Система освещения интерьеров в mental ray. Фрагмент книги: Система дневного освещения Освещение в 3d max mental ray

Создаем объемный свет в Ментал Рэй используя 3д Макс.

Первый шаг. Установка Mental Ray Renderer.

Сначала необходимо установить Mental Ray в наш редактор. Делается это следующим образом, открываем Rendering (в главном меню) > Render Setup... > Вкладку Common > Стек Assign Renderer > Production > mental ray Renderer. Все теперь базовый рендер Scanline заменен на Mental Ray.

Второй шаг. Геометрия для рендера.

Объемный свет в пустой сцене смотреться не будет, необходимо создать простенькую заготовку. Пусть, это будет макет дома с небольшими окнами. Начнем с базового примитива Box, откройте Create panel > Geometry > Standard Primitives > и выбираем Box. Теперь мы можем задать ему следующие параметры:

Третий шаг. Создадим окна.

Чтобы объемный свет попал в наш дом, необходимы окна! Теперь добавим модификаторы к объекту Box. Следуем по пути Modify panel > Modifier List > Object-Space Modifiers > тут активируйте Edit Poly. В окне Right можно активировать редактирование на уровне полигонов, сделайте это и удалите два полигона на нашем доме, это и будут окна.

Самое время активировать изменение геометрии на уровне vertex, изменим немного наш дом, сделав окна более низкими и широкими. Можете сделать как у нас на картинке или поэкспериментировать самостоятельно.

Фактически геометрия готова, осталось перевернуть нормали, это делается следующим образом:

1) Активируем полигональный режим.

2) Выделяем все полигоны по горячим клавишам CTRL + А.

3) Открываем modify panel, там ищем стек Edit Polygons и нажимаем на кнопку Flip.

После переворачивания нормалей, внешне наше строение стало черным, но это нормально, ибо рабочей областью у нас будет внутреннее помещение.

Четвертый шаг. Добавим камеру.

Теперь необходимо добавить на сцену главную камеру. Откройте Create panel > Cameras > Target, устанавливайте камеру. Лучше всего устанавливать камеру в окне вида сверху, однако можете использовать для этого любое окно. Вам необходимо повернуть камеру так, чтобы были видны окна.

Также камеру необходимо настроить, установите параметр Lens на 20мм. Осталось сменить вид на картинку из камеры, просто переходим в окно перспективы и нажимаем на клавишу С.

Пятый шаг. Работа с материалами.

Нам необходимо приписать нужные материалы, для этого открываем Material Editor, достаточно нажать М на клавиатуре. Перед нами будет список материалов, советуем сразу научиться их точно именовать, например, назовите его warehouse. Пока у вас материалов мало, это не очень существенно, но затем, когда материалов будет 20-30, вы банально запутаетесь.

1. Первым делом нажимаем Get Material либо Standard, в открывшемся списке выбираем материал Arch & Design (mi).
2. Теперь активируем склад, выбрав его в окне проекции и применив к нему наш материал.
3. Скорректируйте параметр Reflectivity, установив его на 0. Ведь, блеск в нашем доме неуместен.

Можно добавить bump для более реалистичного отображения.

1. В свойствах материала ищем Bump и в свитке Standard устанавливаем параметр Composite.
2. Добавим слой, кнопка находится недалеко от Total layers. Обычно первым слоем (Layers 1), ставят базовую карту Smoke. Однако необходимо поправить параметры:

# Iterations: 20

Color #1 – черный

Color #2 – темно серый по RGB 50, 50, 50

1. Добавим второй слой с картой Speckle, также исправим параметры:

Color #1 – светло серый по RGB 180, 180, 180

Color #2 – черный

Теперь необходимо настроить карту Diffuse, пройдите по пути Maps > Standard > Bitmap > concrete-texture-high-resolution.jpg.

Фактически основной объем сделан, можно создавать рендер и наслаждаться результатом. Пока он промежуточный, но у вам должно получиться как на картинке.

Шестой шаг. Настраиваем освещение.

Пора добавить свет в наше строение. Для этого необходимо открыть mr Area Spot, он расположен по адресу Create panel > Lights > Standard > mr Area Spot. Создавайте свет в окне Front, так его лучше позиционировать с той точки, чтобы он проходил в наши окна. Установив свет, добьемся лучших результатов правкой следующих параметров:

В свите Spotlight Parameters установим Hotspot/Beam: 24 и Falloff/Field: 26.

В свитке General Parameters установим Shadows: On (Ray Tracted Shadows).

Можно сделать еще один промежуточный рендер.

Седьмой шаг. Создание окружения.

Пора приступать к созданию окружения. Необходимо открыть Rendering > Environment и перейти в раздел background:

1. Надимаем на "None", в выпадающем меню активируем карту Glow.
2. Нажимаем М, открывая редактор материалов, перетаскиваем туда нашу карту Glow. Для перетаскивания зажимаем и держим левую клавишу мыши. Используем пустой слот, в появившемся диалоговом окне выбираем Instance. Так мы свяжем карты.

Осталось настроить цвет, для Glow выберем чисто белый, установим параметр яркости (Brightness) на уровень 4, однако вы сами можете по ситуации корректировать яркость.

Можно делать очередной промежуточный рендер. Если все выполнено как надо, то результат будет таков.

Как видно, постепенно наша сцена становится все более интересной. Однако необходимо еще многое сделать. Для начала применим шейдеры к камере, идем по пути Renderer > стек Camera Effects > Camera Shaders > Output > Glare. Иными словами мы применили Camera Shader на наше свечение Glare.

При желании, можете сделать еще один рендер, для того, чтобы зафиксировать изменения.

Кстати, если хотите получить более интенсивное свечение, то просто свяжите карту Glare со слотом в редакторе материалов (М) и увеличивайте параметр Spread.

Восьмой шаг. Добавляем стороннее освещение.

Сейчас единственный источник света на сцене это наши окна. Необходимо добавить стороннего освещения, для лучшей видимости сцены. Необходимо пройти по пути Create panel > Lights > Standard > Skylight, создав свет. Сразу же меняем параметры в Make a selection > Modify panel, нас интересует Multiplier, его лучше установить на 1,5, впрочем, небольшие отхождения от этого значения возможны, пробуйте!

Теперь идем в Create panel > Lights > Photometric > mr Sky Portal и добавляем еще несколько светильников. Тут возможны некоторые сложности, необходимо сделать наши светильники точно под размер окон и повернуть их светом внутрь помещения. Ах, и не забудьте сделать Multiplier 1,5 или столько, сколько вы и сделали свету Skylight.

Как видите, свет станет более естественным, он будет освещать окружающее окно пространство, а именно, часть потолка и стены.

И, несмотря на все, в помещении все еще слишком темно. Необходимо это исправить, добавив еще света, пройдите по пути Rendering > Render setup... > вкладка Indirect Illumination > стек Final Gather. Тут необходимо поставить следующие параметры Multiplier на 2, а Diffuse Bounces на 5. Можно делать очередной промежуточный рендер, для оценки результатов. Напомним, если вас не устраивает интенсивность или яркость, можете смело менять, подстраивая все под свое виденье.

Как видим, стало еще светлее, уже вся сцена просматривается.

Девятый шаг. Создаем объемный свет.

Собственно, наконец, мы подошли к теме нашего сегодняшнего урока. Все приготовления завершены, можно работать над объемным светом! Использовать будем эффект Volume Light, который входит в рендер. Активируем его по пути Rendering > Environment... > Atmosphere, теперь следуем такому порядку действий:

1. Нажав на Add необходимо выбрать Volume light.
2. Теперь нажимаем на Pick Light, и выбираем mr area spot, который мы настраивали ранее. На более сложных сценах, чтобы не искать светильник в списке объектов, достаточно нажать клавишу Н.
3. Поиграем с плотностью света, установив параметр Density на 20.

Можно делать рендер и наслаждаться объемным светом, пока в предварительной версии.

Десятый шаг. Финальные настройки света в рендере Mental Ray

Необходимо провести финальную настройку всего нашего света. Вы можете это делать несколько иначе, ставя другие параметры или оставляя все как есть, но мы сделали это следующим образом. В Rendering > Render setup... > Indirect Illumination > Final Gather мы немного понизили Multiplier с 1,5 до 1,4. Однако это игры со светом, они индивидуальны, вы можете задать совершенно иные настройки.

Также необходимо улучшить качество рендера. Для этого идем в Rendering > Render setup... > Renderer > Sampling Quality и там выставляем:

Samples per pixel

Параметр Minimum на 4

Параметр Maximum на 64

Filter выбираем Type: Mitchell

Фактически все! Можно проводить финальный рендер, наслаждаясь отличной картинкой!

Глобальное освещение (Global Illumination , GI ) позволяет имитировать эффект поверхностного рассеивания света, наблюдающийся в результате отражения распространяемого источником света от самых разных поверхностей. Примером такого освещения может служить падающий через окно солнечный свет, который отражается от пола и освещает всю комнату. При рендеринге стандартными средствами в такой сцене окажется освещенным только пол, а при визуализации в Mental Ray могут быть освещены также стены с потолком (что конкретно и в какой степени - зависит от расположения окна и интенсивности света). Эффект глобального освещения реализуется двумя способами: с помощью функции Global Illumination (Глобальное освещение) либо подключением метода Final Gather (Конечный сбор). В обоих вариантах процесс визуализации достаточно длителен и оказывается еще дольше, если задействуются оба метода, однако на это нередко идут, поскольку комбинирование обоих методов позволяет получать более впечатляющие результаты.

При использовании Global Illumination из источника света излучаются фотоны, а визуализатор (так же как и при имитации эффекта каустики) отслеживает их распределение в сцене и суммирует энергию всех фотонов в каждой точке пространства. Метод Final Gather работает иначе, хотя его цель совпадает с Global Illumination : после попадания первого луча в точку на поверхности объекта из этой точки в сцену излучается дополнительный пучок лучей, при помощи которого собирается информация о цвете вокруг этой точки, на базе чего и производится расчет освещенности сцены. Подобный просчет требует бо льше времени, чем при использовании Global Illumination , но при этом формируются более сглаженные световые пятна и тени. Кроме того, применение метода Final Gather оказывается полезным и при имитации эффекта каустики, поскольку позволяет уменьшить либо даже устранить возникающие в ряде случаев артефакты.

Для примера создайте новую сцену с плоскостью, шаром и чайником (рис. 20). Установите один направленный источник света, поместите его в левой части сцены и включите для источника генерацию теней по типу Ray Traced Shadows (рис. 21). Создайте светящийся материал на базе шейдера Architectural , изменив цвет в поле Diffuse Color и увеличив значение параметра Luminance cd /m 2 , отвечающего за уровень свечения, примерно до 7000 (рис. 22). Сделайте шар светящимся, назначив ему созданный материал. Проведите рендеринг визуализатором Scanline - несмотря на то что шар светится, свет от него никуда не распространяется, чего в действительности быть не может (рис. 23).

Установите Mental Ray в качестве текущего визуализатора. Включите имитацию глобального освещения: активируйте в окне Render Scene вкладку Indirect Illumination и в разделе Final Gather включите флажок Enable Final Gather . Вновь визуализируйте сцену, и вы увидите, что теперь свет от шара немного освещает пространство находящейся под ним плоскости (рис. 24). Увеличьте значение параметра Multiplier до 1,5, а Rays per FG Point до 500 - интенсивность распространяющегося от шара света заметно увеличится (теперь отблески рассеянного света видны не только на плоскости, но и на чайнике) - рис. 25. Кроме того, качество изображения стало заметно выше, что было достигнуто благодаря увеличению значения параметра Rays per FG Point , регулирующего число световых лучей в каждом пучке.

Усложним задачу. Создайте новую сцену с замкнутым линейным сплайном в виде прямоугольника (формировать его следует в окне проекции Top ) и чайником внутри. Назначьте сплайну модификатор Extrude , что позволит превратить его в некое замкнутое кубическое пространство - имитацию комнаты, внутри которой и окажется чайник (рис. 26). Добавьте в сцену камеру так, чтобы в нее было видно пространство внутри комнаты и разместите на потолке комнаты плоский куб (он сыграет в нашем случае роль лампы, работающей в режиме ночного освещения) - рис. 27.

Назначьте лампе светящийся материал и при желании текстурируйте стены, пол и потолок комнаты, а затем визуализируйте сцену стандартными средствами (рис. 28). Установите Mental Ray текущим визуализаторов и активируйте имитацию глобального освещения, включив флажок Enable Final Gather . Увеличьте интенсивность света, установив параметр Multiplier равным 1,7, и для ускорения процесса визуализации уменьшите значение параметра Rays per FG Point до 50. Проведите рендеринг через Mental Ray (рис. 29). Очевидно, что в обоих вариантах (Scanline и Mental Ray) освещение оказалось совершенно неестественным. По замыслу освещать пространство должна лампа на потолке. В первом варианте никакого свечения от нее не видно и в то же время стены комнаты освещены, хотя никаких источников света не создавалось. При этом чайник как бы парит в воздухе, что является следствием отсутствия теней. Во втором случае лампа освещает пространство рассеянным светом, появилась тень под чайником, но стены комнаты освещены все равно неестественно - чувствуется присутствие еще одного источника света. Понятно, что данный источник установлен по умолчанию (ведь мы источников не создавали), но в рассматриваемом примере он оказывается лишним. Чтобы избавиться от него (удалить его нельзя, поскольку в списке объектов сцены источник не фигурирует), создайте собственный источник света (после этого освещение по умолчанию отключается) и заблокируйте его, отключив флажок On в области Light Type раздела Generel Parameters (рис. 30).

Если теперь сразу же провести рендеринг, то в комнате практически ничего не будет видно (рис. 31). Поэтому увеличьте значение параметра Rays per FG Point до 500 - освещенность несколько повысится (хотя стен все равно не будет видно) за счет увеличения количества рассеиваемых лучей (рис. 32). Установите параметр Diffuse Bounces равным 4, что обеспечит появление светотеней на полу, стенах и потолке (при дальнейшем увеличении данного параметра тени становятся более легкими), а Multiplier - 2,2, что усилит интенсивность света (рис. 33). Еще раз увеличьте количество, а также плотность рассеиваемых лучей, установив параметры Rays per FG Point и Initial FG Point Density равными 700 и 1,5 соответственно (рис. 34), - полученное при визуализации изображение окажется более качественным, хотя все еще каким-то призрачным (создается ощущение, что в воздухе висит какая-то дымка - рис. 35).

Рис. 34. Настройка параметров свитка Final Gather

Теперь посмотрим, какие результаты могут быть получены при использовании метода Global Illumination (GI ). В разделе Final Gather выключите флажок Enable Final Gather , а в разделе Global Illumination (GI ) включите флажок Enable и проведите рендеринг. Результаты окажутся неутешительными (рис. 36), поскольку метод Global Illumination базируется на излучении источником света фотонов, а единственный источник в сцене заблокирован. Разблокируйте источник, переместите его внутрь лампы, уменьшите интенсивность источника примерно до 0,3 и измените оттенок на близкий к оттенку светящегося материала (рис. 37). Включите для источника генерацию теней по типу Ray Traced Shadows и визуализируйте сцену - комната осветится, но будет освещена равномерно (без светотеней) и никакого свечения от лампы ощущаться не будет (рис. 38).

