Моделирование неба и солнца в Maya

Нововведением в  Maya 8.5 является возможность  моделирования таких физи­ ческих  явлений,  как солнце и  небо (кнопка создания  этих эффектов  находится

ниже кнопки  создания узла IBL,  как  показано  на рис. 14.28).  Создание узла  физического солнца и неба осуществляется практически так же, как и  создание узла IBL,  за исключением того, что здесь используется процедурное моделирование, а не сканирование строк изображе­ ния. Таким образом, если необходимо визуализировать сцену, где используется солнце и небо, необходимо сначала выйти и осуществить их съемку, а затем импортировать в Maya. Этот но­ вый узел предоставит, вероятно, более чем достаточные возможности внешнего вида.

Узел mia_exposure_simpl e —  это  новый узел  mental  ray,  используемый для  разбиения изображения HDR на диапазон, допустимый для отображения  на мониторе.  Более подроб­ ная информация о HDRI приведена в  следующем разделе.

После щелчка на кнопке Create Physical Su n An d Sky (Создать физическое солнце

и  небо)  Maya  делает доступными  параметры Final  Gatherin g  в   окне   render   Settings  (Параметры  визуализации)    и  создает две  сети  тонирования  (mia_physicalSunl и mia_physicalSkyl), а также узел экспозиции (exposure node) и помещает их во вкладку Utilities (Утилиты) гипершейдера. Кроме того, узел sunDirectionShap e помещается во вкладку гипершейдера Lights (Источники света). Для корректировки атрибутов  этой се­

ти  узлов  выделите   в редакторе атрибутов  узел physicalSky l (узел  physicalSun l происходит от узла неба), который позволяет изменить  освещенность и  другие парамет­ ры внешнего  вида неба. На рис. 14.31 приведен пример сцены (файл simpleSky.mb на прилагаемом CD), визуализированной с  моделями физического солнца и  неба. Обратите внимание — сцену освещает только модель солнца (совместно с Final Gathering).

Изображения с высоким динамическим диапазоном (HDRI)  

Изображения  с  высоким  динамическим  диапазоном  (High   Dynamic   rang e   Images — HDRI) лучше передают интенсивность  света, присущую реальному миру,  за счет записи значений интенсивности  для разных уровней экспозиции  и,  следовательно, предусмат­ ривают  высокий  динамический  диапазон света,  сохраненный в  изображении.  Значения света в  реальном мире не ограничиваются  никаким  диапазоном вроде обычного  0-1 . Например, если посмотреть прямо на солнце, то из-за высокой интенсивности света при­ дется немедленно отвести  взгляд.  Возможность находить составляющую света по ее ин­ тенсивности в реальном мире  и использовать ее в  компьютерной графике открывает путь к реалистичному моделированию света. Например,  изображения  HDR  используются для моделирования  света, поступающего  извне,  который  затем  используется как  значение света на   трехмерных  автомобилях, обеспечивая их   изображениям почти   гиперреали-

стачное качество. Это стало  распространенной практикой для  рекламы  автомобилей  и характерной чертой многих фильмов, изобилующих спецэффектами.

Рассмотрим узел IBL и  окончательную сборку.

1.    Откройте  с  прилагаемого CD  сцену IBL_LightO1 и   ознакомьтесь  с  ней.

Объекты  представляют различные типы материалов —  от  полностью  отра­ жающих до простых тонеров  Lambert. Рассмотрим,  как можно использовать HDRI с IBL для освещения сцены.

2.     Убедитесь, что используемый по умолчанию  источник света отключен, и создай­ те узел IBL, щелкнув на кнопке Create (Создать) вкладки Image Based Lighting (Освещение на   основании    анализа  изображений)    окна    render   Settings (Параметры  визуализации).   В  области  просмотра  появится каркасная  сфера, представляющая узел IBL. Если  сфера не видна, то можно уменьшить масштаб; он не имеет значения, поскольку используется режим Infinite (Бесконечно).

3.     Выберите узел IBL и  откройте редактор атрибутов.  В  раскрывающемся   спи­ ске Тур е (Тип) выберите пункт Textur e  (Текстура), а затем измените значе­ ние параметра Texture с черного цвета (используемого  по умолчанию) на бе­ лый.  Выполните  визуализацию,   которая  установит белый  цвет для  окру­ жающего  пространства.

