Текст книги "Дизайн помещений и интерьеров в 3ds Max 2009"

Визуализация с использованием модуля VRay

После того как в этой главе была описана визуализация сцены с использованием стандартного сканирующего рендера, стало ясно, что стандартный рендер не учитывает многих физических процессов, связанных с освещением, к тому же замедляет визуализацию при использовании алгоритма Ray Tracing (Трассировка лучей). При визуализации с помощью алгоритма Radiosity (Перенос излучения) хотя и наблюдается некоторый эффект рассеянного освещения, до фотореалистичности далеко. Если для рендера использовать встроенный модуль Mental Ray, то освещение и тени при правильной настройке осветителей и визуализатора будут достаточно реалистичными. Нужно отдать должное Mental Ray – просчет освещения в сценах интерьеров с его участием получается физически корректным и весьма реалистичным.

Для визуализации интерьеров безусловным лидером среди внешних рендеров считается VRay – продукт компании Chaos Group. (С официального сайта производителя www.chaosgroup.com можно загрузить демоверсию этого модуля.) Как уже упоминалось в предыдущей главе, VRay относительно прост в настройках и вместе с тем позволяет добиться впечатляющих результатов при визуализации сцен виртуальных помещений (см. цветную вкладку). Основные материалы описываемой сцены для модуля VRay были созданы нами ранее, поэтому дальнейшая работа будет проходить с файлом Walls&materials_VR.max, который можно найти на DVD-диске, прилагаемом к книге, в каталоге Scenes_assembly.

После открытия файла, настроенного для VRay, он автоматически будет назначен активным визуализатором. В случае если сцена настраивается с нуля, напомним, как сделать активным вышеупомянутый рендер. Для этого выберите команду меню Rendering → Render (Визуализация → Расчет), на вкладке Common (Общие) появившегося диалогового окна перейдите в область Assign Renderer (Назначить визуализатор), затем выберите из списка VRay (рис. 5.54).

Рис. 5.54. Окно выбора активного визуализатора

При установке VRay добавляет в число программных источников света свои осветители VRayLight, VRaySun и VRaylES. Источник VRayLight (рис. 5.55) может быть трех типов: Plane (Плоский), Sphere (Сферический) и Dome (Куполообразный).

Рис. 5.55. Осветитель VRayLight и его параметры

Его параметры следующие:

• Cast shadows (Отбрасывать тени) – определяет, отбрасывают ли тени объекты, освещаемые этим источником.

• Double-Sided (Двухсторонний) – указывает, будет ли источник испускать свет с двух сторон (если только источник плоский).

• Флажок Invisible (Невидимый) позволяет визуализатору отображать только свет, исходящий от осветителя, не показывая его.

• Установив флажок Ignore light normals (Игнорировать нормали источника), можно заставить свет от источника распространяться в разных направлениях, независимо от того, куда направлены его нормали.

• Флажок No decay (Без затухания) устанавливает отсутствие зависимости яркости света от расстояния до источника.

• При установке флажка Skylight portal (Внешнее окно) параметры Color (Цвет) и Multiplier (Множитель) не учитываются источником, а его яркость и цвет будут зависеть от параметра Environment (Окружение) сцены. При установке флажка Simple (Простой) свет будет распространяться в направлении нормали источника.

• Store width irradiance map (Совместить с картой освещенности) – данный параметр позволяет сохранять вычисленное для VRayLight освещение в карте освещенности. Данная функция выполняется при использовании Irradiance Map (Карта освещенности) в качестве алгоритма освещенности.

• Affect diffuse (Воздействие на диффузию) – определяет, будет ли свет от источника воздействовать на диффузные свойства материала объекта.

• Affect specular (Воздействие на блик) – данный флажок указывает, будет ли блик от источника на блестящих поверхностях.

• Affect reflections (Воздействие на отражение) – при установке этого флажка источник света будет виден в отражающих поверхностях сцены.

