Упражнения

Оглавление

СТУДИЙНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ДЛЯ ПРЕДМЕТНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

Автор: bupla

Введение

В этом уроке мы рассмотрим различные варианты освещения предметов в закрытом помещении-студии.

Какие лучше применять источники света, способы настройки системы освещения и эффекты, такие, как отражения, каустики, глубина резкости и волюметрика, способные выгодно повлиять на качество рендеринга.

ОКРУЖЕНИЕ

Окружение простое, но продуманное, поскольку цель — сосредоточить внимание на основном предмете визуализации.

Итак предмет визуализации помещается на рабочую поверхность, которая плавно по кривой переходит в фоновую стену за сценой. Эта идея взята из реальных аналоговых фотостудий, поскольку таким образом фотографы пытались избежать ограниченности глубины пространства и избежать ненужных теней.

Пример фотостудии для съёмки предметки. Отметьте скруглённый переход основания в фон.

В Blender делаем подобное: Добавляем плоскость основания: Add>Mesh>Plane. Плоскость основания масштабируем по оси X (S>X). В режиме редактирования выбираем дальнее ребро плоскости и экструдируем по оси Z (E>Only edges>Z).

У нас есть основная форма, теперь нужно сделать её скругление. Добавляем к нашему мешу модификатор Subsurf с параметрами Levels и Render Levels равными 3. Теперь переключаемся в режим выделения рёбер и выбираем все крайние рёбра (кроме того, что разделяют вертикальную и горизонтальную плоскость, нажимаем Shift-E и мышью масштабируем так, чтобы углы загнутой плоскости стали не скруглёнными, а прямоугольными.

Превосходно. Теперь не забудем нажать Set Smooth в объектном режиме, чтобы получить гладкую форму. И вот теперь можно назначить нашему основанию-фону материал, который используется в YafaRay по умолчанию.

Как? Ну, выбираем в Blender наш объект и назначаем ему новый материал (Add New). Называем его, например, как «Floor». Возвращаемся в YafaRay, в секции Material выбираем материал по имени «Floor» и оставляем ему настройки по умолчанию.

КАКОЙ ВЫБРАТЬ МЕТОД РЕНДЕРИНГА?

Для закрытых сцен эффективнее всего использовать метод Photon mapping. Вначале вы можете использовать метод Direct Lighting для постановки освещения, а для итогового рендеринга применить Photon mapping.

ИСТОЧНИКИ СВЕТА

ИС типа Area
Сцена студийной съёмки — внутри помещения и, как правило, не имеющего открытых окон (разумеется это предположение), поэтому нам не пригодится ИС типа Sun (Солнце) для освещения. Отличный выбор для такого рода визуализаций — ИС типа Area, поскольку они генерируют рассеянный свет с мягкими тенями. Размер этих ИС влияет на силу света и мягкость теней. Будьте осторожны: мощность ИС Area в Blender и YafaRay сильно отличается. В Blender Area с мощностью, равной 1, генерирует очень яркий свет, в то время как в YafaRay ИС Area с мощностью, равной даже 4 светит весьма мягко. Чтобы менять размер ИС Area, используйте параметр Size в панели Lamp в Blender. (здесь автор не советует масштабировать Area в 3D-окне, а задавать параметры именно в поле Size в Blender. Рискну посоветовать обратное. Yafaray не поддерживает прямоугольные Area типа Rectangular, а только квадратный тип Square. Поэтому масштабировать окончательную форму вам всё равно придётся в 3D-окне. Поэтому задавайте квадратный ИС Area с размером одной стороны в поле Size в панели Lamp, а потом масштабируйте вдоль другой оси, чтобы получить нужное соотношение. Примечание переводчика.)

Светоизлучающие объекты (Meshlight)

если вам необходимо использовать иную форму источника света, отличную от прямоугольника и квадрата, то вы можете использовать любой меш в качестве ИС. Этот тип ИС называется Meshlight и имеет те же настройки (цвет, мощность и сэмплы) подобно ИС Area с включённой опцией Make Light Visible. Включается свет от меша кнопкой Enable meshlight в секции Object интерфейса YafaRay.

Помните: Свет от светоизлучающих мешей испускается в направлении нормалей его фейсов. Поэтому нормали фейсов светоизлучающего меша должны быть направлены в сторону освещаемого объекта. Если же светоизлучающий объект находится между освещаемых объектов, тогда в YafaRay должна быть включена функция двухстороннего излучения (Double sided).

