Система освещения интерьеров в mental ray. Урок: архитектурная визуализация (mental ray) Настройки рендеринга и общего настроения сцены

Система освещения интерьеров в mental ray

Mental ray использует собственные источники света. Эти источники весьма разнообразны, но мы используем лишь те, которые позволяют удобно настроить мягкое освещение интерьера.

Окончательная мягкая картинка будет возможна лишь после настройки атмосферы. Ее мы выполним позже, после работы над источниками света. Сейчас наша задача - рассмотреть порядок работы с источниками света, применяемыми при работе с интерьерами.

Рассмотрим работу с ними на примере конкретного интерьера.

1. Запустите файл mr_svet.exe в папке Primeri_scenGiava_4 на компакт-диске. Это - самораспаковывающийся архив, который содержит все файлы, необходимые для открытия сцены. После запуска файла, нажмите кнопку "Извлечь ". После этого - запустите файл mr_svet.max, расположенный по адресу C: mr_Svet.

2. Перед вами - несложная сцена с уже знакомой комнатой. В ней присутствуют лишь стол и четыре стула, расположенные у окна. В комнате размещена съемочная камера. Чтобы попасть вовнутрь помещения, достаточно лишь включить камеру. Выделите окно проекций Perspective (Перспектива) и нажмите клавишу . Ракурс обзора установлен внутри помещения (рис. 4.53).

3. Сначала создадим общий источник, который позволит добавить в сцене освещение. Это будет источник солнечного света. Он позволит создать эффект падающих через окно лучей света. В первом разделе командной панели (Create ) выберите последний подраздел - Systems (Системы). Здесь нам понадобится инструмент создания системы Daylight (Дневной свет) (рис. 4.54). Выберите данный инструмент, затем наведите курсор в центр помещения в окне проекций Top (Вид сверху), зажмите кнопку мыши и переместите курсор в сторону, создавая схему компаса. Отпустите кнопку мыши и переместите курсор вверх - тем самым, создавая источник света.

4. В результате был добавлен источник света Daylight (Дневной свет). Его необходимо настроить. Выделите сам источник (не точку-цель в форме компаса) и перейдите к его параметрам во втором разделе командной панели. Здесь нам, прежде всего, понадобятся параметры свитка Daylight Parameters (Параметры дневного света) (рис. 4.55).

5. Раскройте список вариантов типа освещения Sunlight (Солнечный свет), расположенный в верхней части свитка. Значение Standard (Стандартный) здесь необходимо заменить на mr Sun (Солнце).

6. В нижней части свитка необходимо заменить значение Standard (Стандартный) параметра Skylight (Свет неба) на mr Sky (Небо). На появившийся вопрос ответьте "Да".

7. Также в этом свитке необходимо выбрать пункт Manual (Ручной) в группе параметров Position (Позиция). Это позволит вручную изменять позицию источника света в пространстве. Иначе его позиция могла бы быть задана методом установки даты, времени и локации интерьера. В нашем случае удобнее будет перемещать источник света вручную. После настройки всех перечисленных параметров, свиток должен выглядеть, как на рис. 4.56.

8. Теперь надо правильно разместить источник по отношению к помещению. Необходимо, чтобы лучи света падали через окно наискосок. Для этого выделите источник света и разместите его по отношению к комнате примерно так, как показано на рис. 4.57. Установить его в конкретную точку можно при помощи окна точного ввода значений координат. Выделите источник, затем выберите манипулятор движения, щелкните по нему правой кнопкой мыши и задайте следующие значения координат: X = 420, Y = 600, Z = 400.

9. Если сейчас выполнить визуализацию внутри помещения, то комната останется совершенно черной, но на полу будет пятно света по форме оконного проема. Источник света Daylight (Дневной свет) позволяет лишь добавить свет в сцене. А вот правильно распределить свет можно при помощи дополнительного источника - mr Sky Portal (Портал света неба). Данный источник не освещает сцену сам, а лишь собирает и направляет свет от источника Daylight (Дневной свет).

10. В первом разделе командной панели (Create ) выберите третий подраздел - Lights (Источники света), затем в выпадающем меню типов объектов выберите вариант Photometric (Фотометрические). Здесь - перед нами инструмент создания источника mr Sky Portal (Портал света неба) (рис. 4.58).

11. Источник mr Sky Portal (Портал света неба) имеет форму плоскости, в одну сторону от которой испускается свет. Выберите данный инструмент, затем в окне проекций Top (Вид сверху) создайте данный источник (растянув его диагональ).

12. Перейдите к параметрам только что созданного источника. Здесь нам понадобятся параметры свитка mr Sky Portal Parameters (Параметры портала света неба) (рис. 4.59). В группе Dimensions (Измерения) задайте следующие значения: Length (Длина) - 200 см, Width (Ширина) - 200 см. Таким образом, вы сделали источник квадратной формы, площадью 4 квадратных метра.

13. Источник надо разместить внутри помещения, так чтобы он находился прямо над потолком. В окне проекций Front (Вид спереди) переместите источник вверх, под потолок. Поместить его в нужную точку можно также при помощи окна точного ввода значений координат. Задайте источнику позицию X = 250, Y = 200, Z = 260. Источник установлен в необходимую точку, но при этом может быть направлен в ненадлежащую сторону. Нам необходимо, чтобы он светил вниз, внутрь комнаты. На направление света указывает специальная стрелка, которая хорошо видна в окнах Front (Вид спереди) и Left (Вид слева). Если он светит наверх, то в параметрах данного источника, в самом низу свитка mr Sky Portal Parameters (Параметры портала света неба), установите галочку слева от надписи Flip Light Flux Direction (Обратить направление потока света). В результате - направление стрелки изменится. Теперь источник светит вовнутрь.

14. Перейдите к обзору сцены через съемочную камеру и выполните визуализацию (клавиша - для активации камеры в окне Perspective (Перспектива) и клавиши + - для запуска визуализации). Теперь процедура визуализации занимает гораздо больше времени. В результате - получится полутемный кадр, в котором пока лишь угадываются контуры мебели.

15. Оба необходимых источника установлены. Теперь необходимо лишь оперировать значениями интенсивности их освещения. Выделите созданный источник mr Sky Portal (Портал света неба) под потолком, перейдите к его параметрам и увеличьте значение параметра Multiplier (Усилитель) примерно до 25 единиц.

16. Выделите созданный в шаге 3 источник Daylight (Дневной свет) и перейдите к его параметрам. Здесь нам понадобится оперировать параметрами Multiplier (Усилитель) в свитках mr Sun Basic Parameters (Основные параметры солнца) и mr Sky Parameters (Параметры неба). Значения обоих параметров задайте равными 3.

17. Включите съемочную камеру для просмотра сцены и выполните визуализацию. Теперь в комнате достаточно света (рис. 4.60).

Таким образом, мы настроили освещение комнаты при помощи источников Daylight (Дневной свет) и mr Sky Portal Parameters (Параметры портала света неба). Уже очевидно, что источники света mental ray позволяют создавать гораздо более реалистичное освещение, чем стандартные. Однако картинку можно улучшать и дальше. Например - за счет добавления атмосферы.

Сохраните текущую сцену. Последующие действия по добавлению атмосферы мы будем производить в отношении нее же.

Подсказка.

Все вышеперечисленные настройки и значения параметров (в частности, интенсивности источников) - применялись для версии 3ds Max 2010. В более ранних версиях необходимые настройки могут отличаться. Если у вас получается слишком яркая картинка, или наоборот - слишком темная, самостоятельно исправляйте интенсивность света, работая с параметрами Multiplier (Усилитель) созданных источников.

Создание освещения В библиотеке программы Landscaping and Deck Designer в папке Electrical (Электричество) собрана целая коллекция различных изображений, которые могут пригодиться при оформлении участка. Садовые светильники находятся в папке Street Lamps (Уличные лампы), которая вложена в

Создание освещения Чтобы участок был красивым в темное время суток, чтобы использовать его с комфортом даже ночью, необходимо продумать и внести в план проекта осветительные приспособления. В библиотеке программы таких приспособлений достаточно – здесь есть внешние

Модель освещения В OpenGL используется модель освещения Фонга, в соответствии с которой цвет точки определяется несколькими факторами: свойствами материала и текстуры, величиной нормали в этой точке, а также положением источника света и наблюдателя. Для корректного

Фотометрические источники освещения Действие фотометрических источников света основано на реальных свойствах света, что дает возможность организовать физически точное освещение. Они способны почти идеально воспроизвести любой реальный источник света: от лампочки

Композиция и стили в дизайне интерьеров Создание дизайна – непростое занятие. От идеи до готового интерьера – длинный и нелегкий путь. Главная задача, которую выполняет дизайнер, – разработка интерьера помещения, соответствующего индивидуальности хозяина, его

Работа с mental ray О том, что такое визуализатор mental ray, а также о его особенностях, мы говорили ранее. Напомню лишь, что это - гораздо более сильный визуализатор, позволяющий создавать более реалистичные изображения за счет имитации атмосферы сцены.Визуализатор mental ray

Включение mental ray Работа с визуализатором mental ray начинается еще на этапе текстурирования. Первый этап - моделирование - выполняется одинаково, независимо от того, каким визуализатором будет создавать конечный продукт. Уже на втором этапе - текстурировании - необходимо

Текстуры mental ray Существует несколько типов текстур, которые хорошо подходят при работе с mental ray. В частности, тип Arch & Design (mi) очень удобен при создании большинства материалов, используемых при текстурировании интерьеров и архитектуры. Именно с ним мы и будем

Настройки атмосферы в mental ray Под атмосферой в данном случае мы понимаем способность лучей света к отражению от поверхностей объектов и рассеиванию в пространстве. Это позволяет сделать картинку визуально гораздо более мягкой и реалистичной. Рассеянный свет смягчает

Глава 5 Стили оформления интерьеров Богатство вариантов стилей оформления интерьеров поражает. Разрабатывая концепцию интерьера, первым делом необходимо выяснить - какой именно стиль наиболее предпочтителен в конкретном случае. Разумеется, опытный дизайнер по

Визуализации интерьеров Здесь представлены некоторые образцы трехмерных интерьеров. Подобраны те визуализации, которые наглядно иллюстрируют некоторые стилевые и технические особенности создания интерьеров в 3ds Max.Этническое направление в интерьере, несомненно,

Глава 6 Особенности создания интерьеров в стиле минимализм В предыдущих главах вы познакомились с основными приемами и способами создания моделей, создания и наложения текстур, визуализации сцены. Научились создавать модели помещений, применять в отношении них

Глава 8 Особенности создания интерьеров в стиле кантри Стиль кантри сегодня достаточно распространен. В интерьерах кантри преобладает резное дерево, текстиль, разнообразные аксессуары, присутствует камин.В этой главе мы рассмотрим некоторые особенности, приемы и

Глава 9 Особенности создания интерьеров в стилях хай-тек, техно Последняя группа стилей, которые мы разберем - хай-тек и техно. Создание интерьеров в этих стилях обычно сопровождается настройкой необычного футуристического освещения, неоновыми подцветками,

Дизайн интерьеров К дизайну интерьеров в «3D Suite Мебельный салон v2.6» можно приступать после завершения разработки макетов шкафов или сразу после начала работы с программой (если вы уверены, что необходимая мебель есть в базе данных моделей шкафов).В любом случае после

Угол освещения Фронтальное освещениеВо всех руководствах по фотографии говорится, что, снимая при солнечном свете, лучше располагаться так, чтобы солнце находилось сзади фотографа и его лучи освещали передний план объекта. Это самые простые световые условия: сцена

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.

В 3ds Мax 2013 имеется несколько источников света, преднначенных для работы с визуализатором mental ray :

■ mr Area Omni (Всенаправленный по площади) ;

■ mr Area Spot (Направленный по площади) ;

■ mr Sky Portal (Небесный портал по mr) .

Примечание. Источники mr Sky (Небо mr) и mr Sun (Солнце mr) мут применяться в системе дневного света Daylight (Дневной свет) .

Все специализированные источники содержат свиток параметров mental ray Indirect Illumination (Непрямое освещение mental ray). Данный свиток доступен в панели Modify (Изменить) (рис. 23.11).

При установленном флажке Automatically Calculate Energy and Photons (Автоматически рассчитывать энергию и фотоны) про-

грамма будет использовать для расчета общие параметры освения.

Рис. 23.11. Свиток mental ray Indirect Illumination (Непрямое освещение mental ray)

Группа параметров Manual Settings (Ручные настройки) преазначена для задания настроек освещения вручную и содержит следующие параметры:

■ Energy (Энергия) – задает начальную энергию излучаемых фотонов;

■ Decay (Затухание) – определяет степень рассеивания энергии фотонами при перемещении в пространстве;

■ Caustic Photons (Каустические фотоны) – регулирует уровень каустических фотонов;

■ GI Photons (Фотоны глобального освещения) – определяет количество фотонов для расчета глобального освещения.

Алгоритмы расчета освещения визуализатора mental ray оснаны на физических свойствах частиц света – фотонов. Каждый источник света излучает поток фотонов, которые распространтся в пространстве и отражаются от объектов, теряя часть энеии. В конце своего пути фотон поглощается поверхностью. Даый алгоритм называется Global Illumination (Глобальное освение) .

Еще одним важным свойством алгоритмов расчета освещеости mental ray является создание каустик. Каустиками в опте называют светотени, создаваемые преломлением света на перхностях непрозрачных объектов. В реальном мире каустики легко заметить на стенах и потолке бассейна.

В диалоговом окне имтся вкладка mental ray для настройки специальных параметров освещения (рис. 23.12).

В группе параметров Caustics and Global Illumination (Каустики и глобальное освещение) содержатся такие свойства объектов:

■ Exclude Caustics (Исключить каустики) ;

■ Generate Caustics (Создать каустики) ;

■ Receive Caustics (Принять каустики) ;

■ Exclude from GI (Исключить из глобального освещения) ;

■ Generate Global Illumination (Создать глобальное освещение) ;

■ Receive Global Illumination (Принять глобальное освещение) .

Рис. 23.12. Фрагмент вкладки mental ray диалогового окна

Object Properties (Свойства объекта)

Примечание. В сложных сценах для ускорения визуализации можно отключить свойства непрямого освещения для некоторых объектов.

Для настройки общих параметров глобального освещения, каустик и фильтров визуализации предназначена вкладка Indirect Illumination (Непрямое освещение) диалогового окна Render Setup (Установка визуализации) . Данная вкладка содержит свиток для настройки фильтрации изражения (рис. 23.13) и свиток для установки специалых параметров освещения (рис. 23.14).

В группе параметров FG Precision Presets (Образцы качества зершающей сборки) свитка Final Gather (Завершающая сборка) доупны следующие наборы настроек фильтрации: Custom (Пользовельский) , Draw (Черновой) , Low (Низкий) , Medium (Средний) , High

(Высокий) , Very High (Очень высокий) . Эти наборы изменяются предством перемещения бегунка.

Группа параметров Basic (Основные) содержит основные нтройки для расчета освещенности. Поле Multiplier (Множитель) предназначено для установки интенсивности и оттенка отражаого света.

Рис. 23.13. Свиток параметров Final Gather (Завершающая сборка)

Рис. 23.14. Свиток параметров Caustics and Global Illumination (GI) (Каустики и глобальное освещение)

Также данный свиток содержит дополнительные параметры глубины трассировки и фильтрации изображения.

Примечание. При активации визуализатора mental ray основные нтройки качества визуализации появляются в нижней части диалогого окна визуализируемого кадра.

Свиток Caustics and Global Illumination (GI) (Каустики и глальное освещение) содержит группу параметров Caustics (Катики) для настройки создаваемых каустик.

Флажок Enable (Включить) включает параметры каустик в аоритмы визуализации (рис. 23.15).

Рис. 23.15. Чайник с каустиками

Параметр Maximum Num. Photons per Sample (Максимальное число фотонов на образец) определяет количество фотонов, рачитываемое для каждого образца. С увеличением значения даого параметра существенно возрастает время визуализации сцы, однако изображение получается более сглаженным.

Поле Maximum Sampling Radius (Максимальный радиус обраов) задает радиус распространения фотонов.

Группа Global Illumination (Глобальное освещение) содержит аналогичные параметры для настройки глобального освещения.

Группа параметров Geometry Properties (Свойства геометричких объектов) содержит флажок All Objects Generate & Receive GI and Caustics (Все объекты создают и принимают глобальное освение и каустики) . При установке данного флажка расчет парамеов глобального освещения и каустик будет проводиться для всех объектов сцены, игнорируя настройки свойств объектов диалогового окна Object Properties (Свойства объекта) .

При создании открытых сцен с параметрами глобального оещения и источником Daylight (Дневной свет) рекомендуется в качестве внешней среды использовать карту mr Physical Sky (Фическое небо mental ray) . Данная карта позволяет создавать реистичный фон, отображающий горизонт, небесный свод и двение солнца (рис. 23.16).

Рис. 23.16. Сцена с применением карты mr Physical Sky (Физическое небо mental ray)

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.

Хочу начать серию уроков по освещению в mental ray. Этот урок посвящен Final Gather, настройкам алгоритма просчета непрямого освещения, источникам света, светящимся материалам и HDRI картам. Целью урока не является создание конкретной сцены, а рассмотрение общих положений и настроек вторичного освещения, все используемые сцены несут тестовый характер и имеют задачу подчеркнуть определенный эффект, как правило в ущерб внешнему виду. Урок рассчитан на max 2008 и выше и имеет примеры сцен для скачивания.

Введение

В начале немного необходимой информации

В mental ray, освещение, по алгоритму, расчета можно разделить на 4 части:
1. прямая трассировка (scanline + ray trace).
2. Непрямое освещение на основе фотонов (GI + Caustics)
3. Упрощенное непрямое освещение (Final Gather)
4. Освещение в объемах (ray marching).

Примечание: я не претендую на правильность русско-язычной трактовки терминов, поскольку вариантов переводов хелпов и уроков много и брать их за основу я не намеревался. Часто GI и каустику разделяют, так как для них используются разные карты фотонов, а освещение в объемах включают в GI, из-за того, что оно тоже используют карты фотонов, не учитывая, что начинает работать совершенно другой движок и не все там делается фотонами (используются 2 уровня расчетов, при этом второй, упрощенный не использует фотоны)

Про прямое освещение:

Под прямым освещением подразумевается освещение от эмиттера источника освещения, до поверхности объекта, после встречи с поверхностью объекта, на основе шейдеров поверхности (Surface) и шейдеров затемнения (Shadow), рассчитывается карта освещенности и карта тени объекта. Дополнительно учитываются шейдеры из группы Extended Shaders (смещение поверхности, окружающая среда). При этом часть лучей поглощается, а часть (если объект \полу\прозрачен, отражающий), просчитывается до следующиего объекта сцены. Проникания лучей в объем объекта не происходит, эффект свечения (illumination, glow) учитывается только для диффузных свойств объекта и на другие объекты не распространяется. Генерация фотонов GI, Caustic и Volume Photon не производиться.

Теперь посмотрим настройки рендера , которые влияют на качество просчета в целом. Эти настройки актуальны вне зависимости от включенных GI и FG

Sampling Quality: параметры этой группы позволяют настроит суперсэмплинг, предназначенный для устранения эффекта ломанных линий, ступенчатых градиентов и всех артефактов возникающих из-за эффекта aliasing.

В параметры Samples per Pixel — minimum и maximum устанавливается количество лучей на пиксель для работы адаптивного суперсемплинга, не буду вдаваться в принцип работы данного алгоритма (при желании теоретическую инфу найти в сети легко).

Практически чем больше значение тем лучше, но время рендеринга увеличивается практически пропорционально увеличению значений, поэтому для предпросмотра сцены желательно ставить низкие значения (но значение maximum должно быть не меньше 2), а для финального расчета повышать.

Группа параметров Contrast , регулирует алгоритм принятия решения использования для просчета минимального или максимального значения Samples per Pixel, значения выставляются от 0.004 (1/256) до 1 и шагом 0.004 - чем меньше, тем лучше, но также влияет на скорость рендеринга.

Filter — простейший и самый быстрый фильтр — box, а лучший и «медленный» mitchel.

Ниже параметры Rendering Algorithms — из которых наиболее нужные это глубина трассировки Trace Depth

Reflection — максимальное количество отражений фотона, после чего он пропадает

Regraction — тоже самое для прозрачности и величина максимальной суммы эффектов - max. depth.

Проще говоря если вы поставите на сцене два зеркала, «лицом» друг к другу и камеру, заглядывающую между зеркалами, то получите глубину «бесконечности» переотражений согласно установленным параметрам.

Главный практический смысл этих установок — в период создания сцены, выставляйте заниженные параметры для быстрого рендера, а на финальной стадии повышайте до приемлемых размеров.

Источники света:

В mental ray источники света подразделяются на:
- стандартные интенсивность света от которых уменьшается прямо пропорционально расстоянию и не является физически точным
- улучшенные стандартные (приписка mr), от которых рассчитываются тени, по улучшенному алгоритму и он более мягкие.
- фотометрические интенсивность света задается в физических величинах и ослабление света считается тоже физически верно. Использование фотометриков актуально при соблюдении масштабов сцены метрическим значениям.

Часть первая Final Gather

Final Gather — упрощенный алгоритм расчета непрямого освещения, заключается в том, что из каждой точки столкновения фотона с поверхностью в случайном порядке испускаются лучи, которые пересекаются с соседними объектами сцены (но только один раз). В следствии этого FG, дает упрощенный вид непрямой иллюминации, из-за однократного отражения света, но проходит намного быстрее полноценного GI, и дает вполне реальную картину. С включенным GI (FG+GI) алгоритм вычисления меняется и расчет происходит наиболее полно, насколько возможно в mental ray, но естественно, время....

Итак рассмотрим что можно добиться с помощью FG:

Для начала включим алгоритм FG - Rendering > Render... (F10) > Indirect Illumination > ставим галку на Enable FG

Основные настройки для настройки качества FG это шаг, с которым расставляются опорные точки для расчета вторичного освещения - параметр Initial FG Point Density - чем шаг меньше, тем картинка будет качественнее, и параметр Rays per FG Point, это количество лучей испускаемых из одной точки, чем больше тем лучше.

Разработчики MR, сделали несколько готовых профилей, которые можно выбрать из выпадающего списка «Preset», выбрать можно от Draft (низкое качество, быстрый рендер), для просмотра сцен в процессе создания, и до вери хай - для финальных просчетов.

Начнем тестирование FG с интерьерной сцены.

Я сделал простейшую сцену, где изображена комната с окном и несколькими светильниками. Цвета стен, потолка и пола, специально серые - получилось мрачно, но так лучше будут видны эффекты освещения

Так выглядит комната без включенного FG, с временным источником света (после включения FG он будет удален)

Слева два светильника, которые не являются полноценными источниками света, но их материал представлен материалом mental ray, в качестве поверхности которого назначен шейдер Glow(lume):

цвет свечения (Glow) и диффузный (diffuse)- бледно желтый, материал поверхности представлен шейдером стекла (Glass(lume)) настройки которого оставлены по умолчанию. Яркость свечения (Brightness) тоже оставлена по умолчанию = 3.

Эти светильники будут выполнять роль неяркой, заполняющей подсветки помещения.

Справа два углубленных источника света типа mr Area Spot. - настройки по умолчанию, то есть не менялись, они будут освещать стеклянный и металлический шары.

Все материалы сцены (кроме описанных левых светильников) - материал типа Arch & Design, выбрав который, можно быстро получить настройки под конкретную поверхность из списка предопределенных:

стены из шершавого бетона (Rough Concrete), потолок из полированного бетона, пол - Glossy Plastic, окно - Glass(Thin Geom), с наложенной картой Checker на прозрачность.

В результате мы должны получить мрачную комнату, за окном ночь, слабая общая подсветка, и отдельно подсвеченные шары.

Нажимаем рендер:

результат явно неудовлетворительный - слишком слабое освещение. Можно увеличить значение Multiplier, источников света и Glow у левых светильников, но если увеличение интенсивности света источников еще допустимо, то увеличение величины Glow, приведет к «перекосам» освещения - области вокруг фонарей будут очень яркие, а пол останется черным.

Выход в настройке экспозиции

Идем в настройки окружения - Rendering - Environment (кнопка 8) - раздел Exposure Control и выбираем тип экспозиции, я оставил логарифмический тип. Но разработчики Mental ray рекомендуют использование фотографического контроллера экспозиции, особенно при работе с фотометрическими источниками света.

теперь еще раз рендер:

уже лучше, но стал явнее виден шум на освещенных областях от левых светильников - это как раз эффект от задания заниженных настроек FG (выставлен профиль «Low»). Встает вопрос - каким образом рассчитать золотою середину между скоростью рендера и качеством. Естественно поставив Вери Хай, мы получим хорошее изображение, но результат будем ждать ооочень долго. В этом может помочь нам сам рендер, попросим его отобразить нам опорные точки FG:

заходим в закладку Processing (Rendering - Render…)

раздел «Diagnostics», ставим галку на Enable и и указываем что мы хотим посмотреть на FG:

еще раз рендер:

расстояние, между зелеными точками в освещенных областях, должно быть минимальным, это достигается уменьшением шага опорных точек, в идеале заполнение должно быть сплошным, после чего дальнейшие уменьшение шага, приведет только к увеличению времени просчета, с минимальным повышением качества. Иногда может возникнуть шум на удаленных от источника света поверхностях, тут поможет увеличение испускаемых лучей, без уменьшения шага. И не забываем о настройках семплирования, о которых я писал в самом начале.

Продолжим строит сцену:

Очень часто возникает необходимость изобразить какие-то испускающие свет объекты, со сложной геометрией - витрины, аквариумы, экраны телевизоров, которые тоже освещают сцену, но не стоит задача детальной проработки объекта, а просто его имитация текстурами. При этом возникают проблемы с их освещающими характеристиками - при сильной яркости темные объекты тоже начинают светиться, а убавляя яркость- светлые области недостаточно освещают окружающие предметы. Такая несправедливость, возникает из-за того, что 24-битное изображение не в состоянии хранить информацию об истинной интенсивности свечения каждого пикселя. Ситуацию исправит применение в качестве текстур HDRI карт.

Как наглядно представить ценность HDRI карт? - представите, что Вы сделали фото морского бело-песчанного пляжа против солнца. Загрузите фото в фотошоп и пипеткой посмотрите цвета пикселей на солнечном диске и белом песке, цвета пикселей на солнечном диске будут как правило #FFFFFF а цвет пикселей на белом песке либо такой же, либо чуть темнее. Теперь понизим яркость всего изображения, например на 50% - песок станет темнее, что в принципе правильно, а вот то, что солнечный диск потускнеет- это не порядок, Солнце у нас очень яркое. А вот если снимок сделать специальной камерой, которая может сохранять снимки в HDRI изображения, такого не получиться, солнечный диск останется ярким, как если бы мы просто понизили чувствительность фотокамеры.

Попробуем использовать HDRI карту в нашей сцене. Я не нашел готовой карты, которая бы изображала какой то светящийся объект, поэтому для проверки эффекта, просто в фотошопе сделал hdr файл с градиентной заливкой - посередине ярко-голубая линия, которая теряет яркость к краям. (самостоятельно изготовить hdr можно, выбрав в фотошопе 32 битный режим изображения).

Открываем в Максе полученную карту как обычную Bitmap, появляется диалог конвертирования изображения:

основное внимание нужно уделить варианту конвертирования в разделе «Internal Storage», по умолчанию Макс предлагает отбросить информацию о яркости и просто пометить яркие и темные места определенными цветами - режим 16 bit/chan, нас это не устроит, поэтому установим режим Real Pixels и нажмем Окей.

Выбранную карту я использовал для материала, подобного материалу светильников, на параметр glow, и применил его к параллелепипеду у дальней стены

Для сравнения два рендера:

первый - карта в режиме 16 bit:

из-за замены ярких участков белым цветом, освещение из ярких областей происходит практически белым светом

второй - реальный:

разница явно есть.

Используя фотошоп, можно из обычных фото делать приблизительный аналог hdr изображений, для этого необходимо перевести работу в 32 бит цвет, сделать копию изображения, увеличить на копии яркость с помощью гистограммы (яркость как таковую, там изменить невозможно) и наложить оба изображения с параметром Умножение (multiplier).

Вот сцена, где картинка телевизора получена именно таким способом:

на этой сцене присутствуют три фотометрических источника света, имитирующие лампы накаливания в 60 ватт.

Остановимся на них подробнее.

Фотометрические источники света нужны для имитации реальных источников света по их физическим параметрам, но необходимы некоторые условия

Использовать метрическую систему единиц измерения, при создании сцены

Соблюдать реальные размеры объектов на сцене

Должен быть включен алгоритм непрямого освещения FG или GI, а лучше оба

основные характеристики фотометрических источников это температура эмиттера, которая дает цвет потока света, и мощность источника света.

Поскольку мы привыкли мощность измерять в ваттах, а о температуре источника имеем только поверхностное представление, приведу табличку самых распространенных бытовых лампочек

Теперь поговорим о солнечном свете.

Разработчики ментала разделили солнечный свет на прямой от солнечного диска - яркий с сильно выраженными тенями - mr Sun и заполняющий от облачного покрова и атмосферы с сильно размытыми тенями - mr Sky.

При добавлении на сцену источника света mr Sky, будет автоматически предложено добавить в окружение шейдер mr Physical Sky, с чем желательно согласиться.

в настройках необходимо указать цвет неба ночью «Night Color», при малых значениях яркости - multiplier цвет неба будет стремиться к этому цвету.

Настроить высоту горизонта и цвет поверхности земли, добавить дымку (Haze) и параметры отношения красного и синего цвета на небосводе (вечер\день) в разделе Non - Physical Tuning:

настойки mr San имеют также параметры настройки горизонта, яркости и цвета, дымки а также добавлена опция настройки теней - Softness - мягкость тени и качество на границах мягкой тени: Softness Samples.

