Текст книги "3ds Max 2008 для дизайна интерьеров"

Чтобы включить использование алгоритма, выделите источник освещения типа Skylight (Свет неба) (этот источник освещения корректно работает только с алгоритмами освещения и дает наиболее ясные представления о действии алгоритмов, в частности алгоритма Light Tracer (Трассировка лучей)), выполните команду меню Rendering → Advanced Lighting → Light Tracer (Визуализация → Дополнительное освещение → Трассировка лучей). Визуализируйте сцену, нажав клавишу F9. Обратите внимание на время просчета визуализации. Будьте готовы к тому, что при визуализации интерьера время просчета еще увеличится из-за материалов и предметов мебели.

Для практического закрепления теоретического материала выполните упражнение «Упражнение 2. Использование стандартных источников освещения» из раздела «Практика» данной главы.

Фотометрические источники освещения

Действие фотометрических источников света основано на реальных свойствах света, что дает возможность организовать физически точное освещение. Они способны почти идеально воспроизвести любой реальный источник света: от лампочки мощностью 100 Вт до солнца. Фотометрические источники света позволяют добиться наилучших результатов, когда они используются в сочетании с глобальным освещением.

В 3ds Max имеются, например, следующие типы фотометрических источников света:

• Point (Точечный);

• Linear (Линейный);

• Area (Площадной);

• IES Sun (Источник, имитирующий солнечный свет);

• IES Sky (Источник, имитирующий небесный свет).

Как подразумевает их название, точечные, линейные и площадные источники света излучают свет из разных геометрических форм. Например, точечный источник излучает свет из одной точки пространства, линейный – из линии определенной длины, а площадной – из поверхности определенного размера.

Как и стандартные, фотометрические источники света бывают двух типов: нацеленные и свободные. Основная разница между ними заключается только в наличии у первых точки цели, которую они автоматически освещают даже при перемещении. Рассмотрим этот тип источников.

В 3ds Max содержатся следующие фотометрические нацеленные источники:

• Target Point (Нацеленный точечный) – точечный источник света, испускающий свет с равной силой во всех направлениях. В окнах проекций данный источник отображается в виде небольшой желтой сферы;

• Target Linear (Линейный нацеленный) – имитирует работу линейных источников света, например ламп дневного освещения. В окнах проекций данный источник изображается как прямолинейный отрезок со сферой посередине. Длина отрезка соответствует протяженности имитируемого источника света, ее можно изменять;

• Target Area (Нацеленный площадной) – позволяет моделировать плоские источники света, площадью которых в составе сцены нельзя пренебречь (например, окна, экраны, плоские светильники). В окнах проекций данный источник отображается как прямоугольник со сферой в центре. Размеры этого прямоугольника можно изменять в соответствии с размерами имитируемого реального источника света.

Параметры точечных, линейных и поверхностных источников света во многом сходны с настройками стандартных источников света, за исключением свитка Intensity/Color/Distribution (Интенсивность/цвет/распределение) (рис. 8.18). Он по своим функциям аналогичен свитку Intensity/Color/Attenuation (Интенсивность/цвет/затухание) стандартных источников света, но затухание света фотометрических источников рассчитывается автоматически, поэтому параметры настройки затухания в этом свитке заменены параметрами распределения силы света.

Рис. 8.18. Свиток Intensity/Color/Distribution (Интенсивность/цвет/распределение)

В раскрывающемся списке Distribution (Распределение) доступны четыре вида распределения света: Isotropic (Всенаправленный), Spotlight (Прожекторный), Diffuse (Рассеянный) и Web (Веб).

Вид доступного распределения силы света может меняться в зависимости от типа источника света. При распределении Isotropic (Всенаправленный) свет излучается равномерно во всех направлениях, постепенно затухая по мере удаления от источника. Такое распределение доступно только для точечного источника света. При распределении Spotlight (Прожекторный) свет излучается конусом аналогично лучу стандартного прожекторного источника света. При рассеянном распределении Diffuse (Рассеянный) свет излучается из виртуальной поверхности таким образом, что в направлении, перпендикулярном данной поверхности, сила света максимальна, а в направлении, которое параллельно этой поверхности, сила света минимальна. Такое распределение доступно только для площадных и линейных источников света. При распределении Web (Веб) свет излучается в соответствии с диаграммой, которая содержится в специальном внешнем файле. Такие файлы обычно предоставляют производители осветительного оборудования, их можно найти в Интернете. Если выбран вариант Web (Веб), то появляется дополнительный свиток Web Parameters (Веб-параметры), с помощью которого можно выбрать нужный файл. Данное распределение доступно для всех трех упомянутых выше фотометрических источников света.

В области Color (Цвет) можно задать окраску света фотометрического источника двумя способами. Во-первых, окраску можно выбрать в соответствии с цветовыми характеристиками реально существующего источника света, название которого можно указать в раскрывающемся списке. Во-вторых, окраску можно определить по цветовой температуре источника света в кельвинах. Для этого нужно установить переключатель в положение Kelvin (Кельвин) и задать соответствующее значение цветовой температуры в поле, расположенном рядом с переключателем.

Если тип источника света выбирается из раскрывающегося списка, образец цвета справа от поля параметра Kelvin (Кельвин) обновляется, отражая окраску света указанного источника. Например, свет источников на лампах накаливания (Incandescent) обычно имеет светло-бежевую окраску, а свет источников на фосфорно-ртутных лампах (Phosphor Mercury) – светло-зеленую.

При выборе варианта Kelvin (Кельвин) образец цвета также обновляется, отражая изменение окраски света источника.

В области Intensity (Интенсивность) указываются сила или яркость света источника в физических величинах: люменах (lm), канделах (cd) или люксах (lux). В люменах измеряется общий световой поток, который обычно указывается на упаковке электрической лампочки рядом с ее мощностью в ваттах (5–15 лм составляют примерно 1 Вт).

В канделах измеряется сила света, излучаемого точечным источником света в перпендикулярном направлении в единицу времени.

В люксах измеряется освещенность, или интенсивность освещения, на определенном расстоянии от источника света.

В поле параметра Multiplier (Коэффициент) указывается множитель, или коэффициент, определяющий интенсивность фотометрического источника света таким же образом, как и у стандартных источников света.

Фотометрические осветители IES Sky (IES-небо) и IES Sun (IES-солнце) позволяют имитировать соответственно свет, излучаемый небом, и свет солнца. В отличие от стандартного осветителя Skylight (Свет неба) при использовании IES Sky (IES-небо) можно учитывать наличие на небе облаков.

Для практического закрепления теоретического материала выполните упражнение «Упражнение 3. Освещение фотометрическими источниками» из раздела «Практика» данной главы.

Освещение устанавливается для каждой созданной сцены индивидуально. Готовых рецептов по установке источников освещения, к сожалению, нет.

Визуализация в 3ds Max

В любом случае вся работа по созданию трехмерной сцены сводится к визуализации (просчету), то есть к получению двухмерной картинки-фотографии либо анимационного ролика. Прежде чем запустить просчет трехмерной сцены, необходимо указать настройки визуализации, а также параметры выходного файла. Основные настройки визуализации устанавливаются в окне Render Scene (Визуализация сцены) (рис. 8.19).

Рис. 8.19. Диалоговое окно Render Scene (Визуализация сцены)

Для его вызова необходимо выполнить команду меню Rendering → Render (Визуализация → Визуализировать) или нажать клавишу F10.

Рассмотрим некоторые настройки свитка Common Parameters (Основные параметры) вкладки Common (Общие) данного окна.

В области Time Output (Конечный результат времени) задается диапазон кадров, которые нужно визуализировать. Можно визуализировать Single (Текущий кадр), Range (Диапазон кадров) или, установив переключатель в положение Frames (Кадры), указать номера визуализируемых кадров вручную.

Диалоговое окно Render Scene (Визуализация сцены) также содержит большое количество предварительных установок, задающих разрешение выходного файла. Эти параметры размещены в области Output Size (Выходные настройки размера файла). Раскрывающийся список стандартных наборов видео-, кино– и фотостандартов позволяет выбрать требуемые ширину (Width), высоту (Height) и пропорции изображения (Image Aspect ), а также пропорции пиксела (Pixel Aspect). При выборе пункта Custom (Пользовательский) из раскрывающегося списка можно вручную установить собственные значения этих параметров.

Если установить флажки Atmospherics (Атмосферные явления) и Effects (Эффекты) в области Options (Настройки), то программа будет просчитывать эти эффекты в сцене. Установка флажка Force 2-Sided (Изображать две стороны) позволяет отображать обе стороны граней. Это важно, когда в сцене присутствуют объекты, стороны которых выглядят по-разному.

Чтобы запустить просчет, в окне Render Scene (Визуализация сцены) необходимо нажать кнопку Render (Визуализировать). После начала визуализации на экране появятся два окна. В первом – Rendering (Визуализация) – будет отображаться строка состояния, показывающая ход просчета изображения, а также подробная информация о том, какое количество объектов содержится в сцене, сколько памяти расходуется на просчет текущего кадра. В этом окне также показывается информация о предполагаемом времени до окончания визуализации. Второе окно – Virtual Frame Buffer (Виртуальный буфер кадра) – будет содержать изображение визуализируемой сцены.

Панель инструментов этого окна содержит несколько кнопок (рис. 8.20).

Рис. 8.20. Окно виртуального буфера кадров

Рассмотрим эти кнопки.

• Save Bitmap (Сохранить изображение)

– записывает содержимое буфера в файл. При нажатии данной кнопки появляется стандартное окно Browse Images for Output (Сохранить результат в), в котором следует указать диск, папку, формат и имя сохраняемого файла;

• Copy Bitmap (Копировать растровое изображение)

– позволяет получить копию растрового изображения;

• Clone Virtual Frame Buffer (Скопировать виртуальный кадровый буфер)

– создает копию текущего буфера кадров с его содержимым. Это бывает необходимо для доступа к предыдущим результатам при настройке освещения, материалов, ракурсов камеры и т. п.;

• Enable Red/Green/Blue Channel (Показать красный/зеленый/синий каналы)

– включают режим отображения отдельных цветовых составляющих;

• Display Alpha Channel (Показать альфа-канал)

– включает отображение альфа-канала;

• Monochrome (Черно-белый)

– показывает изображение градациями серого цвета (как на черно-белой фотографии);

• Clear (Очистка)

– очищает содержимое текущего буфера кадров, заполняя его черным.

Визуализация созданных объектов происходит на черном фоне. Чтобы изменить цвет этого фона, выполните команду меню Rendering → Environment (Визуализация → Окружающая среда). В верхней части появившегося окна Environment and Effects (Окружающая среда и эффекты) в области Background (Фон) есть цветовое поле Color (Цвет фона). По умолчанию данное цветовое поле черное – это и есть цвет фона визуализации. Измените цвет параметра Color (Цвет фона).

Если за окошком планируется вид на Альпы, то следует изменить карту окружающей среды. Для этого в окне Environment and Effects (Окружающая среда и эффекты) нажмите кнопку None (Ничего) напротив цветового поля. Откроется окно Material/Map Browser (Источник материалов и карт текстур), где можно выбрать текстуру. При загрузке для текстуры автоматически назначаются координаты наложения.

Визуализация с помощью V-Ray

Если вы желаете добиться фотографической реалистичности, для визуализации сцены лучше использовать специальные подключаемые фотореалистичные визуализаторы, точность просчета которых на порядок выше, чем у стандартного модуля визуализации (Default Scanline Renderer).

Для визуализации интерьеров безусловным лидером среди внешних (подключаемых отдельно) визуализаторов считается V-Ray – продукт компании Chaos Group. Демоверсию этого модуля можно загрузить с официального сайта производителя www.chaosgroup.com. Установка данного модуля аналогична инсталляции любой программы. Настройки V-Ray относительно просты, но при этом он позволяет добиться впечатляющих результатов при визуализации сцен виртуальных помещений. Для каждой версии 3ds Max разрабатывается соответствующая версия визуализатора V-Ray. В данной книге будет описана версия V-Ray Adv 1.5 PC3 (общие настройки будут совпадать и с другими версиями визуализатора).

После установки V-Ray нужно его подключить, то есть выбрать в качестве активного визуализатора. Для этого следует выполнить команду меню Rendering → Render (Визуализация → Визуализировать). В появившемся окне Render Scene (Визуализация сцены) раскройте свиток Assign Renderer (Назначить визуализатор) и в строке Production (Продукт) нажмите кнопку с многоточием. Откроется диалоговое окно Choose Renderer (Указать визуализатор). Выберите из списка V-Ray и нажмите OK (рис. 8.21).

Рис. 8.21. В качестве активного визуализатора выбираем V-Ray

Визуализатор V-Ray совместим с большинством стандартных материалов, источников света и модификаторами 3ds Max. Кроме того, он имеет свои источники света, материалы и настройки визуализации.

