3D Studio MAX: первые шаги. Урок 25. Визуализация в Mental Ray

Светлана Шляхтина

Теоретические аспекты

Имитация каустики (Caustics)

Настройка глобального освещения (Global Illumination, GI)

Примеры визуализации сцен в Mental Ray

Топазовые бусы

Елочный шар

Солнечные лучи, проходящие сквозь стекло

Настройка глобального освещения (Global Illumination, GI)

Глобальное освещение (GlobalIllumination, 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 GlobalIllumination (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 GlobalIllumination 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 FinalGather работает иначе, хотя его цель совпадает с GlobalIllumination: 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 больше времени, чем при использовании GlobalIllumination, но при этом формируются более сглаженные световые пятна и тени. Кроме того, применение метода FinalGather 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 RayTracedShadows (рис. 21). Создайте светящийся материал на базе шейдера Architectural, изменив цвет в поле DiffuseColor и увеличив значение параметра Luminancecd/m2, 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).

 

Рис. 20. Исходный вид сцены

Рис. 20. Исходный вид сцены

 

Рис. 21. Появление направленного источника света

Рис. 21. Появление направленного источника света

 

Рис. 22. Настройка параметров светящегося материала

Рис. 22. Настройка параметров светящегося материала

 

Рис. 23. Результат визуализации в Scanline

Рис. 23. Результат визуализации в Scanline

 

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 RaysperFGPoint 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 RaysperFGPoint, регулирующего число световых лучей в каждом пучке.

 

Рис. 24. Результат первой визуализации в Mental Ray (FG включен)

Рис. 24. Результат первой визуализации в Mental Ray (FG включен)

 

Рис. 25. Результат второй визуализации в Mental Ray (FG включен)

Рис. 25. Результат второй визуализации в Mental Ray (FG включен)

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.

 

Рис. 26. Исходный вид сцены

Рис. 26. Исходный вид сцены

 

Рис. 27. Появление камеры и куба-лампы

Рис. 27. Появление камеры и куба-лампы

 

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 EnableFinalGather. Увеличьте интенсивность света, установив параметр Multiplier равным 1,7, и для ускорения процесса визуализации уменьшите значение параметра RaysperFGPoint 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).

 

Рис. 28. Результат визуализации в Scanline

Рис. 28. Результат визуализации в Scanline

 

Рис. 29. Первая визуализация в Mental Ray (FG включен)

Рис. 29. Первая визуализация в Mental Ray (FG включен)

 

Рис. 30. Блокирование источника света

Рис. 30. Блокирование источника света

 

Если теперь сразу же провести рендеринг, то в комнате практически ничего не будет видно (рис. 31). Поэтому увеличьте значение параметра RaysperFGPoint до 500 — освещенность несколько повысится (хотя стен все равно не будет видно) за счет увеличения количества рассеиваемых лучей (рис. 32). Установите параметр DiffuseBounces 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 RaysperFGPoint 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. 31. Визуализация в Mental Ray с блокированным источником света

Рис. 31. Визуализация в Mental Ray с блокированным источником света

 

Рис. 32. Результат увеличения количества рассеиваемых лучей

Рис. 32. Результат увеличения количества рассеиваемых лучей

 

Рис. 33. Появление светотеней

Рис. 33. Появление светотеней

 

Рис. 34. Настройка параметров свитка Final Gather

Рис. 34. Настройка параметров свитка Final Gather

 

Рис. 35. Окончательный результат визуализации в Mental Ray (FG включен)

Рис. 35. Окончательный результат визуализации в Mental Ray (FG включен)

Теперь посмотрим, какие результаты могут быть получены при использовании метода Global Illumination (GI). В разделе FinalGather выключите флажок EnableFinalGather, а в разделе Global Illumination (GI) включите флажок Enable и проведите рендеринг. Результаты окажутся неутешительными (рис. 36), поскольку метод GlobalIllumination 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 RayTracedShadows и визуализируйте сцену — комната осветится, но будет освещена равномерно (без светотеней) и никакого свечения от лампы ощущаться не будет (рис. 38).

 

Рис. 36. Первая визуализация в Mental Ray (GI включен)

Рис. 36. Первая визуализация в Mental Ray (GI включен)

 

Рис. 37. Перемещение и изменение параметров источника света

Рис. 37. Перемещение и изменение параметров источника света

 

Рис. 38. Визуализация в Mental Ray с разблокированным источником света

Рис. 38. Визуализация в Mental Ray с разблокированным источником света

 

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 mentalray: IndirectIllumination значения параметров Energy и GIPhotons 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 FinalGather добиться свечения от лампы не получается.

 

Рис. 39. Изменение параметров свитка mentalray: IndirectIllumination

Рис. 39. Изменение параметров свитка mentalray: IndirectIllumination

 

Рис. 40. Результат увеличения энергии и числа участвующих в GI фотонов

Рис. 40. Результат увеличения энергии и числа участвующих в GI фотонов

 

Рис. 41. Настройка параметров свитка CausticsandGlobalIllumination (GI)

Рис. 41. Настройка параметров свитка CausticsandGlobalIllumination (GI)

 

Рис. 42. Результат увеличения интенсивности, радиуса и числа фотонов в каждой точке пространства

Рис. 42. Результат увеличения интенсивности, радиуса и числа фотонов в каждой точке пространства

 

Включите в разделе Final Gather флажок Enable Final Gather и настройте параметры конечного сбора в соответствии с рис. 43. Установите для формирования теней карту MentalRayShadowMap и немного уменьшите яркость источника света (параметр Multiplier), иначе уровень освещенности после добавления рассеянного света возрастет, а это окажется лишним, ведь мы пытаемся смоделировать очень слабое свечение. Визуализируйте сцену — время на рендеринг существенно вырастет, зато результат окажется лучше (рис. 44). А освещение в данном случае получилось равномерным, поскольку именно такое генерирует Omni-источник. Однако в нашем случае требуется направленный свет, поэтому смените тип источника на направленный и подкорректируйте его положение и интенсивность. Возможный вариант визуализации сцены с направленным источником представлен на рис. 45.

 

Рис. 43. Настройка параметров метода Final Gather

Рис. 43. Настройка параметров метода Final Gather

 

Рис. 44. Визуализация в Mental Ray (FG и GI включены) — первый вариант

Рис. 44. Визуализация в Mental Ray (FG и GI включены) — первый вариант

 

Рис. 45. Визуализация в Mental Ray (FG и GI включены) — второй вариант

Рис. 45. Визуализация в Mental Ray (FG и GI включены) — второй вариант

В начало В начало

КомпьютерПресс 5'2008

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует