источников.

Кроме того, есть возможность подключения других модулей рендеринга, каждый из которых, как правило, предоставляет для использования свои осветители.

Начиная с шестой версии, в программе появился еще один способ освещения – при помощи HDRI (High Dynamic Range Image – изображение с расширенным динамическим диапазоном). Один из способов применения HDRI описан далее в этой главе.

В каждом конкретном случае выбор метода освещения определяется сравнением результатов применения нескольких методов, которые оцениваются по таким критериям, как фотореалистичность и время визуализации. Если, например, фотореалистичная визуализация сцены длится часов 5–6, то анимировать подобную сцену достаточно проблематично из-за слишком больших временных затрат. Зато в качестве эскиза интерьера изображение, полученное этим способом, будет наиболее подходящим. Однако четких критериев выбора того или иного способа все же нет. Несколько раз применив перечисленные способы и увидев разницу между ними, можно понять, какой метод настройки освещения сцены больше вам подходит в том или ином случае. Правда, в любом случае при применении любых методов установки освещения требуется достаточно тщательная настройка параметров, и, возможно, не сразу получится хороший результат.

Если не включать в сцену каких-либо источников освещения, то программа 3ds Max 2009 автоматически устанавливает в сцену освещение по умолчанию. Оно представляет собой встроенные (всенаправленные) стандартные источники света с параметрами, не подлежащими настройке. Встроенных источников может быть один (по умолчанию) или два. Одиночный источник дает контрастный, не очень естественный свет (рис. 5.15). Два встроенных источника света располагаются: один в левом верхнем углу сцены спереди, а другой – сзади в правом нижнем углу. Изменить установки освещения по умолчанию можно командой меню Views → Viewport Configuration (Настроить → Конфигурация просмотра). Откроется окно с вкладками, из которых нужно выбрать Rendering Method (Метод визуализации) и в области Rendering Options (Параметры визуализации) изменить нужные установки. Освещение с помощью двух встроенных источников получается мягче и естественнее, чем одним. Данные источники не формируют тени от объектов, и визуализация с ними не выглядит естественно, но они позволяют увидеть расположение предметов в сцене. В предыдущей главе описывались упражнения, в которых визуализация производилась именно с использованием только освещения по умолчанию. Если в сцене установлен хотя бы один источник света, освещение по умолчанию автоматически выключается и в дальнейшем освещенность определяется только наличием и мощностью установленных осветителей.

Рис. 5.15. Освещение сцены по умолчанию одним источником

Если в настройках освещения по умолчанию не установить флажок Default Lighting (Освещение по умолчанию), то в видовых окнах сцена будет освещена установленными источниками, что не всегда хорошо для четкой видимости объектов. Поэтому флажок лучше установить еще до начала работы с источниками освещения.

Кроме того, освещенность сцены зависит также от окружающей подсветки, не имеющей источника и управляемой изменением общего уровня освещенности по трем цветовым параметрам. Настройка осуществляется с помощью команды меню Rendering → Environment (Визуализация → Окружение). Открывается диалоговое окно с двумя вкладками, из которых нужно выбрать Environment (Окружение) (рис. 5.16). Таким образом, устанавливается как уровень влияния окружающей подсветки на освещенность сцены, так и ее цвет, а также возможность использования изображения в качестве карты окружения. От использования в сцене большого уровня общей освещенности (Ambient) лучше отказаться, а увеличивать ее стоит только при большой необходимости и только на малую величину. Это необходимо, потому что общая освещенность делает предметы плоскими, стирает их грани.

Рис. 5.16. Параметры настройки окружения сцены

Стандартных осветителей в программе семь, не считая осветителей Mental Ray (рис. 5.17). Набор стандартных источников является достаточным для имитации относительно реалистичного освещения как искусственных, так и естественных источников света.

Рис. 5.17. Стандартные источники освещения 3ds Max 2009

Теперь о каждом источнике подробнее.

Источник Sunlight (Свет солнца) предназначен для создания и управления имитацией солнечного света в сцене. Этот объект можно найти, щелкнув на кнопке Systems (Система) вкладки Create (Создать) командной панели. При его использовании создается направленный источник света, освещающий сцену под углом имитации солнечных лучей, падающих на поверхность Земли в заданных географических координатах и в заданное время. Является наследием более старых версий программы и остался в 3ds Max 2009 в основном для совместимости проектов. Начиная с пятой версии, его заменяет улучшенная система Daylight (Дневной свет).

Omni (Всенаправленный источник) – испускает световые лучи во всех направлениях из одной точки равномерно. По своим физическим свойствам может имитировать лампу накаливания. Чтобы получить доступ к этому объекту, нажмите кнопку Lights (Осветители) на вкладке Create (Создать) командной панели и выберите категорию объектов Standard (Стандартные). Для настройки этого источника существуют определенные параметры (рис. 5.18), некоторые из них будут рассмотрены далее в упражнениях.

Рис. 5.18. Параметры стандартного осветителя типа Omni (Всенаправленный)

Target Direct (Нацеленный направленный) и Free Direct (Свободный направленный) – располагаются на той же вкладке командной панели, что и всенаправленный источник. Эти объекты испускают пучок лучей света, параллельных друг другу, с круглым или квадратным сечением изменяемых размеров. Свободный источник направлен по оси пучка света, испускаемого им, и допускает изменение направления поворотом этой оси. Нацеленный источник имеет мишень, на которую он направлен и которая управляется независимо от источника света, в то время как он, в свою очередь, остается постоянно нацеленным на нее. Направленные источники имеют параметры, схожие с всенаправленным источником, за исключением того, что у них есть настройка величины области незатухающего луча света относительно области затухания (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Параметры настройки луча источника Direct (Направленный)

Target Spot (Нацеленный прожекторный) и Free spot (Свободный прожекторный) – в редакторе эти осветители находятся на вкладке со стандартными источниками освещения. Лучи прожектора, в отличие от направленных источников (Direct), ориентированы не параллельно, а расходятся конусом из одной точки, в которой располагается источник света. Примером такого источника могут служить софиты или карманный фонарик. Нацеленные источники обладают теми же свойствами, что и описанные выше. Как и у направленного осветителя, у прожекторного может изменяться область незатухающего света относительно области затухания.