При установке источников света для расчета освещенности с помощью V-Ray следует использовать такой принцип: светильники стоит располагать в тех местах сцены, где в реальном интерьере планируется свет, то есть если свет будет проникать через окна, то источники света необходимо размещать в оконных проемах. Для этого подходит источник света V-Ray типа Plane (Плоскость). Если же планируется свет от люстры, бра и т. д., то можно установить источник типа Sphere (Сфера) или Dome (Куполообразный).

Настройки V-Ray Light (Источника света V-Ray) находятся в свитке Parameters (Параметры) (рис. 8.22).

Рис. 8.22. Свиток Parameters (Параметры) настроек V-Ray Light (Источника света V-Ray)

В области General (Общие) из раскрывающегося списка можно выбрать тип источника освещения. В области Intensity (Интенсивность) указываются цвет света (Color) и его мощность (Multiplier). В области Size (Размер) можно скорректировать размер источника освещения.

При установленном флажке Double-sided (Двухсторонний источник) источник света, например, типа Plane (Плоскость) будет излучать свет с обеих сторон. Флажок Invisible (Невидимый) позволяет сделать источник освещения невидимым при визуализации. Флажок Ignore light normals (Игнорировать нормали источника света) позволяет распространять свет от источника в разных направлениях, независимо от того, куда направлены его нормали. Флажок No decay (Без затухания) устраняет зависимость яркости света от расстояния до источника.

Счетчик Subdivs (Количество подразбиений), расположенный в области Sampling (Образцы), определяет количество подразбиений, которое V-Ray использует для вычисления освещения.

Если в сцене используется стандартный источник освещения с включенными тенями, то обязательно следует изменить тип тени на вариант V-Ray Shadows (Тени V-Ray). Такой тип тени дает мягкие края и правильно взаимодействует с прозрачными объектами. После выбора данного типа тени в настройках стандартного источника освещения появится свиток V-Ray Shadows params (Параметры тени V-Ray).

Флажок Transparent shadows (Прозрачные тени) включает прозрачность тени от прозрачного объекта. Флажок Smooth surface shadows (Сглаживать поверхность тени) позволяет предотвратить появление ступенчатых теней. Счетчик Bias (Смещение) определяет смещение тени от основания объекта. Флажок Area shadow (Площадная тень) включает мягкие тени. Переключатель, имеющий положения Box (Параллелепипед) либо Sphere (Сфера), задает форму тени таким образом, как если бы они отбрасывались источником света в виде соответствующей фигуры. Счетчик Subdivs (Количество подразбиений) определяет количество просчетов тени (определяет ее качество). При увеличении значения этого параметра повышается качество итогового изображения, но увеличивается время визуализации.

Когда источники освещения установлены, можно визуализировать сцену. Перед этим необходимо настроить V-Ray. Для этого выполните команду меню Rendering → Render (Визуализация → Визуализировать) и в диалоговом окне Render Scene (Визуализация сцены) активизируйте вкладку Renderer (Визуализатор). Появятся свитки с настройками V-Ray.

Сначала отключим освещение по умолчанию. Для этого раскройте свиток V-Ray:: Global switches (V-Ray:: общие настройки) и в области Lighting (Осветители) снимите флажок Default lights (Освещение по умолчанию) (рис. 8.23).

Рис. 8.23. Свиток V-Ray:: Global switches (V-Ray:: общие настройки)

В этом же свитке можно временно отключить тени, некоторые общие параметры материалов, которые замедляют черновую визуализацию.

Далее следует включить глобальное освещение. Для этого раскройте свиток V-Ray:: Indirect illumination (GI) (V-Ray:: глобальное освещение) и установите флажок On (Включить) (рис. 8.24).

