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

Как и другие модули внешнего рендеринга, VRay при визуализации сцены просчитывает первичное и вторичное освещение. То есть прямой свет, идущий непосредственно от источников, и рассеянный отраженный свет от объектов сцены. Это можно сделать несколькими способами: Irradiance Map (Карта освещенности), Photon Map (Фотонная карта), Light Cache (Накопление света) и Brute Force (Грубая сила). Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Описывать каждый способ в отдельности не представляется возможным, так как это достаточно обширная тема. Можно только сказать, что при визуализации интерьеров первичное освещение чаще всего считается методом Irradiance Map (Карта освещенности), а вторичное – Light Cache (Накопление света). Все зависит от того, что нужно, – качество или скорость. С помощью Brute Force (Грубая сила) довольно качественно, контрастно и сглажено выглядит вторичное освещение, но изображение бывает слегка зашумлено, что исправляется увеличением количества образцов (параметр Subdivs (Образцы)) у источников света и теней, а также улучшением параметров сглаживания для данного метода. Однако это, в свою очередь, приводит к существенному увеличению времени визуализации и при настройках, близких к максимальным, приближается к таковому в Mental Ray. Метод Light Cache (Накопление света) для просчета вторичного освещения считается самым быстрым при вполне приемлемом качестве. И чаще всего именно его используют в интерьерных визуализациях.

Внимание!

Так как модуль VRay очень критичен к пересечению граней объектов, некоторые материалы могут при визуализации отображаться не совсем точно из-за того, что при моделировании произошло пересечение объектов. Особенно это касается объектов, имитирующих прозрачное стекло. Пересекающиеся грани у них могут быть затемнены независимо от прозрачности материала. Еще раз проверьте наличие пересекающихся граней у модели аквариума, прозрачного стула и, если таковые будут найдены, удалите их.

Настройки визуализатора VRay удобнее рассмотреть непосредственно при установке параметров для визуализации приведенной сцены интерьера. В диалоговом окне Render Setup (Установки визуализации) имеется вкладка VRay, где в свитках расположены настройки и параметры визуализатора. В верхней части панели находится свиток Frame buffer (Буфер кадра) (рис. 5.67). Его можно использовать в дополнение к основному буферу кадра 3ds Max. Он имеет несколько дополнительных возможностей, например просмотр всех элементов рендера в одном окне, простейшая корректировка цвета изображения, управление последовательностью рендеринга челноков.

Рис. 5.67. Виртуальный буфер кадра VRay

Далее идет свиток Global Switches (Глобальные настройки). Его параметры можно оставить по умолчанию. С помощью переключателей данного свитка можно управлять общими аспектами визуализации.

Свиток Image sampler (Antialiasing) (Сглаживание изображения) (рис. 5.68) – в нем представлено несколько алгоритмов сглаживания.

Рис. 5.68. Настройки сглаживания визуализируемого изображения

· Fixed (Фиксированно) – считается простым алгоритмом, который берет фиксированное количество образцов для каждого пиксела. Количество образцов определяется параметром Subdivs (Разбиение). Этот алгоритм сглаживания – самый ресурсоемкий, но дает самые лучшие результаты визуализации (если, конечно, их дождаться).

· Adaptive subdivision (Адаптивное сглаживание) – этот алгоритм считается оптимальным в VRay. Он основан на взятии менее одного образца с одного пиксела. В результате получается приемлемое качество изображения за меньшее время, чем можно было бы получить при использовании другого алгоритма сглаживания.

· Adaptive DMC (Адаптивное DMC) – данный алгоритм сглаживания основан на использовании DMC-образцов с параметрами минимального и максимального разбиения (настройки DMC Sampler находятся ниже в одноименном свитке).