Попробуем поэкспериментировать с настройками глобального освещения. Для начала увеличьте энергию фотонов и то их количество, которое принимает участие в Global Illumination, выделив источник и увеличив в свитке mental ray : Indirect Illumination значения параметров Energy и GI Photons до 10 и 400 соответственно (рис. 39). Как видно из результата (рис. 40), увеличение энергии было чрезмерным (уменьшите Energy до 5), размер фотонов и их интенсивность явно недостаточны, равно как и их количество. В то же время получить реалистичные, мягкие светотени можно только при очень большом числе фотонов приемлемого размера (при малом радиусе фотонов установка сколь угодно большого значения числа образцов практически не влияет на результат) и интенсивности. Попробуйте установить значения параметров Multiplier , Maximum Num Photons per Sample и Maximum Sampling Radius равными 1,2; 1500 и 14 соответственно (рис. 41). Результат заметно улучшился (светотени на стенах, полу и потолке достаточно естественны) - рис. 42, но без подключения метода Final Gather добиться свечения от лампы не получается.

В 3ds Max входит специальные источники-имитаторы реалистичного дневного освещения. Они помогают установить дневное освещение сцены в несколько кликов мышью. Но в то же время они обладают достаточной гибкостью, позволяя настраивать такие параметры как: высота горизонта, цвет неба, состояние атмосферы, облачность, и даже точное географическое положение. Эти источники света в связке называются Daylight system (Система дневного освещения).

Рис. 2.4.01 Пример экстерьера, освещённого Daylight system

При создании Daylight system , 3ds Max предложит активировать экспозицию. Появится диалоговое окно, в котором можно её активировать нажатием кнопки Yes (Да). Либо можно активировать экспозицию вручную позже. Помимо этого откроется запрос на создание mr Physical Sky в качестве окружения.

Рис. 2.4.02 Диалоговое окно активации экспозиции

Рис. 2.4.03 Диалоговое окно установки mr Physical Sky в качестве окружения

В mental ray в состав системы дневного освещения входят mr Sun , mr Sky и mr Physical Sky (речь о которых пойдёт далее в этом разделе). Также необходимо учесть и контроль экспозиции mr Photometric Exposure Control , описанный ранее в этой главе.

Рис. 2.4.09 Установка времени (слева), и географического местоположения (справа)

Выберите карту нужного континента в раскрывающемся списке Map (Карта). Обновится изображение карты. Щелкните мышью в нужную вам локацию чтобы задать нужную точку карты. При установке чекбокса Nearest Big City (Ближайший большой город), то указатель будет устанавливаться в точку расположения ближайшего к указанному месту города из списка City (Город) в левой части диалогового окна.

Источники дневного освещения в mental ray.

Источниками света и инструментами для имитации дневного освещения в mental ray являются: mr Sun , mr Sky , mr Sky Portal , шейдер mr Physical Sky .

Для достижения наиболее реалистичных результатов лучше всего использовать все вышеперечисленные компоненты в системе Daylight , причём в связке, например параметр Red / Blue Tint , который присутствует в источнике света солнца и неба, а также в шейдере окружения mr Physical Sky . Каждый компонент описан далее в главе.

На заметку: Окна проекции 3 ds Max поддерживают интерактивное отображение связки дневного освещения, mr Sun и mr Sky .

Для начала рассмотрим отдельно параметры источника света mr Sky.

mr Sky Parameters (Параметры mr Sky).

Источник mr Sky - это фотометрический всенаправленный источник света (небосвод), который служит для имитации рассеянного света небосвода.

Рис. 2.4.10 Параметры mr Sky системы дневного освещения

On (Включено) Включает и выключает источник света.

Multiplier (Множитель) Множитель яркости света. Значение по умолчанию 1.0 .

Ground Color (Цвет земли) Цвет «поверхности» земли.

Рис. 2.4.11 Примеры влияние Ground Color на глобальное освещение

На заметку: На рисунке 2.4.11 показано влияние цвета земли на отражённый свет на стенах дома, помимо этого «поверхность» земли не воспринимает тени от объектов сцены.

Sky Model (Модель неба) В этом выпадающем списке можно выбрать одну из трёх моделей неба: Haze Driven, Perez All Weather, CIE .

Мы рассмотрим одну из этих моделей Haze Driven (Управляемое дымкой).