Источник SkyLight (Свет неба), расположенный на той же вкладке со стандартными источниками, в отличие от остальных стандартных источников, строго говоря, не является таковым: воображаемые лучи света у него не исходят из одной точки. Кроме того, этот осветитель использует алгоритм расчета глобальной освещенности Light Tracer (Трассировщик лучей). При размещении его в сцене над ней располагается воображаемый купол – бесконечно большая полусфера, каждая точка которой испускает световые лучи. Данный источник является компонентом системы DayLight (Дневной свет), о которой будет рассказано далее. Кроме того, именно этот источник позволяет использовать карту HDRI (изображение с расширенным динамическим диапазоном) для освещения сцены.

В данной версии редактора 3ds max 2009 было сокращено число фотометрических источников до трех. Однако, несмотря на то, что в предыдущей версии их было восемь новые источники могут с легкостью воспроизвести любой из восьми осветителей прошлой версии (рис. 5.20). Если раньше каждый вид фотометрического источника был строго определенной формы (точечный, площадный и т. д.), то теперь форму можно выбирать из списка в настройках самого осветителя. Их параметры освещенности указываются в люменах, канделах, люксах, то есть как у источников света в реальной жизни. С помощью фотометрических источников появилась возможность соотносить в сценах мощность реального освещения с виртуальным, а также просчитывать глобальную освещенность при участии алгоритма Radiosity (Перенос излучения), как это обычно наблюдается в реальной жизни при попадании света на предметы.

Рис. 5.20. Фотометрические источники 3ds Max 9

Фотометрические источники подразделяются на следующие.

TargetLight (Нацеленный источник) – универсальный фотометрический осветитель в зависимости от выбранных настроек может испускать световые лучи из одной точки во всех направлениях, как лампа дневного света вниз и в стороны, как растровый источник имитировать световую площадку. Может использоваться как для имитации обычной лампочки накаливания, так и для имитации прожекторных источников путем изменения вида источника с помощью списка Light Distribution (Type) (Распределение света (тип)) (рис. 5.21). Если назначено Photometric Web, то это позволяет управлять распределением света при помощи специальных файлов *.IES, в которых особенным образом записана форма и интенсивность потока света, что создает реалистичные рефлексы на объектах сцены.

Рис. 5.21. Выбор типа фотометрического источника

FreeLight (Свободный источник) – полностью повторяет вышеописанный свободный источник с той лишь разницей, что имеет цель, позволяющую направить осветитель на определенную область или объект.

Источники Daylight (Дневной свет) – данный объект появился, начиная с пятой версии 3ds Max. Эта система позволяет учитывать отражение света поверхностью объектов и рассеяние его в атмосфере. Посредством этого источника создаются два связанных фотометрических осветителя – имитатор солнечного освещения (с учетом географических координат, времени года и суток) сцены и имитатор рассеянного света небосвода.

Фотометрические источники, включенные в сцену, позволяют относительно точно сымитировать освещенность, цвет и распределение силы света в пространстве, свойственные реальным источникам. Свет, испускаемый фотометрическими осветителями, затухает обратно пропорционально квадрату расстояния до освещаемой поверхности. Характеристики света от фотометрических источников, как уже было сказано выше, задаются в программе существующими физическими единицами – канделами (cd), люменами (lm), люксами (lx). Фотометрические источники наиболее точно проявляют свои свойства при использовании алгоритма расчета глобальной освещенности Radiosity (Перенос излучения). Если осветители этого вида использовать в сцене без расчета глобальной освещенности, то, скорее всего, света от них не будет хватать и их преимуществ вы не почувствуете.

Дополнительная возможность фотометрических источников заключается в том, что теперь с помощью списка Templates (Шаблоны) можно задать вид и мощность осветителя автоматически согласно указанному в списке типу.

Так как внешний модуль рендеринга Mental Ray входит в состав стандартной поставки 3ds Max, нужно сказать пару слов о его источниках освещения, которые по умолчанию расположены на вкладке командной панели вместе со стандартными. В принципе, Mental Ray может корректно работать и со стандартными и фотометрическими источниками 3ds Max 2009, но при условии использования его в качестве системы визуализации, конечно, лучше применять осветители именно этого подключаемого модуля. По своему виду они напоминают стандартные объекты освещения типа Spot (Прожекторный) и Omni (Всенаправленный) (см. рис. 5.17). По списку параметров они также похожи на свои стандартные аналоги, только параметры Area Light Parameters (Параметры области света) у них схожи с аналогичными параметрами фотометрических осветителей.

Всего в программе находится пять источников освещения для модуля Mental Ray. Два из них: mr Area Omni (Всенаправленная область) и Mr Area Spot (Прожекторная область) имеют настройки и параметры, похожие на настройки стандартных источников 3ds Max 2009, но отличаются одним пунктом – Area Light Parameters (Параметры области света) (рис. 5.22), позволяющим управлять размерами области, из которой исходит свет, а также ее формой. Кроме того, при использовании теней типа Ray Traced Shadows (Тени прохождения лучей) эти источники после определенной настройки дают мягкие реалистичные тени.

Рис. 5.22. Настройки области света для осветителей Mental Ray

Для выбора объекта светового источника надо щелкнуть мышью на кнопке Lights (Осветители) вкладки Create (Создать) командной панели, из списка выбрать группу источников Standard (Стандартные) или Photometric (Фотометрические) и нажать кнопку источника требуемого типа. Внизу командной панели появятся списки параметров, состав которых зависит от типа осветителя. Первым в списке параметров стоит свиток Object Type (Тип объекта). Далее идет свиток Name and Color (Имя и цвет) с параметрами источника, определяющими, как он будет выглядеть на проекциях (при визуализации отображается только свет, испускаемый источником). Ниже расположен свиток General Parameters (Основные параметры), где находится флажок On (Вкл) (при выборе источника установлен по умолчанию) и указано «расстояние» до цели, если источник направленный. Ниже располагается флажок включения теней Shadows (Тени) и раскрывающийся список типов теней, используемых в построении сцен. Здесь же есть возможность исключить объекты сцены из освещения, нажав кнопку Exclude (Исключить), а затем выбрав из появившегося списка нужные и перенеся их в правую часть списка. Далее располагается свиток Intensity/ Color/Attenuation (Интенсивность, Цвет и Затухание). В нем можно настроить цвет лучей выбранного источника (по умолчанию белый) и интенсивность (по умолчанию – единица, или в единицах светового потока, если источник фотометрический). Здесь же можно настроить ближнее и дальнее затухание источника, выбрав его тип и назначив начало и конец области затухания света в единицах измерения, используемых в сцене. Если выбрать точечный источник типа Spot (Прожекторный), то в свитке Spotlight Parameters (Параметры пятна) можно настроить диаметр пятна света, излучаемого источником, и задать форму пятна в виде окружности или прямоугольника.

Параметры, расположенные в свитке Advanced Effects (Дополнительные эффекты), нужны для указания влияния источника освещения на поверхность. С помощью функции Projector Map (Карта проектора) можно использовать источник света как проектор, для чего нужно указать изображение (карту), которое будет проецироваться на любой объект, куда указывает цель источника. В свитке Shadow Parameters (Параметры теней), который расположен ниже, настраивается плотность теней и подсвечивание их разными цветами, а также проецирование карты на тень.

Ниже находится свиток с параметрами вида теней, которые будут выбраны пользователем для источника. В нем находятся настройки размера и качества отбрасываемых источником теней. Для назначения дополнительных эффектов постобработки (линзовые эффекты, эффект объемного света) предусмотрен свиток Atmospheres&Effects (Атмосфера и эффекты). И последними в списке параметров стоят параметры свитка Mental ray Indirect Illumination (Рассеянное освещение Mental Ray) (рис. 5.23) – при условии использования в качестве активного визуализатора Mental Ray с их помощью можно управлять рассеянным освещением, формируемым источником; Mental ray Light Shader (Шейдер света) – позволяет назначить источнику шейдер света и шейдер испускания фотонов.

Рис. 5.23. Параметры рассеянного освещения для источника Mental Ray

Примечание

Шейдер – небольшой подключаемый модуль (программа), определяющий свойства объекта (материала, осветителя, геометрии, камеры) при определенных условиях. В нужное время (обычно при рендеринге) ядро программы включает описанные в шейдере функции. Библиотеки шейдеров обычно поставляются вместе с программой трехмерной графики, но могут быть и загружены из Интернета с сайтов их создателей.

После приблизительной настройки параметров осветителя для включения их в сцену необходимо перенести курсор (который примет вид креста) в нужную точку на одной из проекций сцены и щелкнуть левой кнопкой мыши (причем если это нацеленный источник, то нужно сначала подвинуть курсор в направлении цели, а затем отпустить кнопку мыши). После этого, если необходимо, стоит подкорректировать координаты источника и цели инструментом Select and Move (Выбрать и переместить). Для более точной настройки параметров источника и последующей их корректировки надо выделить источник в сцене и перейти на вкладку Modify (Модификация) командной панели, где можно будет видеть те же параметры, что и ранее при создании осветителя.

Сцены различаются по видам освещенности, и для каждой сцены стоит индивидуально подходить к настройке источников в отдельности и всего освещения в целом, однако есть некоторые рекомендации по освещению тех или иных сцен для 3ds Max 2009. Например, уличная сцена с применением осветителя Daylight (Дневной свет) будет освещена иначе, нежели космический пейзаж, так как распространение света в вакууме отличается от распределения его в атмосфере.

Это мой первый урок, поэтому будьте снисходительны.

Для примера возьмем простой интерьерный объект – санузел.

Я не буду писать ничего про моделинг – будем считать, что все уже готово.

Сцена

(Для 3ds max 2010 и выше)

В плане материалов тут тоже все очень просто.

Весь хром – ProMaterial: Metall (Chrome Polished).

Керамика - ProMaterial: Ceramic. Стекло - ProMaterial: Solid Glass.

Материал натяжного глянцевого потолка:

Самый сложный материал – плитка.

Вот параметры черной плитки (остальные делаются совершенно аналогично):

Текстурные карты в архиве.

Основная часть – настройка освещения.

Главная его особенность в том, что это закрытая часть квартиры, освещаемая только искусственным светом.

В данном случае из осветительных приборов мы имеем несколько (1) галогенных ламп на потолке (они составляют основное освещение) и одну газоразрядную лампу (2) над зеркалом

(подсветка зоны зеркала).

Теперь давайте несколько отойдем от разговора о санузле и немного вспомним физику.

Из курса физики средней школы вам должно быть известно, что как такового явления как «цвет» строго говоря, в природе не существует.

Это всего лишь особенность восприятия глазом довольно маленького кусочка из линейки электромагнитного излучения.

Этот кусочек называется спектром видимого излучения (или как-то вроде того).

Причем самые длинные волны из этого спектра глаз воспринимает как красные цвета, а самые короткие,

как фиолетовые (припоминаете – каждый охотник желает знать, где сидит фазан).

Волны что длиннее «красных» - называют инфракрасными (или ещё тепловое излучение).

Волны что короче «фиолетовых» – ультрафиолетовых (а далее рентгеновское излучение и т.п.).

Налицо связь между температурой тела и его электромагнитным излучением.

Все знают, что если накалить какой-то объект достаточно сильно, он начинает светиться.

Т.е. он начинает излучать сначала в инфракрасном, а потом и в видимом спектре.