Для указанной сцены вполне подойдет тип сглаживания Adaptive DMC (Адаптивное DMC) с параметрами, установленными по умолчанию (см. рис. 5.68). При тестовых просчетах для ускорения можно использовать Adaptive Subdivision (Адаптивное сглаживание). В области Antialiasing filter (Фильтр сглаживания) из списка можно выбрать специальный фильтр сглаживания конечного изображения. Наиболее четким получается изображение при использовании фильтра Catmull-Rom, также хорошее мягкое и естественное изображение дает фильтр Mitchell-Netravali. Однако использование этих фильтров замедляет визуализацию, к тому же у резких фильтров могут быть проблемы с отображением мелких деталей и рельефности объектов. Поэтому для интерьерных визуализаций подходит фильтр VRaySincFilter с параметром Size (Размер), равным 1,5. При желании резкости изображению можно добавить после визуализации в программе двумерной графики. Для тестовых рендеров можно использовать фильтр, установленный по умолчанию (Area).

Для настройки глобального освещения проделайте следующее.

1. Продолжаем работать с открытым файлом Walls&materials_VR.max. Сохраните его как Walls&materials_VR_Draft.max. Следующие настройки для указанной сцены находятся в свитке Color Mapping (Распределение цвета) (рис. 5.69). Из него выберите тип распределения цвета в визуализируемом изображении. Если выбрать Linear Multiply (Линейное умножение), то на окончательном изображении тени будут более ярко выражены, а область яркого света вокруг источников освещения видна четче, из-за чего возникает впечатление нереальности изображения и засветки на объектах. При использовании варианта Exponential (Экспоненциальное) свет распределяется по всей сцене, из-за чего цвета на изображении могут выглядеть слишком тусклыми, но ярких белых пятен от источников света заметно не будет. Тип HSV exponential (HSV Экспоненциальные оттенок, насыщение, яркость) позволяет равномерно распределить свет от источников и вместе с тем сохранить насыщенность и яркость цвета материалов сцены. Единственное, этот тип распределения усиливает эффект Color bleeding (Передача цвета) (передача цветов объектами друг другу). Чтобы несколько ослабить этот эффект, можно уменьшить множитель вторичного освещения до 0,8, а также уменьшить параметр Saturation (Насыщение), находящийся на вкладке Indirect Illumination (Рассеянное освещение) в свитке Indirect Illumination (Рассеянное освещение) в поле Post-processing (Постобработка), также до 0,8. Для данной сцены рекомендуется установить тип распределения цвета Reinhard (Реинхард). Этот тип преобразования основан на совмещении линейного преобразования с экспоненциальным. Если значение Burn value (Значение яркости) равно 1, преобразование подчиняется линейному закону, если 0 – то экспоненциальному. На практике это оказывается не совсем верным. Если сравнить два изображения с экспоненциальным распределением цвета и с распределением Reinhard (Реинхард) при Burn value (Значение яркости), равным 0, то у второго изображения цвета будут более насыщенные, а также кое-где могут возникнуть засвеченные места от источников. Установите флажки, как на рис. 5.69. Об их назначении можно прочесть в файле справки к одной из версий VRay. Данный файл можно найти на DVD-диске в папке Helps.

Рис. 5.69. Параметры распределения цвета

2. Откройте вкладку Indirect Illumination (Рассеянное освещение). Открыв свиток Indirect Illumination (GI) (Рассеянное освещение), установите флажок On (Вкл), включив тем самым расчет глобального освещения для сцены (рис. 5.70). Расчет первичного глобального освещения в данном случае удобнее выполнить методом Irradiance Map (Карта освещенности), выбрав этот алгоритм из списка. Его настройки находятся в одноименном свитке. По сравнению с другими методами расчета он позволяет добиться хорошего качества при относительно небольших временных затратах. Параметры множителя первичного и вторичного освещения оставьте равными 1. Это сделает цвета визуализированного изображения более насыщенными. Чтобы сделать его контрастнее, установите значение Contrast Base (Основной контраст) равным 0,7.

Рис. 5.70. Выбор алгоритма и величины первичного и вторичного излучения глобального освещения

3. Далее откройте свиток Irradiance map (Карта освещенности). Для визуализации многих интерьерных сцен подойдут следующие параметры, обеспечивающие оптимальное качество при приемлемой скорости расчета изображения (рис. 5.71). Если нет желания подбирать параметры вручную, можно воспользоваться готовыми установками из выпадающего списка Current preset (Список предустановок). Для тестовых рендеров подойдет установка Low (Низкая), а для окончательного – High (Высокая). Однако необходимо помнить, что предустановки оптимизированы для разрешения 640 х 480, а для больших разрешений необходимо уменьшать параметры Min rate (Начальное разрешение) и Max rate (Конечное разрешение). В области Detail enhancement (Усиление деталей) можно включить эту опцию для улучшения качества мелких деталей, если при расчете карты освещенности они выглядят недостаточно отчетливо. При этом, естественно, увеличивается время визуализации. Если установить флажок Show Calc phase (Показывать процесс вычисления), то можно будет в грубой форме получить представление о процессе вычисления карты освещенности. В области Advanced options (Дополнительные параметры) можно выбрать тип интерполяции, обеспечивающий более четкое детальное или размытое сглаженное изображение. Для интерьерных визуализаций обычно выбирается Density-Based (Основанный на плотности). Но если в сцене много мелких деталей (лепнина, карнизы, молдинги), то лучше выбирать Overlapping (Наложение), который слаживает «ватный» вид мелких деталей.

Рис. 5.71. Настройки Irradiance map (Карта освещенности)

4. Вторичное излучение глобального освещения будет выполнено с использованием метода Light cache (Накопление света), так как этот метод ощутимо быстрее, чем Brute Force (Грубая сила), а результат получается не хуже, хотя и чуть более размытый. Для размеров описываемой сцены вполне подойдут настройки, обеспечивающие хорошее качество и не слишком большое время расчета карты света (рис. 5.72). Для более сглаженной карты света можно применить предварительную фильтрацию (Pre-filter); чем больше число образцов, тем менее зашумленной будет карта. Для окончательной визуализации отличного качества значение Subdivs (Образцы) можно установить 2000 и уменьшить Sample size (Размер образца) до 4 см. Установка флажков, как на рис. 5.72, несколько ускорит просчет вторичного излучения.

Рис. 5.72. Параметры настройки вторичного освещения по методу Light cache (Накопление света)

5. При визуализации сцены модулем VRay профессионалы рекомендуют использовать значение гаммы 2,2, мотивируя тем, что под это значение ведется настройка всей фото– и видеотехники. Следовательно, при таком значении гаммы визуализированное изображение приближается к полученным с реальной камеры. На практике с таким значением гаммы действительно проще настроить освещение сцены. Оно получается более сбалансированным, нежели при гамме по умолчанию. Однако отображение текстур и карт изображений в видовых окнах и при визуализации может отличаться от первоначальных (светлее или темнее). В таком случае перед визуализацией необходимо провести гамма-коррекцию этого изображения в редакторе материалов. Это можно сделать с помощью специального модуля ColorCorrection (Корректировка цвета), который, начиная с этой версии, входит в стандартную поставку 3ds Max. Данный модуль в виде карты находится в окне выбора материалов и карт и назначается поверх изображения. Чтобы привести потемневшее в результате изменения значения гаммы изображение к первоначальному виду, нужно воспользоваться специальными движками, управляющими изменением, насыщенности, оттенка, яркости и контрастности изображения. Изменить значение гаммы в 3ds Max 2009 можно в соответствующих полях окна Preference Settings (Установки свойств) (рис. 5.73), которое можно открыть из меню Customize (Настройка). Однако мы воспользуемся другим способом. Оставим в покое гамму в настройках редактора 3ds Max 2009 и будем менять ее непосредственно в настройках визуализатора в свитке Color Mapping (Распределение цвета) (см. рис. 5.69).

Рис. 5.73. Установка гаммы

6. Если сейчас визуализировать сцену с параметрами для чернового рендера, то она окажется слишком яркой и местами засвеченной. Для того чтобы привести ее к нормальному виду, необходимо изменить некоторые параметры VRayPhysicalCamera. Значение Film speed (ISO) (Светочувствительность) установите равным 200, значение диафрагмы (f-number) сделайте 3,2, выдержки (shutter speed) – 500.

7. Окончательно визуализируйте сцену и просмотрите результат (рис. 5.74). Если фоновое изображение за окном выглядит слишком темным, назначьте поверх него карту Output (Выход) и увеличьте у нее значение параметра Output amount (Объем выхода) до 2. Попробуйте изменить вид освещения сцены, варьируя описанные выше параметры визуализатора. Меняя баланс белого в сторону голубого или бежевого, а также меняя положение источника солнечного света относительно горизонта, можно показать в сцене дневное освещение разного времени суток. Если изображение будет слишком темным или светлым, измените параметры выдержки и диафрагмы виртуальной камеры соответственно их описанию. Сохраните сцену как Walls&materials_VR_Draft.max и завершите с ней работу. Одноименную сцену можно найти на DVD-диске, прилагаемом к книге, в папке Scenes_assembly. Там же находится сцена Walls&materials_VR_High.max для финальной визуализации с высоким качеством и разрешением изображения 1600 х 1200. В папке Scn_materials можно найти библиотеку материалов VRay, используемых в сцене.

Рис. 5.74. Изображения с дневным освещением, визуализированные с помощью модуля VRay

8. Добавьте в сцену модель занавески, если вы это еще не сделали. Настройка освещения со шторами требует определенных навыков работы с VRay и некоторого терпения. Возможно, хороший материал занавески получится не сразу и придется повозиться с его настройками. В прошлой главе модели занавески был назначен материал VRay2SidedMtl. Если теперь визуализировать сцену с этим материалом, то станет видно, что область окна сильно засвечена (рис. 5.75). Прежде всего необходимо исключить модель занавески из освещения источниками, имитирующими свет неба. Далее немного изменим некоторые параметры материала занавесок, отвечающие за прозрачность и светимость материала, через который проходит свет. В частности установите значение Translucency (Светимость) у VRay2SidedMtl равным 23, а цвет карты VRayColor, назначенной слоту Opacity (Непрозрачность), сдвиньте в середину шкалы серого цвета. После визуализации получаем вполне приемлемый результат с занавеской в окне (рис. 5.75). В данном случае для улучшения результата можно дополнительно использовать VRayOverrideMtl и VRayBlendMtl.

Рис. 5.75. Уменьшение светимости материала занавески

9. Отдельно хотелось бы сказать о настройке освещения вечерней сцены в проектируемом помещении (рис. 5.76). Все материалы, настроенные ранее для сцены с дневным светом, при этом останутся неизменными. Добавятся источники света VRayIES либо сферические VRayLight – источники освещения в торшер рядом с диваном, лампу-шар с растением и в светильник над столом. Подбор и настройку источников для этих осветителей попробуйте произвести самостоятельно. Для люстры на втором этаже виртуального помещения рекомендуется использовать осветители VRayIES. Данное освещение уже было использовано для подсветки картин. Для настройки вечернего освещения замените дневной фон за окном изображением Background_night. jpg. На DVD-диске в папке Scenes_assembly можно найти файл Walls&materials_VR_Night.max c настроенным вечерним освещением.

Рис. 5.76. Сцена с вечерним освещением, визуализированная с помощью VRay

Остальные настройки модуля VRay можно изучить по справочному руководству для этой программы. На DVD-диске, прилагаемом к книге, можно найти справочное руководство по модулю VRay на русском и английском языках.

В заключение можно сказать, что способов освещения и визуализации сцены с помощью модуля VRay существует немало. Все зависит от конкретной сцены и опыта пользователя. В Интернете существует достаточное количество сайтов, посвященных трехмерной графике, особенно хотелось отметить www.eol3d.ru, www.render.ru и www.3dcenter.ru, где можно найти различные уроки по освещению и визуализации сцен (в частности сцен интерьера) с помощью VRay.

Как мы узнали из этой главы, способов настройки освещения в 3ds Max 2009 может быть множество, так как уже было сказано, что для каждой отдельной сцены (а иногда для каждого отдельного ракурса) приходится по-разному устанавливать и настраивать параметры осветителей, экспозиции и т. д. Поэтому универсального сценария освещения той или иной сцены нет – могут быть только общие рекомендации по использованию некоторых видов настройки.

