Например, когда фотограф освещает объект в студии, некоторая часть освещения объекта создается напрямую осветителями, а остальная – светом, отраженным от экранов, размещенных вокруг объекта съемки именно для этой цели. Лучи прямого света, отражаясь от экранов, освещают расположенные рядом предметы рассеянным светом. Цвет отраженного света обычно совпадает с цветом объекта. Таким образом освещенность объекта является результатом освещенности из нескольких источников (прямого света, зеркального освещения и рассеянного света).
Global Illumination в mental ray для Maya имитирует этот эффект и предоставляет возможность более реалистичного освещения сцен Maya.

В этом уроке Вы научитесь как:

• Различать изображения, полученные с помощью Global Illumination и других типов освещения.
• Выполнять рендеринг, используя Global Illumination с помощью серии тестовых рендерингов. Для получения желаемого результата используются следующие средства:
  • Освещение сцены с помощью Global Illumination.
  • Последовательная настройка атрибутов Global Illumination и качественных характеристик.
• Визуализация карты фотонов в сцене.

Открытие файла со сценой

1. Убедитесь, что вы усвоили понятия, описанные в главе Рендеринг: Подготовка к урокам.
2. Откройте файл, с названием GlobalIllum.mb.
   Вы можете открыть сцену GlobalIllum.mb с CD-диска Maya Documentation, Lessons, and Extras CD или из директория, на который скопировали файл Getting Started.
   Примечание переводчика: Если Вы потеряли диск с лицензионной Maya, можете взять сцену отсюда

1. Сцена содержит вазу с фруктами. Имеются также поверхности, изображающие пол и стены. Для освещения служит световой источник - прожектор (spotlight). Некоторые области сцены освещены им, а некоторые нет.
   Материалы, использованные в сцене, также подготовлены заранее и назначены объектам. Модели яблока и апельсина взяты из предыдущих уроков. Если Вы хотите посмотреть, как выполнены материалы моделей, откройте окно Hypershade.
   Применение Global Illumination должно дать следующий эффект. Верхняя и нижняя часть сцены должны быть освещены отраженным светом. В затененной области детали объектов также должны быть видны.

Рендеринг с помощью трассировки лучей

Чтобы лучше понять разницу между обычным рендерингом и использованием Global Illumination, сначала выполним рендеринг с помощью mental ray для Maya, но без Global Illumination.
Для этого нужно сделать некоторые установки, а именно:

• Выбрать mental ray для Maya в качестве текущего рендерера.
• Определить параметры качества рендеринга.
• Установить размеры картинки, используя установки Resolution.
  При необходимости большого количества тестовых рендерингов, хорошей практикой будет установить маленькие размеры картинки, чтобы рендеринг выполнялся быстрее.
• Включить тени для светового источника.

Использование рендерера mental ray для Maya

1. В меню Window выберите пункт Rendering Editors и далее Render Globals (или нажмите кнопку Display Render Globals на панели Status Line), чтобы открыть окно Render Global Settings.

    2.   В окне Render Globals Settings в выпадающем списке Render Using выберите пункт mental ray.

1. Теперь рендеринг будет выполняться с помощью mental ray для Maya.

Предупреждение
При переключении между имеющимися рендерерами (например Maya Software, Maya Hardware или mental ray для Maya), общие настройки Render Global Settings не требуют переустановки.

При выполнение тестовых рендерингов, обратите внимание на время их выполнения. Сокращение этого времени позволит Вам выполнить работу быстрее.

Установка настроек трассировки лучей

В первом тестовом рендеринге мы не будем пользоваться Global Illumination. Для большей скорости установим качество рендеринга низким.

Начальные настройки рендеринга

1. В верхней части окна Render Global Settings перейдите на закладку mental ray и в списке Quality Presets выберите значение Draft. Установка Draft означает низкие настройки антиалиасинга, что приводит к сокращению времени рендеринга. Это неплохой прием при оценке освещения и основных свойств материалов.
   

Установка размеров картинки

Размеры результата рендеринга устанавливаются в окне Render Global Settings. Для этого урока нужно выбрать размеры, позволяющие оценить эффект от применения Global Illumination.

Чтобы установить разрешение картинки

1. В верхней части окна Render Global Settings перейдите на закладку Common и откройте раздел Resolution.

2. Установите опцию Presets в значение 320x240. Таким образом, Вы получите небольшой размер картинки, что поможет Вам существенно сэкономить время рендеринга.

3. Закройте окно Render Global Settings.

Включение теней

Тени добавляют реализма сцене, а в данном уроке позволяют заметить разницу между обычным рендерингом и использованием Global Illumination.

Включение теней для светового источника

1. Откройте окно Hypershade (меню Windows, выберите пункт Rendering Editors и далее Hypershade) и перейдите на вкладку Lights, где можно видеть все световые источники сцены.

Сцена освещена всего одним источником с названием spotLightShape1.

2. В окне Hypershade щелкните два раза на иконке spotLightShape1, чтобы открыть для него окно Attribute Editor.

3. В окне Attribute Editor, нажмите вкладку spotLightShape1, чтобы перейти к атрибутам светового источника (возможно потребуется свернуть окно Hypershade, чтобы видеть окно Attribute Editor полностью).

4. В секции Shadows откройте подсекцию Raytrace Shadow Attributes и включите опцию Use RayTrace Shadows. Тени для светового источника будут включены.

5. Закройте окна Attribute Editor и Hypergraph.

Рендеринг

При рендеринге учитываются: положение всех объектов, освещение, материалы, настройки качества рендеринга и камеры.

Получение результата рендеринга

1. Перейдите в окно perspective. Для этого достаточно нажать среднюю кнопку мыши в любом месте этого окна.
2. На панели Status Line нажмите кнопку Render Current Frame, чтобы запустить рендерер.

Откроется окно Render View, а в нем будет постепенно появляться изображение сцены.

3. После завершения процесса рендеринга нажмите кнопку Keep Image в окне Render View, чтобы сохранить итоговую картинку.

Сохранение картинки позволит Вам сравнивать результаты рендеринга, выполненные с разными настройками. В этом уроке рекомендуется сравнивать каждый результат с предыдущим, чтобы понять, как сделанные изменения влияют на итоговую картинку.

1. Как видно из рисунка, ваза освещена справа. Верхняя и нижняя часть рисунка находятся в тени. Тень выглядит абсолютно черной и все детали, находящиеся в ней не видны. Такая картина вполне типична для сцены с одним источником света.

Рендеринг сцены с использованием Global Illumination

Чтобы использовать Global Illumination необходимо включить некоторые настройки. Есть два места, в которых Вы должны в первую очередь сделать изменения.

• Включить атрибуты рендеринга, связанные с Global Illumination в окне Render Global Settings.
• Включить атрибуты осветителя, связанные с Global Illumination в окне Attribute Editor.

Вначале проведем рендеринг с установленными по умолчанию атрибутами, чтобы посмотреть, как включение Global Illumination повлияет на итоговую картинку. Если Вы хотите получить некоторый опыт в использовании Global Illumination, необходимо четко понимать, какие установки использовать для начала.

Включение атрибутов рендеринга, связанных с Global Illumination

1. Откройте окно Render Global Settings.
2. В окне Render Global Settings выделите закладку mental ray и установите опцию Presets в значение PreviewGlobalIllum.

3. После этого будут включены настройки для разрешения и управления качеством Global Illumination. Вначале мы выполним рендеринг с настройками по умолчанию. Оценив эффект, мы вернемся в окно Render Globals и изменим настройки соответствующим образом. Закройте окно Render Global.

Global Illumination использует фотоны для имитации эффекта переотражений в сцене. Фотоны – это мельчайшие частицы энергии, испускаемые световым источником в сцену. При этом рассчитываются отражения фотонов от поверхностей, чтобы определить освещенность областей, не освещенных прямыми лучами от источника. Рендерер сохраняет результаты расчетов в файл, называемый картой фотонов.
Вдобавок к эмиссии света, Вы должны обеспечить испускание источником света потока фотонов, чтобы иметь возможность расчета Global Illumination. Общая освещенность сцены будет получаться комбинированием интенсивности света и фотонов, эмитируемых осветителем.

Рендерер mental ray для Maya поддерживает рендеринг с использованием Global Illumination (Глобального Освещения). Метод Global Illumination имитирует эффект общего освещения и переотражения света в сцене, когда предметы сцены освещаются не только прямым освещением от источников света, но и светом, отраженным от других предметов (и источников диффузного освещения в сцене).

Включение атрибутов осветителя, связанных с Global Illumination

1. Откройте окно Hypershade (меню Windows, пункт Rendering Editors и далее Hypershade) и нажмите закладку Lights, чтобы увидеть световые источники, присутствующие в сцене.
2. В окне Hypershade дважды нажмите левую кнопку мыши на иконке spotLightShape1, чтобы открыть окно Attribute Editor.
3. В окне перейдите к закладке spotLightShape1, чтобы перейти к атрибутам этого светового источника.
4. Откройте секцию mental ray и в подсекции Caustic and Global Illumination установите значения следующих атрибутов:

• Emit Photons: On
• Photon Intensity: 8000
• Global Illum Photons: 10000

Световой источник будет испускать фотоны при следующем рендеринге. Photon Intensity устанавливает яркость Global Illumination. Global Illum Photons определяет количество фотонов, эмитируемых в сцену.

Установка расположения панелей для рендеринга

Процесс получения окончательного результата рендеринга обычно требует многих проб. При этом часто тестируется сочетание различных настроек освещения, шейдинга и рендеринга. Постоянное открытие и закрытие одних и тех же окон может изрядно наскучить.

Расположение на экране только нужных Вам окон позволит сэкономить время и нервы.

Установка окон для рендеринга

1. Закройте окно Render View.
2. В видовом окне perspective, в меню Panels выберите пункт Saved Layouts и далее Hypershade/Render/Persp.

1. На экране будут выведены только следующие окна: Hypershade, Render View и Perspective. Это позволит Вам всегда иметь нужные средства под рукой .

Если в окне Render View изображение выглядит несколько зернистым, сделайте следующее:

• В меню окна Render View выберите пункт View и далее Real Size. Это приведет к тому, что результат рендеринга будет выводиться в реальном размере.

Совет
Изменить размеры окон можно, перетаскивая их рамки с нажатой левой кнопкой мыши.

Рендеринг сцены с Global Illumination

Теперь, когда осветитель испускает фотоны и установки для Global Illumination выбраны, можно выполнить рендеринг.

Рендеринг сцены с Global Illumination

1. В окне Render View нажмите кнопку Redo Previous Render, чтобы выполнить рендеринг с настройками Global Illumination, принятыми по умолчанию

2. Когда рендеринг выполнится, нажмите кнопку Keep Image, чтобы сохранить его результат.

3. Сравните результат с предыдущим.

Глобальное освещение выключено

Следующим шагом используем Attribute Editor, чтобы увеличить Photon Intensity. Это приведет к усилению эффекта Global Illumination.

Увеличение яркости Global Illumination

Увеличение значения Photon Intensity приводит к увеличению яркости Global Illumination. В результате область затенения будет выглядеть более светлой.

Увеличение яркости Global Illumination

1. В окне Hypershade дважды нажмите левую кнопку мыши на иконке spotLightShape1, чтобы открыть окно Attribute Editor.
2. В окне Attribute Editor откройте вкладку spotLightShape1, чтобы перейти к атрибутам осветителя.
3. В секции Caustic and Global Illumination установите следующее значение:
   • Photon Intensity: 120000

Увеличение Photon Intensity увеличит яркость Global Illumination.
Примечание переводчика: Установив Photon Intensity равным 120000, я получил заведомо пересвеченную картинку. Чтобы получить результат, показанный в уроке, мне пришлось уменьшить его до 50000.

Рендеринг сцены

1. В окне Render View нажмите кнопку Redo Previous Render, чтобы получить результат рендеринга.
2. Когда рендеринг выполнится, нажмите кнопку Keep Image, чтобы сохранить его результат.
3. Сравните результат с предыдущим.

Photon Intensity = 8000

Яркость картинки увеличилась неплохо, но на задней стенке появились светлые пятна, отраженные от вазы. Это результат низкого значения качества расчета фотонов.

Настройка качества Global Illumination

Качество Global Illumination в первую очередь зависит от трех атрибутов:

• Точность разбиения (Global Illum Accuracy)
• Радиальный размер, определяющий областmm, окружающую каждую точку разбиения (Global Illum Radius).
• Число фотонов (Global Illum Photons).

На этом шаге мы вернемся в окно Render Global Settings и Attribute Editor, чтобы увеличить качество эффекта от Global Illumination.

Настройка качества Global Illumination

1. В окне Render Global Settings перейдите в секцию Caustics and Global Illumination и установите следующие значения:
   • Global Illumination Accuracy: 900
   • Global Illumination Radius: 2.5

Global Illumination Accuracy определяет количество фотонов, которые будут учитываться для определения интенсивности Global Illumination в каждой точке разбиения. Global Illumination Radius определяет размер области, окружающей каждую точку разбиения.

2. В окне Render View нажмите кнопку Redo Previous Render, чтобы получить результат рендеринга.

3. Когда рендеринг выполнится, нажмите кнопку Keep Image, чтобы сохранить его результат и сравните его с предыдущим.

Предупреждение
Увеличение качества Global Illumination приводит к увеличению затрат времени на рендеринг. Постарайтесь достичь компромисса между качеством и временными затратами.

Global Illumination Accuracy = 64
Global Illumination Radius = 0

После увеличения Global Illum Accuracy и Radius круглые пятна на задней стенке почти полностью исчезли, и освещенность в области затенения стала более однородной по сравнению с предыдущей картинкой. Увеличение числа фотонов помогает достичь большей однородности эффекта Global Illumination.
На следующем шаге мы увеличим число фотонов, чтобы получить более однородное освещение в затененных областях.

