Porsche — Underwater road
3d award

Визуализация ювелирных изделий

 diablo_ 388.03587.2 15 июня 2010 в 00:00

Автор урока: Александр Краснов aka КАА

В данном уроке будут поэтапно представлены действия для фотореалистичной визуализации ювелирных изделий стандартными средствами mental ray в 3ds Max. Используется 3ds Max 2009. Урок ориентировался на начинающих пользователей, поэтому некоторые моменты описаны излишне подробно. Материал построен на основе обобщенной схемы. Рекомендации даны для наиболее часто используемых случаев.

Что будет рассмотрено:

  1. Постановка камеры и кадра, для имитации предметной макросъемки.
  2. Настройка материалов металла (расширенно по оттенкам сплавов золота) и драгоценных камней с использованием Архитектурно-дизайнерских материалов, материалов группы «Про-материалы» и отдельных шейдеров.
  3. Постановка фотометрического света
  4. Настройка окружения, создание карт окружения.
  5. Использование эффектов камеры (сияние и глубина резкости) и эффектов работы с фоном.
  6. Настройка параметров финальной визуализации.

Чего в уроке не будет:

  1. Ни слова о моделировании. Предполагается, что у исполняющего уже есть модель ювелирного изделия, созданная в 3ds Max или экспортированная из других систем. На всякий случай модель колечка для тренировки прилагается. Формат OBJ.
  2. Все настройки будут показаны только в разрезе, затрагивающем тему урока.
  3. Не затрону вопросы непрямого освещения – основную работу будет делать FG, которая работает по умолчанию (либо активируем в процессе урока), а эффекты зеркального и преломленного света (каустика) будут незаметны (яркий прямой свет перебьет отражение от металлических частей, а камушки с хорошей огранкой, отправят преломленный свет в сторону источника света). Тем не менее о добавлении данных эффектов, если они принципиально важны тут http://www.render.ru/books/show_book.php?book_id=676

Начнем.

1. Постановка камеры и кадра.

Визуализация ювелирного изделия, может преследовать цель получения изображения для последующего использования его в оформительских целях, в этом случае вопрос правильной постановки камеры не сильно актуален, скорее всего, нас будет заботь вопрос получения фона, который проще будет в последующем удалить. Камеру при этом на сцене можно и не создавать, довольствуясь снимком из окна перспективы (про удаление фона поговорим ниже):

В случае проведения визуализации с претензией на фотореализм, то есть получения снимка, подобного фотографическому в режиме макросъемки, нужно учесть несколько особенностей.
Первая – точка нацеливания камеры. Нацеливать камеру в большинстве случаев нужно на задающий стиль элемент изделия, либо на центральный драгоценный камень. При этом все остальное, скорее всего, будет «не в фокусе» снимка, чем создаст акцент на главной детали  изделия.
Вторая особенность – подчеркнуть размеры изделия. Если сделать снимок небольшого украшения с камеры расположенной горизонтально (как при визуализации интерьеров и экстерьеров), то скорее всего наше колечко (сережка, брошь) будет казаться излишне большим, а элементы фона (в кадре) рассеют внимание:

Поэтому самым удачным положением камеры будет сверху с направлением вниз под углом примерно в  45 градусов.

Возникает вопрос: А почему мы начинаем именно с постановки камеры, когда можно потом выбрать наиболее удачный ракурс? Дело в том, что, дальнейшая настройка света, фона и других параметров, будет проходить под конкретное положение камеры и при смене ракурса эффекты потеряются. Данное действие можно сравнить с построением стенда для макросъемки, когда фотоаппарат жестко закреплен на штативе, изделие закреплено на предметном столике, а источники света и рефлекторы перемещаются вокруг, до достижения наиболее красивого эффекта.
Итак, создаем направленную камеру «Target»:

Цель от камеры помещаем на элемент изделия, а саму камеру поднимаем выше.
Чтобы переключиться на вид из камеры, нужно в окошке проекции (в любом удобном) щелкнуть правой кнопкой мышки по названию окна и из списка выбрать нашу камеру:

Размер конечного снимка устанавливается в настройках визуализации «Rendering» - «Render Setup»,  вкладка «Common»,  раздел «Output Size»:

«Замочек» около параметра «Image Aspect» позволяет зафиксировать пропорции изображения и пересчитывает размер согласно изменению одного из параметров.
Сразу можно столкнуться с проблемой – формат отображения картинки в окне проекции не совпадает с форматом выходного файла, что затрудняет постановку камеры. Для того чтобы окно проекции камеры было пропорционально размерам визуализируемого изображения, нужно опять правой кнопкой мышки щелкнуть по названию окна проекции и выбрать пункт «Configure», заходим в закладку «Safe Frames» и ставим флажок на «Show Safe Frames in…», при этом контролируем чтобы параметр «Live Area» был обязательно установлен:

Теперь окно камеры отсечено согласно пропорциям визуализируемого изображения.
Когда камера сильно приближена к объекту съемки, на полученном изображении будут заметны искажения (параллакс) искривление прямых линий, вызванных сферичность линз. Чтобы избавиться от этого паразитного в нашем случае эффекта, нужно отодвинуть камеру дальше от модели и уменьшить угол обзора камеры. Угол обзора настраивается в параметрах камеры двумя взаимозависимыми параметрами – Lens - чем больше линза, тем меньше угол обзора  и FOV – угол обзора. Дополнительно на панели управления вьюпортом, есть горячая клавиша, позволяющая менять угол обзора мышкой интерактивно:

Устанавливаем камеру и переходим к настройке материалов.

2. Настройка материалов.

