Введение:

Здравствуйте, меня зовут Антон Соколов, я - студент СПбГУ ИТМО, Кафедры Инженерной и Компьютерной графики, по совместительству, руководитель студии компьютерной графики в студенческом клубе, а в свободное время увлекаюсь фотографией, паркуром и акробатикой. КГ занимаюсь достаточно давно, и, в силу специализации, эта сфера деятельности стала для меня профилирующей. И моя любимая ее часть – это предметная визуализация (промышленная или студийная, как её еще называют). Вот о ней я и хотел бы поговорить…

И так, что же я понимаю под предметной визуализацией (ПВ, далее). Очень часто нам необходимо показать не картину в целом, а лишь отдельный объект, передать его размеры и форму, акцентировать внимание именно на нем – вот для этого и служит ПВ. ПВ очень часто применяется в рекламе – очень яркий пример тому студия Артемия Лебедева . Также можно создавать неплохие тестовые изображения – например, Вы создаете работу, но обрабатывать все изображение в целом не совсем практично, и визуализировать объект отдельно – это выход из ситуации. Это, например, относиться к WIP-работам (WIP-work in progress-работа в процессе).

И поэтому, что же мы обсудим в этом уроке: статичную визуализацию предметов, визуализацию WIP-изображений и анимационную презентацию (облет объекта на 360 градусов). Все эти аспекты мы затронем как с помощью внешних визуализаторов, так и с помощью стандартного рендера scanline. Мне хотелось бы отметить то, что очень важную роль во всем этот играет время визуализации, т.к. чем больше времени идет рендер – тем меньше времени у вас на доводку работы, и поэтому важный вопрос в этом уроке – это время визуализации как для стандартного scanline модуля 3ds MAX, так и для подключаемого рендера V-ray. И есть еще один момент - очень часто авторы уроков выставляют время визуализации сцен, но не говорят о конфигурации компьютера, на котором происходил рендер - тогда сложно определить, оптимально ли это будет для вас. Я решил поступить следующим образом - я обрабатывал все изображения и анимации на 2-х компьтерах - слабом (P4 1500 Гц, 256 мб ОЗУ, Ati Radeon 9550 128 мб видео) и сильном (AMD Ahlon 4200+, 2048 мб ОЗУ, GeForce 6600 GT 256 мб видео). Во всех разделах связаных с рендером, Вы найдете изображения и указания сколько происходила обработка на одном и другом компьютере. Я считаю, что это будет полезно.

Замечание:

Все сцены, которые Вы найдете в этом уроке, были созданы в 3d studio MAX 8 Service Pack 3 и V-ray Adv. 1.5 RC3.

Замечание:

Некоторый важные моменты в тексте урока выделены жирным шрифтом, для того чтобы Вы не забыли пройти эти шаги. На изображения (в основном, снимках с экрана) важные шаги подчернуты красным цветом. Если у вас возникли проблемы с тему, к чему какая картинка относиться - просто наведите курсор на изображение и Вы увидите всплывающую подсказку. Также все пункты сопровождаються сценами, который показывают результат для того, чтобы Вы на практике могли сравнить Вашу и мою сцену.

Данный урок предназначен, в первую очередь для людей уже имеющих некорый опыт в 3ds MAX, но желающих поднять свой уровень. Вполне вероятно, что и опытные люди найдут что-нибудь новое и интересное в данной статье, т.к. я постарался изложить все, что я знаю по данному вопросу, а аспекты, который не затрагиваются, но, по моему мнению, должны быть изучены, я сопроводил дополнительными ссылками на другие ресурсы. Данный урок достаточно длинный (писал его я около 3 дней), поэтому наберитесь терпения и прочтите его до конца - надеюсь, он окажеться полезным для Вас.

И так приступим…

Часть 1: Подготовка

Прежде всего создаете в каталоге “scenes” 3d studio MAX папку maxstart, т.е. у Вас должно получиться вот так: E:\3dsmax8\scenes\maxstart\

Для чего мы это сделали, я расскажу в конце урока.

Теперь запустите сам 3d studio MAX. Нажмите клавишу F10 или из главного меню rendering->render. В закладке common зайдите в свиток assign renderer (выбор визуализатора). Там выбирете V-ray в качестве визуализатора. Это необходимо сделать именно сейчас, для того чтобы стал доступен выбор некоторых специальных возможностей (таких как vraymtl и matte object)!

Нам необходимо создать достаточно не сложный объект, на котором мы и будем проводить все наши эксперименты. Этим объектом будет рамка для фотографии. Давайте создадим её. И так, на рисунках ниже показан процесс ее создания (описание всех шагов - ниже):

1. Создайте 2 прямоугольника (create->splines->rectangle). С помощью модификатора edit spline добавьте и разместите вершины их как на рисунке.
2. Создайте объект loft (create->compound objects->loft), где в качестве shape (форма) меньший прямоугольник, а в качестве path (путь) больший. Настройки объекта loft не меняйте.
3. Создайте 2 цилиндра (create->standard primitives->cylinder) с количеством сторон (sides) равным 12 , и расположите их как на рисунке. Примените к любому цилиндру модификатор edit mesh, затем нажмите кнопку attach и присоедините к этому цилиндру другой. Тем самым мы получим один объект.
4. Создайте объект Boolean (create->compound objects-> Boolean), где в качестве operand A будет объект loft, а в качестве operand B будет объект cylinder. В качестве Operation (Операции) выберите Subtraction (A-B).
5. Создайте объект box (create->standard primitives->box), который будет служить нам для фотографии и задней картонки. Далее создайте цилиндр, который будет служить ножкой для рамки.

Замечание:

(Это не относиться к нашему уроку, но я хотел бы сказать об этом: при создания любых объектов руководствуйтесь дополнительной информацией, а не только тем, что храниться у вас в голове. Пользуйтесь нарисованными вами эскизами, найденной в Интернете информацией и прочее… Так, например, при создании рамки я пользовался информацией с сайта IKEA )

Мой результат вы можете скачать здесь:
Frame.max
Frame.3ds

Теперь, когда у нас есть объект, займемся его текстурированием. Для начала примените ко всем объектам модификатор UVW-mapping. Затем ,соответственно, выберите способ нанесения карт(в свитке настроек UVW-mapping) - box или cylinder. Зайдите в редактор материалов (нажмите горячию клавишу "M", либо на иконку на верхней панели ). Далее, я не буду так подробно описывать этот процесс, все информацию вы найдете на изображениях ниже. Скажу лишь, что в сцене всего 2 материала – дерева для рамки и мульти-материал для картины. 1 материал – фото, 2 материал – картонка сзади. Все материалы – vraymtl. Вы спросите, почему нет стекла? Ответ просто – зачем нам напрасно усложнять сцену, ведь нам не нужны определенные эффекты рефракции (преломления)? Нет, ну нужны – на необходимо качественное отражение, а его мы создадим на материале фото. Помните, оптимизация – так же важная часть работы. Никогда не делайте то, что не будет видно.

Замечание:

В сцене 4 текстуры. 2 с сайта www.vray-materials.de, а 2 другие отсканированы мной.

Вот ссылки на тексуры:
Фото (94 кб)
Картонка (95 кб)
Дерево (108 кб)
Дерево-рельеф (106 кб)

Материал дерева:

Мульти-Материал (создание материала с двумя под-материалами, назначение ID полигонам происходит в edit mesh(конвертируйте внутренний бокс в editable mesh) ):

Фото:

Картонка: (настройки vraymtl без изменений, важны только текстуры - diffuse и bump)

Сцена после текстурирования здесь:

Frame textured.max

Замечание:

Если Вы хотите узнать больше про vray материалы, то прочитайте вот эти статьи:
На русском языке (автор - Dezintegrator2d )
На английском языке (автор - Wouter Wynen )

И так у нас есть объект, теперь нам необходимо окончательно завершить нашу сцену. Для этого создадим объект на котором будет стоять рамка. Создадим окружность (create->splines->circle) с включенным параметром adaptive в свитке interpolation и применим к ней модификатор edit mesh. Выравняейте окружность так, чтобы рамка "стояла" в центре неё..

Затем к плоскости применить абсолютно белый vraymtl (т.е. вам нужно только поменять цвет diffuse на абсолютно белый ). Если у вас включен direct-x в graphics mode, то результат должен выглядеть вот так:

Если же нет, то:

Теперь нажмите правой кнопкой мыши на полученную плоскость и из выпадающего меню выбирите vray properties, там поставьте галочки в полях matte object (матовый объект) и shadows (тени):

Данную операцию мы сделали для того чтобы создать эффект бесконечного фона, т.е. мы создали объект который отражается в других объектах, принимает тени, но сам при визуализации не виден. Данный метод имеет свои плюсы и минусы, но он очень удобен.

Для тех кого данный метод не устраивает, могут поступить следующим образом – создать новый сплайновый прямоугольник (create->splines->rectangle), удалить у него 2 сегмента и сгладить одну вершину операцией filet, затем применить модификатор extrude с нужной вам амплитудой.

Тем самым Вы получите сглаженную плоскость. К ней следует применить тот же самый материал, что и для прошлой, но vray properties не менять.Теперь у вас есть объект с помощью которого можно легко получить эффект бесконечного фона и хорошие отражения для сферических объектов. Но с ним не очень удобно делать анимационные презентации, поэтому мы далее будем использовать первый метод. Вот вид сцены из окна программы:

Сцена на данный момент здесь::
Frame plane.max
Frame filet plane.max

Теперь мы можем приступать непосредственно к визуализации.

Часть 2: Статичная предметная визуализация:

И так, статичную визуализацию мы рассмотрим с помощью рендера v-ray и стандартного визуализатора scanline вместе с adv. Lighting. В пункте 1 мы будем использовать сцену, созданную нами в прошлой части, а в пункте 2 Вам понадобиться загрузить сцену созданную мной специально для теста adv. Lighting.

Пункт 1 – Подключаемый визуализатор V-ray 1.5 RC3

Откройте сцену frame_plane.max. Расположите камеру (create->cameras->targeted) как показано на рисунке ниже.

И теперь давайте приступим к созданию света и настройкам рендера - для этого я часто использую два способа - освещение с помощью обычных источников света (далее, ИС) и image based lighting (освещение на основе изображения). Давайте разбере эти способы по порядку:

Освещение с помощью обычных источников света

1. Создайте ИС vraylight (create->lights->vray->vraylight). Значение интенсивности и его расположение как на рисунке ниже. Пояснение: значение amount - интенсивность света, значение subdivs - кач-во теней - аналог size для shadow map у обычных ИС.
2. Визуализатор Vray уже должен быть выбран, если это не сделано, то выберите его (как - сказано в начале урока).
3. Цвет фона должен быть белым! Сделайте это! (render->environment).
4. Зайдите в настройки рендера vray (rendering->render-> вкладка renderer)
5. Установите настройки, как на рисунке. Пояснения (описываються только те свитки, которые раскрыты на рисунках - в остальных же, параметры по умолчанию!):
   1. Свиток Global Switches - данный свиток управляет глобальными параметрами рендера. Здесь мы лишь выключим 1 параметр - default lights, т.е. отключим стандартный источник света, который находиться, по умолчанию, в любой сцене.
   2. Свиток Image sampler (Antialiasing) - данный свиток управяет параметрами сглаживания (и ,соответственно, фильтрами сглаживания). Здесь мы влючим тип сглаживания Adaptive QMC, т.к. в нашей сцене (и надо знать это на будушее) есть отражающие объекты - а чем их больше, тем выгоднее использование этого типа, в отличии от adaptive subdivision. В кач-ве фильтра Area или Mitchell-Netravai
   3. Свиток Adaptive rQMC image sampler - без изменений
   4. Свиток Inderect Illumination (GI) - галочка On - включим использование Глобальной иллюминации. В кач-ве первичного движка отскоков - irradiance map, а вторичного - QMS. Подробнее про GI здесь
   5. Свиток Irradiance map - параметры, как на изображении. Отмечу, что все настройки выделенные красным, отвечают за улчшение качества GI. Кроме одной - show calc phase - я очень люблю эту опцию. Она позволяет видеть, как идет обработка GI :-) Подробнее про настройки IRR map здесь
   6. Свиток Quasi-Monte Carlo GI - без изменений. Если вы хотите улучшить тени снизу рамки, то увеличте эти параметра на 1-3 единицы.
   7. Свиток Environment - данный свиток регулирует параметры окружения - генерацию глобального освещения, отражения и преломления. Установите галочки, как на картинке. Тем самым мы включим GI и черный фон для отражений.
   8. Свиток rQMC sampler - регулирует шум в тенях. Параметры как на картинке.
6. Визулизируйте сцену.
7. Сохраните ее в ...\scenes\maxstart\maxstart_vr_is.max

То, что получилось у меня:

maxstart_vr_is.max

Время визуализации (неплохо для абсолютно чистой от шума картинки?):
1-ый компьютер = 6 минут 9 секунд
2-ой компьютер = 15 секунд

Замечание:

Чтобы сократить время визуализации можно было воспользоваться функцией ИС store with irradiance map (она есть в параметрах всех vraylight) , т.е. мы заменили бы ИС на часть глобальной иллюминации - "сделали яркое пятно в однотонном куполе ГИ". Тогда значение subdivs ИС (которое и увеличивало время обработки) не несло никакого значения - все расчитывалось первичным движком ГИ - и кач-во теней и время рендера - все зависиле от параметров irradiance map. НО! Данная функция не взаимодействует с vray matte object! Поэтому у нас нет возможности ее использовать.

Обязательно экспереминтируйте! Вот, что получилось у меня для сцены с незначительно измененными настройками и сглаженной плоскостью из первой части урока:

maxstart_vr_is2.max

Время визуализации:
1-ый компьютер = 54 секунды
2-ой компьютер = 6 секунд

Замечание:

Загрузите сцены и самостоятельно изучите их! Это будет в качестве домашнего задания!

Image based lighting (освещение на основе изображения)

1. Возьмите сцену из прошлого пункта и удалите в ней источник света.
2. Зайдите в настройки рендера vray (rendering->render-> вкладка renderer)
3. Зайдите в вкладку environmnet и нажмите на слоте для карт. Выберете vrayHDRI, перенесите ее в material editor. Скопируйте ее на слот reflection в свитке environment.
4. Установите настройки, как на рисунке. Пояснения (все так же как и в прошлый раз, только разница в окружении):
   1. Свиток Environment - мы будем эмулировать освещение с помощью HDR. Что же такое HDR, в кратце, - это изображение, которое хранить информацию о яркости в гораздо большем объеме нежели jpg. Ее можно использовать для того, чтобы указать какие участки окружения нашей 3д сцены будут излучать больше света и какой оттенок он будет иметь. Для того чтобы лучше это понять представте такую ситуацию - у Вас есть окно, на окне висит тюль. В окно попадает яркий луч света - тогда чем прозрачнее тюль и чем ее оттенок билже к белому, тем ярче и похоже на обычное освещение без тюли становиться похоже освещение комнаты. И наооборот, если тюль практически не прозрачная, то и света в комнате практически не будет. Так же и с HDR - чем темнее участок - тем меньше света от него, чем светлее - тем больше. Родоночальником HDR являеться Paul Debevec - на его сайте Вы узнаете больше об этом замечательном открытии. Вот ссылки:
      Про HDR и бесплатные hdr на debevec.org
      Про HDR по-русски
      Бесплатные HDR на сайте болгарского КГ художника
   2. Ссылка на HDR из урока
   3. Также HDR мы будем использовать и для отражений.
   4. Помните, что значение multiplier для environment теперь не несет никакой роли, а важно только значение multiplier в vrayhdri.
5. Визулизируйте сцену.
6. Сохраните ее в ...\scenes\maxstart\maxstart_vr_hdr.max

То, что получилось у меня:

maxstart_vr_hdr.max

Время визуализации:
1-ый компьютер = 4 минуты
2-ой компьютер = 12 секунд

Вот тоже несколько экспериментов. Первая сцена - - HDR только для отражения::

maxstart_vray_hdr2.max

Время визуализации:
1-ый компьютер = 54 секунды
2-ой компьютер = 5 секунд

Вторая сцена - HDR для освещения и отражения:

maxstart_vray_hdr3.max

Время визуализации:
1-ый компьютер = 1 минут 09 секунд
2-ой компьютер = 6 секунд

Замечание:

Загрузите сцены и самостоятельно изучите их! Это будет в качестве домашнего задания!

Замечание:

Вы всегда можете комбинировать эти методы, чтобы добиться наилучшего результата. Всегда экспериментируйте - это приведет Вас только к лучшему!

Пункт 2 – Стандартный визуализатор scanline вместе с adv. Lighting

Если же Вы не привержинец рендера vray, то есть один простой способ получить хорошую картинку и без использования стороних программ. Сейчас мы сэмитируем глобальное освещение с помощью light tracer - встроенного в 3ds MAX элемента.

Откройте сцену созданную мной:
Car light tr.max

В ней уже объект - игрушечная машина с примененным материалом и белая плоскость. Также в сцене есть камера.

Вот пошаговая настройка сцены (комментарии далее):

1. Создайте источник света skylight из списка стандартных источников света. Его местоположение и настройки не играют никакой роли (буквально - как только вы создали этот источник, в сцене появляеться "бесконечный купол" белого (ну или выбранного вами) цвета, который освещает нашу сцену - он безразмерен. В физике есть такой термин - параксиальные лучи (уж простите, если я ошибся - но вроде так), это лучи которые прихоят от источника практически паралелльными - такими лучами являеться множество лучей от солнца (не все). А знаете почему? А ведь все просто! Солнце просто очень далеко от нас - и поэтому на Землю попадают лучи, ушедшие от солнца под очень маленькими углами! Так вот аналогию с этими лучами можно провести и с источником skylight. Он очень далеко от сцены. Он вроде как безграничен. И как бы Вы не меняли его положение или положение объектов - он все равно будет освещать сцену одинаково и тени от обеъктов будут одинаковыми. Только если Вы ,конечно, не поменяете его интесивность :-).
2. Перейдите в вид из камеры, нажав кнопку "с".
3. Следуя инструкциям на картинке выберете в качестве adv. lighting элемент ligth tracer и установите параметры, который подчеркнуты. Поясню, что большее значение rays увеличивает время рендера, но улучшает качество. Так и со значением filter (его следует менять от 0,5 до 2). Если Вы хотите получить наилучшее качество light tracer, то отключите adaptive undersampling.
4. Визулизируйте сцену.
5. Сохраните ее в ...\scenes\maxstart\maxstart_lt.max

Результат достаточно не плох, если вы не хотите иметь дело с внешнеми визуализаторами. Вот что получилось у меня:

maxstart lt.max

Время визуализации:
1-ый компьютер = 10 минут 51 секунда
2-ой компьютер = 2 минуты 2 секунды

Часть 3: WIP-изображения:

Что же самое важное в WIP-изображения? Это ,конечно, сетка, "каркас" модели. Вот ее мы и будем учиться показывать в этой части. Здесь Вы найдете целых 5 раличных пунктов - как говориться, на любой вкус и цвет. Мы будем использовать внешный визуализатор V-ray и встроенные визуализаторы scanline и mental ray. Я постарался найти наиболее приятные и интересные методы.

Пункт 1 – Подключаемый визуализатор V-ray 1.5 RC3 c vrayedgtex

Откройте сцену созданную нами в первом пункте второй части (любой из 2-х методов)

Вот пошаговая настройка сцены (комментарии далее):

1. Удалите все объекты кроме плоскости и создайте объект teapot (чайник). Расоложите его на месте рамки.
2. Зайдите в редактор материалов (нажмите горячию клавишу "M", либо на иконку на верхней панели ).
3. Возьмите любой другой слот для материалов, переименйте его в "wire vray". Выберете как тип материала - vraymtl (см. начало урока).
4. Все параметры мы оставим без измений кроме двух - цвета и карты diffuse. Цвет diffuse - (220,200,180). Присвойте слоту diffuse карту vrayedgestex. Как это сделать показано на рисунке. Данная процедурная (т.е. генерируемая компьютером) карта позволяет выделить линиями каркас объекта, регулируя цвет линий и их размер.
5. Присвойте материал wire vray всем объектам, кроме плоскости.
6. Измените настройки рендера, как на картинке. Мы изменим тип сглаживния, так теперь у нас нет отражающих объектов (я писал про это выше).
7. Визулизируйте сцену.
8. Сохраните ее в ...\scenes\maxstart\maxstart_v_edg.max

Вот мой результат:

v edg.max

Время визуализации:
1-ый компьютер = 57 секунда
2-ой компьютер = 7 секунд

Пункт 2 – Стандартный визуализатор scanline с материалом wire

Откройте сцену созданную мной:
wire.max

В ней уже установлен свет и настройки для рендера. Про настройки света и про свет в КГ Вы можете прочесть здесь.

Вот пошаговая настройка сцены (комментарии далее):

1. Создайте примитив teapot (чайник) с 10 сегментами.
2. Создайте его копию (правой кнопкой на объекте - из выпадаюшего меню clone). Метод копирования - copy.
3. К второму чайнику примените модификатор push с амплитудой 0.1 (на необходимо, чтобы чайник был слегка "больше" - а этот модификатор как раз таки "раздувает" геометрию объекта). Этот чайник будет сеткой нашего объекта, а первый - самим объектом
4. Зайдите в редактор материалов (нажмите горячию клавишу "M", либо на иконку на верхней панели ).
5. Возьмите любой материал (тип standart), переименуйте его в "base" и поменяйте цвет diffuse на цвет (220,200,180) - этот цвет похож на цвет глины.
6. Возьмите любой другой слот для материалов, переименйте его в wire - в вкладке shader basic parameteres включите галочку напротив надписи wire - тем самым мы сделаем, чтобы у объекта отображалась только сетка. Цвет diffuse - абсолютно черный. В вкладке extended parameters вы можете редактировать размер линий сетки в блоке wire (Либо в системных еденицах, либо в пикелях).
7. Присвойте материал base первому чайнику, а материал wire - второму.
8. Визулизируйте сцену.
9. Сохраните ее в ...\scenes\maxstart\maxstart_st_wire.max