3D Engineering

...Лучшее из общего.

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Final Gather — упрощенный алгоритм расчета непрямого освещения ...

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:

скачать сцену для  Макса 2008

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

 

Архив статей

 июн   Июль 2019   авг

ВПВСЧПС
   1  2  3  4  5  6
  7  8  910111213
14151617181920
21222324252627
28293031 
Julianna Willis Technology

Случайная новость

Главная идея, которой я придерживался при работе над этим рисунком - отказаться от использования рисованного или фотографического материала и максимально использовать процедурные методы.
Конечно, вряд ли вы будете использовать эту методику в "промышленных" условиях. Но я рад что не отказался от этой затеи - это многому меня научило.


/Рис. 1. Изображения создано на 3dsmax3.1 в 2001 году. Визуализация осуществлялась с помощью стандартного визуализатора Max/

Моделирование

Поскольку опыта в моделировании человеческого тела у меня не было, я решил не ставить сразу очень сложных задач. Поэтому я ограничился моделированием только верхней части тела.

Начинал я с техники сплайнового моделирования. Но по мере того, как модель становилась более сложной, работа шла все медленней. Тонкая обработка отдельных элементов превратилась в настоящую муку. Поэтому я преобразовал модель в полигональную сетку (в Max это называлось editable mesh, поскольку на тот момент в программе не было еще серьезных инструментов полигонального моделирования). Теперь при изменении положения вершины результат можно было увидеть намного быстрее.

Аналогично шла работа над одеждой. За основу я взял сплайновый каркас тела. Затем я смоделировал большие складки на блузке и с помощью карт смещения создал складки поменьше. Ткань бикини практически полностью сделана с использованием процедурных смещений.

Это позволило мне избежать чрезмерного уплотнения сетки. Нужно было только выделить отдельные участки для рендеринга. Правда, возникла другая проблема - нужно было следить за тем, чтобы участки сетки, моделирующей одежду, не пересекались друг с другом и с телом. Особенно пришлось потрудиться над узлом на бикини - избежать пересечений было совсем непросто.

Все эти ухищрения с процедурными смещениями для одежды и подушек потребовались, чтобы смоделировать вариации освещения. Поскольку свет довольно мягкий, то использование сильного контраста теней отпадало.

Я разместил подушки на заднем плане и героиню сцены так, чтобы изображение получилось сбалансированным и было ощущение уюта.

Вначале я пытался смоделировать волосы при помощи карт прозрачности. Но визуализация при этом занимала очень много времени из-за проблем со сглаживанием, в частности из-за процедурных карт прозрачности и моего желания придать волосам немного растрепанный вид. Поэтому я решил написать скрипт для моделирования волос.
Готовый скрипт работал так: к основному сплайну, определяющему направление волоса, добавлялось множество "волосков" с заданной густотой расположения, волнистостью и т.д.


/Рис. 2. Просмотр сцены в режиме каркаса с тенями. Уровень сглаживания (subdiv) равен 1. Карты смещения (displacement) отсутствуют /

Текстурирование

Я совместил текстурирование и проработку освещения - так легче было справиться со всеми этими полупрозрачными материалами.
Применение процедурных карт упростило мне работу с одной стороны, поскольку мне не нужно было определять координаты карты, но усложнило ее с другой - поскольку нужно было смешивать несколько процедурных карт, чтобы получить цветовую карту или добавить какой-то элемент изображения (в Max, в отличии от renderman, нельзя писать собственные процедурные шейдеры).
Потом я применил три простых рисованных черно-белых карт смешивания, чтобы материал губ и глаз отличался от того, который использовался для кожи.
Можно было бы достичь того же результата и с помощью процедурных карт, но это привело бы к значительному усложнению материала и увеличению времени рендеринга.

Для начала я ознакомился с изображениями поверхностей, которые я собирался создать.
Для кожи я взял за основу материал одной из моих старых работ, но пришлось очень сильно его изменить, чтобы он был в более мягких тонах.
Мне хотелось очень детально прорисовать шейдеры для крупных планов и пришлось немало попотеть, чтобы, например, добавить трещинки и другие детали губ при помощи только процедурных карт.
Материал кожи, одежды, подушек имитировал также рассеивание света под поверхностью, нечеткий фоновый свет и некоторые другие особенности.

Я выбрал темный цвет волос и блузки, чтобы они контрастировали со светлой кожей и подушками.

Освещение

Освещение состояло из двух "систем": естественного освещения со всех сторон и направленного освещения персонажа.

Для имитации естественного освещения я создал систему из нескольких равномерно распределенных источников света. Затем добавил основной и фоновый свет и несколько источников света, чтобы подчеркнуть формы.

В самом конце я сделал рисунок немного размытым, слегка увеличил контрастность и подправил цвет.


/Рис. 3/

Этот проект был одним из моих первых шагов в моделировании человеческого тела. Я узнал многое о характеристиках поверхностей и о том, чего можно добиться с помощью процедурных карт и когда лучше их использовать, а когда лучше обойтись другими средствами.
На данный момент при работе над персонажами я отдаю предпочтение полигональному моделированию и концентрируюсь больше не на техническом аспекте, как в этом проекте, а на отображении эмоций.

Об авторе:

Стив Вебер, Люксембург, 24 года
Начал работать в 3D четыре года назад. Выполняю коммерческие заказы - реклама в печатных изданиях, клипы, рекламные ролики.

Мечтаю стать специалистом по видеоэффектам в киноиндустрии. В данный момент работаю над частным заказом - короткометражным фильмом. Возможно, это откроет некоторые перспективы.

Восхищаюсь работой старых мастеров и тем, как им удавалось заметить и передать такие детали из реальной жизни, на которые обычно не обращаешь внимания.
Нравятся мне многие работы, которые создаются нашими современниками, будь то электронное искусство или традиционное.

Если вы хотите больше узнать о Стиве, можете посетить его страницу: http://www.steve-weber.com/

Источник: Inside Computer Graphics

Автор: Стив Вебер



Текущие результаты
Актуальность -3     Качество 1
Голосов 2     Суммарный балл -2


далее