Поскольку у нас ювелирное изделие, то главными будут материал металла и материал драгоценного камня.
Металл:
Металлы в украшениях можно разделить на белые (серебро, платина, хирургическая сталь…) и золото разных оттенков.
Что можно использовать для имитации металлов -
Недрагоценные металлы, такие как хирургическая сталь, бронза, медь и латунь, можно уверенно имитировать с помощью материала группы PRO – «ProMaterials: Metal». Интересовать нас будут настройки – «Type», в нем указываем металл из списка (достаточно небольшого) и параметр Surface Finish – это обработка поверхности, параметр в абсолютном большинстве случаев должен быть установлен в «Polished», то есть полированная поверхность, остальные типы – не соответствуют ювелирным изделиям и бижутерии. 

 

Плюс этого материала – быстрая настройка (в два клика), минус – скудность предустановок и ресурсоемкость. В некоторых случаях этим материалом можно имитировать серебро или платину (тип хром «Chrome») и золото (тип латунь «Brass»), но не советую этим злоупотреблять – цвета не соответствуют и есть излишнее бликование поверхности.
Как пример – визуализация трех абсолютно одинаковых по геометрии колец:

В центре на кольце имитация белого (основа) и желтого (декор) золота с помощью шейдера Metall(lume). Справа «Про-материалы» хром и латунь, Слева «Про- материалы» Сталь и медь. Если не брать во внимание цвет металлов (как убедимся ниже, золото может быть любых оттенков желтого и красного), то бросаются в глаза сильные блики на краях правого и левого колечка. Эти блики производят впечатление плохо обработанной (не зеркальной) поверхности. В ярком свете, такое бликование даже будет перебивать отсветы на гранях драгоценных камней.
Вывод - «ProMaterials: Metal» использовать можно, но в основном по прямому назначению – сталь, медь, бронза, латунь.

Материал Arch & Desing (mi)  - С помощью архитектурно-дизайнерского материала можно имитировать любой металл (как и вообще практически любую поверхность).
Плюс этого материала в его гибкости настроек, минус  - в обилии этих настроек, когда для нас сейчас нужна лишь малая часть и еще минус в ресурсоемкости.
Как создать металл с помощью A&D:
1 – «Diffuse»  
  Задаем диффузный цвет «Сolor» – для белых металлов – белый, а  для золота будут примеры ниже, «Diffuse Level» обнуляем
2 – «Reflection»
«Color» Задаем цвет отражения (отлива) 
- Для серебра 925 пробы (ювелирное серебро) -  от белого до светло серого (от R1 G1 B1 до  R0,9 G0,9 B0,9).
- Столовое серебро 800 пробы,  отливает желтым, соответственно цвет желтовато-серый.
- Платина и Палладий – от светло-серого  до серого, иногда голубовато-серый.
Цифровой параметр «Reflectivity» - сила отражения. Для тщательно отполированной поверхности равна 1. С возрастом, металл покрывается тонкой пленкой оксида (Платины и Палладия не касается) и для имитации такого старения нужно уменьшать силу отражения с 1 до 0,8. Серебро окисляется намного быстрее и сильнее, сила отражения может быть снижена до 0,5, то же самое происходит с золотыми сплавами, прошедшими термическую обработку. При этом вступает в силу параметр «Glossiness» -Глянцевость, размытие отражения. Изделие потерявшее зеркальное свойство, начинает немного «размазывать» отраженное изображение. Имитируется это снижением параметра «Glossiness» ниже единицы. Параметр «Glossy Samples»- влияет на качество и об этом в конце урока.
Флажок – «Metal material», должен быть установлен.
3 - Спускаемся ниже по списку – раздел BRDF. Здесь задается функция отражения с учетом зависимости  угла положения поверхности относительно камеры. Зеркально отполированный металл отражает одинаково во всех направлениях, поэтому функция равна 1 и для 90 и для 0 градусов. Но ради красоты можно несколько снизить отражения на поверхностях с нулевым наклоном (относительно камеры конечно). Тем самым дадим преобладание на передних гранях диффузного цвета и снизим яркость отраженного фона.
4 – Раздел «Special Effects»  включаем «Ambient Occlusion». Данная функция актуальна, когда на изделие много мелких деталей и декоров. Заключается в том, что затеняет поверхности близлежащей геометрией. Тем самым подчеркивается сложная геометрия изделия, углубления и бороздки становятся темнее открытых участков. Настраивается указанием максимальной дистанции учета геометрии «Max Distance». Данный параметр указывается в зависимости от размеров изделия и реального масштаба исполнения. В реальном масштабе, как правило равен 1-3 миллиметрам. Более наглядно об эффекте  «Ambient Occlusion». Будет ниже.

Теперь я хочу показать, как настроить имитацию металла, не прибегая к «тяжелым» материалам. Использоваться будет шейдер Metal(lume). Плюсы этого материала – простота настройки и минимальная ресурсоемкость (скорость визуализации в несколько раз шустрее)
Для этого надо создать пустой материал «mental ray». В редакторе материалов выделяем любой свободный слот и нажимаем кнопку «Get Material» из списка в браузере выбираем «mental ray»:

Материал «mental ray»  является пустым материалом и представляет «конструктор» для сборки нужных нам свойств.
Слот «Surface» этого материала, предназначен для назначения поверхности. Нажимаем его и выбираем из списка Metal(lume).

Настройки минимальны, но нам больше и не нужно:

Surface Material – цвет поверхности, аналогично «Diffuse»  в материале Arch & Desing (mi)  
Reflectivity – сила отражения, аналогично «Reflectivity» в материале Arch & Desing (mi)  
Reflect Color – цвет отражения(отлива) , аналогично « Reflection Color» в материале Arch & Desing (mi)  
Blur Reflection – размытие отражения
Spread – сила размытия
Samples – качество размытия.
Оттенок металла задается аналогично материалу Arch & Desing (mi)   - диффузной и отражающей составляющей.

С заданием цвета белых металлов все довольно просто, а вот как быть с золотом?
Цвет золота
Существует заблуждение, что цвет золота зависит от пробы и чем краснее, тем проба выше. Это не совсем правильно. Цвет сплава зависит от добавок, а проба показывает лишь процентное содержание золота в сплаве (585 проба – 58,5% золота). В России в ювелирном деле используется 375, 500, 583, 585, 750 и 958 пробы, а вот оттенков сплавов значительно больше. Цвет золотого сплава характеризуют названиями, от простых и общих – «розовое», «белое», «желтоватое», до специфических «Червонное золото», «Цвет потерянной надежды», «Цвета лазури». У некоторых сплавов, которые являются секретом определенных мастерских, есть имена собственные, когда-то таким секретом было «черное золото», которое совсем не нефть, а сложный сплав и технология обжига изделия.
Приведу несколько примеров оттенков сплавов. Цвет поверхности (диффуз) снимался сканером, а цвет отражения (рефлекшн) редактировался по виду и отражению. Данные для указания цвета в параметрах шейдера «Metal(lume)» и «Arch & Desing (mi)», указанны на картинках. Сверху -  для диффузного цвета, снизу - для отражаемого.
 «Желтый цвет» , характерный для изделий 750 пробы с примерным добавлением  17% серебра и 8% меди
По составляющим RGB - 241,244,21 (#f1f415), для использования при визуализации:

«Розовый» , характерный для изделий 750 пробы с примерным добавлением  12,5% серебра и 12,5% меди
По составляющим RGB - 240,195,92 (f0c35c), для использования при визуализации:

«Желтоватый» , характерный для изделий 585 пробы с примерным добавлением  28% серебра и 13% меди
По составляющим RGB - 255,242,106 (fff26a), для использования при визуализации:

«Оранжевый» , характерный для изделий низкой пробы с примерным добавлением  53% серебра и 13% меди
По составляющим RGB - 240,206,46 (f0ce2e), для использования при визуализации:

«Бледно-желто-зеленый», «Цвет потерянной (рухнувшей) надежды» характерный для изделий 585 пробы с примерным добавлением  20-30% серебра, до 20% Палладия и до 5% меди и других металлов.
По составляющим RGB - 240,239,138 (f0ef8a), для использования при визуализации:

«Белое золото» , характерный для изделий 750 пробы с примерным добавлением  5% серебра и 20% палладия
По составляющим RGB - 253,253,241 (fdfdf1), для использования при визуализации:

«Желтый цвет» , характерный для изделий 585 пробы с примерным добавлением  19% серебра и 22% меди
По составляющим RGB - 255,255,7 (ffff07), для использования при визуализации:

«Красное» , для изделий низкой пробы с примерным добавлением  9% серебра и 57% меди
По составляющим RGB - 240,160,92 (f0a05c), для использования при визуализации:

Также существует понятие «Червонное золото» - золото самой высокой пробы, и которое имеет характерный красный цвет. Дело в том, что на самом деле золото высокой пробы имеет желтый (см. «желтый цвет» 750 пробы), но при прокаливании покрывается красной пленкой оксида, что не произойдет со сплавами низкой пробы. Раньше процесс прокаливания служил «индикатором» чистоты сплава, эталоном которого выступали «золотые червонцы». Сейчас этот эффект используется для художественных целей. Поверхность при этом несколько теряет блеск

Черное, коричневое и другие экзотические цвета, как правило, тоже достигаются обжигом, но с применением присадок или других технологий.
Имитировать потерю блеска обработанных температурой поверхностей, можно путем понижения отражающей способности и увеличения размытия отражений (как было описано выше).

Для тех, кто решил настраивать материал металла на основе шейдера metal(lume), можно добавить еще несколько настроек, для повышения качества вида изделий.
Я сделал пример визуализации, когда сложная по геометрии поверхность, будет восприниматься не очень эффектно:

В материале Arch & Desing (mi), был такой эффект «Ambient Occlusion», который позволял делать затенение поверхностей, рядом стоящей геометрией. Пришло время поговорить об этом подробнее.
Ambient Occlusion – создает эффект подобный равномерному окружающему освещению, разделяя поверхности на хорошо освещенные (светлые) и в разной степени затемненные соседней геометрией (темные). При расчете данного эффекта, свет на сцене не учитывается! Расчет происходит на основе геометрии сцены.
В нашем случае этот эффект выглядит так:

Естественно, возникает желание «подмешать» эффект Ambient Occlusion к цвету металла, чтобы повысить контрастность изображения. В материале Arch & Desing (mi), это делалось установкой флажка. В нашем случае с шейдером metal(lume), чуть сложнее, но зато дает простор для фантазии и дополнительных эффектов.
Напротив указанных цветов диффузии и отражения нажимаем на кнопки указания дополнительных карт:

И выбираем карту Ambient/Reflective Occlusion (для диффузии своя, для отражения своя)
В слот Bright (светлые области) устанавливаем начальный цвет (тот который был в слоте для металла)
В слот Dark (темные области) устанавливаем затемненную версию цвета, либо черный. Все зависит от того, какую контрастность мы хотим получить.

