Урок из книги "3ds Max 8. Библия пользователя": Более сложные методы освещения
Отрывок из книги
3ds Max 8. Библия пользователя
Келли Л. Мэрдок
Компьютерное издательство "Диалектика", 2006г.
В этой главе..
Более сложные методы освещения на основе трассировки и диффузного отражения. Было бы странно зайти в темную комнату и обнаружить не один, а сразу два выключателя: один для основного освещения, второй — для улучшенного (или дополнительного). Но в 3ds Max 8 использование дополнительного освещения стоит затраченных усилий, поскольку именно это помогает выйти на новый уровень визуализации сцен.
В 3ds Max 8 дополнительное освещение сцены осуществляется с помощью двух методов, известных как трассировка света (Light tracer) и диффузное отражение (Radiosity). Оба метода имеют дело с эффектом отражения света от объектов и рассеивания его в окружающей среде.
Трассировка света (light tracing) обычно используется для моделирования сцен на открытом воздухе, где освещение создается одним источником света, расположенным на большом расстоянии от сцены. Трассировка света вычисляется на основе света и оттенков, отраженных от разных поверхностей. Еще одной особенностью трассировки света является смягчение теней.
Диффузное отражение (Radiosity) основано на вычислении более реалистичного метода освещения, чем стандартное.
По мере изучения средства Radiosity вы быстро обнаружите, что оно представляет собой сложную систему, которой можно управлять с помощью многочисленных параметров.
Параметры дополнительного освещения
Эти параметры представлены в окне Advanced Lighting (Дополнительное освещение). Для доступа к нему выберите команду Rendering => Advanced Lighting (Визуализация => Дополнительное освещение) или нажмите клавишу <9>. При первом открытии окно Advanced Lighting содержит единственный раскрывающийся список, из которого можно выбрать один из трех элементов — None (Нет), Light Tracer (Трассировка света) и Radiosity (Диффузное отражение).
Параметры Light Tracer и Radiosity являются различными методами применения в сцене дополнительного освещения. Несмотря на принципиальное отличие, оба метода имитируют очень важную составляющую освещения — отражение света, благодаря которому освещение сцены практически не отличается от реального. Как только в реальном мире свет попадает на поверхность, часть его отражается от этой поверхности и освещает другие объекты. В предыдущих версиях 3ds Max этот эффект не был реализован, поэтому для его имитации приходилось добавлять
в сцену еще несколько стандартных источников света. Теперь при использовании программных средств Light Tracer и Radiosity в расчетах освещенности сцены учитывается отражение света.
Трассировка света
Средство Light Tracer представляет собой систему глобального освещения (Global Illumination), которая во многом напоминает трассировку лучей. Но эта система в большей степени занята расчетом отражения света от поверхностей объектов сцены. Результат получается довольно реалистичным и не требует большого количества вычислений. Следует учитывать и то, что сцена с применением средства Light Tracer визуализируется гораздо быстрее, нежели с применением средства Radiosity.
Средство Light Tracer во многом похоже на трассировку лучей, которая описана в главе 48. Средство Light Tracer разделяет сцену на опорные точки. Эти точки более плотно сконцентрированы вдоль ребер объектов сцены. Затем регистрируется интенсивность света в месте контакта воображаемого луча с опорными точками, после чего рассчитывается направление отраженного луча и регистрируется несколько уменьшенное значение интенсивности света. Некоторые параметры средства Light Tracer определяют количество отражений световых лучей в текущей сцене. Чем больше отражений, тем больше времени необходимо для итогового расчета. После подсчета всех лучей и интенсивности отраженного света рассчитывается среднее значение интенсивности для каждой опорной точки.
Прозрачные объекты разделяют каждый луч на два луча, один из которых будет отражен, а другой пройдет сквозь объект. Наличие прозрачных объектов в сцене удваивает время, необходимое для расчета.
В результате трассировки скрытые тенью детали объектов становятся более различимыми. На рис. 30.1 показана сцена с моделью дома, визуализированная с помощью стандартного освещения (слева) и трассировки (справа). Обратите внимание, что многие скрытые тенью детали не видны при обычном освещении и становятся видимыми после трассировки.
|
Рис. 30.1. Сцена с домом после визуализации на основе стандартного освещения (слева) и трассировки (справа) |
Активизация трассировки
Для активизации трассировки выберите команду меню Rendering => Advanced Lighting => Light Tracer, чтобы открыть диалоговое окно Render Scene, и выберите вкладку Advanced Lighting (рис. 30.2), в которой представлены все параметры, необходимые для управления трассировкой света.
