Погружение в ментал (освещение часть 3 - источники)
Предполагается, что читающие этот урок ознакомлены с уроком по непрямому освещению: http://www.render.ru/books/show_book.php?book_id=672 выложенный ранее.
Начнем
При выборе любого фотометрического источника света, Макс настойчиво предлагает включить фотометрический контроль экспозиции, поэтому и начну урок с описания этого типа экспозиции.
Контроль экспозиции:
После создания источника света по его физическим характеристикам (яркость, цвет, …) подразумевается, что освещение сцены им, является наиболее правильно и нам остается только глобально менять яркость снимка (рендера) с помощью контроля экспозиции.
Фотометрический контроль экспозиции сделан в MR по аналогии работы фотокамеры.
Ответив утвердительно на предупреждение при первом создании фотометрика:
мы соглашаемся с включением соответствующей экспозиции.
Доступ в меню контроля экспозиции осуществляется из основного меню:
либо через пункт «Environment» (клавиша 8).
в свитке mr Photographic Exposure Control предлагается выбрать предустановленные параметры экспозиции:
для экстерьерной сцены (день\ночь) и интерьерной (день\ночь) сцены, но они, как правило, очень грубы и все же лучше и правильнее настроить вручную:
Кто пользуется фотоаппаратами, знают, что основные параметры (для освещения) при съемке это чувствительность пленки \ матрицы (ISO), диафрагма и выдержка (скорость затвора). От установки этих параметров зависит яркость снимка.
Например, снимки, на которых присутствует настольная лампа с лампочкой со следующими параметрами:
то есть яркость 370 lm , и цвет потока света 4500-5000K (галогеновая)
|
имитация пленки ISO 80, диафрагма f=2,8 выдержка = 1\10 сек. |
имитация пленки ISO 80, диафрагма f=2,8 выдержка = 1 сек |
|
|
|
Из-за установки разной продолжительности выдержки, яркость снимка разная. Аналогично и в MR выставляя разные параметры экспозиции, мы меняем яркость картинки рендера, не меняя параметров источников света.
Для примера я сделал очень простую сценку, где наличествует источник света с такими же физическими параметрами, как и на фото, а меняется только выдержка в экспозиции :
|
|
|
|
|
|
Параметры:
Shutter Speed – это выдержка или скорость затвора выставляется значение на которое делиться 1 секунда – чем больше установленное значение, тем темнее снимок
Aperture - размер диафрагмы – чем больше, тем снимок ярче
Film speed – чувствительность пленки – чем больше, тем чувствительнее пленка к свету и тем ярче снимок.
В 3d MAX не обязательно редактировать все три параметра, на их основе создается параметр Exposure Value который и используется рендером, поэтому достаточно либо задавать EV, либо , как я обычно делаю, задавать только выдержку.
Ниже параметров экспозиции идут параметры обработки снимка, подобно как и в цифровых фотоаппаратах или подобно использованию фильтров для пленочных. – гамма, адаптированние к типу источников света.
Собственно в пользовании экспозицией нет ничего сложного, главное помнить – не стоит менять интенсивность источников света, тем самым внося дисбаланс в сцену – достаточно настроить экспозицию, для более темного\светлого снимка на рендере.
Теперь, собственно, источники света
При создании искусственного источника света редактор разделяет их на нацеленные и свободные:
независимо от того какой источник создан, можно в любое время сделать его либо нацеленным, либо свободным, установив галку цели в закладке основных параметров источника.
По своему опыту, могу посоветовать, сначала создавать нацеленный источник, для удобства расположения его на сцене, а потом отключать цель, дабы потом не возникало проблем с ориентацией эмиттера в источниках, отличных от точечных.
Далее идет настройка теней от созданного источника (по умолчанию тени отключены)
Для правильного расчета теней предлагается использовать трассируемые тени «Ray Traced Shadows», которые создаются с учетом характеристик материала объекта.
в зависимости от требований сцены, или создаваемых эффектов можно пользоваться картами тени «Shadow Map», которые просчитываются быстрее , но нет учета всех характеристик материалов.
Примеры теней:
Трассируемые тени:
карта тени с настройками по умолчанию:
как видно, прозрачный материал не учтен, тени созданы на основе сетки объекта. Качество тени зависит от качества создания карты тени и настраивается в свитке «Shadow Map Params» настроек источника света. Например, увеличив размер карты или качества семплирования можно добиться более четких теней.
поскольку урок направлен на создание искусственных источников света для интерьера, то не буду останавливаться подробнее на создании карты теней, так как в интерьерах (мое мнение) актуальнее использовать трассируемые тени.
Что касается трассируемых теней – иногда при использовании стекла типа Thin Geometry, Glass (lume) , на объекте появляются некоторые артефакты, в виде отдельных пятнышек (смотрим на первый рисунок с трассируемыми тенями – у правого куба пятна на внутренней тени) . Улучшать параметры семплирования в рендере тут бесполезно. Необходимо включить параметр двух сторонних теней в настройках источника света:
Далее нужно выбрать тип источника света:
Photometric Web – источник света, конфигурация которого и интенсивность рассчитывается на основе «фотометрической паутины» наиболее точно передает параметры света и экономит много времени при создании освещенности сцены.
Spotlight – источник света типа «прожектор» используется как правило для глобальной подсветки сцены, в интерьерных решениях его использование неактуально (опять же мое мнение), кроме имитации проекторов или спец эффектов.
Uniform Diffuse – источник света, освещающий в направлении от эмиттера к цели.
Uniform Spherical - источник света, освещающий во всех направлениях от эмиттера.
Uniform Diffuse и Uniform Spherical
Настройки данных типов источников идентичны, с их помощью можно неплохо имитировать практически любые источники света – лампы дневного света, лампочки и потолочные панели:
В настройках предлагается выбрать тип эмиттера:
и если эмиттер будет отличаться от точечного (Point) то будет возможно включить его в процесс рендеринга
рассмотрим некоторые нюансы создания конкретных источников света:
Лампы дневного света:
При создании лампы дневного света ее интенсивность на основе введенных данных будет рассчитана, как от обычного источника света, но у ламп дневного света (особенно старых образцов) распространение света будет визуально немного другим. В связи с тем что люминесцирующий слой облучатся ионами с определенной частотой (а в старых лампах с частотой 50 герц) и в связи с особенностями нашего зрения, понижаться интенсивность света будет быстрее, чем от источника с нитью накала (это касается только видимого изображения, физически, за определенный промежуток времени, ослабления света является вполне нормальным).
Итак, увеличим затухание:
Предварительный рендер с нормальными настройками:
установим ослабление в 50% (на счет точных значений я инфы не нашел, но на примере еще советской ЛБ’ешки тестирование показало именно так)
казалось бы, можно просто уменьшить яркость на источнике, но при использовании готовых профилей источников из IES, так удобнее и расчеты более правильнее:
Лампы накаливания:
В лампах накаливания тоже есть дополнительный эффект изменения света с расстоянием, но выражен он в смещении спектра источника в красную область:
Для включения данного эффекта нужно просто установить галку:
для примера я немного увеличил значение затухания, дабы был более наглядный эффект:
предварительный рендер с источником температурой света в 4000К:
и включено затухание:
примеры сцен с использованием данных типов источников
в этой сцене эмиттеры не участвуют в процессе визуализации, но блики на поверхностях все равно правильно учитывают наличие источников:
на второй сценке объекта типа «общественного МэЖо», источники визуализированы и имитируют поверхность ламп:
Photometric Web
В реальном мире поток света от ламп крайне редко бывает однородным, из-за того, что колба лампы сама по себе является линзой, да еще, как правило, поток изменяют рефлекторы и дополнительная оптика в лампе.
Например, вот фото перво_попавшегося источника света, на который я натолкнулся на обеде:
чтобы создать такую картину светового потока, нужны дополнительные построения рядом с источником, либо рисовать карту для «Projector Map» , что требует дополнительного времени и отвлекает от творческого процесса.
Упростят нам процедуру создания источников света, использования типа Photometric Web:
При выборе данного типа в настройках источника появиться свиток для выбора карты настройки:
нажав на кнопку выбора файла, откроется диалог для выбора карты:
в разделе «IES information» представлена диаграмма распространения света на «паутинке» и информация об источнике света.
IES файлы можно скачать из сети, как правило, производители светового оборудования, такие карты представляют, либо можно найти архивы интерьерного дизайна. Также существуют IES-генераторы, с помощью которых можно создавать свои источники.
После применения IES карты, иконка источника света принимает конфигурацию источника:
в настройках Photometric Web есть параметры вращения по трем осям, эти настройки актуальны, когда источник отличен от точечного. Если источник, например линейный (Line), а карта имеет сложную конфигурацию то становиться актуален способ позиционирования карты:
на рисунке у правого источника карта повернута на 90 градусов по Z.
Вот пример применения карты на точечный источник света для имитации светильника
скачать сцену + IES карту (для 2009 Макса)
Когда-то, во времена 3D Max 6.0 у меня была проблема с имитацией освещения дороги фарами автомобиля. Тогда бы применение IES мне бы много сэкономило времени.
С помощью IES’сок можно имитировать не только отдельные источники света, но и группы источников, собственно это и есть их наиболее широкое применение.
Например, потолочные светильники состоят из нескольких ламп дневного света и дополнительно разбиты на несколько ячеек рефлекторами. Для имитации такой световой панели, достаточно создать один источник света и применить на него нужную карту. В описании карты достаточно подробно расписаны параметры света и что его генерирует. Файлы IES’ок можно открывать блокнотом.
К примеру инфа:
IESNA:LM-63-1995 / GPA22-3t
[TEST] Photopia 1.10 PHOTOMETRIC REPORT [LA-T0221-1]
[MANUFAC] L.A. LIGHTING MFG. CO.
[LUMCAT] GPA520-3-2TH-S9
[LUMINAIRE] 2X2, 3-LAMP, T-BAR, 9 CELL PARABOLIC.
[LAMPCAT] FO17/31K
[LAMP] 17 WATTS T8 FLUORESCENT LAMP
говорит о том, что имитируются панель из 3-х люминесцентных ламп, мощностью 17 ватт, заключенных в 9 параболических ячеек.
Пример имитации ЛСД’ешных светильников с двумя разделенными лампами:
на стене явно видно затемнение под источником света, которое дает ребро жесткости между двумя лампами в составе всего светильника.
Ну вот все, что я хотел рассказать по имитации искусственного света. Возможно я что-то упустил, поскольку пишу про те вещи, которые я использую в работе и то что актуально по моему мнению.
С Уважением КАА.