Параметр Max distance – указывает на каком расстоянии нужно учитывать геометрию для затемнения вокруг просчитываемой точки. Если параметр = 0 то учитывается вся геометрия сцены. Но, как правило, используется значение в несколько миллиметров.
Параметр Spread  - характеризует мягкость переходов затенения. При нулевом параметре тени контрастные, при =1 мягкие. Если выставлять значение большее единицы, получим излишнее затенение – любой изгиб геометрии даст темную область, что позволяет имитировать чернение изделия

Параметру Bright, соответствующему слоту отражения, можно дополнительно применить карту Фреснелева отражения, для разделения отражения поверхностей под разными углами карты:

В итоге добавления Ambient Occlusion получим следующее изменение начального изображения:

С металлами разобрались, переходим к камушкам:

Материал драгоценных камней за некоторым исключением проблем не доставляет, стекло с измененным коэффициентом преломления, превращается в прозрачный минерал. Тем не менее рассмотрим некоторые проблемы имитации и подходящие материалы.
О цветах драгоценных камней, я ни каких инструкций давать не буду, потому что ошибиться можно не только в оттенке, но и даже в основном цвете конкретного драгоценного камушка.  Если я скажу, что аметист фиолетовый, то вполне обоснованно мне могут заявить, что в Бразилии они голубые. Если скажу, что сапфир синий, то мне скажут, что в Шри-Ланка видели желтые…
Подборка цвета камня, остается на совести каждого исполняющего урок.
Воспроизвести основную массу прозрачных камней с насыщенным и хорошо выраженным цветом (рубин, сапфир, изумруд, турмалин, гранат, чистый янтарь..)  будет легче всего материалом ProMaterials: Solid Glass:

Параметр «Color» следует перевести в режим «Custom Color» и задавать цвет вручную.
Параметр «Reflectance»  - Сила отражения. Дефолтное значение 0,05 соответствует отражающей способности стекла и отполированных минералов кварцевой группы (цитрин, аметист, розовый кварц, горный хрусталь). Более твердые минералы (рубин, сапфир, алмаз) имеют более сильное отражение до 0,2 (параметр 0,5 превращает поверхность в зеркало).  Мягкие минералы (янтарь, флюорит) отражают совсем слабо.
Параметр «Index of Refraction»  - коэффициент преломления, находиться в справочных таблицах для конкретной группы минералов. Важно, то, что огранка драгоценного камня производиться с учетом коэф. преломления, и алмаз (IOR = 2,24) с огранкой под горный хрусталь(IOR = 1,54) потеряет весь свой сверкающий вид.
Параметр «Reference Thickness» -  Расстояние, за которое свет внутри стекла теряет половину энергии. Чем больше значение, тем прозрачнее и бледнее камушек, чем меньше, тем цвет насыщеннее, а камень темнее.
Плюс этого материала в быстроте настройки и физической точности воспроизведения. Минус в ресурсоемкости.

Прозрачные камушки бледных оттенков (топаз, цитрин, гелиодор…), выгоднее воспроизводить с помощью шейдера «Glass(lume)». Шейдер устанавливается аналогично шейдеру Metal(lume)  посредством материала «mental ray».

Параметр «Surface Material» - цвет поверхности, устанавливаем в нужный нам цвет минерала, но, как правило, этот цвет будет перекрываться за счет полного отражения и прозрачности.
Параметр «Diffuse» - цвет, который мы и будем наблюдать.
Параметры отражения и прозрачности оставляем равным единице.
«Index of Refraction» – коэф. преломления
По умолчанию функция отражения в этом шейдере не совсем подходит к твердым отполированным минералам, поэтому есть смысл немного ее переделать, усилив отражение на гранях. Свиток «Edge Transparency», отключаем «Fresnel Effect» и переключаем в ручной режим. Нам нужно уменьшить прозрачность на гранях (плоскости под углом к камере) «Edge» - уменьшаем, а «Middle» (плоскости повернутые к камере) ставим равным единице. Параметр «Shift» сдвигает границу – между областью Edge/Middle, нам подойдет от 0,1 до 0,2.
Плюс этого материала – скорость просчета и нет потери силы света в объеме фигуры (актуально при визуализации в измененном масштабе единиц измерения). Минус – в долгой настройке и пониженной отражающей способности.

Как быть с прозрачными и бесцветными камушками, с радужными бликами на гранях? При визуализации бесцветного стекла, картинка удручающая:

Действительно, стандартные возможности mental ray  не поддерживают дисперсию света (разложение на составляющие цвета). Кардинальный выход – установить дополнительные шейдеры, что позволит быстро и довольно универсально работать со стеклом:

Один из таких, свободно распространяемых шейдеров, я описывал в своем первом уроке- http://www.render.ru/books/show_book.php?book_id=663

При невозможности (или нежелании) пользоваться дополнительными средствами, можно попробовать обойтись стандартными, правда на универсальность такой способ претендовать не сможет и материал на каждый камушек придется настраивать отдельно для каждой сцены.
Опишу несколько моментов, которые помогут в создании такого эффекта.
Материл будет использоваться «Arch & Desigh», как самый гибкий в настройках.
Для создания зеркально-прозрачного материала, ставим максимальные отражающие свойства
Reflectivity (отражение)  устанавливаем в 1 , Glossiness (глянцевость) = 1
Цвет отражений  Color, пока не трогаем, впоследствии будем с ним работать
Прозрачность тоже максимальна
Transparency (прозрачность) = 1   Glossiness (глянцевость) = 1
Цвет либо белый (для бесцветных камней), либо варианты не слишком насыщенных оттенков.
Не забываем про коэф преломления «IOR»

Теперь нужно убедиться, что создается стекло заполняющее объем модели, а не учитывающее только оболочку.
Ниже находим свиток «Advanced Rendering Options» и убеждаемся что стоит флажок на «Solid» (с опцией twin-walled у нас получиться мыльный пузырь в форме камушка)

Далее работать будем с Reflectivity  -  Color. В слот для карт (кнопочка справа от цвета отражения) можно добавлять процедурные карты или (что скорее всего придется делать) смеси процедурных карт. Они и будут давать разноцветные блики. Каких-либо конкретных советов по выбору карт давать не буду, настраивается все под конкретную модель. Одно из самых, наверное, частых решений – смесь Градиентов и карт Шумов

Возможно будет полезно сменить у модели расчет координат текстур на вариант расчета относительно граней. Применив модификатор UVW Mapping и указав режим «Face». Если режим этот режим не активен, то снимите флажок с Real-World Map.

