Урок 16. Створення ефекту рефрактівной каустики засобами візуалізатора mental ray 3.3

У цьому уроці підберемо налаштування для отримання рефрактівной каустики (тобто каустики, отриманої шляхом заломлення) за допомогою візуалізатора mental ray.

Cоздайте модель яблука, розташовану на плоскості, а також присутньо два джерела світла — направлений, за допомогою якого створюватиметься ефект каустики, і допоміжний, який підсвічує об'єкт з боку. Яблуко буде скляним, оскільки скло є матеріалом, який заломлює світло, тому на нім буде особливе добре видно ефект рефрактівной каустики.

Наше завдання — визначити налаштування освітлення в сцені, створити скляний матеріал для об'єкту і визначити налаштування візуалізатора mental ray.

Спочатку спробуйте візуалізувати наявну сцену, натиснувши клавішу F9. Ефектів не буде видно, оскільки яблука не має відповідний матеріал і сцена прораховується за допомогою стандартного візуалізатора.

Матеріал для яблука

Відкрийте вікно Material Editor (Редактор матеріалів), виконавши команду Rendering > Material Editor (Візуалізація > Редактор матеріалів) або натиснувши клавішу М, і в порожньому осередку створіть новий матеріал на основі типу Standard (Стандартний). Він встановлений за умовчанням, в чому можна переконатися, подивившись на кнопку вибору матеріалу — на ній позначена назва матеріалу Standard (Стандартний). Встановите для матеріалу тип шейдера Blinn (По Блінну). У свиті налаштувань Shader Basic Parameters (Основні параметри затінювання) встановите прапорець 2-sided (Двосторонній), щоб матеріал був двостороннім.

У свиті Blinn Basic Parameters (Основні параметри по Блінну) встановите значення параметра Specular Level (Рівень блиску) рівним 93 Glossiness (Глянець) — 40 Soften (Розмитість) — 0,1 Opacity (Непрозорість) — 100 (мал. 7.14). Виберіть білий колір для параметра Diffuse (Розсіювання). Для цього натисніть кнопку кольору поряд з назвою цього параметра і у вікні Color Selector: Diffuse (Вибір кольору: Розсіювання) виберіть такі значення: Red (Червоний) — 237 Green (Зелений) — 254 Blue (Синій) - 255 (мал. 7.15).

Перейдіть до сувою Maps (Карти) налаштувань матеріалу і як карта Refraction (Заломлення) виберіть процедурну карту Raytrace (Трасування). Використовуючи список з назвами матеріалів і карт, поверніться до налаштувань основного матеріалу.

Переконаєтеся, що осередок створеного вами матеріалу виділений, і перетягнете його на яблуко у вікні проекції. Ви зможете візуально визначити, що матеріал призначений об'єкту, оскільки в його осередку по кутах з'являться скоси.

Натисніть клавішу F9, щоб візуалізувати сцену. На візуалізованому зображенні можна буде побачити, що тепер яблуко стало скляним (мал. 7.16).

ПРИМІТКА

Замість типу матеріалу Standard (Стандартний) ви також можете використовувати матеріал типу Raytrace (Трасування) або власний матеріал візуалізатора mental ray для створення скла Glass (Стекло) (мал. 7.17).

Мал. 7.14. Налаштування матеріалу для яблука

Мал. 7.15. Вікно Color Selector: Diffuse (Вибір кольору: розсіювання)

Мал. 7.16. Візуалізація сцени після призначення матеріалу яблуку

Мал. 7.17. Налаштування матеріалу Glass (Стекло)

Налаштування джерел світла

Як ви вже знаєте, як допоміжні джерела світла зазвичай використовуються джерела типу Spot (Направлений). У нашій сцені використовуємо джерело Target Spot (Направлений з мішенню).

Світло, падаюче від допоміжного джерела світла, має бути менш інтенсивним, чим яскравість основного джерела, тому необхідно підкоригувати значення деяких параметрів.

Виділите допоміжне джерело світла в сцені (він називається Spot02), перейдіть на вкладку Modify (Зміна) командній панелі і в свиті налаштувань Intensity/color/attenuation (Інтенсивность/цвет/затуханіє) встановите значення параметра Multiplier (Яскравість) рівним 0,8 (мал. 7.18).

Мал. 7.18. Налаштування джерела світла Spot02

Мал. 7.19. Діалогове вікно Exclude/include (Ісьключить/включить)

Щоб сцена не була переобтяжена тінями, виключимо яблуко із списку об'єктів, які відкидатимуть тіні від допоміжного джерела світла. Для цього в свиті налаштувань General Parameters (Загальні параметри) джерела світла натисніть кнопку Exclude (Виключити).

У вікні, що з'явилося Exclude/include (Ісьключить/включить) встановите перемикач в положення Shadow Casting (Відкидання тіней)у списку Scene Objects (Об'єкти сцени) виділите об'єкт Apple і натисніть кнопку у вигляді стрілок. Об'єкт буде перенесений в список в правій частині вікна (мал. 7.19).

