PhotoReal за три часа

Привет, Всем.

Меня зовут Самаковский Роман.
Выдалась свободная минутка, и я решил занять ее чем-нибудь полезным.

Я уже писал несколько статей для различных ресурсов, но это были преимущественно «Making of» со свойственными им чертами, и часто встречались комментарии о неполноте освещенности того или иного момента.  Для нарушения сложившейся «традиции» представляю Вашему вниманию свою новую «рукопись» - «PhotoReal за три часа».

При написании использовались: 3ds Max 9.0, Vray 1.5

Наличие рекомендуемых знаний: 3ds Max 9.0, Vray 1.5 – основы.

И так, приступим.

Идея

Как можно видеть из моих работ направление «PhotoReal» мне по душе, и большая часть моих картинок выполнена именно в этом стиле. Существуют разные мнения по поводу целесообразности создания того, что и так существует, но мне же кажется, что неплохо (и весьма приятно) когда на твои картинки говорят: «О, классная фотка!». Поэтому «PhotoReal».

В данном уроке нашей целью будут не очень большие объекты, такие как наручные часы и шкатулка. Визуализация подобных объектов это частный случай интерьерной визуализации, предметная визуализация.  На самом деле каждое направление (интерьерная, экстерьерная, предметная визуализация) имеет свои сложности и нюансы, а также моменты, на которых можно «сэкономить» без потери качества.

Моделирование

Моделирование один из самых «временеемких» этапов работы над трехмерных проектом. Очень часто это примерно половина от всех временных затрат (иногда и больше). На мой взгляд, моделирование это что-то сродни умению рисовать. Здесь мало знать какой инструмент что делает, инструментарий полигонального моделирования можно освоить за неделю с учебником, но можно ли через неделю нарисовать кожаный диван со всеми складочками, вмятинами… Таким образом чем больше времени Вы проводите за моделированием, тем меньше остается форм, которые Вам не под силу. Отдельным особняком стоит «Органическое моделирование», поэтому о нем речи пока не ведем.

Что ж, приступим к моделированию. Но прежде чем приступать нужно, понять, чего мы хотим добиться в итоге. Очень важным моментом является четкое осознание желаемого, что позволит избежать ненужных сложностей и избавит от лишнего (для конкретного случая) моделирования. Также определяющую роль играют ограничения, в которых мы должны добиться поставленной задачи, в нашем случае ограничения весьма конкретны – 3 часа на фотореалистичное изображение.

Наша цель - макроснимок какого-либо предмета за оговоренный временной отрезок. В данном случае, я считаю, что создание именно трехмерного окружения для нашего объекта не является целесообразным, так как тогда, наверняка, будет нарушено наше ограничение. Поэтому мы будем использовать технологию HDRI, что позволит уменьшить объем моделирования, а также упростить задачу освещения.

В данном уроке мы будем опираться на две работы - «Наручные часы» и «Малахитовая шкатулка». Этап моделирования мы рассмотрим, по-моему мнению, на более интересной в плане моделирования работе – «Малахитовая шкатулка».

И так, моделирование.

Давайте, посмотрим на рисунок 1, именно такую шкатулку мы будем делать.

Начнем моделирование с основной емкости шкатулки (Рис. 2)  Из рисунка видно, что для создания емкости я использовал модификатор «Lathe (Вращение)». Данный инструмент достаточно прост: все что необходимо это нарисовать полусечение, используя «Spline» необходимой формы и повернуть его на нужный градус вокруг оси вращение. В итоге у нас получится необходимая форма.

Двигаемся дальше, «нижний металлический элемент» (Рис. 3) На самом деле и здесь геометрия весьма проста. Нижний обруч это простой «Spline» - «Circle» отмасштабированный по оси Z, чтобы придать сечению форму эллипса. Ну и, конечно, не забудем поставить галочки «Enable in Renderer/Viewport», чтобы придать сплайну толщину.

Далее более интересный элемент, своего рода окантовка нашей емкости. На самом деле это такой же «Circle», конвертированный в Editable poly, таким образом, мы получим простую круглую плоскость, как раз нужного нам радиуса. Далее необходимо, с зажатой клавишей  Shift перетащить границу на уровне «Border» на нужную нам высоту. После можно удалить нижнюю крышку и применить модификатор «Normal», чтобы перевернуть нормали. В итоге мы должны получить форму изображенную на рисунке ниже (Рис. 4)

Далее выделяем все полигоны и пользуемся инструментом «Inset», не забыв изменить тип с «Group» на «By Polygon» - мы получим форму с необходимыми «окошечками». Удаляем ненужные полигоны и применяем модификатор «Shell», чтобы придать толщину нашей конструкции. В итоге должно получиться следующее (Рис. 5)

Последнее что осталось, это выделить все ребра наших условных мостиков и соединить их  инструментом «Connect», в данном случае я выбрал количество соединений 2, и немного повернуть их вокруг опорной точки, чтобы придать нужный изгиб. Теперь можно применять модификатор «TurboSmooth» и наша окантовка готова. (Рис. 6)

«Верхний металлический элемент» емкости по технологии моделирования аналогичен.

Крышка шкатулки (Рис. 7). Из рисунка видны составные элементы крышки, давайте разберем их. Нижний обруч (так же как и предыдущие) простой «Spline» - «Circle», с установленной галочкой «Enable in Renderer/Viewport» в свитке «Rendering». Двигаемся выше: металлическая основа крышки, создана аналогичным способом, что и сама емкость шкатулки, то есть с помощью модификатора «Lathe (Вращение)». Узорный элемент нашей крышки я также моделировал сплайнами и вращением.

В создании драгоценного камня так же нет ничего сложного (Рис 8).

Это простая сфера с количеством сегментов 7, далее конвертированная в Editable poly (Рис.9). После выделяем все ребра нашего камня и инструментом «Chamfer» делаем фаску нужного размера (размер фаски зависит от размеров вашего камушка). Далее выделяем полигоны, я выделил верхние и средние, применяем инструмент «Inset», чтобы образовать дополнительные полигоны, и вдавливаем их внутрь инструментом «Extrude». Вот и все, осталось только применять модификатор «TurboSmooth» и мы получим весьма симпатичный камень.

Если внимательно посмотреть на крепеж нашего камня, то можно заметить сходство. Просто-напросто крепеж сделан из самого камня. Копируем камень и разрезаем его пополам, для этого я пользовался инструментом «Quick Slice», удаляем верхние полигоны (Рис. 10). После применяем  «TurboSmooth» и чуть-чуть равномерно масштабируем наш объект, чтобы он был чуть больше нашего камня.

Вот и все, мы смоделировали нашу шкатулку.

Двигаемся дальше и переходим к ракушке. Вот эта задача уже более интересная, так как является своего рода органическим моделированием. Давайте посмотрим на рисунок ниже (Рис. 11), здесь отображены основные стадии процесса моделирования, попробуем разобрать их. И так, с самого начала я из плоскости с помощью полигонального моделирования (методом перетаскивания ребер с зажатой клавишей «Shift») смоделировал условно-похожую плоскую форму моей ракушки (чуть забегая вперед можно сказать, что именно это задача является самой сложной в создании ракушки). Далее передвинул ребра, образующие выпуклые части по оси Z на нужное расстояние. Если в данный момент применить модификатор сглаживания «TurboSmooth», то можно будет увидеть, что мы уже имеем весьма похожую форму. Но для большего сходства, я решил добавить дополнительные ребра, чтобы придать выпуклостям более скругленную форму. Далее «TurboSmooth» и ракушка готова. Разумеется, по вкусу можно внести неоднородность в форму, чтобы не бросалась в глаза ее искусственность.

И так, геометрия готова. У каждого свой собственный способ моделирования, кому-то удобно так, кому-то этак, таким образом, приведенные здесь способы моделирования не являются обязательными, это всего лишь один из вариантов, как можно сделать.

Материалы и Освещение

Как и всегда после этапа моделирования я ориентировочно настраиваю освещение, так мне удобней работать с материалами. Давайте посмотрим какова схема освещения в моей работе «Наручные часы».

Но сначала давайте определимся с ракурсом съемки и с камерой, которой будем снимать. С некоторых пор появилась альтернатива стандартной камере – «VrayPhysicalCamera». В выборе ракурса съемки вряд ли можно давать советы, а вот в выборе камеры можно пояснить несколько моментов. Я не отдаю предпочтение той или иной камере, на мой взгляд, вид камеры не так уж кардинально влияет на результат, главное как с ней работать.

В работе «Наручные часы» я использовал «VrayPhysicalCamera». И хотя ничего очень сложного нет в управлении этой камерой, честно признаюсь то, что одновременно несколько параметров влияют на яркость картинки и даже, казалось бы, не имеющий к этому отношению параметр «Depth-of-field» - иногда вызывает недоумение. На рисунке ниже можно увидеть параметры камеры для финальной визуализации (Рис. 12)

Теперь к освещению в работе «Наручные часы» (Рис. 13). Именно эта HDRI карта была выбрана для освещения сцены. Процедура вполне стандартная в редакторе материалов, в панели управления жмем кнопку «Get Material», выбираем карту «VrayHDRI» указываем необходимую карту и не забываем ее скопировать в качестве «Background» в разделе «Environment & Effects», а так же в настройках самого Вирея, во вкладку «Renderer, свиток «Vray:Environment», в раздел «GI Environment» и «Reflection/Refraction» и указать тип «Instance».

Теперь пришло время сделать несколько тестовых рендеров, чтобы отрегулировать ракурс, получить приемлемое освещение и подходящий «Dof». Я рекомендую сделать размер визуализируемого изображение не очень большим (размер зависит от опыта), что позволит ускорить процесс настройки. А также применить всем объектам сцены один простой материал, опять же для ускорения просчета. Но здесь есть один нюанс, придайте Вашему «простому» материалу отражающую способность, для того, чтобы увидеть блики и засветы. (Пример такого простого материала можно видеть ниже (Рис. 14)).

В фотореалистичной визуализации блики и отражения, на мой взгляд, очень важны. Как раз на данном этапе Ваша задача поймать отражения и блики из окон, осветительных приборов Вашей HDRI в ракурс Вашей съемки. Покрутите Вашу карту с помощью параметра горизонтального вращения в редакторе материалов, поиграйте с ее интенсивностью в поисках наилучшего результата. В итоге мы должны получить что-то наподобие этого (Рис. 15)

А теперь давайте посмотрим примерные настройки самого Вирея (Рис. 16)

На данном рисунке представлена одна из многих возможных комбинаций для успешной визуализации картинки. Давайте поясним основные моменты настроек:

• Я рекомендую убирать галочку «Default Lights» раздела «Lightning» свитка «Global Switches» - так как Вы сами планируете настраивать освещение и освещение по умолчанию Вам ни к чему;
• В разделе «Image Sampler» в данном случае я выбрал «Adaptive QMC» с параметрами 2 и 5 на «Min/Max Subdivs» соответственно (параметры можно видеть в одном из свитков в конце рисунка), но особо рекомендовать его не буду. Так как, на мой взгляд «Adaptive Subdivision» при должном подходе справляется не хуже;
• В свитке «Indirect illumination» важным моментом является параметр «Saturation» раздела «Post-processing», параметр отвечает за эффект «цветонасыщения» объектов оттенками, занимающими большие площади в помещении (например, красные стены). Значение параметра зависит от общей цветовой гаммы Вашей HDRI. Также в этом свитке выбраны алгоритмы просчета первичного и вторичного отскоков – «Irradiance Map» и «Light Cache» соответственно;
• «Irradiance Map» - особого смысла менять настройки вручную не вижу, так как это всегда что-то среднее, из уже представленных настроек в разделе «Built-in presets» параметр «Current presets». В данном случае выбраны настройки уровня «Medium», на самом деле очень хороший уровень, практически всегда оправдывающий ожидания;
• «Light Cache» - также не претерпевает особых изменений. Единственный совет не делать высокие значения параметра «Subdivs» при тестовой визуализации. В данном случае 1200 является параметром финальной визуализации.
• Свиток «Color mapping». В данной сцене выбран тип «Linear multiply», данный тип оказывает наименьшее влияние на цвета Вашей сцены, таким образом, Вы видите ее в первозданном виде. Например, тип «Exponential» придает некоторую блеклость общей цветовой гамме.

Вот основные моменты по настройкам визуализатора. Мой Вам совет: экспериментируйте, ищите и найдете. Только понимание конкретных параметров и их назначения позволят Вам осознать принцип работы визуализатора, и настройка освещения начнет приносить удовольствие.

Теперь о материалах. С начала разберемся с материалами работы «Наручные часы». И начнем мы с материала поверхности, на которой лежат наши часы. В своих работах я всегда стараюсь уделять внимание «фактуре» материалов объектов. На мой взгляд, это одна из составляющих фотореалистичности. Ну а в попытке добиться максимальной фотореалистичности, да еще и в макроснимке - фактура (шероховатости, царапинки, ямки) обязательный элемент. Но это не всегда дисплейсмент, канал «Bump» является замечательным инструментом имитации «дефектов» поверхности (Рис. 17).

Из рисунка видно, что на канале основного цвета «Diffuse» лежит вполне стандартная текстура кожи, при этом в данном случае не играет роли наличие шва соединения повторений, так как «фокус» все исправит. Ваша задача лишь избежать повторений в пределах границы четкости. Точно такая же текстура продублирована и на канал «Bump». В конкретном случае не вижу смысла создавать специальную монохромную текстуру для канала «Bump», так как можно вполне обойтись полноцветной текстурой. Ну и разумеется нужно настроить характерный коже блик. Для этого в параметре «Reflect» раздела «Reflection» установите значение в диапазоне от 20 до 50 и измените параметр «Refl. Glossiness» где-то в районе 0,6 и наша кожа готова.

Материал браслета (Рис. 18). Я хотел добиться металла темного оттенка, для этого в канале основного цвета я просто выбрал близкий к черному цвет. Далее настроил отражения и блики («Reflect» - 100, «Refl. Glossiness» - 0,75). Обратите внимание, что в свитке «BRDF» я изменил тип на «Ward» и параметр «Anisotropy» установил в значении 0,4. Также на канал «Bump» я положил текстуру с длинными продолговатыми царапинами, характерную для металла. Также браслету был применен модификатор «VrayDisplacementMod», в основе которого лежит карта «Tiles», ее можно видеть на самом браслете, на рисунке.

Остальные материалы в сцене по технологии создания не сильно отличаются, можно даже сказать, что в основном это производные от материала браслета с разной отражающей способностью и разными оттенками черного на канале основного цвета, так что не бойтесь экспериментировать.  

И так, мы подходим к финальной визуализации работы «Наручные часы». После нескольких тестовых рендеров в целом картинка мне показалась немного темноватой, и я решил добавить дополнительный источник света. Его месторасположение и параметры можно видеть на рисунке ниже (Рис. 19)

Осталось только дождаться ночи и включить визуализацию. Время рендера данной сцены с указанными параметрами в размере 1500*1491 – около 11 часов (Атлон Х2 3800, 2 гб оперативной памяти).

В результате получилась такая картинка (Рис. 20) Разумеется, с небольшим постом в Фотошопе.

А теперь давайте перейдем к работе «Малахитовая шкатулка», посмотрим параметры сцены и разберем основные материалы.

В отличие от работы «Наручные часы» в данном случае я обошелся только картой HDRI без дополнительных источников света. Саму карту можно видеть на рисунке ниже (Рис. 21) Задача стояла та же самая – поймать отражение и блики из окна. Процедура работы с картой HDRI аналогична описанной выше. Одним из отличий при визуализации этой работы было использование стандартной максовской камеры, справедливости ради, стоит отметить, что на настройку «Dof’a» и общей освещенности сцены времени ушло меньше, чем при использовании виреевской камеры.

Параметры самого Вирея в целом похожи, но есть некоторые отличия, которые приведены ниже: (Рис. 22)

• Как видно из рисунка в этот раз я использовал «Adaptive Subdivision» в разделе «Image Sampler» и настройки параметров по умолчанию;
• Также я выбрал в разделе «Antialiasing Filter» тип фильтра «Catmull-Rom». Фильтр «Sharp Quadratic» и «Catmull-Rom» наиболее часто используемые мной фильтры;
• Также обратите внимание в данном случае в свитке «Camera» параметры раздела «DOF» настроенные вручную, так как использована стандартная камера.

Теперь давайте поговорим о материалах и начнем с материала драгоценного камня в крышке шкатулки (Рис. 23). Из рисунка видны основные настройки, но важно помнить, что материалы, имеющие намек на подповерхостное рассеяние сильно зависят от общей освещенности сцены, и могут при визуализации выглядеть иначе, так что тестовые рендеры Вам в помощь.

Узоры на крышке. Думаю ни для кого уже не секрет, что часто детализацию объекта легче сымитировать с помощью дисплейсмента, а не рисовать вручную. Именно так и были созданы узоры на крышке. Ниже приведена текстура, которая была использована в качестве основы дисплейсмента (Рис. 24) Не забывайте уделять внимание тому, как ложиться Ваша текстура, только корректное наложение текстуры позволит получить хороший результат.

И последнее о чем стоит упомянуть это о материалах емкости шкатулки, мрамора и ракушки. Принцип создания у данных материалов одинаковый, поэтому рассмотрим основные параметры на примере материала для ракушки (Рис. 25).

Как видно из рисунка важно подобрать подходящую текстуру и подобрать приемлемые отражения и их размытия.

Финальный вариант шкатулки приведен ниже: (Рис.26)

Время рендера в размере 1600*2000 – около 5 часов (Атлон Х2 3800, 2 гб оперативной памяти).

На этом все, мы с Вами прошли по основным этапам создания двух работ, на каждую из которых у меня ушло около трех часов (без учета времени финальной визуализации).

Надеюсь, для кого-нибудь материал, изложенный здесь, окажется полезным в путешествие по миру три Д.

Творческих успехов.