Внизу свитка с параметрами VRayLight в области Sampling (Сэмплирование) расположено поле значения параметра Subdivs (Образцы), увеличение которого ведет к улучшению качества освещения объектов сцены и теней от источника, но увеличивает время визуализации.

Надо добавить, что у источника VRayLight есть дополнительные настройки, позволяющие более гибко управлять изменением освещения от источника VRayLight в сцене.

• В области Intensity (Интенсивность) есть возможность выбрать из списка единицы интенсивности источника: Default (По умолчанию), Power (Мощность, Ватт) и Radiance W/m/sr.

• Следующая важная особенность – управление смещением теней от источника VrRayLight (параметр Shadow bias) (рис. 5.56).

Рис. 5.56. Параметры сэмплирования и управления смещением теней от источника света VRayLight

• В области Texture (Текстура) есть слот, на который можно назначить изображение, в дальнейшем проецируемое этим осветителем. Кроме назначения текстуры необходимо установить флажок Use Texture (Использовать текстуру).

• На источник VRayLight типа Dome (Куполообразный) теперь можно назначать карту освещенности, например HDRI, а также задать радиус области распределения фотонов, испускаемых источником (рис. 5.57).

Рис. 5.57. Дополнительные параметры VRayLight источника типа Dome (Куполообразный)

Источник VRaySun (Солнечный свет) имеет достаточное количество настроек (рис. 5.58) и может использоваться в сценах для имитации солнечного света. Применяться может как для экстерьеров (внешних уличных сцен), так и интерьеров.

Рис. 5.58. Настройки источника VRaySun

Именно этот источник в связке с картой окружения VRaySky (Небесный свет) будет использован для освещения нашей сцены. Настройки помимо уровня освещенности позволяют указать видимость источника в сцене, установить степень неравномерности (замутнения) света, плотности озона и радиуса распределения фотонов. Кроме того, как и у источника VRayLight, у осветителя для имитации солнечного света можно настроить смещение теней от него.

VRaylES – новый осветитель, впервые представленный в этой версии визуализатора. Данный источник представляет собой аналог фотометрического источника, позволяющий использовать IES-файл для управления распределением света. Применение этого осветителя в сцене ускоряет визуализацию по сравнению с использованием фотометрического источника. VRaylES имеет достаточное количество настроек (рис. 5.59), позволяющих создать реалистичное освещение с учетом световых рефлексов на объектах сцены.

Рис. 5.59. Настройки источника VRaylES

Если в сцене необходимо использовать стандартные или фотометрические источники 3ds Max 2009, то, поскольку модуль VRay вполне корректно просчитывает освещение от них, самым правильным (даже, пожалуй, единственно правильным) решением будет использование теней VRayShadows. Они позволяют получить правильные трассированные тени и создавать размытые края теней и прозрачные тени от объектов, имитирующих стеклянные.

Параметры настройки теней несложные (рис. 5.60):

Рис. 5.60. Параметры теней VRayShadows у фотометрического источника

• Transparent shadows (Прозрачные тени) – установка этого флажка позволяет визуализатору рассчитывать физически правильные тени от прозрачных объектов.

• Smooth surface shadows (Сглаженные пространственные тени) – этот параметр управляет сглаживанием ступенчатости теней.

• Bias (Смещение) – этот параметр отвечает за расчет теней от точек, находящихся совсем близко к осветителю, что помогает избежать артефактов в виде темных пятен на поверхности объекта в результате неверной настройки теней.

• Area shadow (Тени области) – установка этого флажка создает тени с размытыми краями.

• Переключатели Box (Параллелепипед) и Sphere (Сфера) задают форму источника света, который будут отбрасывать размытые тени.

• Величины U size, V size, W size задают размер источника света, от которого будут отбрасываться размытые тени.

• Subdivs (Образцы) – задает количество образцов, взятых визуализатором для расчета теней. Чем больше образцов, тем лучше качество теней, но время вычислений возрастает.

В этой версии появился еще один вид теней – VRayShadowMap (рис. 5.61). Настройки и результат визуализации похожи на таковые у стандартных источников с Shadow Map (Карта теней).

Рис. 5.61. Параметры теней VRayShadowMap

Для физически корректного отображения визуализации сцен модуль внешнего рендеринга VRay предоставляет свои камеры. В частности на вкладке Create (Создать), нажав кнопку Cameras (Камеры), можно выбрать из списка камеры VRay. В свитке Object type (Тип объекта) появятся две кнопки с названиями камер: VRayPhysicalCamera (Камера с физическими параметрами) и VRayDomeCamera (Куполообразная камера). Описание второго вида камеры выходит за пределы данной книги, а вот на камере с физическими параметрами остановимся подробнее. Читатели, знакомые с параметрами реальных фотокамер, без труда разберутся в настройках этого инструмента. Фактически данный вид камеры модуля VRay – это виртуальный аналог реальной фотокамеры с настраиваемыми параметрами (рис. 5.62).

Рис. 5.62. Параметры настройки камеры VRayPhysicalCamera (Камера с физическими параметрами)

Разберем настройки этого инструмента несколько подробнее. Тем более что нам придется визуализировать сцену из камер именно этого вида.

• Раскрывающий список type (Тип) позволяет выбрать нужные из нескольких типов камер. В частности неподвижная камера (Still cam) создает в сцене камеру с обычным затвором, находящуюся в одном месте. Movie cam (Движущаяся камера) воспроизводит камеру с центральным затвором для съемки движения. Video cam (Видеокамера) – симулирует видеокамеру с CCD-матрицей без затвора.

• Флажок targeted (Нацеленная) указывает, присутствует ли цель у камеры в сцене.

• film gate (Окно кадра) – горизонтальный размер кадра камеры в миллиметрах. Аналог размера пленки или матрицы у реальных камер.

• focal Length (Фокусное расстояние) – с помощью этого параметра можно указать эквивалентное фокусное расстояние линз камеры в миллиметрах.

• zoom factor (Трансфокация, увеличение) – данный параметр определяет коэффициент масштабирования сцены в фокусе камеры. Значения больше единицы приближают изображение, меньше единицы – отдаляют.

• f-number (f-значение, диафрагма) – ширина апертуры, или значение диафрагменного числа камеры. Если включена опция Exposure (Экспозиция), изменение диафрагменного числа влияет на яркость изображения. Как и у реальных камер, уменьшение значения увеличивает яркость.

• distortion, distortion type (Искажение, тип искажения) – определяет коэффициент и тип искажения линз камеры. Если не используются специальные модули эмуляции камер, данный параметр лучше оставить по умолчанию.

• vertical shift (Вертикальный сдвиг) – параметр вертикального сдвига линз камеры для двухточечной перспективы. Работает подобно модификатору Camera Correct (Коррекция камеры). Для получения двухточечной перспективы достаточно нажать кнопку Guess Vertical Shift (Указать вертикальный сдвиг).

• cpecify focus (Специфичный фокус) – позволяет указать фокусное расстояние, отличное от расстояния цели камеры.

• exposure (Экспозиция) – когда включен этот флажок, на яркость изображения влияют значения параметров диафрагмы, скорости затвора (выдержки) и чувствительности пленки (число ISO).

• vignetting (Виньетирование) – при включении этой опции симулируется эффект оптического виньетирования (затемнения изображения по краям) как у реальных камер.

• white balance (Баланс белого) – параметр регулировки баланса белого как у реальных фотокамер. Для компенсации света солнца устанавливают персиковый цвет, для придания изображению более теплого оттенка – голубоватый.

• shutter speed (Скорость затвора, выдержка) – 1/n в секундах, величина скорости затвора камеры эквивалентна таковому параметру у реальных фотокамер.

• film speed (ISO) (Чувствительность пленки) – светочувствительность. Большие значения делают изображение ярче, меньшие – темнее.