примеры сцен тестовой комнаты

с Солнцем за окном

и в пасмурную погоду

Я принудительно увеличил интенсивность света, чтобы было видно заполнение светом комнаты и тени на полу. В первом случае лучи прямые и практически параллельные - освещено пятно на полу и вторично от пола отражением, засвечено пятно в районе окна. А во втором случае, освещена практически вся комната. При просчете обоих сцен FG был настроен по профилю Low, что вызвало сильный шум на освещенных областях.

Часто при изображении помещений, где свет бьёт из окна, желательно, для усиления эффекта ярких лучей или пыльной атмосферы комнаты, добавляет эффект Volume Light на источники света. На источник света mr Sun, данный эффект применяется не корректно, вероятно из-за другого принципа расчета теней, происходит просто заполнение освещенного объема, без учета затененых участков. Поэтому для такого эффекта придется пользоваться стандартными источниками.:

Закончим с помещениями и перейдем к имитации внешнего освещения

Если у нас имеется hdr карта имитирующая небосвод, то мы ее легко можем применить в нашу сцену. Делается это путем применения карты в источнике света Skylight. Сам источник света можно расположить в любом месте сцены- это не принципиально, главно чтобы был включен FG, иначе он работать не будет.

На нажимаем на кнопку с надписью None (карты по умолчанию нет) и выбираем наше hdr изображение (как я описывал выше), либо указываем слот из редактора материалов, где такая карта уже открыта.

вот пример сцены где изображено небольшое строение, вокруг лунная ночь. Карта окружения применена не только на источник света но и в слот окружения Enviroment map.

мы видим мягкое освещение от небосвода всей сцены, а также выраженные тени от луны.

А вот теперь ложка дегтя:

Для выше показанного рисунка я специально использовал темную карту с ярким пятном луны которую дополнительно обработал в фотошоп, чтобы увеличить яркость луны и затемнить небо, иначе бы эффект от карты был бы не заметен. На самом деле в MR, по моему мнению, не совсем корректно работает алгоритм учета яркостных составляющих карты для источника Skylight.

Приведу примеры сравнения сцены для MR и V-Ray.

в обоих случаях multiplier = 3 остальные параметры карты я не менял, материалы постарался использовать с аналогичными свойствами.

Как видим, во втором случае картинка «вкуснее». Единственно что хочу заметить по Ви_рею - в нем необходимо помнить, что одну и туже карту на освещение и рефлексию использовать нельзя. Посмотрите внимательно на рисунок- где находиться луна согласно отражению и куда направлена тень от нее - разница в 180 о. Параметр в настройках для вращения карты есть, но необходимо об этом помнить!

Правда я взял самую сложную карту - луна не яркая и маленькая, на хороших картах различия почти не видны, но факт разного обсчета налицо. Выводы пусть сделает каждый сам.

Вроде это все, что я хотел показать в рамках этого урока. В конце остановлюсь на некоторых небольших особенностях, которые по моему мнению достойны внимания.

- Материал Glow . В предыдущих версиях некорректно освещал сам себя. Если светиться не вся поверхность материала, а только какието отдельные области (применена карта) либо материал входит в состав Blend материала, то светящееся область осветит соседние объекты с другим материалом, но объекты с этим же материалом и само себя не освещает. В 2008 максе такой проблемы нет. Вот пример сцены:

все строение состоит из одного материала на основе Blend. Как видим сам себя материал освещает прекрасно (на сцене нет источников света).

- кроме использования карт.hdr, можно также пользоваться картами.exr, которые менее распространены но также несут информацию о интенсивности света. Окно конвертирования файла exr формата, при назначении карты:

- При создании анимации, где на сцене находятся яркие источники света или текстуры на основе hdri изображений, эффект Motion Blur во всех версиях Max’а до 2008 включительно - работает не корректно, так как устройство нашего зрения (и матриц камер) такого, что чем ярче пятно, тем более яркую «дорожку смаза» оно оставит. У счастливых обладателей Max 2009 в комплекте есть шейдер HDR Image Motion Blur(mi), который ставиться в слот «Output» эффектов камеры, которые доступны в настройках рендера «Renderer»:

данный шейдер позволяет смазывать изображение не только объектов сцены, но и фона сцены, на который применена карта с изображением.

Для сравнения

Смаз на светящихся объектах сцены

и для фона на все ту же карту с луной

на этом закончу первую часть урока. В следующей части затрону проблемы GI и света в объемах.