Увеличение числа фотонов Global Illumination

1. В окне Hypershade дважды нажмите левую кнопку мыши на иконке spotLightShape1, чтобы открыть окно Attribute Editor.
2. В окне Attribute Editor откройте вкладку spotLightShape1, чтобы перейти к атрибутам осветителя.
3. В секции Caustic and Global Illumination установите значение следующего атрибута:
   • Global Illum Photons: 80000
   Увеличивая число фотонов, Вы увеличиваете плотность карты фотонов, которая генерируется в начале процесса рендеринга. Чем фотонов больше, тем более сглаженным получается результат Global Illumination. Увеличение числа фотонов также увеличивает время рендеринга.

Рендеринг

1. В окне Render View нажмите кнопку Redo Previous Render, чтобы получить результат рендеринга.
2. Когда рендеринг выполнится, нажмите кнопку Keep Image, чтобы сохранить его результат и сравните его с предыдущим.

Global Illum Photons = 10000

• Некоторые объекты приобрели небольшие изменения цвета благодаря эффекту Global Illumination, известному как color bleeding (истечение цвета). Состоит он в том, что свет, отраженный от цветной поверхности попадает на соседнюю поверхность и окрашивает ее новым цветом.

Теперь, когда мы настроили параметры Global Illumination для малого разрешения, можно увеличить разрешение итоговой картинки и качество изображения.

Увеличение разрешения и антиалиасинга

1. В окне Render Globals Settings выберите закладку Common и откройте список Resolution.
2. Выберите значение 640x480, чтобы получить картинку такого размера.
3. В окне Render Globals Settings перейдите на закладку mental ray.
4. Откройте секцию Anti-Aliasing Quality и установите следующие значения атрибутов:
   

• Number of Samples - Min Sample Level: 0
• Number of Samples - Max Sample Level: 1

Sampling (Разбиение) это процесс определения степени антиалиасинга. Атрибут Number of Samples устанавливает верхние и нижние границы разбиения одного пикселя картинки. Установка разбиения обеспечивает гладкость граней поверхностей.
Значения для Min и Max 0 и 1 предоставляют достаточную степень антиалиасинга для картинки в таком разрешении.

Окончательный рендеринг сцены

1. В окне Render View нажмите кнопку Redo Previous Render, чтобы получить результат рендеринга.

Выводы из урока

В данном уроке Вы использовали основы Global Illumination, реализованные в рендерере mental ray для Maya. Вы узнали следующее:

• Рендерер mental ray для Maya предоставляет возможность для имитации непрямого освещения, которая называется Global Illumination.
• Global Illumination позволяет достичь реалистичного освещения для объектов и областей сцены, не попадающих по действие прямого света.
• Для расчета Global Illumination используется карта фотонов, созданная в результате расчета поведения фотонов.
• Яркость Global Illumination в сцене управляется атрибутом Photon Intensity.
• Качество расчета Global Illumination зависит от числа фотонов, эмитируемых в сцену, а также значения атрибутов Global Illumination Accuracy и Global Illumination Radius.
• Для получения подходящей по качеству картинки требуется большое количество тестовых рендерингов.

Источники света для Global Illumination

Для Global Illumination могут использоваться источники типов: точечный (point), прожектор (spot) и протяженный mental ray (mental ray area). Направленный (directional) осветитель не может использоваться с Global Illumination, поскольку не имеет точки испускания лучей (лучи направленного света идут параллельным потоком).

Карты фотонов (Photon maps)

Вы можете посмотреть карту фотонов, которая генерируется в начале процесса рендеринга. Чтобы иметь эту возможность, надо включить опцию Enable Map Visualizer в секции Caustics and Global Illumination окна Render Global Settings. Для непосредственного просмотра в меню Window выберите пункт Rendering Editors, затем mental ray и далее Map Visualizer.

Визуализация карты фотонов поможет оценить, верно ли распределены по сцене фотоны и достаточна ли их плотность.

По умолчанию, mental ray для Maya перестраивает карту фотонов всякий раз при рендеринге сцены с использованием Global Illumination. Если в Вашей сцене анимируется только камера, а прочие объекты остаются статичными, или Вы рендерите несколько итераций одной и той же картинки, можно отключить повторное построение карты фотонов. Для этого предназначена опция Rebuild Photon Map. Ее отключение позволит сократить время рендеринга.

Ваш коментарий будет первым

Только зарегестрированные пользователи могут оставлять коментарии.
Пожалуйста зарегестрируйтесь или ввойдите в систему