 Рис. 30.2. Параметры разворачивающейся панели Parameters предназначены для управления глобальным освещением сцены |
Увеличение значения параметра Global Multiplier (Общая освещенность) усиливает эффект, созданный средством Light Tracer (этот параметр во многом напоминает параметр Multiplier различных источников света). Это делает освещение сцены более ярким. С помощью параметров Sky Lights и Object Mult можно увеличить яркость источников света типа Sky и объектов сцены соответственно.
Изменение цвета в процессе отражения
Другой характеристикой глобального освещения является изменение цвета в процессе отражения света. Когда свет попадает на поверхность объекта и отражается, он принимает цвет этого объекта и “переносит” его на следующий объект. В результате цвет одного объекта будет отражаться на смежных с ним объектах. Этим эффектом можно управлять с помощью параметра Color Bleed (Отражение цветов). Можно также выбрать цвет, который будет использоваться для цветового фильтра (поле Color Filter) и для дополнительного обтекающего света (поле Extra Ambient).
Изменение цвета в процессе отражения не заметно до тех пор, пока для параметра Bounce не задано значение 2.
При использовании эффекта изменения цвета в процессе отражения рекомендуется применить параметры управления разворачивающейся панели Exposure Control (Управление экспозицией) во вкладке Environment диалогового окна Environment and Effects (Среда и эффекты), которое можно открыть с помощью команды меню Rendering => Environment (Визуализация => Среда) или клавиши <8>.
Элементы управления разворачивающейся панели Exposure Control подробно рассматриваются в главе 44.
На рис. 30.3 показан пример эффекта изменения цвета в процессе отражения от нескольких цветных цилиндров, если для параметра Object Mult задано значение 4, для параметра Color Bleed — максимальное значение 25, а для параметра Bounce — значение 3. С помощью параметров Exposure Control можно полностью изолировать эффект изменения цвета в процессе отражения.
|
Рис. 30.3. Эффект изменения цвета в процессе отражения в автоматическом — Automatic Exposure Control (слева) и логарифмическом — Logarithmic Exposure Control (справа) режимах |
Качество и время визуализации
При настройке глобального освещения приходится искать компромисс между качеством сцены и временем, необходимым на ее визуализацию. Чем больше значение в поле Rays/Sample (Лучей на опорную точку), тем лучше качество и тем больше времени требуется на визуализацию сцены. Не забывайте о том, что увеличение значений в полях Rays/Sample и Bounces (Количество отражений) потребует гораздо больше времени на визуализацию сцены. Параметр Ray Bias (Отклонение лучей) управляет расположением отраженного света.
Чтобы получить предварительное представление сцены с помощью трассировки лучей, установите в поле Rays/Sample значение величиной 10% от обычного значения и визуализируйте сцену. Полученное изображение будет очень грубым, но оно дает приблизительное представление об освещении сцены без изменения параметра Bounce.
Если вы используете недостаточное количество лучей (поле Rays/Sample), в сцене появится не совсем приятный шумовой эффект. Чтобы справиться с ним, попробуйте изменить значение параметра Filter Size (Размер фильтра).
Параметр Bounces определяет количество отражений луча, перед тем как он исчезнет из сцены. Нулевое значение этого параметра равносильно отключению средства Light Tracer. Если в поле Bounces введено максимальное значение (10), то на визуализацию сцены потребуется слишком много времени. Параметр Cone Angle определяет угол конуса, в котором распространяются лучи. Параметр Volumes (Объемы) является множителем для атмосферных эффектов.
Адаптивная субдискретизация
Активизация флажка Adaptive Undersampling (Адаптивная субдискретизация) позволяет изменить количество опорных точек и расстояние между ними. Из раскрывающегося списка Initial Sample Spacing (Первоначальное расстояние между точками) можно выбрать значения от 1´1 до очень плотного — 32´32. Параметр Subdivision Contrast управляет контрастностью границ между объектами и тенью. Каждой из этих высококонтрастных областей управляет параметр Subdivide Down To (Разделить до). После активизации флажка Show Sample все опорные точки (красного цвета) будут отображены на визуализированном изображении.
Упражнение: отражение цветов
Один из самых простых эффектов средства Light Tracer — это отражение цветов. Несмотря на то что этот эффект не всегда желателен, он является отличительной чертой глобального освещения сцены.
Для того чтобы увидеть отличия между обычной визуализацией и визуализацией с применением средства Light Tracer, выполните ряд действий.
- В папке Chap 28 на прилагаемом компакт-диске найдите и откройте файл Hotplate. max. В нем находится простая модель нагретой электроплитки.
- С помощью команды Rendering => Advanced Lighting => Light Tracer (Визуализация => Дополнительное освещение => Трассировка света) или клавиши <9> откройте вкладку Advanced Lighting диалогового окна Render Scene. Из раскрывающегося списка
в верхней его части выберите элемент Light Tracer (Трассировка света). В полях Object Mult, Bounces, Color Bleed введите соответственно значения 10, 1 и 25. - Выберите команду меню Rendering => Environment, чтобы открыть вкладку Environment диалогового окна Environment and Effects. В разворачивающейся панели Exposure Control выберите элемент Linear Exposure Control (Линейное управление экспозицией) и установите флажок Process Background and Environment Maps (Обработать карты фона и среды).
- Воспользовавшись командой Rendering => Render (Визуализация => Визуализировать) или клавишей <F10>, откройте диалоговое окно Render Scene (Визуализация сцены) и щелкните на кнопке Render (Визуализировать). При этом сцена будет визуализирована в виртуальном буфере кадров.
Помните, что использование более сложных методов освещения на основе трассировки существенно увеличивает время визуализации.
На рис. 30.4 показана визуализированная сцена с дополнительным освещением.
|
Рис. 30.4. Отражение цвета происходит только тогда, когда активизировано глобальное освещение сцены |
Локальные параметры дополнительного освещения
Некоторые параметры дополнительного освещения можно устанавливать локально, т.е. для некоторых объектов сцены, в диалоговом окне Object Properties (рис. 30.5).
Параметры локального дополнительного освещения выбирают во вкладке Adv. Lighting (Дополнительное освещение) диалогового окна Object Properties (Свойства объекта). В верхней части вкладки указано количество выбранных объектов и источников света. Установка флажка Exclude from Adv. Lighting (Исключить из дополнительного освещения) исключит выбранный объект из расчетов дополнительного освещения. Если этот флажок не установлен, во вкладке Adv. Lighting становятся доступными сразу несколько параметров, среди которых Cast Shadow (Отбрасывать тени), Receive Illumination (Поглощать свет) и Num. Regathering Rays Multiplier (Кол-во лучей, отраженных выбранным объектом). Для больших гладких поверхностей рекомендуется увеличить значение параметра Num. Regathering Rays Multiplier, чтобы снизить вероятность появления искусственных дефектов. Остальные параметры предусмотрены для диффузного отражения.
Рис. 30.5. Во вкладке Adv. Lighting диалогового окна Object Properties можно отключить дополнительное освещение для выбранного объекта |
Упражнение: исключение объекта из расчетов трассировки
С помощью диалогового окна Object Properties можно исключить объект из расчетов трассировки.
Чтобы исключить объект из расчетов трассировки, выполните ряд действий.
- В папке Chap 28 на прилагаемом компакт-диске найдите и откройте файл Hotplate.max. В нем находится знакомая нам простая модель нагретой электроплитки.
- С помощью команды Rendering => Advanced Lighting => Light Tracer (Визуализация => Дополнительное освещение => Трассировка света) или клавиши <9> откройте вкладку Advanced Lighting диалогового окна Render Scene. Из раскрывающегося списка в верхней его части выберите элемент Light Tracer (Трассировка света). В поле Bounces введите значение 2.
- В окне проекции Front выберите объекты plug, cord и floor, а затем выберите команду меню Edit => Object Properties, чтобы открыть диалоговое окно Object Properties. В появившемся диалоговом окне Object Properties откройте вкладку Adv. Lighting и установите флажок Exclude from Adv. Lighting Calculations (Исключить вычисления дополнительного освещения).
- Воспользовавшись командой Rendering => Render (Визуализация => Визуализировать) или клавишей <F10>, откройте диалоговое окно Render Scene (Визуализация сцены) и щелкните на кнопке Render (Визуализировать). При этом сцена будет визуализирована в виртуальном буфере кадров.
На рис. 30.6 показан результат визуализации сцены с дополнительным освещением при исключении некоторых объектов.
 Рис. 30.6. Отражение цвета становится гораздо сильнее при использовании более высокого значения параметра Bounce |
Текст предоставлен к публикации издательством "Диалектика"