ПОСТАНОВКА ОСВЕЩЕНИЯ

Нейтральная схема
Очень часто используемая схема освещения предметной сцены с использованием трёх одинаковых ИС типа Area или трёх плоскостей с активированной функцией Meshlight. Один ИС размещается над объектом, один слева и один — справа.

Все три ИС имеют одинаковые настройки:

Мощность ламп низкая (Power=1.5), но достаточная, поскольку их три, Количество сэмплов достаточно высокое (Samples=16), чтобы снизить шум на картинке и включена опция Make Light Visible, чтобы сделать источники света видимыми в отражениях.

Настройки рендеринга могут меняться в зависимости от сцены. В моём случае важно установить высокое значение глубины трассировки RayDepth, потому, что у меня присутствуют прозрачные объекты типа драгоценных камней или бриллиантов. Качественный рендер получается со следующими настройками:

Важно: Значение гаммы (Gamma) и входной гаммы (G.In) установлено равным 1.8, поскольку я рендерил сцену на системе Macintosh. Если вы работаете на PC, то устанавливайте оба значения равными 2.2.

Теперь мы можем рендерить сцену (автор - Fine). Информацию о сцене и возможности её загрузки смотрите здесь: http://www.yafaray.org/community/forum/viewtopic.php?f=13&t=2343&start=30

Вот результат:

Подобная схема освещения подходит для промышленной визуализации, автомобилей и т. д., поскольку освещение гомогенно и внимание сосредотачивается на всём объекте в целом.

Трёхточечная схема

Схема освещения с помощью трёх различных источников света. Это более творческий способ освещения объекта, поскольку позволяет специально выделять объёмы и подчёркивать атмосферу, в отличие от предыдущего метода. Практически эта схема составляется из трёх источников света: Основного, Дополняющего и Подсвечивающего.

Основной ИС — наиболее яркий источник, направленный на ключевое место модели, которое вы хотите осветить.

Дополняющий ИС — источник света, размещённый с другой стороны, и подсвечивающий тени от основного.

Подсвечивающий ИС — размещается позади предмета визуализации. Его назначение — осветить некоторые детали и отделить объект от фона.

Давайте сравним две картинки. Левая освещена с помощью одного-единственного ИС, расположенного перед лицом, а правая — по трёхточечной схеме:

На примере этого скульптурного портрета Уолта Диснея (автор - David O'Reilly) мы видим, что слева контраст между светом и тенью слишком велик, из-за чего изображение выглядит плоским, пропадает деталировка. Справа мы видим более мягкий результат, лучшую деталировку и выявление формы.Кроме того источники света имеют разные цвета и это позволяет создавать определённое настроение.

Итак на картинке выше — скриншот сцены с размещёнными тремя источниками света:

KEY LIGHT – основной источник света - тип Area.
FILL LIGHT - дополняющий источник света — четыре плоскости с Meshlight
RIM LIGHT – подсвечивающий источник — тип Area.

Посмотрим как каждый из них освещает различные части сцены.

Здесь объект освещён только основным источником - KEY LIGHT. Основной ИС — типа Area, Square, (Size=3: Power=4.0) со слегка оранжевым цветом. Здесь мы использовали фотонную карту (Photon mapping), так что даже тёмные зоны не совсем чёрные, благодаря GI. Основной источник генерирует мягкий свет, но тени слева тёмные и скрывают важные места модели. Уменьшим их с помощью FILL LIGHT — заполняющего ИС.

Заполняющий ИС (FILL LIGHT), размещённый с другой стороны от модели подсвечивает сцену и, будучи направленным как раз на глубокие тени от основного источника, делает эти места светлее. Тем не менее тени остались тенями, но не столь яркими, как в предыдущем случае. Кроме того Заполняющий ИС имеет голубой холодный оттенок, который почти противоположен оранжевому тёплому оттенку Основного ИС (комплиментарные цвета), чи это создаёт более сложное настроение итоговой картинке.

Отметьте, что верхушка головы и задний фон близки по тону и есть участки, где контур головы почти сливается с фоном. Используем Подсвечивающий источник RIM LIGHT для лучшего формирования основного объекта.

Подсвечивающий ИС смягчил контрастную темноту фона и дал оттенки на верхушке головы и на тарелке основания. Подсвечивающий ИС — типа Area, Square, (Size=3: Power=2.0) тоже с оранжевым цветом.

Эти два метода — только примеры. Вы можете добавлять столько источников света, сколько вам нужно. Конечно, благодаря GI уже нет потребности выстраивать сотни ламп для создания мягкого освещения. Вы можете сосредоточится только на творчестве, думая о настроении, которого хотите достичь в вашей работе.

Отражения

Очень важно помнить о том, что если вы хотите нанести отражения на ваши объекты в сцене, то вы должны продумать ЧТО именно будет отражаться. То есть продумать окружение для вашей сцены. В моём первом примере — это источники света, основание и окружающие объекты. Степень проработки окружающей среды зависит от сцены. Например для визуализации крупных отражающих объектов, таких как автомобили, это очень важная часть работы. В отражениях могут присутствовать отражённые источники света или другие объекты. Для отражаемых ИС лучше использовать источники типа Area с включённой опцией Make Light Visible или моделировать отражаемые ИС с помощью мешей с активированной функцией Meshlight. Так можно в отражениях получить светящиеся двери, окна и неоновые вывески.

На картинках сверху метод рендеринга, источники света и материалы — одинаковы. Но на нижней картинке активирована опция Make Light Visible для ИС типа ареа и добавлены объекты с Meshlight. Автор модели — Marsupi: http://www.marsupi3d.net/downloads.html

Хороший метод добавления деталей в отражения — использование HDRI-карты. Кроме того HDRI -карта может использоваться как источник света.

Использование HDRI-карты

Карты HDRI — специальный тип растровых изображений, чей динамический диапазон (разница цифровых значений наиболее ярких и наиболее тёмных пикселей) значительно шире, чем у традиционных форматов (.jpg.png.tga …). Больше информации о HDRI-картах можно найти здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/High_dynamic_range_imaging

Если вы освещаете сцену HDRI-картой, то можете и не нуждаться в каких-либо дополнительных источниках света. Например сцену от Fine с ювелиркой можно отрендерить исключительно с HDRI-картой в качестве источника света.

Где можно найти эти карты? Ну вот, к примеру несколько хороших наборов карт от Zbyg: http://zbyg.deviantart.com/art/HDRi-Pack-1-97402522

Ещё можно взять тут: http://zbyg.deviantart.com/art/HDRi-Pack-2-103458406
И тут: http://zbyg.deviantart.com/art/HDRi-Pack-3-112847728

Как использовать их в YafaRay? В Blender назначьте текстуру фону, используя карту в формате .exr или .hdr. В панели фона F8, в закладке Texture and Input активируйте кнопку AngMap, а в закладке MapTo — кнопку Hori.

Важно: AngMap используется для карт типа Light Probe, но вы также можете найти сферические карты, для которых вместо кнопки AngMap нужно активировать кнопку Sphere.

Теперь в YafaRay в секции World в раскрывающемся списке Background settings выбираем тип фона — Texture и активируем кнопку IBL (Image Base Lighting- освещение на основе изображения)

Вы можете вращать текстуру фона, задавая значение в поле Rotation, меняя отражаемые детали и менять значение силы освещения в поле Power, если изображение пересвечено или недосвечено.

Важно: Если изображение получается шумным — попробуйте увеличить значение IBL Samples.

В этой сцене не используются источники освещения. Свет и отражения генерируются только HDRI-картой:

В этой сцене выполнена настройка света с использованием трёх одинаковых ИС, согласно первой схеме (Нейтральная схема) освещения, без HDRI. Отметьте разницу в отражениях и более холодный тон освещения.

Каустики

Каустики — оптические явления концентрации света в определённых областях, при прохождении им прозрачных сред с преломляющими оптическими свойствами. То есть когда свет проходит сквозь такие материалы как стекло или вода. Это может быть полезным, если в вашей сцене есть подобные типы материалов.

Наиболее явный путь получить каустики в YafaRay — использовать направленные источники света, дающие жёсткие тени. Например, источник света типа Spot или источник типа Area, но с маленьким размером и большой мощностью.

Не забывайте, если возможно, активировать опцию Make Light Visible.

Образцы каустиков при визуализации вы можете найти здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Caustic_%28optics%29

Картинка выше (Автор: MarcoA) — хороший пример сцены, где обязательно использование каустики для придания сцене большей реалистичности. Здесь используется HDRI-карта для отражений. Для освещения использованы два ИС типа Area. Одна — большая (размер 15х15, Power=3) и одна мощная маленькая ( размер 3х3, Power=120), специально размещена справа, чтобы сделать каустики более выраженными.

Добавим немного глубины резкости (DoF)

Что же такое глубина резкости? Проще говоря это некий фрагмент расстояния от камеры, в пределах которого, объекты будут отображаться в фокусе (резкими), в то время как другие, находящиеся ближе или дальше — будут выглядеть размытыми. Наиболее явно эффект глубины резкости с малыми пределами этой самой глубины, проявляется при макросъёмке. У реальной камеры этот эффект проявляется при большом значении диафрагмы (например F=1.4) или большом значении фокусного расстояния (телеобъективы с фокусным расстоянием 85 мм и больше).

Именно поэтому, если вы хотите использовать эффект DoF в вашей работе и хотите, чтобы всё выглядело фотореалистично, то вы должны поработать с настройкой камеры и принимать во внимание физические размеры объекта. Если ваш объект крупный (например это визуализируемый целиком автомобиль), то глубина резкости должна быть достаточно большой и вы почти не увидите никакого размытия. Если же вы сосредоточитесь на какой либо детали этого автомобиля и примените длиннофокусную камеру (со значением 250 и выше в Blender), а потом поиграетесь со значением диафрагмы (Aperture Size), то получите выраженное размытие деталей ближе и дальше определённой дистанции.

Вот сцена с кольцами, отрендеренная с эффектом DoF:

Фокусное расстояние камеры — 100мм, камера сфокусирована на объект- пустышку (Empty) размещённую между кольцами.

Настройки DoF:

Важно: не забывайте увеличить значение AA samples и AA passes, чтобы получить более гладкий результат при рендеринге с DoF.

Более детально по DoF смотрите выше статью Tungee. Или здесь: http://www.yafaray.org/documentation/tutorials/dof

Добавим немного эффектов объёма (волюметрики)

Эффект волюметрики — эффект симуляции при рендеринге объёмных сред типа дыма, тумана, запылённого воздуха и т. д. Это можно использовать, если хотите придать вашей сцене определённое настроение — немного загадочности или тумана...

Больше информации по волюметрике здесь: http://www.yafaray.org/documentation/userguide/volumetrics

Выше — пример рендеринга пожарного фургона с эффектом дыма. Отметьте как огни рассеиваются в дыму.

Для визуализации такого эффекта вам потребуется большой меш в виде параллелепипеда. Это будет контейнер, для вычисления пределов объёмного эффекта. Добавьте в сцену куб и отмасштабируйте его так, чтобы из камеры только не было видно его границ (старайтесь всегда делать контейнер просчёта волюметрики минимально необходимым для вашей сцены, чтобы уменьшить время рендеринга).

Чтобы фейсы куба не заслоняли нам объектов сцены, лучше включить ему каркасный режим отображения. Для этого выберите куб и в панелях объекта (F7) в панели Draw нажмите кнопку Wire (каркасный) вместо Shaded (сплошной).

На картинке выше вы видите наш контейнер волюметрики (параллелепипед), охватывающий всю сцену.

Теперь в YafaRay нам необходимо изменить настройки в двух секциях: Object и World.

Выбираем объект контейнера и нажимаем кнопку Object в YafaRay. Здесь нажимаем кнопку Enable Volume (Включить волюметрику). Появятся дополнительные настройки. В раскрывающемся списке типов эффектов волюметрики установим NoiseVolume, которая визуализирует эффект объёмной среды на основе процедурной текстуры. Прочие настройки — смотрим на картинке:

Назначаем объекту меша-контейнера материал и наносим процедурную текстуру типа Cloud, используя почти те же значения, что и в руководстве по волюметрике - NoiseSize=0.09, NoiseDepth=6.

(Важно: обязательно дать имя текстуре TEmytex, иначе Blender вылетит при рендеринге — описанное в официальной документации ограничение. Примечание переводчика.)

Теперь нажимаем кнопку World в панели YafaRay. В поле Volume Integrator устанавливаем Single Scatter и меняем настройки:

Теперь можно рендерить.

Важно: Волюметрика — великолепный способ придать атмосферность вашей сцене, однако её просчёт способен значительно увеличить время рендеринга.

Здесь важен параметр Step Size — чем меньшее значение вы установите, тем дольше будет длиться рендеринг.

Для тестовых рендеров также следует уменьшать параметры сглаживания (АА). Подробнее о сглаживании здесь: http://www.yafaray.org/documentation/userguide/rendersettings#AAsettings

« Частицы в yafaray. Часть 1

Оглавление

YafaRay ЧАВО »