3D Engineering

Alex Kras

Всем доброго времени суток!

Данный урок посвящен созданию дневного света на сцене и настройке окружающей среды, согласно установленным параметрам света.

Будет рассмотрена система Daylight System и ее составляющие. Работа производится в 3d max 2009 с использованием рендера Mental Ray.

Имитировать дневной свет начнем с интерьерной сцены.

Имеется помещение – что-то вроде автосалона для продажи монстра советского автопрома Волги ГАЗ-24:

передняя стена представляет собой большое панорамное окно, на правой стене, вверху над зеркалами четыре скошенных небольших окна.

Ночью, при включенном искусственном освещении, выглядит оно следующим образом:

Перед тем, как начать имитировать на сцене дневное освещение, давайте разберемся, что оно собой представляет.

Первое это свет от Солнца – мощный направленный свет, который дает ярко выраженные тени, и второе это свет от атмосферы, который распространяется со всех направлений, но не дает ярко выраженных теней.

Начиная с ранних версий 3d max, в источниках света присутствует источник Skylight:

который предназначен для имитации атмосферного (небесного) света.

Попробуем его применить на нашу сцену. Skylight устанавливается в любом месте сцены и для его работы необходимо включить алгоритм FG.

На сцене стало явно светлее, но не вооруженным глазом заметны некоторые перекосы в освещении – крайне сильное засветление объектов у окна. Связанно это с несбалансированностью светового потока у этого источника света. На данной сцене, чтобы «перебить» яркость ламп искусственного освещения  (ведь дневной свет всегда ярче искусственного) мне пришлось параметр multiplier увеличить с 1 до 500:

из–за этого  все объекты, которые расположены ближе к открытому пространству сильно выбелятся светом, а внутрь помещения идет более-менее равномерное осветление.

Данный способ создания атмосферного света в принципе приемлем, но требует много времени для настройки (рассчитать правильно параметр multiplier практически невозможно  - либо опыт, либо серия предварительных рендеров).

С имитацией солнечного света с одной стороны вроде проще – обычный направленный источник света, но опять встает проблема с расчетом его параметров. Если использовать стандартные источники света, то это долгая настройка с предварительными рендерами, а вот если использовать фотометрический источник , возникает проблема другого рода – световые параметры звезды по имени Солнце:

-        Температура источника 20000 Кельвинов (несмотря на то что температура поверхности 6500 Кельвинов)

-        Расстояние до источника света – 1 Астрономическая единица = 150 млн. километров

-        Радиус источника света – 6,96 х 1010 метров

-        Мощность – 3, 827 х 1027 ватт  

Проблемно в Максе работать с такими цифрами.

К счастью разработчики ввели Систему Дневного Света – Daylight System, которая позволяет быстро и гибко настроить все параметры дневного освещения. Вызвать ее можно из основного меню:

или из командной панели:

При установки данного компонента, первым шагом на сцене создается «Роза ветров» фотометрика  mr. Sky (если это первый фотометрический источник света на сцене, то еще программа предложит установить фотометрическую экспозицию):

после  установки его на сцене Макс предложит добавить карту окружения mr Physical Sky:

которая будет имитировать небо и поверхность земли, о том, как с ней работать я остановлюсь ниже.

Последним шагом располагается mr Sun:

На что необходимо обратить внимание:

1. Располагать систему нужно в отличии от  Skylight в центре сцены, либо в непосредственной близости от освещаемых объектов, а само солнце поднимать выше всех объектов сцены, иначе при  низком положении солнца над горизонтом будет видны несоответствия теней против имитации солнечного диска на фоне сцены.
2. правильно ориентировать «Розу ветров» по отношению к предполагаемым сторонам горизонта сцены. Чтобы восходящие Солнце светило в восточные окна, а заходящие в западные.

Теперь про настройки самой системы:

первый свиток предлагает нам изменить компоненты входящие в состав системы. В данном уроке рассматриваются компоненты mr Sun и mr Sky которые стоят по умолчанию, еще на выбор предлагается использование источников группы IES и стандартных источников, последние использовать не совсем актуально.

Ниже предлагается настроить конфигурацию системы:

Manual – позиция солнца выставляется ручками – так как нам удобно.

Date, Time and Location – позиция солнца определяется на основании выбранного региона и времени.

Weather Data File  - похожа на предыдущую, но для расчета  положения используется файл погодных данных.

Остановлюсь подробнее на двух последних способах.

Date, Time and Location.

После выбора данного пункта жмем кнопку Setup… появляются настройки:

в разделе Location  нажимаем «Get Location» и выбираем нужный нам регион или город:

жмем ОК

и далее в разделе  Time устанавливаем время суток и года. После этого «Солнце» у нас займет положение, характерное для выбранной местности, в выбранное время.

Weather Data File

При активации данного параметра предлагается найти  положение светила и интенсивность света в специальном файле формата .epw

Параметры меню работы с файлом EPW:

Load Weather Data  - указываем путь к файлу

Файлы в данном формате можно найти в интернете, либо создать в специальных программах конвертерах из более распространенных форматов.