Дымка - равномерная световая вуаль, возрастающая по мере удаления от наблюдателя и заволакивающая части ландшафта. Является результатом рассеяния света на взвешенными в воздухе частицами и на молекулы воздуха.

Дымка уменьшает контраст изображения, а также влияет на чёткость теней. См. также Aerial Perspective (Воздушная перспектива), описанная ниже в этом разделе.

Haze (Дымка) Число твёрдых частиц в воздухе. Возможные значения от 0.0 (абсолютно чистой атмосферы) до 15.0 (Максимально «запылённой»). Значение по умолчанию 0.0 .

Рис. 2.4.12 Влияние параметра Haze на атмосферу сцены: 0.0 (слева) ; 5.0 (в центре); 10.0 (справа)

mr Sky Advanced Parameters (Расширенные параметры mr Sky)

Рис. 2.4.13 Дополнительные параметры mr Sky

Horizon (Горизонт)

Height (Высота) Высота линии горизонта, отрицательные значения опускают линию, положительные - поднимают линию горизонта. Значение по умолчанию 0.0

Рис. 2.4.14 Высота линии горизонта: 0.0 (слева); -0.6 (справа)

На заметку: Высота горизонта воздействует лишь на визуальное представление в источнике света mr Sky. Помимо этого оттенок горизонта также зависит от источника света mr Sun.

Blur (Размытие) Размытие линии горизонта. Большее значение делает линию горизонта более размытой и менее очевидной. Значение по умолчанию 0.1.

Рис. 2.4.15 Размытие линии горизонта: 0.2 (слева); 0.8 (справа)

Night Color (Цвет ночи) Минимальное «значение» цвета неба: имеется ввиду что небо никогда не будет темнее установленного здесь значения цвета.

Nonphysical Tuning (Не физические настройки)

С помощью параметра этой группы можно искусственно подкрасить цвет неба холодным или тёплым оттенками для придания изображению более художественного вида, в отличие от фотореалистичного изображения.

Red / Blue Tint (Оттенки Красный/Синий) Значение по умолчанию 0.0, что является физически правильным (имеет температуру цвета 6500К). Изменяя значение до -1.0 (насыщенный синий цвет), до 1.0 (насыщенный красный) можно подстроить цвет неба, для придания нужного вам цвета неба.

Aerial Perspective (Воздушная перспектива)

Воздушная перспектива - это такое природное явление, когда по мере удаления предметов от глаз наблюдателя или камеры исчезает четкость и ясность очертаний. Объекты на удалении характеризуется уменьшением насыщенности цветов (контраст светотени смягчается, а цвет теряет свою яркость). Т. о. дальний план кажется более светлым, чем передний план.

Явление воздушной перспективы связано с присутствием в атмосфере некоторого количества пыли, влаги, дыма и других мельчайших частиц. См. также Haze (Дымка), описанную выше.

Чекбокс Aerial Perspective (Воздушная перспектива) Этот чекбокс включает отображение воздушной перспективы.

(Видимое расстояние) В этом счётчике указывается расстояние влияния воздушной перспективы и диапазона видимости объектов.

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.

Физическое представление света

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).

Виды источников освещения в 3ds Max 2009

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.

Освещение по умолчанию

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

Стандартные осветители

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.

Фотометрические источники освещения

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.

Источники освещения Mental Ray

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

Параметры настройки осветителей

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.

Установка источников света в сцену

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.

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

Мощность		Температура в К
12 вольтовые - подсветка витрин, реже настольные лампы
Бытовые лампы накаливания 220 вольт
Люминисцентые лампы
		Как таковую, температуру не имеют, и делятся по цвету лимюнифора: Холодный бел 4500к, Дневной бел 6500к, Теплый бел 3000к
Дуговые ртуть\натрий
		Температура 6500 - 11000к, но как правило необходимо наложения фильтра, например ионы натрия окрашивают свет в красный цвет, а присутствующие инертные газы добавляют сине-зеленый спектр.

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.