ПРИМІТКА

У цій сцені можна також використовувати джерело світла mr Area Spot (Направлений, використовуваний візуалізатором mental ray).

Налаштування візуалізації

Щоб дістати доступ до налаштувань візуалізації, виконаєте команду Rendering > Render (Візуалізація > Візуалізувати) або натисніть клавішу F10 і в свиті налаштувань Assign Renderer (Призначити візуалізатор) клацніть на кнопці із зображенням багатокрапки біля рядка Production (Виконання). У списку, що відкрився, виберіть mental ray Renderer (мал. 7.20). Таким чином, ви встановите mental ray 3.3 як поточний візуалізатора сцени.

Мал. 7.20. Вибір mental ray 3.3 як поточний візуалізатора сцени

Мал. 7.21. Попередження про відсутність об'єктів, що викликають ефект каустики

Після вибору mental ray 3.3 як поточний візуалізатора вкладки вікна Render Scene (Візуалізація сцени) змінять свою назву. Замість Raytracer (Трасувальник) і Advanced Lighting (Додаткове освітлення) з'являться вкладки Processing (Обробка) і Indirect Illumination (Непряме освітлення).

У області Global Illumination (Загальне освітлення) вкладки Indirect Illumination (Непряме освітлення) містяться налаштування каустик і параметри, що відносяться до прорахунку розсіювання світла. Перейдіть на цю вкладку. Оскільки на першому етапі прораховуватимемо тільки ефект каустики, встановите прапорець Enable (Використовувати) у області Caustics (Каустика). Спробуйте візуалізувати сцену. При цьому ви можете отримати попередження, що в сцені відсутні об'єкти, що викликають ефект каустики (мал. 7.21).

Є два способи виправлення цієї помилки. По-перше, можна вказати для кожного об'єкту властивості прийому і випромінювання каустики. Щоб задати, чи буде об'єкт враховуватися при прорахунку цих ефектів, клацніть на нім правою кнопкою миші і виберіть в контекстному меню рядок Properties (Властивості).

У вікні Object Properties (Властивості об'єкту) перейдіть на вкладку mental ray.

У області mental ray Rendering Control (Управління візуалізацією mental ray) визначите властивості для об'єкту, встановивши прапорці Generate Caustics (Генерувати каустику) і Receive Caustics (Приймати каустику) (мал. 7.22).

Мал. 7.22. Вкладка mental ray діалогового вікна Object Properties (Властивості об'єкту)

Інший спосіб додавання об'єктів, що беруть участь в утворенні ефекту каустики, — установка прапорця All Objects Generate and Receive Caustics & GI (Всі об'єкти сцени випромінюють і приймають каустику і глобальне освітлення) на вкладці Indirect Illumination (Непряме освітлення) вікна Render Scene (Візуалізація сцени).

Встановивши цей прапорець, спробуйте візуалізувати сцену ще раз. Цього разу ви не побачите вікна з попередженням, і почнеться прорахунок (мал. 7.23).

Проте на прорахованому зображенні (мал. 7.24) ефекту каустики не буде видно. Проте, якщо уважно придивитися до малюнка, можна відмітити, що тінь, що відкидається об'єктом, освітлена нерівномірно, і при наближенні до об'єкту вона яснішає. Це пояснюється тим, що ефект каустики присутній, проте він дуже слабкий.

Мал. 7.23. Вікно Rendering (Візуалізація)

Збільшити ефект каустики можна декількома способами. Перший — підсилити енергію емітованих фотонів. За це відповідає параметр Global Energy Multiplier (Енергія) у області Light Properties (Властивості світла) вкладки Indirect Illumination (Непряме освітлення) вікна Render Scene (Візуалізація сцени). Збільште його значення до 10. Візуалізуйте сцену. Як видно на мал. 7.25, ефект каустики став очевиднішим. Проте у відблиску не зовсім правильна форма. До того ж на прорахунок витрачено дуже багато часу.

Мал. 7.24. При першому прорахунку сцени ефект каустики практично не видно

Мал. 7.25. При другому прорахунку сцени ефект каустики є видимим краще

Спробуємо збільшити значення параметра Global Energy Multiplier (Енергія) ще в 10 разів — до 100 і знову візуалізуємо сцену. Цього разу каустика вийшла неприродно яскравою (мал. 7.26).

Мал. 7.26. При третьому прорахунку сцени ефект каустики дуже яскравий

Поверніться до колишнього значення параметра Global Energy Multiplier (Енергія) — 10 — і спробуйте підібрати значення величини Decay (Загасання)зменшивши його до 1,3. Оскільки в сцені відсутнє віддзеркалення, необхідно підкоригувати налаштування в області Trace Depth (Глибина трасування).

Встановите наступні значення параметрів: Max. Reflections (Максимальне віддзеркалення) — 1 Max. Refractions (Максимальне заломлення) — 13 Max. Depth (Максимальна глибина) — 14.

Візуалізуйте сцену. Як видимий, яскравість ефекту не зменшилася, і при цьому зросло його розповсюдження (мал. 7.27).

Створюючи сцени з ефектами каустики, слід брати до уваги те, що кінцева форма відблисків багато в чому залежить від геометрії сцени і наявності «сторонніх» відзеркалювальних поверхонь. Для точнішого відтворення ефекту каустики необхідно використовувати велику кількість фотонів, що у свою чергу помітно збільшує тривалість прорахунку зображення.

Мал. 7.27. При четвертому прорахунку сцени розповсюдження ефекту каустики зросло

Прорахунок складної сцени із застосуванням алгоритмів глобального освітлення і каустики нерідко приводить до появи небажаних артефактів, які можуть бути викликані помилками візуалізації або неправильними параметрами візуалізатора. Частково позбавитися від цих явищ можна, використовуючи область Final Gather (Кінцева збірка).

Налаштування даної області стають активними після того, як в сцені були прораховані ефекти каустики і глобального освітлення. З їх допомогою можна отримати загальну картину освітленості і виправити існуючі недоліки.

Також слід зазначити, що на якість зображення, що візуалізується, в значній мірі впливає параметр Samples (Вибірка). Він визначає, як змішуватимуться фотони. Чим вище значення цього параметра, тим інтенсивніше змішуються фотони і тим більше згладженими будуть грані освітлених ділянок.

Параметр Radius (Радіус) встановлює розмір кожного фотона. Цей параметр встановлюється автоматично і залежить від дозволу вихідного зображення. Проте при необхідності ви можете встановити цей параметр уручну.

Щоб подивитися, як впливають параметри Samples (Вибірка) і Final Gather (Кінцева збірка) на результат візуалізації, зменшите значення параметра Samples (Вибірка) до 3 і встановите прапорець Enable (Використовувати) у області Final Gather (Кінцева збірка). Прорахуйте зображення (мал. 7.28). Тепер на зображенні з'явився задній фон, і каустика змінила форму з однорідної плями на ділянки неоднакової яскравості. Перепад яскравості обумовлений низьким значенням параметра Samples (Вибірка). До того ж через це сталі помітні артефакти на задньому плані. Завдяки використанню Final Gather (Кінцева збірка) ці артефакти не дуже помітні. При цьому зменшився час, витрачений на прорахунок.

Мал. 7.28. П'ятий прорахунок сцени при зменшеному параметрі Samples (Вибірка) ефекту каустики

ПРИМІТКА

Візуалізатор mental ray 3.3 в цілому відповідає запитам сьогоднішнього дня. Проте в нім, як і в стандартному візуалізаторе 3ds max 7, на жаль, немало неточностей. Окрім основних загальних характеристик (коефіцієнт заломлення, розмір відблиску і т. д.), при візуалізації необхідно враховувати також розсіювання світла, розповсюдження світла усередині самого об'єкту, геометрію сцени і багато що інше. Візуалізатор mental ray 3.3 хоч і має достатньо багато налаштувань, проте часто нездібний автоматично врахувати всі ці параметри. Через це всі налаштування доводиться підбирати уручну, і часто виникає ситуація, коли встановлені для поточної сцени якнайкращі значення параметрів здаються абсурдними і абсолютно не підходять для іншої. Це ще раз підтверджує те, що на сьогоднішній день немає однозначного вирішення проблеми правильної візуалізації, і кожен розробник візуалізаторов, що підключаються, пропонує своє бачення прорахунку сцени.

Постараємося знайти золоту середину між часом, витраченим на прорахунок зображення, і якістю. Для цього в області Final Gather (Кінцева збірка) однойменного сувою збільшимо значення параметрів Samples (Вибірка) до 35 В області Light Properties (Властивості світла) свита Caustics and Global Illumination (Каустика і загальне освітлення) збільшимо значення параметра Decay (Розмитість) до 1,6 а параметра Custic Photons per Light (Кількість фотонів каустики) -до 35000 (мал. 7.29). Ще раз візуалізуємо зображення (рис .7. 30)

Мал. 7.29. Сувій налаштувань Indirect Illumination (Непряме освітлення)

Мал. 7.30. Фінальний прорахунок сцени при збільшеному параметрі Samples (Вибірка) ефекту каустики

Підведемо підсумки уроку — виконавши його, ви навчилися:

•  вибирати візуалізатор для прорахунку сцени;
•  працювати з фотореалістичним візуалізатором mental ray 3.3;
•  встановлювати параметри для прорахунку каустики;
•  підбирати оптимальні параметри прорахунку, враховуючи час, витрачений на прорахунок, а також якість зображення.

Ви також закріпили свої навики, які торкаються:

•  використання допоміжних джерел світла;
•  підбору яскравості освітлення;
•  налаштування відображення тіней;
•  виключення окремих об'єктів з освітлення;
•  створення матеріалу типу Glass (Стекло).