Рис. 8.24. Свиток V-Ray:: Indirect illumination (GI) (V-Ray:: глобальное освещение)

По умолчанию в области Primary bounces (Первичное отражение) выбран метод расчета освещенности с помощью Irradiance map (Карта освещенности). Данный метод основан на том, что расчет выполняется не для всех точек изображения, а лишь для некоторых. Освещенность остальных точек интерполируется по найденной освещенности ближайших расчетных точек (метод так называемых световых градиентов). Это позволяет рассчитывать освещенность только в тех местах трехмерной сцены, где это действительно необходимо, – в областях резкого изменения освещенности или геометрии поверхности. Оставьте выбранным этот метод. В раскрывающемся списке есть и другие методы. Например, Photon map (Карта фотонов) – от источника света во всех направлениях излучаются порции энергии света (фотоны). Каждое направление отслеживается (трассируется) до столкновения с ближайшим объектом сцены, и в месте столкновения моделируется взаимодействие фотона с поверхностью. Результат взаимодействия записывается в специальную базу данных, которая и является собственно фотонной картой. Карта фотонов обычно не позволяет получить приемлемый результат при использовании напрямую. В области Secondary bounces (Вторичные отражения) оставьте метод Quasi-Monte Carlo (Прямое вычисление). Данный метод основан на вычислении освещенности в каждой точке сцены. Это наиболее точный алгоритм расчета вторичного отражения света.

Следующим шагом является настройка Irradiance map (Карта освещенности). Раскройте свиток V-Ray:: Irradiance map (V-Ray:: карта освещенности) (рис. 8.25).

Рис. 8.25. Свиток V-Ray:: Irradiance map (V-Ray:: карта освещенности)

В первой области данного свитка с помощью раскрывающегося свитка Current preset (Текущий образец) можно задать качество визуализации от очень низкого до очень высокого. Выберите вариант Custom (Заказной).

Будем настраивать параметры Min rate (Начальное разрешение) и Max rate (Конечное разрешение). Первый показывает количество пикселов, требуемое для просчета глобального освещения, оставьте значение –3. Второй параметр задает количество пикселов, требуемое для просчета глобального освещения на последнем этапе. Проще говоря, смысл этих расчетов заключается в следующем. Модуль V-Ray при визуализации сначала просчитывает сцену, исходя из значений первого счетчика, затем – основываясь на показаниях второго, и чем большее значение указано во втором счетчике, тем больше количество просчетов, дольше визуализация и качественнее изображение. В нашем случае в счетчик Max rate (Конечное разрешение) введите значение –3. Указанные значения хороши для черновой визуализации, для чистовой в раскрывающемся списке Current preset (Текущий образец) просто следует выбрать вариант Medium (Средний) или High (Высокий).

Параметр HSph. subdivs (Разбиение полусфер) определяет, на какое количество полусфер следует разбивать каждую точку сцены. Чем меньше этот показатель, тем более пятнистым получается изображение. Для черновой визуализации можно поставить 20, для чистовой, естественно, больше.

Параметр Interp. samples (Интерполяция образцов) задает количество лучей, выпущенных из каждой полусферы и использованных для расчета глобального освещения. Для черновой визуализации укажем число 20.

Флажок Show calc. phase (Показать вычисления) установите, для того чтобы видеть процесс просчета.

Для устранения засветов в ярко освещенных местах и провалов в тенях воспользуемся свитком V-Ray:: Color mapping (V-Ray:: распределение цвета). В раскрывающемся списке Type (Тип) можно выбрать вид контроля светового распределения:

• Linear multiply (Линейный) – самый простой, дает яркие чистые цвета, однако в данном случае могут появляться засветы;

• Exponential (Экспоненциальный) – убирает засветы, но изображение получается более тусклым, как бы выцветает;

• HSV exponential (Экспоненциальный с сохранением насыщенности цвета) – улучшенный вариант предыдущего, сохраняет насыщенность, но изображение может получиться слишком темным.

Возникшие проблемы со световым распределением могут решить параметры Dark multiplier (Коэффициент темного) и Bright multiplier (Коэффициент белого). Чем больше значение Dark multiplier (Коэффициент темного), тем темнее получится изображение. Чем выше значение Bright multiplier (Коэффициент белого), тем светлее изображение.

В помещении, которое мы собираемся визуализировать, много окон. Через окна в комнату проходит свет и влияет на окружающее пространство, то есть этот свет должен учитываться в глобальном освещении. Для этого существует свиток V-Ray:: Environment (V-Ray:: окружающая среда). В области GI Environment (skylight) override (Влияние окружающей среды на глобальное освещение) установите флажок On (Включить), если планируется, что через окно будет проникать дневной свет. Чтобы передать яркость солнечного дня, можно увеличить значение параметра Multiplier (Коэффициент) до 4. Обратите внимание, что при использовании настроек данного свитка время визуализации значительно увеличивается.