И чем сильнее нагрев, тем короче будет длина излучения. Все видели, как до красна раскаляется кусок металла в огне.

Теоретически, если тот же кусок металла накаливать далее, он из красного начнет превращаться в оранжевый,

Вы спросите, зачем я про это вспомнил? А затем, чтобы вы понимали, что «цвет» света – очень условное понятие.

И это имеет большое значение, если вы пользуетесь Mental Ray для визуализации и хотите оперировать реальными величинами в разработке своих проектов.

Все дело в том, что у фотометрических источников света, кроме мощности свечения и различных настроек трассировки теней, можно регулировать так называемую Температуру свечения.

Это некая условная шкала, показывающая насколько теплым (т.е. ближе к красному спектру) или холодным (т.е. ближе к синему спектру) будет излучение от него.

К слову сказать, большинство производителей ламп указывают эту температуру в данных о своем изделии.

Например, температура свечения ламп накаливания составляет около 2800К.

Для галогенных ламп эта температура составляет около 3000К. Для газоразрядных ламп разброс довольно большой от 4000-8000К.

Уже понятнее, но все же, где связь с Mental Ray и нашим санузлом?

Все проясняется, когда мы заходим во вкладку Environment в меню Rendering (нажимаем на клавиатуре цифру 8)

и устанавливаем в свитке Exposure Control вариант mr Photographic Exposure Control.

Присмотревшись к параметрам внутри мы замечаем там раздел Image Control.

А в нем мы видим строчку Whitepoint и значение температуры в Кельвинах.

Вот теперь-то мы и понимаем связь Mental Ray и физической частью, изложенной выше.

Для тех кто в танке, поясняю – Whitepoint это значение температуры света, принимаемого за белый.

Если у какого-то ИС температура света меньше этого значения, то цвет его излучения движется в сторону красного (чем больше разница, тем краснее свет).

Если температура света больше этого значения, то цвет излучения движется в сторону синего (чем больше разница, тем более синий свет).

Вот теперь, когда мы разобрались с этим, возвращаемся к нашему санузлу. Как мы и говорили, основное освещение у нас составляют галогенные лампы на потолке.

Мы добросовестно моделим светильники (или менее добросовестно берем где-то ещё).

Посмотрев в каталог, мы видим, что данные светильники комплектуются галогенными лампами мощностью 50W (или примерно 65 cd).

Лезем опять же в интернет и находим, что температура свечения этих ламп 3100К.

Создаем для них фотометрические источники света (для простоты сферические) и задаем мощность 65cd и температуру 3100К (или можно воспользоваться одним из пресетов, чем очень удобен Max).

Можно конечно крутить цвет источников света с помощью Filter Color, но это не наши методы.

Хотя иногда для создания цветных ламп им приходится пользоваться.

Аналогично поступаем и с ИС для лампы над зеркалом. Создаем цилиндрический фотометрик и

Выставляем его мощность 32cd и выбираем из пресетов температуры Fluorescent (Daylight) чтобы не мучиться с поисками.

Ничего пока настраивать больше не будем – для превьюшек сойдет.

Снова идем в Rendering -> Environmet и в свитке Exposure Control давим Render Preview.

Что мы видим? Темное окошко с невнятной желтой картинкой… мдяя…

Не беда! Покрутив Exposure Value, добиваемся чтобы картинка стала достаточно светлой.

Видим что в области ИС появились сильные засветы. Чтобы избавиться от них нужно скрутить значение Highlights (Burn).

Я обычно оставляю значение в районе 0,05 - 0,025, но это дело вкуса.

Можно также покрутить Midtones и Shadows, чтобы сделать картинку контрастнее.

А также чуть добавить Color Saturation, чтобы сделать цвета более сочными.

Хорошо, мы добились нужной яркости и убрали засветы, но картинка все равно ЖЕЛТАЯ!

Это потому, что основной свет у нас дают галогенки на потолке.

А они светят с температурой 3100К как мы выставили в настройках.

В строке Whitepoint у нас стоит значение 6500К (значение по умолчанию).

Это значит, что относительно белого цвета, цвет который дают наши галогенные лампы, сдвинут в сторону красного.

Нет проблем, меняем значение Whitepoint на 2100К – т.е. устраняем эту разницу и приводим цвет излучения от ламп к абсолютно белому.

Видим, что картинка поменялась и лампа над зеркалом стала чуть голубоватой – температура её света больше 3100К а значит её свет сдвинулся в сторону синего.

В принципе на этом можно было бы и успокоиться – санузел уже не смотрится желтым. Но он стал довольно блеклым - свет от ламп слишком стерильно-белый.

Лично мне не очень нравится… будем оживлять! Чтобы «оживить» его, сымитируем фотовспышку.

Сразу оговорюсь, я никогда в жизни не занимался профессионально фотографией и весь мой опыт в этой области ограничивается любительскими снимками на цифровые «мыльницы».

Но, как говорится, чем богаты… Значит будем имитировать мыльницу.

Если вы когда-нибудь фотографировали в комнате с искусственным светом, то наверняка замечали,

что вспышка создает заполняющий белый свет, на фоне которого лампа накаливания или галогенный светильник светят ярко-оранжевым светом.

Вот именно этот эффект мы и попробуем воссоздать.

Создаем фотометрик и в качестве формы выбираем прямоугольник. Размеры его влияют на размытость теней, которые будет давать вспышка.

Ну раз уж мы имитируем «мыльницу», то размеры можно сделать небольшими – 20х40мм вполне хватит.

Кроме того, нам нужно, чтобы этот диск светил только в одну сторону – вперед.

Поэтому мы в свитке Light Distribution (Type) выберем Uniform Diffuse.

Мощность его сделаем 1500cd, а температуру выставим на 6600К.

Это удобнее всего делать с помощью инструмента Align.