4.     Обратите  внимание на то, что белый фон виден  в отражающих  объектах. До­ бавим   освещение с  окончательной  сборкой.   Задействуйте окончательную сборку со значением 20 параметра Point Interpolation (Точечная интерполя­ ция) (см.  выше раздел  "Визуализация  окончательной сборки"). Визуализи­ руйте кадр.

5.     Благодаря окончательной сборке все цвета становятся видимыми  и  наблюда­ ется подходящая степень тонирования  (рис. 14.32). Чтобы  увеличить интен­ сивность  света (освещенность), установите  флажок  Color  Gain  (Усиление цвета) на вкладке Image Base d  Lighting Attributes (Атрибуты  освещения  на основании  анализа изображений)  (для узла mentalraylb1Shapel) , уве­ личьте значение V (HSV )  до 2 и  выполните  визуализацию. Это увеличивает интенсивность  света и  для изображений  HDR  действует как средство управ­ ления уровнем  экспозиции.

Рис. 14.31. Модели физического солнца и неба позволяют создать освещение, как ранним вечером

Рис. 14.32. Освещение на основании ана­ лиза изображений для трех сфер

59 2                                                                                                                                                                                              Глава 14  

Теперь рассмотрим  совместные  действия IBL, окончательной сборки  и  HDRI.

В списке Тур е (Тип) выберите  пункт Image File (Фай л изображения),  который  свя­ зывает файл изображения  с узлом IBL. В списке Image Nam e (Им я  изображения) выберите изображение lat_long_ldr.tiff ,  расположенное  на   прилагаемом CD. Если  уменьшить масштаб  в  области  просмотра, то можно  будет увидеть изображе­ ние, отображаемое  на  узле  IBL  (в   режиме   тонирования);   используя параметры Hardwar e  Filter (Аппаратный фильтр) и Alph a (Прозрачность), этим  изображением можно управлять. Восстановите  значение 1 для  параметра Color  Gain  (Усиление цвета) и  выполните  визуализацию.  На рис. 14.33 показано, что теперь на хромиро­ ванном шарике  отражается изображение окружающих  предметов.

Рис. 14.34. "Широта-долгота" в сравнении с угловыми изображениями HDR. Оба типа можно ис­ пользовать с узлом IBL и накладывать на сцену, обеспечивая окружающее воздействие света

7.    Это изображение  видно в  отражениях, и  с его помощью создается некоторое освещение для сцены. Сохраните снимок. Теперь заменим это изображение его версией  HDR.

8.     Загрузите изображение lat_long.HD R  в  качестве текстуры и  выполните  визуали­ зацию. Динамический  диапазон виден  на диффузных и  отражающих  поверхностях. Обратите внимание  на отличия   в  небе и  облаках на отражающей  сфере.  Поскольку изображение темное, увеличьте значение Color Gain (Усиление цвета) до 2 и  выпол­ ните визуализацию. Результат показан на рис.  14.35.

Рис. 14.35.  Узел IBL  с  изображением HDR в качестве текстуры

9.  Замените изображение HDR изображением ANGULAR . HDR и  измените значение  па­ раметра Mappin g (Наложение) на Angula r (Угловое). Выполните  визуализацию  и посмотрите, как сцена реагирует на новое окружение.  Переверните  сцену и  посмот­ рите, как угловое изображение  охватывает узел  IBL.  В области  просмотра сравните это с результатами сферического  наложения.

Управление экспозицией  

Изображение HDR  можно  визуализировать   на  разных  уровнях экспозиции.   Хотя просматривать можно только по одному уровню за раз, присутствует весь  динамический диапазон — от низкого до высокого уровня экспозиции.  Значение  атрибута Color Gai n (Усиление цвета) узла  IBL  увеличивает   используемый   диапазон, но  в   изображения HDR, в  отличие   от  стандартного изображения,  не  дает  общего увеличения.   Это может оказаться трудным для понимания,  но  нескольких экспериментов  и  дополнительной   ин­ формации  о изображениях  HDR  должно быть достаточно для освоения  этой методики. Чтобы разобраться в  этом  вопросе, посетите Web-сайт Пола Дебевека (Dr. Paul Debevec) www. debevec . or g или www. HDRshop. com. Для удобства пользователей  система mental ray содержит  теперь узел перевыборки, mia_exposure_simple , который позволяет по­ вторно накладывать изображение  HDR  с низким разрешением  для представления на мо­ ниторе. Более подробная информация  об  использовании  узла  экспозиции  приведена  в документации  Maya.

Рассмотрим IBL,  HDRI  и световое излучение.

1.    Отключите на предыдущей сцене окончательную сборку.

2.    В редакторе атрибутов для узла IBL в  разделе Light Emission (Световое излучение), показанном на рис. 14.36, установите флажок Emit Light (Излучать свет) и  выполни­ те визуализацию.

Рис.14.36.   Параметры  раздела    Light Emission используются для моделирова­ ния тех источников направленного све­ та, на которые влияет цвет и  интен­ сивность. Значения цвета и интенсивно­ сти берутся из  изображения, которое используется узлом IBL

3.    Тень отчетливо  видна и зависит  от направления солнечных лучей. Это иллюстрирует то, как изображения  HDR  предоставляют  информацию для  освещения на основе ин­ тенсивности  света в  изображении  HDR.  Чтобы оценить  различие,  замените изобра­ жение IBL сферическим изображением, lat_long . HDR, и выполните визуализацию.

Параметры Quality U (Качество по направлению U) и Quality V (Качество по направ­ лению V)  определяют разрешение для  изображения,  которое  накладывается  на сферу. Разрешение фактического изображения  уменьшается в  соответствии  со значениями  по направлениям  U и  V. IBL использует каждый пиксель  субдискретизированного  изобра­ жения в  качестве источника направленного  света.  Поэтому увеличение значений  качест­ ва  по  направлениям  U  и   V  увеличивает  количество  доступных для  сцены  источников света; уменьшение этого значения сокращает время визуализации.

Параметр Sample s (Дискретизация)  определяет, сколько из  этих доступных  источ­ ников  направленного света фактически  будет  использоваться.  Это  еще  один  процесс фильтрации,  оптимизирующий   время визуализации,   поскольку  визуализация  256×256 источников  направленного света занимает много времени.  Для  выборки  используются  два числовых значения,  соответствующих главным и  второстепенным  источникам света, которые также  называются основными  и  заполняющими  источниками  света. Основное число (первое значение) сообщает  системе mental   ray,   сколько  следует  использовать пикселей, имеющих  более  высокий диапазон.   Второстепенное  значение соответствует

среднему диапазону изображения.  В  случае  HDR  это  особенно важно, поскольку  изо­ бражение может иметь крайне высокий диапазон  значений  света; следовательно,  выбор­ ка большего количества основных или  средних источников  света может  значительно по­ влиять  на визуализацию.

При   использовании   светового излучения интенсивность  изображения   HDR  управляется значением Color Gain (Усиление цвета) раздела Light Emission (Световое излучение).  Для  то­ го чтобы управлять этим значением, необходимо установить  флажок Adjust Light  Emission Color Effects (Корректировать  цветовые эффекты светового излучения).

Параметр Lo w Sample s (Нижнее значение дискретизации) определяет, сколько будет использоваться  выборок света, если  установлен флажок  Final  Gathe r  (Окончательная сборка).  Это  значение должно  быть  гораздо  ниже, чем  значение  параметра  Sample s (Дискретизация), поскольку Final Gathe r добавляет на сцену много света.

Остальные параметры, включая Emit  Diffuse  (Порождать диффузию)   и  Specula r  (Блик), а также Use ra y Trac e Shadow s (Использовать трассированные тени)   и Shado w Color (Цвет тени), довольно простые и  используются так же.

Качество изображения  можно корректировать  за счет установки  более высоких  значений параметров  Quality U  и   Quality V,  количества  выборок и   значений в  разделе  Anti-Aliasing Quality  (Качество сглаживания).   Однако  при  проверке сцен   рекомендуется  использовать  низкие значения.

Источник: Кундерт-Гиббс, Джон,  Ларкинс, Майк,  Деракшани, Дариус, Кунзендорф, Эрик,  и др., Освоение Maya  8.5.:  Пер.  с англ.  – М.:  ООО  «И.Д.  Вильямс», 2007.  – 928  с.:  ил.

По теме:

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий