Выполняю, подождите...
 
Войти
Создать учётную запись
Логин:
Пароль:
Запомнить
 

Библиотека

Mental Ray GI: освещение интерьера

В данном уроке мы рассмотрим основные принципы настройки источников света для освещения интерьера и создания эффекта глобального освещения в Mental Ray. Также рассмотрим некоторые проблемы, которые могут возникнуть при освещении текстурированной сцены, и методы их решения.

Для выполнения урока нам потребуется сначала создать помещение.

Освещение интерьера в Mental Ray.

В окне проекции Top создайте сплайн Rectangle. Выделите его и перейдите во вкладку Modify командной панели. Выберите из списка модификаторов модификатор Edit Spline. В свитке Selection нажмите на кнопку Spline (красная кривая такая), а затем в свитке Geometry нажмите на кнопку Outline и в окне Top немного сдвиньте сплайн наружу. Теперь снова из списка модификаторов выберите Extrude и выдавите из сплайна трехмерный объект подходящей высоты. Это будут стены.

Теперь сделайте из обычной плоскости пол и потолок.

Далее вырежем окно. Создайте Box. Расположите его в стене так, чтобы все углы торчали из стены. Выделите его и в раскрывающимся списке категории Geometry вкладки Create командной панели выберите строку Compound Objects. Щелкните по кнопке Boolean, затем, в появившимся свитке, щелкните по кнопке Pick Operand B. Выберите в любом окне объект стену. Задайте тип операции Б-А. Окно готово как, собственно, и сама сцена. Хотя нет! Добавьте в помещение еще парочку объектов для красоты. Это будет что-то вроде мебели. Наложите на стены потолок и все остальное обычный стандартный серый материал.

Расположите внутри помещения камеру и сфокусируйте ее должным образом.

Направьте в окно источник света mr Area Spot.

Освещение интерьера в Mental Ray.

Настройте источник света. При работе с фотонами огромное значение имеет параметр Hotspot в свитке Spotlights Parameters источника света. Эти параметры надо как можно более точно настраивать по размерам окна через которое в комнату поступает свет, чтобы избежать потери фотонов, максимальное количество которых зависит от размера ОЗУ вашего ПК. Так как окно прямоугольной формы, значит нужно указать форму Rectangle и подстроить конус под размер окна. Чтобы легче было изменить направление и конус, переключитесь в одном из окон на вид из источника света. В свитке Area Light Parameters установите флажок On и укажите тип рассеянного света Disc с радиусом рассеивания 40. Хотя, можно установить и гораздо большее значение. Мне никогда не приходилось наблюдать резкого очертания оконного проёма на тени, когда в окно не попадает солнечный свет. Из этого можно сделать выводы. Если вы хотите чтобы в вашей сцене солнечные лучи падали в окно, то установка размытых теней будет большой ошибкой. Иная ситуации, когда свет небесный.

С созданием сцены вроде все. Отправьте сцену в просчет. Темно неправда ли? Пришло время разобраться с глобальным освещением в Mental Ray. Открываем окно Render Scene, выбираем в качестве визуализатора Mental Ray. Переходим во вкладку Indirect illumination и в свитке Caustic and Global illumination в блоке GI ставим флажок Enable. Визуализируйте сцену. Практически ничего не изменилось. Без точной настройки не обойтись.

Итак, приступим к настройке освещения нашей тестовой сцены. Установите значение Maximum Sampling Radius равное 4. Значение Radius — это радиус поиска фотонов. Именно радиус поиска фотонов, а не размер фотона! Фотоны с точки зрения компьютерной графики размера не имеют. Отсутствие галочки Radius означает, что радиус поиска фотонов равен примерно 110 части сцены. Значение Maximum Num. Photons — это количество семплов для расчета освещенности точки. Значение Average GI Photons установите равным 10 000. Как вы уже поняли, значение GI Photons определяет количество фотонов у источников света, именно это количество фотонов сохраняется в фотонной карте. Значение Decay определяет затухание с расстоянием, физически корректным считается значение 2. Значение Global Energy Multiplier — это своего рода регулятор, с помощью которого можно управлять общей освещенностью сцены.

Настройка GI в Mental Ray.