Конечно, в этом разделе была только поверхностно затронута такая обширная тема, как освещенность сцен интерьера в 3ds Max 2009, но главная задача заключалась в том, чтобы показать основы практического применения различных методов установки и настройки виртуального света для использования в сценах, сходство и различие виртуальных осветителей и реальных источников света.

Эффекты визуализации

В программе 3ds Max 2009 специальные эффекты визуализации представлены несколькими видами: линзовые оптические эффекты, эффекты атмосферы и некоторые другие. В основном они относятся к эффектам постобработки. Если, например, необходимо добавить для большей реалистичности какой-нибудь атмосферный эффект типа тумана или объемного света, то смоделировать его непросто. Для этого и предназначена постобработка сцены.

К оптическим эффектам относятся следующие:

• Эффекты подключаемого модуля Lens Effects (Линзовые эффекты) – Glow (Сияние), Ring (Кольцо), Streak (Полоса), Star (Звезда) Rainbow (Радуга) и некоторые другие. Эти эффекты можно назначать материалу, объекту или источнику освещения.

• Эффект Depht of Field (Глубина резкости) – имитирует сфокусированность камеры на объектах ближнего либо дальнего плана. Может включаться непосредственно с панели модификации параметров камеры или как эффект постобработки. Если использовать стандартный визуализатор 3ds Max 2009, то при включении этого эффекта непосредственно в настройках камеры он реализуется в несколько проходов рендеринга, в связи с чем занимает продолжительное время. У камеры VRayPhysicalCamera также есть возможность настроить этот эффект. Причем качество его даже с параметрами по умолчанию весьма удовлетворительно.

• Motion Blur (Размытие при движении) – этот эффект можно использовать, чтобы придать модели или сцене на статичном изображении иллюзию движения, как это происходит в реальной жизни при фотографировании быстро движущихся объектов.

Вышеописанные эффекты можно инициализировать с помощью команды меню Rendering → Effects (Визуализация → Эффекты) либо на вкладке Effects (Эффекты) диалогового окна Environment and Effects (Окружение и эффекты). Кроме того, некоторые из них включаются из панели модификации параметров камеры. В сцене проекта, описываемого в данной книге, вряд ли пригодится эффект Motion Blur (Размытие при движении), а вот некоторые эффекты из группы Lens Effects (Линзовые эффекты) и Depht of Field (Глубина резкости) вполне можно попробовать использовать для достижения большей реалистичности сцены.

1. Вначале можно добавить светящийся ореол вокруг светильника с абажуром, торшера и лампы-шара в сцене с вечерним освещением. Для этого применяются эффекты Glow (Сияние) и Star (Звезда). Так как скорость визуализации модулей Mental Ray с использованием Final Gather (Финальный сбор) очень медленная, то лучше продолжать работу со сценой для модуля визуализации VRay. Загрузите файл Walls&materials_VR_Draft_Night.max, сохраненный ранее, или возьмите его с DVD-диска, прилагаемого к книге.

2. Откройте редактор материалов и загрузите из сцены в свободную ячейку двусторонний материал для моделей торшера и абажура так, чтобы он остался «горячим». Этому материалу теперь нужно присвоить идентификатор канала эффектов номер 6. На панели инструментов редактора материалов нажмите кнопку Material Effects Channel (Каналы эффектов материала). В открывшейся панели (рис. 5.77) выберите идентификатор с номером 6, теперь материалу Lampshade назначен шестой канал эффектов.

Рис. 5.77. Панель идентификаторов каналов эффектов

Идентификатору материала шарообразного светильника с растением присвойте идентификатор канала эффектов с номером 5.

3. Откройте диалоговое окно Environment and Effects (Окружение и эффекты) на вкладке Effects (Эффекты). Нажмите кнопку Add (Добавить) и из предложенного списка выберите Lens Effects (Линзовые эффекты) (рис. 5.78). Из левого списка в свитке Lens Effects Parameters (Параметры линзовых эффектов) выберите Glow (Сияние) и Star (Звезда) и перенесите в правый список.

Рис. 5.78. Диалоговое окно эффектов

4. Линзовые эффекты могут быть назначены как материалам, так и источникам освещения. В данном случае нужно будет присвоить эффект материалу. Для этого в том же диалоговом окне в свитке Glow Element (Элемент сияния) на вкладке Options (Опции) (рис. 5.79) установите флажки Object ID (Идентификатор объекта) и Effect ID (Идентификатор эффекта) и задайте номер идентификатора. Для данной сцены параметры эффекта можно настроить так, как показано на рис. 5.80:

Рис. 5.79. Параметры эффекта Glow (Сияние)

Рис. 5.80. Параметры эффекта Glow (Сияние) для материала торшера и абажура

· Size (Размер) – определяет размер области эффекта на изображении;

· Intensity (Интенсивность) – определяет яркость эффекта;

· Squeeze (Сжатие) – установка этого флажка в свитке Glow Element (Элемент сияния), а также значения в свитке Lens Global Effects (Глобальные эффекты линз) приводит к сжатию размера области эффекта по вертикали и горизонтали;

· Occlusion (Ограждение) – позволяет указать минимальный и максимальный радиус влияния объектов на отображение эффекта;

· Use Source Color (Использовать исходный цвет) – при установке значения от 1 до 100 задается степень использования цвета объекта как основного цвета эффекта.

Для лампы-шара попробуйте самостоятельно настроить эффект сияния, основываясь на настройках данного эффекта для материала торшера. Следующие эффекты, которые вместе с другими или отдельно можно использовать в сценах интерьера – Star (Звезда), Ray (Луч). Задействовав их в данной сцене с определенными настройками (рис. 5.81), можно получить оптический эффект, имитирующий тонкие лучи, расходящиеся от источников освещения. Редактировать и настраивать эффекты можно, не производя расчет сцены заново. Для этого достаточно после визуализации сцены, не закрывая окно эффектов, изменить нужные параметры и нажать кнопку Update Effect (Обновить эффект). Изменится только эффект на изображении за несколько секунд, а остальная часть ее останется неизменной.

Рис. 5.81. Параметры линзового эффекта Star (Звезда) для материала торшера

Внимание!

Если в качестве активного модуля визуализации используется Mental Ray, то стандартные оптические эффекты применять можно, но иногда Mental Ray выдает сообщение об ошибке неверного использования G-буфера. У этого модуля есть свои эффекты, которые в качестве шейдеров назначаются параметрам объектов виртуальных камер.

Похожим образом настройте оптический эффект для модели светильника-шара. После настройки оптических эффектов визуализируйте изображение и сравните получившееся с показанным (рис. 5.82). Сохраните файл как Walls&materials_VR_Effects.max. Работу с ним можно закончить.

Рис. 5.82. Оптические эффекты Glow (Сияние), Star (Звезда) и Ray (Луч)

Следующим оптическим эффектом камеры, рассмотренным в данном разделе, будет Depth of Field (Глубина резкости). Этот эффект, как уже было сказано выше, добавляет реализма в сцену, имитируя сфокусированность камеры на объекте. В модуле VRay при использовании VRayPhysicalCamera данный эффект реализован весьма качественно, поэтому описание настройки и использование данного эффекта будет произведено для сцены с использованием визуализатора VRay. Для настройки эффекта проделайте следующее.

1. Откройте файл Walls&materials_VR_Draft_Night.max или возьмите его с DVD-диска. Для демонстрации эффекта будет использован вид из камеры номер 1. Выберите в сцене эту камеру и отобразите ее в видовом окне Perspective (Перспектива).

2. Выделите в сцене камеру 1 и, открыв свиток Sampling (Сэмплирование), установите флажок Depht of Field (Глубина резкости). Выше установите флажок Specify Focus (Специфический фокус) и в поле введите значение фокусного расстояния, равное 150. Если теперь визуализировать сцену, то на изображении получится область четкого изображения и область размытого (рис. 5.83). Необходимо учесть, что как и у реальной камеры, у VRayPhysicalCamera для качественной реализации глубины резкости значение F-number (диафрагма) должно быть небольшим (3,2–4,3). Сохраните файл как Walls& materials_VR_Night_DOF.max и завершите с ним работу.

Рис. 5.83. Визуализация эффекта Depht of Field (Глубина резкости)