Снова идем в Rndering -> Environment, рендерим превьюшку и выставляем Whitepoint на 6500К – свет от галогенок снова смещается в теплые оранжевые цвета,

а вспышка будет заливать сцену холодным белым светом.

Вот теперь мне нравится – видно, что галогенки светят желтым светом, и в целом картинка стала более насыщенной и живой.

Хотя последняя картинка чуть засвечена. Не беда – чуть уменьшаем Exposure Value в настройках экспозиции...

Все - можно делать окончательные настройки качества рендера и считать финальное изображение.

Можно ещё поиграть с Glare чтобы получить красивые блики вокруг засветов на светильниках и вокруг лампы над зеркалом.

Вот настройки Glare, которые использовал я в данной работе:

Немного о настройках рендера.

Вот чем действительно мне нравится Mental Ray так это тем, что большинство сцен можно спокойно рендерить с дефолтными настройками.

Ниже я отметил красным маркером все настройки которые я менял:

И никаких танцев с бубнами:)

Не думаю, что надо подробно расписывать каждый параметр – об этом лучше почитать в уроках Alex Kras (огромное ему спасибо за труды).

В общем-то это все. Ну и напоследок мой финальный рендер без постобработки.

Несмотря на то, что концепция Глобального освещения (GI) очень проста, правильное освещение сцен с использованием этого алгоритма вызывает некоторые трудности.

Как правило, возникает парадокс — mental ray довольно быстро обсчитывает сцены, но при включении GI мы видим ухудшение качества и пытаемся это исправить увеличением количества фотонов и уменьшением их радиуса (последнее определение не верно, но подробности в уроке) тем самым время расчетов увеличивается до бесконечности, а результата не видно. В уроке будет на примерах показаны проблемы обсчета и пути их решения.

Первая часть урока, короткая и теоретическая, для тех, кто первый раз столкнулся с алгоритмом глобального освещения, вторая часть практическая и подразумевает, что изучающие уже практически пользуются mental ray либо изучили все мои предыдущие уроки по освещению.

Выполняться будет в 3ds Max 2009.

В уроке я использую сокращения:

GI — Global Illumination — глобальное освещение

FG — Final Gather — финальная сборка (алгоритм непрямого освещения — подробнее Mental Ray Освещение часть 1 — FG

ИС — Источники света подробнее Mental Ray Освещение часть 3 — источники

Во второй части я показываю решение некоторых проблем, но не претендую на 100% правильности методов, все они следуют из индивидуальной практики.

Часть первая — теория

Глобальное освещение (далее GI) это алгоритм непрямого освещения, основан на генерировании источником света (далее ИС) GI-фотонов, которые встречаясь с объектом изменяются с учетом его материала и отразившись освещают рядом стоящие объекты. Наглядно я этот эффект изобразил на простом рисунке:

там, где включен GI, свет отобразился от сферы, принял ее красный цвет и осветил коробку изнутри.

Применение GI выводит освещение сцен на более совершенный уровень, тем более что в mental ray есть источники света, которые не генерируют прямое освещение, а только фотоны GI.

Включается алгоритм GI для всей сцены в настройках рендера (Render Setup) закладка Indirect Illumination (непрямое освещение) — галка Enable (включить):

Настройки GI:

Multiplier — общий множитель яркости эффекта и цвет фильтра.

Maximum Num Photons per Sample — качественная характеристика — количество фотонов для подсчета в семпле — уменьшение ведет к появлению шума.

Maximum Sampling Radius — радиус площадки сбора фотонов, очень часто путают с радиусом фотона — в mental ray фотоны не имеют радиуса, параметр от которого напрямую зависит качество освещение, изменение настройки только этого показателя, как правило не приводит к прямому улучшению качества (подробности в практической части)

Merge Nearby Photons — качественная характеристика — алгоритм объединения фотонов — задается расстояние, на котором происходит объединение нескольких фотонов в один — включение параметра может привести к ухудшению качества, но экономии памяти — актуально включать, когда мы увеличением количества фотонов пытаемся поднять качество картинки в одной проблемной области, а при этом остальные области не нуждаются в таком количестве.

Optimize for Final Gather — при использовании GI совместно с Final Gather (далее FG) оптимизирует вычисление совместно освещенных участков. Работает как дополнительный алгоритм и занимает немного больше времени при рендере.

Поле — Light Properties:

Average GI Photon per Light — количество фотонов, излучаемое источником света. Как правило, изменение этого параметра без изменения радиуса семпла к ощутимым положительным результатам не приводит (подробности в практической части).

Decay — параметр затухания фотонов, физически корректное значение = 2 (согласно квадрату расстояния) если вы используете физически корректное освещение, не меняйте значение, для художественных целей интересно уменьшать значение совместно с уменьшением энергии ИС.

Параметры в Trace Depth указывают количество отражений и преломлении, которые произойдут с фотоном, прежде чем он пропадет, желательно максимальную глубину установить на 5, а не 10 по умолчанию — это сэкономит время, а результат практически не измениться.

Итак, это все что нам надо знать по теоретической части по GI.

Давайте смоделируем помещение и будем настраивать (а иногда и бороться) с глобальным освещением.

Часть вторая — практика

Итак, у нас есть сцена, которую мы хотим осветить. Я сделал небольшое помещение:

основной поток солнечного света будет падать из отверстия в потолке (сейчас там темная дырка), освещаться все будет системой дневного света, солнце практически в зените. В результате у основания колонны должно быть яркое пятно от прямой иллюминации (прямых солнечных лучей), а все остальное будет освещаться непрямой иллюминацией созданной этим светлым пятном и частично светом небосвода, что смог попасть через верхнее отверстие.

Включаю солнце, настраиваю экспозицию и сразу вижу первую проблему GI.

Все помещение в бежевых тонах! Почему?

Солнечный свет (прямой) осветил пятно на полу, который у меня покрыт материалом A&D (под полированное дерево) коричневых тонов, фотоны непрямой иллюминации приняли оттенок материала и полетели освещать внутренности помещения, окрашивая все в бежевое. В принципе на этой картинке еще все более менее терпимо, но покроем пол синей плиткой (тоже A&D):

скажите жуть? Нет, это тоже еще терпимо, а вот, возьмем материал из набора ProMaterials — Пластик, тоже синий:

вот это уже ближе к жути!

Моделил я в метрической системе, теоретически расчет GI и FG должен проходить корректно. Может я не прав, но в реальном мире нет такого сильного переноса цвета от ярких поверхностей, если Солнце освещает красный ковер в моей комнате (и такое бывает в нашем хмуром городе Питере), то комната не погружается в багровые тона.

Что-то тут разработчики упустили, либо считают, что мы сами должны позаботиться об этом эффекте.

Давайте позаботимся и исправим данное недоразумение. Я опишу три способа — два частных случая и один кардинальный.

Вернемся к помещению с деревянным полом (рис № 2)

Первый способ состоит в подборе фильтра на GI ну и соответственно поставим его же на FG.

Чтобы компенсировать желто-бежевый цвет нужен светло-голубой фильтр, его и поставим (правда на GI и FG пришлось поставить немного разные фильтры, но кто сказал что будет легко):

делаем рендеринг:

явно с бежевым цветом справились. В чем два минуса этого способа?

Первое это подбор цвета фильтра (тем более что их два) и второе это то, что так мы можем компенсировать всего один цвет. Что делать если у меня половина пола красная, а вторая зеленая? В этом случае фильтр не поможет.

Второй способ. Давайте подумаем, почему происходит такая сильная окраска фотонов. Может я ошибаюсь, но по-моему, диффузный цвет из шейдера поверхности без изменений переноситься в шейдер фотонов, либо недостаточно ослабляется (это конечно касается предустановленных материалов, при работе с материалом mental ray, мы сами настраиваем этот шейдер). Давайте сменим шейдер. Открываем закладку «mental ray Connection» в свойствах материала и снимаем блокировку (замочек) с шейдера фотонов:

и диффузную составляющую цвета настаиваем по своему желанию:

это именно тот цвет, который будут приобретать фотоны GI при столкновении с материалом, он должен быть более блеклым, чем диффузный цвет самого материала, ну и соответственно чем он темнее, тем меньше эффект от освещения GI с этого материала.

Изменяем и рендерим:

У этого свойства тоже есть пара недостатков. Первое это то, что алгоритм FG все равно сделает свое черное дело (или бежевое в нашем случае), а втрое это то, что у предустановленных материалов группы ProMaterials невозможно сменить шейдер фотонов.

Итак, третий способ.

Он основан на работе с картами фотонов, а заодно и с картой FG.

Сохраняем наш проект (на всякий случай, хотя можно потом обойтись и функцией отмены действия ctr+Z)

Делаем еще один материал бледно серенького цвета, с минимальным отражением и полностью непрозрачным (я воспользовался материалом для покраски стен, что в принципе и советую):

Обратите внимание, я активировал опцию Ambient Occlusion, пока просто там ставим галку, подробности будут ниже.

Выделяем все объекты сцены и назначаем им этот материал (не бойтесь, мы же сохранили нормальную сцену)

Сцена приобрела следующий вид:

серо, хмуро, но нам так нужно.

Теперь заходим в настройки непрямой иллюминации

Для начало сохраним карту FG. Раздел Final Gather Map, включаем галку — «Read/Write File», потом жмем по кнопке с точками и указываем имя и место, куда сохраниться карта:

после чего жмем кнопку «Generate FG Map File Now» и ждем процесс генерации.

Внимание — если это финальный рендер, установите нормальные параметры качества, тем более что ждать генерацию FG вы будете только сейчас, в дальнейшем на это больше тратиться время не будет!!! Все будет браться из сохраненной карты.

Аналогично делаем для GI:

ставим галку, указываем имя файла и жмем на генерацию.

Обе карты сохранены, теперь грузим сохраненную сцену с нормальными материалами, или делаем отмену действий.

Опять ставим галки в Read/Write File на обоих алгоритмах (или проверяем, что они стоят если отменяли действие)

Проверяем, что указан наш сохраненный файл и в алгоритме для FG «замораживаем» карту нажав на «замочек»:

теперь смело жмем кнопку РЕНДЕР, замечаем что нет процесса генерирования фотонов и FG:

и наблюдаем приемлемый результат переноса цвета фотонами.

Многие сейчас могут возмутиться:

«А как же сама концепция переноса цвета материала фотонами!!! мы ее убили на корню!!! а люди писали алгоритмы, работали!!!»

Во-первых — ничего и не убили, кто мешает назначать всем материалам один серый/белый цвет, а пол можно сделать немного желтоватым 🙂

А во-вторых, давайте обратимся к физике, как происходит процесс передачи цвета, точнее отражения спектра.

В mental ray подразумевается, что он сразу смешивается (либо полностью либо в ослабленном виде — точно не знаю это нужно изучать программу шейдера)

А в реальном мире окрашивание происходит из-за попадания света в толщу материалов и возвращения из нее уже с отфильтрованным спектром, даже самые «непрозрачные материалы» имеют прозрачность на срезе очень маленькой толщины, но основная масса света отражается от полированной поверхности сразу, не проникая во внутрь и чем плотнее материал, тем больше.

поэтому камни будут отражать в основном белый цвет (цвет источника точнее) металлы немного его подкрашивать, пластики еще больше смешивать со своим цветом, ну а стекло. и так понятно.. там больше каустика, кроме того на цвет отражение еще влияет качество полировки, шероховатые поверхности больше окрасят отраженный свет, полированные меньше.

Пока плотность материала мы в Максе задавать не можем, а в предустановленных материалах она видно работает не так хорошо, как нам хочется. Поэтому придется имитировать GI описанными выше способами, либо для большей реальности можно включить эффект каустики (это и есть черная стрелка на рисунке, мы привыкли считать что каустика это только у стеклянных объектов, а это еще и зеркальные блики) либо пользоваться материалами mental ray на основе подслойного рассеивания — группа SSS.

Теперь присмотримся ко второй проблеме.

На рисунке номер 7 стена и колонны как бы сливаются, точнее на них теряется объем — картинка замылена. Корень проблемы в некачественном освещении фотонами GI. Прямой свет от ИС дает ярко выраженные тени, подчеркивая объем элементов сцены. С фотонами немного сложнее — они не дают теней, тени получаются на тех местах, где меньше всего попало фотонов, соответственно, чем меньше фотонов (и больше площадки приема фотонов — семплы) тем меньше контрастность.

Возьмем, например помещение, которое освещается только непрямой иллюминацией и в нем установлена конструкция с неровными поверхностями, я сделал что-то вроде лестниц:

и сделаем рендер, включив GI, но не меняя количества фотонов:

желтым я пометил места, где явно выражена обсуждаемая проблема. Согласитесь неприятная ситуация. Напрашивается вывод — увеличить количество фотонов и уменьшить радиус семпла, но это сильно увеличивает время обсчета, после чего мы заметим еще пару тройку мест, где опять слабые тени и процесс увеличения количества фотонов будет бесконечным, пока компьютер не откажется работать. Сразу вспоминается куча анекдотичных ситуаций, про качество и количество, на основании которых можно интерпретировать анекдот про графику:

Сидят вечером три работника в сфере CG, и обсуждают свои проекты.

Первый говорит:

Второй отвечает:

— Тоже все закончил, но не хватает мощности компа, доставлю память и закончу проект.

Сидят жалуются на быстродействие техники, а потом спрашивают третьего:

— А ты чего молчишь? как ты борешься со сложными обсчетами?

— А я использую Ambient Occlusion! Все сдал и завтра в отпуск.

Давайте и мы не будем решать проблему экстенсивно, а воспользуемся имитацией глобального освещения на материале.

Если используются материалы группы ProMaterials, то в них есть опция Special Effects, в которой и можно включить Ambient Occlusion

Параметр samples это качество просчета — чем больше, тем лучше.

Параметр Max Distance один из основных — это дистанция, с которой происходит учет рядом стоящей геометрии для формирования эффекта глобального освещения (со всех сторон). Если мы хотим показать эффект явно, то тут нужно установить расстояние до соседнего объекта, а если просто хотим подчеркнуть геометрию объектов (как в нашем случае) достаточно от 10см до полуметра. Ниже параметры смешивания и размытия, нам сейчас они не очень нужны, так как функция АО второстепенна.

Если используется материал не из группы ProMaterials, то придется диффузный цвет смешивать с шейдером АО, желательно по карте Falloff. А в некоторых материалах и материальных шейдерах есть слот Ambient, в который и нужно установить шейдер Ambient/Reflective Occlusion и настроить дистанцию:

ни в коем случае не оставляете дистанцию по умолчанию (равна 0) для закрытых помещений, если параметр нулевой, то просчет материала происходит с максимального расстояния (с фона сцены) и с учетом стен помещения вы получите полностью затемненный материал. Параметр Samples, аналогично — качество. Остальные параметры в настройке для нашего случая не нуждаются.

Итак, добавляем Ambient Occlusion, который работает очень быстро и не трогаем количество фотонов:

согласитесь есть разница! Учитывая, что рендериг по времени почти не увеличился.

Перейдем к третей и четвертой проблеме, они взаимосвязаны.

Присмотритесь к рисунку (№ 8) у верхнего отверстия на потолке, если присмотреться есть круглое светлое пятно.

Для выявления этого эффекта я прорублю два окна и немного испорчу потолок у помещения:

Первое обозначено красной стрелкой — это засветленное пятно, сейчас мы воочию видим семпл сбора фотонов, который светлее обычного фона. Кардинальное решение проблемы будет чуть ниже, а сейчас частный случай:

На одну из колонн у окна я поставил материал Raytrace. Вообще-то mental ray поддерживает визуализацию стандартных материалов 3D Max, настраивая поверхность этого материала я не трогал шейдер фотонов, а он оказывается настроен не корректно! Поэтому от колонны отразился несбалансированный поток фотонов, который и принялся семплом, создав площадку, ярче фона.

Вывод — желательно пользоваться материалами mental ray, а если у вас есть любимый и настроенный старый материал, позаботьтесь о настройке шейдера фотонов как мы делали выше в обсуждении первой проблемы. Но это частный случай. Общее конечно в настройке семплов и количества фотонов.

Посмотрите на желтую стрелку, такое ощущение что у меня потолок над окнами не подогнан к стенам (или наоборот), на самом деле все там в порядке, иначе бы светило было по всему периметру стыка. Дело в том что я продлил потолок на улицу и получил эффект с которым мы часто сталкиваемся при визуализации интерьеров освещенных ярким светом.

Разберем эффект на самом частом и явном примере. Такие пятна как правило появляются под подоконниками, где должно быть по умолчанию темно, а mental почему то там ставит такие пятна. Вот схемка их образования:

черный круг это семпл сбора фотонов. Программа визуализатор, в видимую часть стены ставит семпл сбора фотонов, центр которого находиться под подоконником и соответственно почти весь он в тени. Но маленькая его часть вылезает в освещенную часть, а там очень ярко и эта «маленькая часть», собирает очень много фотонов, в результате среднее арифметическое фотонов для темного места велико, а для светлого места мало. Семпл неделимая единица, поэтому визуализатор считает освещение в этом месте не корректно.

Выход только в уменьшении радиуса семпла и увеличении количество фотонов. По умолчанию размер семпла одна десятая размера сцены, а в нашем случае его нужно сделать по высоте подоконника.

Оптимальный расчет можно сделать так:

Размер семпла (Maximum Sampling Radius) = Y

Количество фотонов (Average GI Photons per Lihgt) = начальное значение умноженное на X деленное на Y (у меня это 20000*40 = 800000)

Выше параметры ставить бесполезно — это ничего не даст — только время потратим.

(любители геометрии сейчас могут возмутиться — почему мы делим на 40, а не на 2 в 40-ой степени? Ведь площадь уменьшается согласно квадрату!!! Все правильно мы делаем, ведь семплы ставятся пересекаясь и накладываясь! А не рядышком и воздействие каждого фотона уменьшается на корень из 2)

в моей сцене получилось 400000 фотонов, плюс еще некоторая настройка окружения:

В итоге время рендера вместе с генерацией карт освещения на процессоре 2х2Ггц — 4 минуты 31 секунда (148 тыс полигонов — деревце за окном прибавило)

Согласитесь это лучше чем генерировать часами миллионы фотонов и получать минимальные результаты.

В конце урока оговорюсь опять — все это результаты собственного опыта и расчетов и я не претендую на сто процентную правильность.

На этом уроки по освещению заканчиваю.

This entry was posted on 20 апреля, 2009 at 8:24 дп and is filed under Без рубрики. You can follow any responses to this entry through the feed. You can , or from your own site.

Всем привет! Сегодня мы продолжим углубляться в тонкости трехмерного моделирования. В прошлом уроке мы познакомились с полигональным моделированием и текстурированием . Сегодня же мы больше уделим внимания освещению и визуализации. В сегодняшнем уроке вы научитесь:

• Работать с текстурными картами
• Устанавливать источники света
• Визуализировать сцену при помощи Mental Ray
• Создавать сплайны

Итак, откроем созданную нами в прошлых уроках модель, выделим все ее составляющие и объединим в группу. Для этого выберем в главном меню пункт — «Group > Group» и нажмем ok.

Группировка

Теперь мы можем работать с моделью, как с единым объектом. Пока оставим табурет в покое, вернемся к ней позже. Для визуализации нужно настроить сцену, то есть окружение, чтобы модель не висела в воздухе. Воспользуемся для этого сплайном (линией). Найти их можно все в той же правой панели нажав на кнопку в виде окружности с квадратом (Shapes ).

Выберем объект — «Line» , переключимся на вид слева и нарисуем L-образную ломаную линию. Чтобы рисовать ломаные, нужно кликнуть мышью в месте начала линии, переместить мышь в другую точку и снова кликнуть, когда нужная линия будет построена, кликаем правой кнопкой мыши. Для исправления неровностей нажмем на клавиатуре «1» и переместим точки линии, так как необходимо. Должно получиться что-то вроде этого:

Вернемся в окно перспективы, применим к линии модификатор — «Extrude» со значением «Amount» равным 10000мм и разместим ее точно под табуреткой.

Разместите объекты таким образом, чтобы табуретка стояла на пересечении жирных линий сетки, как на скриншоте ниже:

Теперь конвертируем нашу L-образную загогулину в «Edit Poly» , и объединим все ее грани в первую группу сглаживания (Вспоминайте прошлый урок).
Сразу-же назначим ей новый материал белого цвета. Смотрите скриншот:

Сцена готова, перейдем к настройкам визуализации. Первым делом необходимо переназначить рендер со стандартного на «Mental Ray» . Откроем настройки рендера, нажав на кнопку «Render Setup» или «F10» на клавиатуре, в самом низу вкладки «Common» найдем стек «Assign Renderer» . Кликнем по первому многоточию (Production) и в появившемся окне выберем «mental ray Renderer» .

Назначаем ментал главным)

Настройки рендера пока трогать не будем, а перейдем к освещению. Источники света можно найти справа от сплайнов. В выпадающем списке выберем пункт «Standart» и создадим источник света — «mr Area Spot» .

Расположите его над объктом, сместив в сторону. Чтобы видеть положение теней в реальном времени, нужно переключиться с режима отображения — «Shaped» в режим «Realistic» . Скриншот ниже:
Убедитесь в том, что в настройках светильника включены тени.

Включаем тени

Теперь вернемся к настройкам рендера. Первым делом увеличим размер выводимого разрешения во вкладке «Common» . Для начала рекомендую выставить 800*600, а уже перед финальной визуализацией можно будет увеличить еще.

Остальные настройки смотрите также на скриншотах:

Качество будущей картинки

Окончательная сборка — имитация глобального освещения

После визуализации увидим следующее:

Как-то не очень…

Неплохо, но можно лучше. Тени слишком резкие, чтобы это исправить, увеличим радиус светильника в несколько раз при помощи инструмента — «масштабирование»(о нем говорилось в первом уроке) и визуализируем снова:

Получше, но не то

Так гораздо лучше, но дерево выглядит неестественно гладким. Чтож, и это можно легко исправить. Сперва нужно создать карту рельефа. Сделать это можно например в гимп.
Открываем исходную текстуру в редакторе, и применяем к ней инструмент — «порог». Конечно, не самый лучший вариант, но зато быстрый.

Инструмент- «Порог»

Что-то вроде того

Вернувшись в 3d Max перейдем к настройкам материала для табуретки, который мы создали в прошлом уроке. Там внизу находим стек — «Maps» и в нем напротив пункта «Bump» жмем на кнопку с надписью: «None». В открывшемся окне выбираем «Bitmap» и указываем черно-белый вариант текстуры. Настройки текстуры оставляем без изменений и возвращаемся к основным настройкам материала. Значение «Bump» выставьте - 20.

Также добавим немного бликов. Настройки на скриншоте:

Перед финальным рендером увеличим размер изображения и качество:

Улучшили качество

Теперь можно заварить себе чаю, так как ждать придется достаточно долго)). Результат виден вначале урока.
Вполне приличная визуализация для начинающего пользователя Autodesk 3ds Max. Можно сказать, что фундамент построен и теперь можно начинать погружение во все тонкости трехмерного моделирования.

Твитнуть Оформить подписку по E-Mail