Значение Trace Depth задает уровень отражения и преломления поверхностей в сцене. Photon Map — установка фотонной карты. Обратите внимание, что некоторые значения параметров в результате могут отличаться в зависимости от системы исчисления координат. Это касается всех параметров, которые задают размеры, расстояния, радиус и т.п. Мы рассматривает все значения в Inches, а не в миллиметрах или метрах и др.

Снова визуализируйте сцену.

Mental Ray GI

Яркие световые пятна радиусом 4 говорят о том, что фотоны генерируются, что радиус поиска фотонов равен 4 inches, а наличие больших неосвещенных черных областей в сцене говорит о недостаточном количестве фотонов для данной сцены. Меняем количество фотонов с 10000 на 500000.

Mental Ray GI

Уже лучше, но все еще темно и присутствует шум. Есть два пути избавиться от шума и сделать более интенсивным освещение. Чтобы уменьшить шум можно еще более увеличить значение Average GI Photons, но это приведет к увеличению времени рендеринга, а отличного результата вы так и не добьетесь. Значения Average GI Photons ограничиваются объемом памяти ПК и вы не сможете использовать очень большие значения. Второй вариант — увеличить радиус поиска фотонов, что приведет к сглаживанию картинки. Но тогда вторичные тени будут просчитаны безобразно, что будет выглядеть совсем не естественно. Оптимальной вариант подогнать эти значения так, чтобы и шума не было, и тени были нормальными. Вот уже неплохое изображение.

Результат правильного баланса между радиусом поиска и количеством фотонов.

Здесь я использовал значения Average GI Photons = 1500000, Maximum Sampling Radius = 13, а Global Energy Multiplier = 6500. На самом деле картинка все же ужасна. Появились засветы из-за слишком высокого значения Multiplier. Такое можно часто встретить в галереях, когда на изображениях интерьера засвечены подоконники, оконные рамы и, иногда, потолки. Это неправильно!

Несмотря на то, что метод фотонных карт дает наиболее физически точные результаты освещения сцен, количество фотонов для получения качественного освещения при минимальном радиусе поиска фотонов должно быть слишком большим. Современные ПК и 32-битная операционная система не позволят просчитать такое количество фотонов.

Наиболее реалистичное грамотное освещение дает в интерьерах совместное применение фотонов и Final Gather. Что же представляет собой Final Gather? Над точкой строится полусфера единичного радиуса и через поверхность полусферы в случайных направлениях испускаются лучи. Чем больше таких лучей, тем точнее просчет и меньше шумов. На практике количество лучей — это количество семплов в Final Gather. Для каждого луча находится пересечение с ближайшей поверхностью. Луч обрабатывается. Дальнейшая трассировка луча не ведется. Глубина трассировки лучей Final Gather всегда равна единице. Использовать только один Final Gather рекомендую в сценах, с использованием HDRI-карт в глобальном окружении или экстерьерах.

И так включаем Final Gather и устанавливаем значения как на рисунке. Но прежде верните значения Average GI Photons = 10000.

Настройка Mental Ray Final Gather.

Флажок Preview служит для быстрого просчета в низком качестве. Визуализируйте сцену.

Mental Ray GI и Final Gather

Как можно видеть есть шум, но не такой, как при отключенном Final Gather. Достаточно увеличить значение Average GI Photons до 200000 и Samples в Final Gather с 50 на 500, и получится весьма приемлемая картинка.

Mental Ray GI и Final Gather

Наложите текстуры. Я использовал стандартные материалы и максовские битовые карты (*. jpg ). Визуализируйте сцену вновь.

Color Bleeding

Не очень приятное зрелище? Вот! Теперь самое время поговорить о проблемах, которые могут возникнуть при использовании Mental Ray GI. Как Вы уже успели заметить, в сцене довольно сильный перенос цвета со стен и пола на потолок, да и вообще друг на друга. Этот эффект называется color bleeding. Бороться с этим можно разными способами. Например, контролируя color bleeding с помощью фотонных шейдеров. Но наиболее оптимальным вариантом считаю следующий. Просчитываем карту фотонов и Final Gather в сцене с серым материалом, как на рисунке 9 и сохраняем в файл. Далее назначаем объектам сцены нужные материалы и рендерим загружая фотоны и Final Gather из файла. Честно говоря, мне не понятно, почему разработчики не сделали опцию настройки color bleeding как, например, в рендере finalRender.

Доведем дело до конца. Вот картинка, визуализированная таким методом.

Освещение интерьера в Mental Ray.

Ради примера я закинул в сцену пару моделей стульев с ковром и одну стенку. Я не дизайнер интерьера и это не конкурсная работа, так что прошу меня не критиковать за столь непонятную попытку расстановки мебели.

Освещение интерьера в Mental Ray.

Хорошая картинка без засвечивания на окне и с равномерным освещением и всего с одним источником света. Кто-то может возразить, что сцена темновата. Стоп! А где вы видели в реальности хорошо освещенную комнату в такое маленькое окошко? Не надо переусердствовать с интенсивностью света. Отсюда и засвечивания появляются, и сцена выглядит нереалистично. Хорошо освещенная сцена – это, когда не ярко и без засветок, когда все объекты и углы в поле зрении камеры хорошо различимы. Чтобы грамотно подсветить сцену используйте источник света SkyLight.

Напоследок хочу дать несколько советов, которые помогут избежать ошибок в вашей работе с Mental Ray.

1. Никогда не делайте стен, полов и потолков с нулевой толщиной! Mental Ray просто проигнорирует повернутые нормали стен и будет пропускать свет в помещение так, как будто это открытое пространство. Это также справедливо по отношению и к другим визуализаторам.

2. Используйте источник света SkyLight для подсветки. Чтобы добавить освещенности, реализма и подсветить места оконных проемов, находящихся в области тени SkyLight подходит лучше всего. В больших интерьерах со множеством окон вместо скайлайта в оконных проемах можно использовать фотометрический источник света — TargetArea.

3. Рекомендую во всех внешних визуализаторах использовать только "родные" материалы. К Mental Ray это относится в меньшей степени потому, что и стандартные и рейтресер и архитектурные материалы работают в Mental Ray достаточно неплохо. Но, несмотря на это, только использование "родных" материалов, к которым относятся DGS material, mental ray, Glass (physics_phen) а также Lume-шейдеры, дает наиболее физически точные корректные результаты. При использовании (в интерьерных сценах с использованием фотонных карт) mental ray материала в слоте Photon надо обязательно использовать фотонный шейдер. При использовании в слоте Surface - DGS materiala, в слоте Photon лучше использовать DGS material Photon. При использовании в слоте Surface - Lume-шейдеров, например, Metal(lume) в слоте Photon лучше использовать Photon Basic.

4. За просчетом фотонов, Final Gather и ходом просчета можно следить визуально, включив Mental Ray Message Window.

5. Настраивайте освещение в сцене, назначив всем объектам серый материал. Помните о том, что текстуры и материалы имеют свойство скрывать недостатки GI. И только после того, как найдете оптимальные настройки GI в сцене, назначайте материалы объектам, подстраивая материалы под освещение, а не наоборот. Помните также о том, что в Mental Ray фотонные шейдеры оказывают прямое влияние на освещение в сцене и если вы хотите, чтобы они не повлияли на общую освещенность, настроенную в сцене с серым материалом, выставляйте у фотонных шейдеров те же параметры, которые были у них при настройке освещения в сцене. Теперь поговорим о радиусах в Final Gather. Max Radius — это расстояние между точками, для которых вычисляется GI (глобальное освещение). Чем меньше расстояние между точками, тем точнее просчет и тем больше времени потребуется. Min Radius — это расстояние, используемое в интерполяциях и экстраполяциях освещенности промежуточных точек. На практике для получения нормального качества GI Min Radius должен быть в 10 раз меньше Max Radius. Увеличение значений радиусов приводят к снижению качества вторичных теней, уменьшение — к более точному просчету GI и, как следствие, увеличению времени просчета. Чем меньше радиусы, тем большее количество семплов приходиться выставлять в Final Gather. Количество семплов, необходимых для сглаживания, при вышеназванных значениях радиусов колеблется от 500 до 3000 в зависимости от сцены. Чем больше, тем лучше. Но не стоит сильно увлекаться увеличением этого значения, так как время просчета будет сильно расти.

В общем, это пока всё, чем я хотел поделиться с Вами. Теперь, зная как освещать сцену, можете попытаться создать более симпатичный интерьер. Удачи!