Для информации и данных, ссылки на пару  ресурсов: http://www.squ1.com/downloads/weatherdata  и http://www.eere.energy.gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data3.cfm/region=6_europe_wmo_region_6/country=RUS/cname=Russian%20Federation

В поле Use Weather Data предлагается установить время и дату в рамках выбранного файла или настроить контроллер анимации движения светила для динамичных сцен.

Дата и время устанавливается ползунком грубо и доводиться до нужного элементами управления в соответствующих полях:

с положением компонентов все.

Ниже свитка настроек всей системы идут настройки компонентов, входящих в систему:

Настройки mr Sun:

On – параметр позволяет отключать источник света (дублируется в свитке «Daylight Parameters»)

Multiplier – множитель яркости источника

Targeted – параметр в составе системы не актуален, mr Sun всегда будет ориентирован в центр mr Sky

Shadows – включение или отключение тени, а также ее резкость и качество

Inherit from mr Sky -  при установленной галке цвет светового потока рассчитывается в зависимости от положения источника на небе (утро-день-вечер), при снятой ставим ручками.

Настройки mr Sky

On и Multiplier аналогично всем источникам света

Ground Color – цвет поверхности земли, влияет на цвет заполнения окружения ниже горизонта и на цвет подсветки объектов сцены снизу.  Необходимо обратить внимание на то, что не рекомендуется устанавливать яркие цвета (если только это не делается специально). Например, я поставил ярко желтый цвет в этот слот, символизируя поверхность пустыни, и шар висящий над песком снизу подсвечен ярче чем от небосвода сверху:

Sky Model – предлагается три модели небесного освещения – две из которых строятся на данных яркости освещения в Люксах и модель Haze Driven (по умолчанию), где освещение рассчитывается автоматически и добавляется параметр дымки – Haze , с величиной от 0 – нет дымки до 15 – все в тумане.

Закладка mr Sky Advanced Parameters:

Horizon Height – высота горизонта (над плоскостью с z=0)

Horizon Blur  - смаз линии горизонта

Night color – цвет ночного неба (когда светило ниже горизонта)

И параметры дополнительной ручной калибровки цвета неба.

Итак добавляю на сцену систему дневного света и ренедер в разное время суток:

Теперь разберемся с окружением. На интерьерной сцене это будет делать сложно, так как экспозиция настроена на помещение и все что находиться за окном слишком ярко.

Возьмем сцену вне помещения, где всем известный персонаж собрался полетать, чем это закончиться всем известно, но нас сейчас интересует не судьба героя, а внешнее окружение:

Добавляем систему дневного освещения и заходим в настройку окружения:

В слоте  Environment Map у нас находиться шейдер «mr Physical Map», который автоматически добавился при создании системы дневного света:

В данном слоте заниматься  редактированием не получиться, нужно сделать его зависимую копию в редакторе материалов.

Перенесем карту на свободный слот в редакторе материалов (мышкой) и ответим в предложенном меню, что делаем зависимую копию:

Теперь карту (шейдер) можно редактировать:

Первые параметры : Sun Disk Appearance позволяют изменить отображение солнечного диска, который отрисовывается на фоне неба согласно положению mr Sun:

Для увеличения реальности отображения у дневного светила можно увеличить Glow Intensity а у вечернего наоборот уменьшить: вот два варианта старта, в разное время суток:

Картинку неба и положение Солнца генерирует сам mr Physical Map, подредактирован только параметр Glow Intensity для дня = 2, для вечера = 0,3

Флажок Inherit from mr Sky  позволяет отключить генерацию фона на основе данных компонента mr Sky и дает возможность отдельно настроить изображение фона неба и фона земной поверхности:

все параметры настройки аналогичны таким же настройкам из свитка управления Daylight System, но добавляется возможность использовать растровые карты для неба – первый слот, земли – слот в группе Horizon and Ground, и ночного неба  - слот в группе After Dark.

При добавлении карт необходимо помнить, что это карта окружения, а не карта текстуры, что и указать в настройках:

добавляем нашему герою – воздухоплавателю облачное небо и водную поверхность в соответствующие слота:

Если в слот карты для After Dark, поставить картинку звездного неба, то когда солнечный диск будет находиться ниже горизонта, на небе будут проступать нарисованные звезды.

Собственно говоря, это и все что я хотел показать в этом уроке относительно создания дневного света.

Напоследок хочу дать один небольшой совет:

Поскольку мы работаем со светом, а значит создание сцены подходит к своему логическому завершению и впереди финальный рендер, то есть смысл сохранить полученную картинку не только в растровом формате с 24 битной глубиной цвета (bmp, jpg), но и в формате с 32 битной глубиной цвета, например в .exr. Это позволит при дальнейшей обработке изображения корректировать экспозицию.

Загрузив такой формат в Фотошоп, можно быстро и наглядно менять яркость на изображении с помощью бегунка:

что позволяет подредактировать изображение, не загружая 3d max заново. При конвертировании картинки из 32 битного режима в 24 битный, будет предложено настроит гамму и экспозицию для получаемого изображения.

На этом все.

С уважением КАА.

Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

далее