В некоторых случаях может пригодиться карта, которая тонирует поверхность, согласно угла поворота к камере. В принципе это почти то, что нам нужно, только данная карта предназначена несколько для других целей и не настраивается (нам нужно в идеале смену цвета при повороте на несколько градусов, а имеем смену цвета согласно вращению во всей полусфере)
Это, все тот же шейдер Ambient/reflective Occlusion, не трогая основных настроек, ставим флажок на «Reflective»  и меняем «Type» на 2:

Смешивая разные карты и экспериментируя пробуем добиться приемлемого результата

Хотя, конечно, лучше  поискать устанавливаемые шейдеры типа «prism photon» или «Diffraction»

Стоит упомянуть про использование не совсем прозрачных, мутных камней (сердолик, янтарь, халцедон…) которые тоже используются в ювелирном деле. Такие камни непрозрачны визуально, но пропускают, рассеивая свет

Достигается такой эффект использованием подслойного рассеивания  с помощью шейдеров Parti Volume.
Про их использование, можно посмотреть урок тут http://www.render.ru/books/show_book.php?book_id=848

Закончим с материалами и идем дальше.

3. Освещение

На самом деле в большинстве случаев сначала на сцене устанавливается окружение, а потом освещение. Но в случае с визуализацией ювелирных изделий удобнее в первую очередь настроить прямой свет, когда не мешают отражения фона, а фоном только подчеркнуть игру света.
Для примера я возьму модель, ссылку на которую дал в начале урока, и покажу на ней порядок постановки света, окружения и эффектов.
Ювелирное изделие с идеально отполированными поверхностями (а кому интересна пошарканная бижутерия)  хорошо отражает на себе все, что расположено вокруг него, переливаясь и играя светом. Думаю, многим женщинам знакома ситуация, когда покупаемое колечко в магазине выглядело очень приятно, а дома уже и не так здорово – брюлики не сверкают, рубины темнеют, а некоторые камни, даже вроде и оттенок поменяли.
В 3ds max ситуация еще сложнее – наше изделие будет окружать пустое пространство, и задача будет стоять в имитации (не будем же мы моделировать вокруг одного колечка целый интерьер салона)  пространства и света.
           
И так, модель есть, материалы назначены.
Первая визуализация:

Пока выглядит непрезентабельно.
Освещение драгоценных камней имеет две особенности –
Первая, это заставить светиться и бликовать внутренние тыльные грани, это создаст игру света внутри камня. Несложная задача, при правильной огранке, свет, попадающий в камень с лицевой стороны, должен переотражаться и выходить обратно. Нам же нужно поставить источник света напротив лицевой грани камушка.

И, возможно, дополнительный источник света прямо за камерой.
Вторая особенность – подчеркнуть грани и ребра лицевой стороны, показав красивую огранку. Для этого нужно расположить источники света так, чтобы на некоторых гранях появились блики.

В этом поможет (если позволяет видеокарта) отображение  освещения во вьюпорте. Особенность в том, что нужно «поймать» один-два ярких блика на мелких боковых гранях, но при этом сильно не «засветить» основную лицевую (засвеченная лицевая грань скроет все что есть под ней).
Моделируем свет:
Весь свет будет фотометрическим, при первом создании фотометриков появиться окошко - предупреждающие, что будет установлена фотографическая экспозиция:

Соглашаемся. Если этого не случилось, то убедимся, что данный вид экспозиции уже выбран, либо выберем ее сами.
В меню рендеринга «Rendering», выбираем пункт «Environment» (горячая клавиша 8). В разделе «Exposure Control» и выпадающего списка выбираем «mr Photographic Exposure Control». Ниже находим «Exposure Value (EV)» и ставим 1 или 2.

При постановке освещения, на сцене будет становиться темнее или светлее, регулировать общую освещенность и будем параметром Exposure Value (EV) – уменьшая, делаем светлее, увеличивая, делаем темнее (начальное значение 1 или 2 соответствует освещению не сильно мощными лампами, которые и будут использоваться дальше) .
Для настройки непосредственно источников света, нам нужны будут следующее параметры:

Источник света направленный (Target Light), тени (Shadows) должны быть включены и быть типа «Ray Traced Shadows», интенсивность (Intensity) от 100 до 600 lm. Такая интенсивность как раз соответствует витринным лампочкам. Тип эмиттера (Emit light from (Shape)) – для источников освещающих внутренние грани можно оставить «Point», для остальных нужно выбрать эмиттер имеющий площадь – «Rectangle» или  «Disc», хотя сферические и цилиндрические тоже подойдут.
В моем случае расположение источников на сцене получилось следующем:

Чем мощнее источник, тем дальше он должен быть расположен, лампы в 100 lm можно располагать на удалении около 50см от изделия,
Колечко теперь стало выглядеть так:

Хоть изображение пока далеко от удовлетворительного, тем не менее, цель достигнута – грани внутри подсвечены и угадываются, а лицевые немного бликуют и есть три ярких (в будущем слепящих) блика. Хотелось бы поднять яркость на сцене, изменив параметр экспозиции EV, но пока этого делать еще рано, впереди главное преображение.

4. Окружение.