• Свиток Bokeh effects (Эффекты Боке) – содержит параметры настройки эффектов Боке, таких как число лепестков диафрагмы, поворот затвора, спад глубины резкости и симуляция анизотропии линз.

• Свиток Sampling (Сэмплирование) – содержит установку глубины резкости (depth of field) и размытия движения (motion blur).

• В свитке Miscellaneous (Прочее) находятся установки линии горизонта и отсекающих плоскостей камеры.

Другие параметры физической камеры VRay используются, когда включен режим видеокамеры или камеры для съемки движения.

Дальнейшее ознакомление с интерфейсом подключаемого модуля лучше будет произвести на примере визуализации сцены средствами VRay. Продолжим работу с ранее созданной сценой Walls&materials_VR.max (ее можно найти на DVD-диске, прилагаемом к книге, в папке Scenes_assembly). Можно также начать работать со сценой без материалов (Walls&materials_Std_Grey.max), назначив всем объектам материал VRayMtl серого цвета. К тому же так проще настраивать освещение, но придется часто обращаться к информации, описанной в четвертой главе, чтобы уточнить название изображений, назначаемых в качестве диффузных карт. Как правило, модуль визуализации, который планируется использовать в сцене, выбирается еще до начала моделирования, но в данном случае для использования VRay ранее была описана замена основных материалов сцены и материалов некоторых моделей мебели на VRayMtl. Остается только добавить в сцену Walls&materials_VR.max модели мебели для первого и второго этажа с пометкой VR в названии. Остальные модели можно присоединить к сцене из файлов со стандартным освещением и освещением Mental Ray и на основе ранее полученной информации преобразовать их материалы в VRayMtl.

Примечание

При присоединении из сцены, созданной ранее для другого модуля визуализации, объекты в открытой сцене будут автоматически установлены согласно их координатному расположению в сцене, из которой происходит присоединение. Если в обеих этих сценах объекты должны находиться в одних и тех же местах, то после присоединения менять местоположение объектов не потребуется.

Итак, работаем со сценой Walls&materials_VR.max. Для настройки дневного освещения в сцене подойдет схема, уже отработанная ранее для установки освещения с источниками Mental Ray, с той лишь разницей, что источники будут для модуля VRay. Для того чтобы справиться с этой задачей, у него есть свои средства просчета данного освещения от источников, имитирующих солнечный и дневной свет неба из окна. После наполнения сцены моделями начнем настройку дневного освещения.

1. Установите в сцену осветитель VRaySun (Солнечный свет). При этом появится диалоговое окно с предложением автоматически добавить карту VRaySky (Небесный свет) на слот Environment (Окружение) сцены. На предложение диалогового окна ответьте утвердительно. Направьте источник солнечного света снаружи помещения в окна, приподняв над ним так, чтобы лучи от него проникали внутрь под большим углом (рис. 5.63), как это уже проделывалось ранее для других сцен. Установите флажок Invisible (Невидимый) и параметр shadow subdivs (Образцы теней) сделайте равным 8, чтобы улучшить качество отбрасываемых объектами теней.

Рис. 5.63. Установка источника солнечного света в сцену

2. Как в сцене с источниками Mental Ray, необходимо указать дневному свету, в каком направлении распространяться в помещении. Сделать это можно, добавив в сцену осветители VRayLight. Здесь есть два варианта: установить в сцену один осветитель размером во все окно, но тогда тени от него будут слишком размытыми и шумными и придется с этим бороться увеличением качества рендера, образцов источника и материала, либо, как уже было проделано ранее, создать для каждой рамы свой отдельный осветитель. И то и другое, в конечном счете, увеличит время визуализации, так что решать, как поступить, читатель должен самостоятельно. Итак, создайте на виде справа источник VRayLight типа Plane (Плоскость) один на все окно или по размеру одной рамы. Далее будет описана работа с несколькими источниками. Тем более что все они будут типа Instance (Экземпляр). Размер одного источника укажите в области Size (Размер) Hulf-length (Половина длины) – 30 и Hulf-width (Половина ширины) – 120. Сделайте копии типа Instance (Экземпляр) для размещения в оставшихся оконных проемах. Множители этих источников настраивать не нужно. Установите флажки Skylight portal (Внешнее окно) и Simple (Простой), чтобы свет данных источников зависел от карты окружения и распространялся в направлении нормали. Снимите флажок Affect reflections (Воздействие на отражение), чтобы источники были не видны в объектах с отражением (рис. 5.64). Для ускорения тестовых визуализаций можно установить флажок Store width irradiance map (Совместить с картой освещенности).

Рис. 5.64. Осветители рассеянного света неба и их настройки

3. Для правильного отображения дневного света в сцене с использованием связки VRaySun + VRaySky лучше всего воспользоваться камерой VRayPhysicalCamera (Камера с физическими параметрами). Установите в сцену на места, где стоят стандартные камеры вида VRayPhysicalCamera (Камера с физическими параметрами). Это можно сделать вручную или воспользоваться одним из набора скриптов MaxCam_To_PhysCam.mas для физической камеры VRay, которые можно найти на DVD-диске в папке Scripts. Поставив камеры на свои места, нажмите, выделив по очереди каждую камеру, кнопку Guess Vertical Shift (Указать вертикальный сдвиг), чтобы исправить перспективные искажения. В видовом окне Perspective (Перспектива) выберите вид из камеры на окно и настройте ее параметры согласно рис. 5.64. Если теперь визуализировать сцену с параметрами по умолчанию, не включая глобальное освещение, то сцена, соответственно, будет темной, а местами засвеченной (рис. 5.65).

Рис. 5.65. Настройки камеры и визуализация без использования глобального освещения

Совет

На DVD-диске, прилагаемом к книге, в папке Helps можно найти изображение Phototables.bmp, на котором расположены таблицы соответствия параметров экспозиции для различных условий съемки реальной фотокамерой. Эти данные могут помочь при настройке виртуальной камеры VRayPhysicalCamera (Камера с физическими параметрами).

4. Пора настроить источники для подсветки картин на стене. Для этого возьмите осветители VRaylES. Само освещение будет произведено при помощи файлов IES. Это один из видов создания искусственного освещения, когда для распределения светового потока присваивается специальная карта, в которой описаны свойства какого-либо реального осветителя, соответствующие параметрам распространения света от него в реальной жизни. Например, с помощью IES можно сымитировать на объектах, расположенных рядом с источником, специальный световой эффект, воспроизводимый этим источником в реальной жизни. Установите в сцену нацеленный источник VRayIES и расположите его на месте любого из трех источников подсветки. Цвет осветителя задайте с помощью поля Color Temperature (Цветовая температура), установив значение 4500 (рис. 5.66). В настройках источника нажмите кнопку с надписью None (Нет) и присвойте карте файл SD23_L020.ies, который находится на DVD-диске в папке Textures&Maps → Ies → Interiors. При этом в области Power (Мощность) отобразится интенсивность источника, взятая из файла *.ies, в физических единицах (люмены, канделы, люксы). В отличие от фотометрических источников новые осветители при освещении сцены с использованием Vray корректны физически, хотя иногда для большей наглядности их интенсивность можно усилить или ослабить, изменяя величину Power (Мощность). Сделайте три копии источников и разместите их напротив картин. Сохраните файл и пока не закрывайте его.

Рис. 5.66. Параметры осветителя VRayIES при использовании IES-файла в качестве распределения

Совет

Если по тем или иным причинам освещение от представленных файлов IES не понравится, то в Интернете вы можете найти достаточное количество сайтов, на которых содержатся свободно распространяемые библиотеки IES-файлов. Кроме того, существуют специальные программы: IES-generator, IES-Vewer, позволяющие создавать собственные IES-файлы, и IES-viewer, позволяющая просматривать создаваемый световой эффект.