Форум
》》》》》》》1
Уроки Maya Визуализация средствами V-Ray. Часть 1-1 Сб Окт 02, 2010 10:24 am
Admin
Admin
Теоретические аспекты
С помощью визуализатора V-Ray можно получать изображения со всеми основными визуальными эффектами, то есть добиваться формирования реалистичного зеркального отражения, прозрачности и преломления световых лучей, включая эффект каустики1 (Caustics), который приводит к появлению световых бликов в результате прохождения света через прозрачные объекты криволинейной формы. Моделировать рассеянное освещение сцены путем имитирования эффекта поверхностного рассеивания света, что реализуется за счет настройки так называемого глобального освещения (Global Illumination). Повышать реалистичность путем использования эффекта глубины резкости (Depth of field) — при данном эффекте размываются передний и задний планы сцены в зависимости от установленной точки фокусировки (то есть те фрагменты сцены, которые находятся вне фокуса камеры). Создавать эффект размытого движения, благодаря которому быстро движущиеся объекты получаются размытыми (как в реальном мире на снимке или в кинокадре), а потому движение их выглядит более естественно. Визуализация в V-Ray также обеспечивает детальную прорисовку карт смещения (Displacement Mapping) для получения иллюзии выпуклых поверхностей, позволяет с помощью инструмента VRayFur создавать покрытые мехом поверхности (при этом мех генерируется только во время визуализации и в действительности не присутствует в сцене, что упрощает работу с ней) и др.
Основным принципиальным отличием V-Ray (равно как и других альтернативных визуализаторов) от Scanline является то, что при просчете сцен в нем учитываются физические свойства света, что и обеспечивает большую реалистичность получаемых изображений. Реализовано это благодаря использованию фотонного анализа сцены для просчета эффектов рефлективной и рефрактивной каустики и применению ряда технологий для создания эффекта глобального освещения. Это следующие технологии:
Для расчета значений первого диффузного переотражения или первого диффузного отскока (то есть расчета освещенности в точке, в которую попал луч света от источника, отразившийся от поверхности всего один раз; Primary bounces) может быть использован любой из названных методов. Для расчета всех диффузных переотражений, начиная со второго (когда луч света дважды или более отражается от других поверхностей, прежде чем достигает расчетной точки; Secondary bounces), могут применяться первые три метода. Самым длительным методом расчета, обеспечивающим очень качественный результат даже при наличии большого количества мелких деталей в сцене, является метод Монте-Карло. Наиболее быстрый рендеринг производится при фотонном анализе света либо использовании карт света — первый из методов традиционно применяется в визуализаторах для расчета глобального освещения, а второй разработан специально для визуализатора V-Ray и обеспечивает более высокое (по сравнению с фотонным анализом) качество при сопоставимой скорости визуализации. Качество, достигаемое одним и тем же методом при разных исходных данных, может существенно различаться. Так, при фотонном анализе наиболее точную картину освещенности можно получить лишь при очень большом количестве фотонов. Результаты расчетов по методу Монте-Карло напрямую зависят от количества выборок (Subdivs), используемых для аппроксимации: если оно недостаточно, то это приведет к появлению шума, зернистости и визуальных артефактов. При построении карт света (Light map) качество зависит от числа путей трассировки лучей и т.д. Для получения желаемого вида сцены обычно приходится прибегать к проведению многократных тестовых рендерингов, в ходе которых подбираются разнообразные параметры и настройки. Поэтому нужное для окончательной визуализации большое количество фотонов, выборок и пр. в целях ускорения процесса тестовых визуализаций устанавливается лишь на самом последнем этапе визуализации.
Для проведения визуализации в V-Ray сначала необходимо сделать его активным визуализатором. Выбор визуализатора осуществляется в диалоговом окне RenderScene (Визуализация сцены), которое вызывается командой Rendering=>Render (Визуализация=>Визуализировать) либо нажатием клавиши F10. В данном окне следует открыть вкладку Common, раскрыть свиток Assign Renderer (Назначить визуализатор), в строке Production (Выполнение) щелкнуть на кнопке с изображением многоточия и в открывшемся списке выбрать визуализатор V-Ray (рис. 1).
После этого полностью обновится вкладка Renderer в окне Render Scene и можно будет использовать в сцене дополнительные объекты, источники света, камеры, материалы и процедурные карты. Например, список источников дополнится источниками света VRayLight и VRaySun (рис. 2), которые применяются для имитации направленного и солнечного света. Стоит отметить, что отдельного источника для имитации небесного света (света от неба) в V-Ray не предусмотрено — его заменяет специальная карта окружения VRaySky, устанавливаемая в свитке Environment (окно Render Scene, вкладка Renderer). Что касается материалов, то станут доступными семь новых типов материалов — они специально оптимизированы для VRay, что обеспечивает более быстрые просчеты освещения, чем для стандартных материалов 3D Studio MAX. К VRay-материалам относятся следующие материалы (рис. 3):
Кроме того, визуализация через модуль V-Ray позволяет применять для формирования теней от стандартных источников света и источников V-Ray собственную карту VRayShadow, которая обеспечивает получение более реалистичных трассированных теней, а также использовать ряд дополнительных текстурных карт (рис. 4): VRayHDRI — применяется для загрузки изображений с расширенным динамическим диапазоном (High Dynamic Range Images, HDRI) и картирования их на окружение); VRayMap — позволяет добавлять отражение и преломление к стандартным материалам; VRayEdgesTex — используется для имитирования проволочных материалов и др.
В просчете глобального освещения и каустики могут участвовать не все из присутствующих в сцене объектов. Расширение списка участвующих в расчетах объектов приводит к существенному увеличению времени визуализации, а это не всегда оправданно, поскольку не для всех объектов такие расчеты необходимы. Чтобы определить, требуется ли при визуализации конкретного объекта учитывать физические свойства света, необходимо подкорректировать свойства объекта, выделив его, вызвав из контекстного меню команду V-Ray Properties (Свойства V-Ray) и изменив требуемым образом состояние флажков в области Object Properties (Свойства объекта), — рис. 5. Например, для всех объектов с эффектами каустики следует включить флажки Generate Caustics (Генерировать каустику) и Receive Caustics (Принимать каустику), а для объектов, которые должны имитировать отраженный свет, — флажки Generate GI (Генерировать глобальное освещение) и Receive GI (Принимать глобальное освещение).
[center][Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
]
С помощью визуализатора V-Ray можно получать изображения со всеми основными визуальными эффектами, то есть добиваться формирования реалистичного зеркального отражения, прозрачности и преломления световых лучей, включая эффект каустики1 (Caustics), который приводит к появлению световых бликов в результате прохождения света через прозрачные объекты криволинейной формы. Моделировать рассеянное освещение сцены путем имитирования эффекта поверхностного рассеивания света, что реализуется за счет настройки так называемого глобального освещения (Global Illumination). Повышать реалистичность путем использования эффекта глубины резкости (Depth of field) — при данном эффекте размываются передний и задний планы сцены в зависимости от установленной точки фокусировки (то есть те фрагменты сцены, которые находятся вне фокуса камеры). Создавать эффект размытого движения, благодаря которому быстро движущиеся объекты получаются размытыми (как в реальном мире на снимке или в кинокадре), а потому движение их выглядит более естественно. Визуализация в V-Ray также обеспечивает детальную прорисовку карт смещения (Displacement Mapping) для получения иллюзии выпуклых поверхностей, позволяет с помощью инструмента VRayFur создавать покрытые мехом поверхности (при этом мех генерируется только во время визуализации и в действительности не присутствует в сцене, что упрощает работу с ней) и др.
Основным принципиальным отличием V-Ray (равно как и других альтернативных визуализаторов) от Scanline является то, что при просчете сцен в нем учитываются физические свойства света, что и обеспечивает большую реалистичность получаемых изображений. Реализовано это благодаря использованию фотонного анализа сцены для просчета эффектов рефлективной и рефрактивной каустики и применению ряда технологий для создания эффекта глобального освещения. Это следующие технологии:
- интегрирование освещенности по окружающей точку полусфере либо сфере (первое в случае непрозрачных поверхностей, второе — для прозрачных поверхностей) по методу Монте-Карло (Quasi-Monte Carlo) с подсчетом значений освещенности для каждой теневой точки по отдельности независимо от всех остальных точек;
- трассировка путей световых лучей, видимых из камеры, с построением карт света (Light map);
- трассировка фотонов2 с построением фотонных карт (Photon map);
- формирование карт освещения (Irradiance map), базирующихся на подсчете непрямого освещения только в некоторых наиболее важных точках сцены (то есть там, где объекты закрывают друг друга или в областях с острыми GI-тенями) с последующей интерполяцией результатов на остальные ее точки.
Для расчета значений первого диффузного переотражения или первого диффузного отскока (то есть расчета освещенности в точке, в которую попал луч света от источника, отразившийся от поверхности всего один раз; Primary bounces) может быть использован любой из названных методов. Для расчета всех диффузных переотражений, начиная со второго (когда луч света дважды или более отражается от других поверхностей, прежде чем достигает расчетной точки; Secondary bounces), могут применяться первые три метода. Самым длительным методом расчета, обеспечивающим очень качественный результат даже при наличии большого количества мелких деталей в сцене, является метод Монте-Карло. Наиболее быстрый рендеринг производится при фотонном анализе света либо использовании карт света — первый из методов традиционно применяется в визуализаторах для расчета глобального освещения, а второй разработан специально для визуализатора V-Ray и обеспечивает более высокое (по сравнению с фотонным анализом) качество при сопоставимой скорости визуализации. Качество, достигаемое одним и тем же методом при разных исходных данных, может существенно различаться. Так, при фотонном анализе наиболее точную картину освещенности можно получить лишь при очень большом количестве фотонов. Результаты расчетов по методу Монте-Карло напрямую зависят от количества выборок (Subdivs), используемых для аппроксимации: если оно недостаточно, то это приведет к появлению шума, зернистости и визуальных артефактов. При построении карт света (Light map) качество зависит от числа путей трассировки лучей и т.д. Для получения желаемого вида сцены обычно приходится прибегать к проведению многократных тестовых рендерингов, в ходе которых подбираются разнообразные параметры и настройки. Поэтому нужное для окончательной визуализации большое количество фотонов, выборок и пр. в целях ускорения процесса тестовых визуализаций устанавливается лишь на самом последнем этапе визуализации.
Для проведения визуализации в V-Ray сначала необходимо сделать его активным визуализатором. Выбор визуализатора осуществляется в диалоговом окне RenderScene (Визуализация сцены), которое вызывается командой Rendering=>Render (Визуализация=>Визуализировать) либо нажатием клавиши F10. В данном окне следует открыть вкладку Common, раскрыть свиток Assign Renderer (Назначить визуализатор), в строке Production (Выполнение) щелкнуть на кнопке с изображением многоточия и в открывшемся списке выбрать визуализатор V-Ray (рис. 1).
После этого полностью обновится вкладка Renderer в окне Render Scene и можно будет использовать в сцене дополнительные объекты, источники света, камеры, материалы и процедурные карты. Например, список источников дополнится источниками света VRayLight и VRaySun (рис. 2), которые применяются для имитации направленного и солнечного света. Стоит отметить, что отдельного источника для имитации небесного света (света от неба) в V-Ray не предусмотрено — его заменяет специальная карта окружения VRaySky, устанавливаемая в свитке Environment (окно Render Scene, вкладка Renderer). Что касается материалов, то станут доступными семь новых типов материалов — они специально оптимизированы для VRay, что обеспечивает более быстрые просчеты освещения, чем для стандартных материалов 3D Studio MAX. К VRay-материалам относятся следующие материалы (рис. 3):
- VRayMtl — базовый VRay-материал, позволяет применять различные карты текстур, управлять отражением и преломлением, добавлять карты рельефа и смещений и т.п. и текстурировать в итоге любые поверхности, включая металл, дерево, пластмассу и стекло;
- VRay2SidedMtl — позволяет назначать разные материалы различным сторонам одной и той же поверхности;
- VRayFastSSS — обеспечивает имитацию наличия у материала двух расположенных один поверх другого поверхностных слоев, что ускоряет эффект подповерхностного рассеивания;
- VRayBlendMtl — позволяет смешивать несколько VRay-совместимых материалов и получать в итоге новый уникальный материал;
- VRayLightMtl — обеспечивает мягкое свечение поверхности и потому используется для получения самосветящихся объектов;
- VRayMtlWrapper — может имитировать отражение/преломление для матовых объектов;
- VRayOverrideMtl — предоставляет возможность назначать объекту сразу несколько материалов: базового, GI-материала, материала отражения и материала преломления.
Кроме того, визуализация через модуль V-Ray позволяет применять для формирования теней от стандартных источников света и источников V-Ray собственную карту VRayShadow, которая обеспечивает получение более реалистичных трассированных теней, а также использовать ряд дополнительных текстурных карт (рис. 4): VRayHDRI — применяется для загрузки изображений с расширенным динамическим диапазоном (High Dynamic Range Images, HDRI) и картирования их на окружение); VRayMap — позволяет добавлять отражение и преломление к стандартным материалам; VRayEdgesTex — используется для имитирования проволочных материалов и др.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Рис. 1. Назначение V-Ray активным визуализатором
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Рис. 2. Список источников света визуализатора V-Ray
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Рис. 3. Окно Material /Map Browser с выделенными материалами V-Ray
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Рис. 4. Окно Material /Map Browser с выделенными текстурными картами V-Ray
Рис. 1. Назначение V-Ray активным визуализатором
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Рис. 2. Список источников света визуализатора V-Ray
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Рис. 3. Окно Material /Map Browser с выделенными материалами V-Ray
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Рис. 4. Окно Material /Map Browser с выделенными текстурными картами V-Ray
В просчете глобального освещения и каустики могут участвовать не все из присутствующих в сцене объектов. Расширение списка участвующих в расчетах объектов приводит к существенному увеличению времени визуализации, а это не всегда оправданно, поскольку не для всех объектов такие расчеты необходимы. Чтобы определить, требуется ли при визуализации конкретного объекта учитывать физические свойства света, необходимо подкорректировать свойства объекта, выделив его, вызвав из контекстного меню команду V-Ray Properties (Свойства V-Ray) и изменив требуемым образом состояние флажков в области Object Properties (Свойства объекта), — рис. 5. Например, для всех объектов с эффектами каустики следует включить флажки Generate Caustics (Генерировать каустику) и Receive Caustics (Принимать каустику), а для объектов, которые должны имитировать отраженный свет, — флажки Generate GI (Генерировать глобальное освещение) и Receive GI (Принимать глобальное освещение).
[center][Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
]