Мягкую игру света по всей поверхности изделия дадут отражения внешней среды (окружения)
Для этих целей подойдут профессиональные интерьерные карты и карты студийного освещения, но где ж их так сразу взять…
Поскольку это урок, то попробуем сами создать наипростейшею карту, тем более займет это не больше 10 минут.
В любом графическом редакторе создаете рисунок 3000 на 1500 точек (или подобном соотношении, но не слишком маленькую) и залейте его градиентно от темного снизу, до светлого сверху, а потом, в верхней половине рисунка набросайте размытых пятен разной яркости, это будет отображение ярких объектов, желательно использовать оттенки голубого и желтого.
Если «рисунок» делать в редакторах, которые позволяют использовать расширенный диапазон HDRI, то можно набросать еще ярких точек (светильников)
Для дальнейшего использования я сваял такое вот «художество»:

Сохраняем рисунок как jpg или если работали в расширенном диапазоне, то exr или hdr.
Возвращаемся в 3d max, открываем редактор материалов (быстрая клавиша M), выделяем пустой слот, жмем пиктограмку получения материала (Get Material) и выбираем карту «Bitmap». В диалогах указываем наш созданный файл. В настройках карты необходимо только в разделе «Coordinates» переключить флажок Texture на Environ и указать тип из выпадающего списка «Spherical Environment»  

Далее создаем еще одну карту, которая позволит корректно использовать наше изображение.
В свободный слот назначаем «Environment Probe/Crome Ball (mi)», «мышкой» перетаскиваем созданную карту bitmap в слот для изображения. Открываем окно «Environment», и в слот «Environment Map», также «мышкой» перетаскиваем карту  «Environment Probe/Crome Ball (mi)» На вопрос при перетаскивании – Копия или зависимость, указываем зависимость (Instance)

В настройках «Environment Probe/Crome Ball (mi)», параметр «Multiplier» позволяет усиливать яркость окружения и подстраивать ее под текущую экспозицию (с увеличением экспозиции, картинка окружения будет блекнуть) если для окружения использовать профессиональную карту HDRI, то как правило надобность в подстройке отпадает, но в данном случае мы пользуемся подобием настоящей карты. Параметр «Reverse Gamma Correction», позволяет усиливать карту нелинейно, то есть с увеличением параметра темное будет становиться еще темнее, а светлое ярче.
Настраиваем и получаем уже более приятную картинку, которая может претендовать на реалистичность:

Теперь сделаем небольшое отступление от ювелирки и создадим нормальную карту окружения.

Создание HDR карты для предметной визуализации.

Созданная нами карта окружения носила обучающий характер, если стоит задача в дальнейшем работать в направлении имитации предметной макросъемки, то понадобиться более профессиональная карта, которую мы сейчас и создадим средствами 3ds Max. Сразу предупреждаю, что 10 минутами, как в первом случае не обойдется.
Для этого нужно создать полноценную интерьерную сцену, на которой смоделировано место (стол, стенд), на который мы в последствии будем устанавливать предметы.
Например так:

Центральной точкой окружения будет один из столов.
Над ним, вешаем ненаправленную «Free» камеру, строго параллельно горизонту и максимально близко к его поверхности. Место, в котором установлена камера, и будет центром нашего окружения. Убеждаемся, что на сцене у нас все в порядке и в меню «Rendering»  выбираем пункт «Panorama Exporter»:

В командной панели нажимаем кнопку «Render…»
Появиться окно визуализации панорамы.
Убеждаемся, что визуализация будет производиться с нашей камеры, которая висит над столом (выпадающий список Viewport:), устанавливаем разрешение итоговой картинки и жмем «Render».

Наблюдаем серию визуализаций с разных положений камеры.
После окончания просчета, наша панорама появиться в специальном окне просмотра, где ее можно покрутить и оценить.
Если панорама устраивает, то жмем в этом окошке File и экспортируем ее как сферическое окружение с расширением .hdr или .exr

Карта окружения готова.

Как вариант:

Большой плюс ручного создания карты в том, что мы изначально адаптируем ее под конкретную визуализацию, в нашем случае это установка центра окружения над рабочей поверхностью (а основная масса готовых интерьерных карт имеют центром середину помещения).

Эффекты:

Возвращаемся к освещенному колечку и добавим немного эффектов камеры:
Эффект сияния.
При постановке света, я упоминал, что желательно на изделии поймать несколько небольших, но ярких бликов.
В моем случае получилась белая полоска на правом камушке и несколько желтоватых мест на обоих боковых. Если бы мы сейчас смотрели не на картинку, а реальное кольцо в аналогичном освещении, то эти места были бы максимально яркими, но картинка не может передать такую яркость, поэтому произошла засветка. А если бы мы попытались сфотографировать изделие, то в местах засветки появились бы блики.
Блики и эффекты сияния на ярких местах имитируются в настройках камеры с помощью карты «Glare».
Назначим ее в свободный слот редактора материалов. Потом открываем окно «Render Setup», закладка Renderer, прокручиваем список до раздела «Camera Shaders» и кидаем мышкой карту из редактора в слот «Output», проверяем чтобы напротив стоял флажок его активности:

Настройки карты сияния
Quality – качественный параметр, устанавливает качество просчета блика, величина = 3 вполне нас устроит.
Spread – Сила блика. Если не видно результата работы Glare, то увеличиваем этот параметр. Если имеет место слишком сильный блик – то уменьшаем.
Streaks  - позволяет добавить фильтры, имитирующие геометрию диафрагмы и насадки «звездочки»
Ниже слот для карты фильтра. (по умолчанию в 3ds Max есть два таких фильтра)
Streaks Weight – устанавливает преобладание фильтра в блике 0 – фильтр игнорируется, 1 – эффект максимальный. Параметр от 0,4 до 0,6 как правило дает самый реалистичный вид. Параметр =1 и повышенной силе блика дает несколько артистичный вид – все светлые пятна покрываются звездочками.
Применяем блик (Streaks Weight = 0,4)  :

Вариант, когда Streaks Weight = 1 и увеличенном значении Spread

Следующий эффект – Имитация глубины резкости (DOF).
Режим макросъемки подразумевает ярко выраженную глубину резкости – объект, на который нацелена камера находиться в фокусе, все, что не попадает в фокус – расплывчато.  Включается эффект в настройках камеры «Multi-Pass Effect», установкой флажка «Enable». Далее в выпадающем списке выбираем Depth of Field (mental ray).

Настройка глубины резкости производиться параметром «f-Stop» (по аналогии с фотоаппаратом) – диафрагмой. Чем меньше значение, тем меньше область фокусировки (сильнее размытие).
В качестве примера два варианта визуализации одной сцены, без DOF и с активированным DOF:

Данный эффект сильно замедляет визуализацию!

Подмена фона.
В некоторых случаях модель нужно визуализировать с учетом окружающей среды и света, но на нейтральном фоне, для последующей его вырезки.
Например подошли к такому варианту визуализации

Для дальнейшего использования нам нужна только модель, без фона.
Вариант первый – сохранить файл в формат PNG с учетом альфа-канала:

Фон при этом заменяется на альфа-канал. Минусы такого способа в том, что при наличии прозрачных объектов, картинка будет несколько некорректна и при использовании опоры для приема тени, опора не уйдет в альфа-канал.
Вариант второй – разделить окружение на слой фона и слой отражения окружения, через шейдер Environment/Background Switcher.
Шейдер устанавливается в слот карты окружения (вместо текущего). Имеет два слота под карту фона и карту окружения сцены.

Слот фона можно заполнить цветом или другой картой, которая будет отображаться на заднем плане, но не влиять на просчет окружения сцены. Просвечивание фона через стекло (преломление), в отличии от первого варианта - корректное:

Опоры для приема тени и бликов.

Данный эффект позволяет взаимодействовать фону с моделью. Несколько выше, создавалась HDR карта центром которой являлся стол. Сейчас мы попробуем на этот стол установить металлического скорпиончика.
Скорпион и фон будут выглядеть таким образом:

Создается впечатление, что модель парит над столом.
Добавим тень и отражения.
Для этого непосредственно под ногами скорпиона растянем плоскость:

Плоскости назначаем материал «Matte/Shadow/Reflection (mi)»
В настройках у нас список учитываемых эффектов – Тень, Ambient Occlusion, Отражение, Прямой свет и Непрямой свет. Включение и настройка этих параметров позволяет добавить данный эффект к окружению, но согласно проекции на плоскость, которой данный материал назначен.

В параметр «Camera mapped Background» указывается ресурс для наложения. В нашем случае это фон. Установить карту фона нужно через шейдер «Environment/Background Camera Map (mi)»

В слот «Map» перекидываем копию фона.
Основные действия выполнили. Устанавливаю флажки на учете тени (Shadows) и АО (Ambient Occlusion) и визуализация

Добавляю отражения (Reflections)  (вариант с зеркальным и расплывчатым)

В результате элемент фона приобрел геометрию.

5. Настройка качества окончательной визуализации

После того как выполнены все действия для превращения нашей модели в фотографию, и на сцене нечего больше менять, настало время для финального просчета с повышенным качеством (но с большими затратами времени). К сожалению универсального правила «сделать красиво» нет. Я опишу только основные, которые можно «накручивать» для любого случая, а более подробно разобраться в качестве настроек поможет урок, посвященной этой теме http://www.render.ru/books/show_book.php?book_id=784

Семплирование  качества просчета материалов

Качество размытых отражений и преломлений (прозрачности). Настройка актуальна при использовании размытия, в противном случае она не учитывается. Чем более назначаем размытие, тем больше требуется семплов для приемлемого качества. Чем больше размеры просчитываемого изображения, тем больше требуется семплов. Зернистость при визуализации на поверхностях с такими настройками, показывает, что нужно этот параметр увеличить.
Пример размытого отражения с семплами = 4 (слева) и семплами = 32 (справа)

В наиболее распространенных случаях параметр при финальной визуализации равен от 64 до 128.
Для материалов группы «ProMaterials», эти параметры находятся в закладке «Performance Tuning Parameters» и в зависимости от использованного материала, подразделяются на семплирование отражения или прозрачности и глубину трассировки. Повышая Семплы (Samples) увеличиваем качество. Глубину трассировки удобнее выставлять = 0, тогда используются глубина согласно общим настройкам рендера.

В материале «Arch & Desigh», это параметр «Glossy Samples» , если он не активен, значит, размытие не предполагается.

В шейдере Metal(lume):

Следует заметить, что начиная с версии 3ds Max 2010, из окна визуализации можно увеличивать семплирование общим множителем, но отдельные шейдеры (Metal(lume)) это не затрагивает.
Качество эффекта Ambient Occlusion. Зернистость в области перехода от светлых к затененным участкам, показывает о недостаточном качестве семплирования, соответственно увеличиваем параметр Samples.

И аналогично при использовании эффекта в материалах «Arch & Desigh» и  «ProMaterials».
В наиболее распространенных случаях параметр при финальной визуализации равен 128. В случаях если данным эффектом имитируется чернение, то есть смысл наоборот понижать качество просчета переходов.
Количество отражений и преломлений
Параметр меняется в настройках визуализации меню «Rendering» - «Render Setup», закладка «Renderer»
Параметры Max Reflections – максимум отражений Max Refractions – максимум преломлений  и  Max Trace Depth – общая глубина трассировки.

Установки по-умолчанию для финального просчета явно недостаточные. Как правило следует начинать с 16 для отражений и преломлений и 32 – общая глубина трассировки. Чем сложнее объект по геометрии и чем больше размер изображения – тем больше нужно указывать глубину трассировки.
Мягкий свет. Параметр, который не часто приходиться изменять. Тем не менее, если при использовании источников света, с эмиттером отличным от точечного, тени «шумят», то есть смысл повысить качество просчета теней.
Настраивается это в свойствах источника света, закладка «Shape/Area Shadows» параметр «Shadow Samples». Значения берутся из выпадающего списка:

Варианты неудовлетворительной тени (слева) и нормального качества(справа)

Настройка сглаживания. Один из ключевых параметров качества.
«Rendering» - «Render Setup», закладка «Renderer», раздел  «Sampling Quality».
Параметр «Samples per Pixel»  - выборка на точку изображения – минимальный и максимальный размер.
В наиболее распространенных случаях параметры следующие – Min = 1  Max =16, или Min = 1 Max =64 дальнейшее увеличение как правило, применяется редко и дает улучшение качества только в экзотических случаях.
Параметр «Spatial Contrast»  - порог определения для дальнейшего увеличения выборки. Минимальный размер (максимальное качество) по всем цветам 0,004 , но как правило применяется  значение 0,016 и 0,032.
Параметр «Filter» – фильтр для сглаживания. Первые три фильтра в списке – упрощенные, для качественной визуализации используются «Mitchell» и  «Lanczoc». Причем Митчелл дает более мягкую картинку, а Ланчёс более контрастную (грани, края и контрастные переходы на текстурах более заметны). Оба подходят для финальной визуализации, но при применении эффекта DOF, фильтр Ланчёс, даст небольшую зернистость в области размытия. 

 

FG - Финальная сборка

В начале урока я предупреждал, что не буду описывать (и использовать) алгоритмы непрямого освещения, но, тем не менее, работа Final Gather нужна. Нужно убедиться, что она работает и при финальной визуализации улучшить качество просчета алгоритма.
«Rendering» - «Render Setup», закладка «Indirect Illumination», раздел  « Final Gather».
Убеждаемся, что алгоритм включен – флажок  «Enable Final Gather»
Качество в нашем случае можно быстро указать предустановленными значениями -   «FG Precision Presets»
Low – минимально приемлемое.

На этом закончу. Конечно осталось большое число тонкостей, но в одном уроке всего не рассмотреть. Основные положения от назначения материалов, до финальной визуализации рассмотрены. Отдельные вопросы можно обсудить на форуме, в ветке mental ray  или задать в письме kaa936@rambler.ru

С Уважением,
КАА.

Комментарии (Всего: 9)

Online|Offline BADWolf35 78.1 118.2 15 июня 2010 в 19:30 #0

Аватар BADWolf35
Я только прочитал первую часть:) Захожу на мир, а тут эти уроки:) Хорошие уроки кстати

Online|Offline Zvonovsky Max 168.2 547.3 15 июня 2010 в 20:47 #0

Аватар Zvonovsky Max
классный урок

Online|Offline Kanistro 52.7 57.2 15 июня 2010 в 23:15 #0

Аватар Kanistro
отличный урок!!!молодец!

Online|Offline maksimka1980 178.9 1268.9 16 июня 2010 в 07:37 #0

Аватар maksimka1980
Просто супер + 100. Для меня как раз актуально так как я его начал юзать вплотную! Спасибо Каа!

Online|Offline scropin 58.3 181.7 16 июня 2010 в 14:25 #0

Аватар scropin
красивый понятный урок!!!
прям на ментал сразу потянуло....

Online|Offline Pir 161.1 1546.4 16 июня 2010 в 15:04 #0

Аватар Pir
Надо будет потихоньку с вирея слазить

Online|Offline buchand 0.0 0.0 30 июня 2010 в 16:39 #0

Аватар buchand

Online|Offline Naro 16.0 40.7 1 марта 2011 в 12:09 #0

Аватар Naro
Урок конечно хороший, но у меня всякая фигня вместо норм результата получается

Если кто нибудь колечко сделал, или если у кого нить есть простенькая сцена с хорошим ювелир изделием отправьте плиз мне на Nerevar5@mail.ru , охота разобраться в косяках

Online|Offline RapKontrast 0.0 0.0 19 мая 2012 в 00:25 #0

Аватар RapKontrast
прикол
Что бы оставить комментарий вам необходимо войти или зарегистрироваться!

Советуем почитать

Создание пара

Простой способ, создания пара.

Комментарии 2 Рейтинг 0 Просмотры 18 319 Автор: diablo_ 19 января 2006 в 00:00

Сигаретный дым

Урок посвящён, созданию сигаретного дыма.

Комментарии 6 Рейтинг 0 Просмотры 23 423 Автор: diablo_ 19 января 2006 в 00:00

Моделирование тела персонажа. Часть 2

Урок дающий основы моделирования персонажей.

Комментарии 5 Рейтинг 1 Просмотры 55 671 Автор: diablo_ 17 апреля 2006 в 00:00

Видео Визуализация при помощи Arion Render

GPU рендеры появились совсем недавно и немногие рискуют переходить на них. Однако при ближайшем рассмотрении они вас крайне заинтересуют. Рассмотрим работу в GPU рендере на примере Arion Render.

Комментарии 15 Рейтинг 11 Просмотры 9 624 Автор: homerender 8 сентября 2012 в 22:34

Работа с материалами в 3D Studio Max.Часть 1

Эффективные способы работы с материалами в 3D Studio Max.Часть 1

Комментарии 1 Рейтинг 0 Просмотры 33 680 Автор: diablo_ 19 января 2006 в 00:00

3D моделиприслатьещё

Форумещё

Блогиещё

Популярные урокиещё

Реклама

3dmir.ru - Вся компьютерная графика
      www.megastock.ru