Autodesk Maya 2011: Budiž světlo! (1) - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

29. října 2010, 10.00 | Vítejte u další minisérie tutoriálů pro Autodesk Maya, ve kterém se budeme zabývat světly a nasvícením scén. V dnešním úvodním díle se podíváme, jaká světla nám nabízí Maya pro použití s integrovaným rendererem (Maya Software), a seznámíme se s jejich rozdíly.

Vítejte u další minisérie tutoriálů pro Autodesk Maya, ve kterém se budeme zabývat světly a nasvícením scén. V dnešním úvodním díle se podíváme, jaká světla nám nabízí Maya pro použití s integrovaným rendererem (Maya Software), a seznámíme se s jejich rozdíly.

Bez světel by to nešlo

Nebo že by ano? Každá nově vytvořená scéna totiž obsahuje takzvané Default Light – standardní světlo. S ním ovšem nemůžeme nijak manipulovat ani mu měnit parametry, pouze ho můžeme vypnout nebo zapnout, a to pomocí checkboxu v Render Settings Window:

Pokud se ptáte, jaký má tedy toto světlo smysl – poslouží v počátečních fázích tvorby, kdy potřebujete z nějakého důvodu zkontrolovat vzhled objektu na renderu, ale nechcete se zabývat přidáváním a nastavováním světel. Dokumentace dále uvádí, že je potřeba pro zobrazení scény v Shaded ([5]) zobrazení. Pokud ho vypnete a zároveň nemáte ve scéně jiné světlo, měly by všechny objekty „zčernat“ podobně, jako když si ve scéně bez světel zapnete klávesou [7] zobrazení světel – ale minimálně v Maye 2011 popsaná situace nenastane a objekty v Shaded zobrazení vypadají stejně se zapnutým i vypnutým Default Light.

K základní nabídce světel, dostupné z menu nebo přes Hotbox Create -> Lights, patří:

• Directional – směrové světlo, které vrhá svazek rovnoběžných paprsků jedním směrem. Slouží pro simulaci vzdáleného zdroje světla, například slunce.
• Point – emituje světlo rovnoměrně do všech směrů, podobně jako žárovky nebo třeba hvězdy.
• Ambient – kombinuje v sobě dva světelné zdroje, protože část světla se emituje do všech směrů ze světla, stejně jako v případě Point Light, zatímco druhá část je emitována směrem ke světlu jakoby z vnitřních stěn nekonečně velké koule, čímž se vytváří efekt odraženého světla (například od stěn místnosti).
• Spot – kuželové světlo, které emituje svazek paprsků rozbíhajících se do předem nastaveného úhlu, jako např. v reflektoru auta.
• Area – plošné světlo, emitující paprsky rovnoměrně z celé své plochy (kterou můžeme libovolně zmenšit či zvětšit). Fyzikálně přesnější (tvrdost a intenzita stínů klesá s rostoucí vzdáleností od světla), výpočetně náročnější.
• Volume – objemové světlo, osvětluje prostor vymezený jeho velikostí. Může být použito i jako „negativní světlo“, kdy naopak přidává stín („emituje tmu“).

• Color – barva světla. Jistě jste si všimli povědomé šachovnicové ikonky u tohoto parametru, která znamená, že lze namísto plné barvy přiřadit světlu jakoukoliv texturu
• Intensity – intenzita světla
• Shadow color – barva vržených stínů
• Decay Rate – schopnost simulovat klesající intenzitu světla ve větší vzdálenosti od něj

Do jednoduché scény (buď si stáhněte tu, kterou budu používat v následujících ukázkách, nebo můžete použit svoji) přidáme světlo typu Point, výše zmíněným způsobem vypneme Default Light a zkusíme vyrenderovat:

Světlo by tu bylo, ale jistě jste si všimli, že mu chybí stíny - a protože světlo a stín k sobě patří jako gin a tonic, hned je přidáme. Jejich výpočet je potřeba aktivovat každému světlu zvlášť, a to v Attribute Editoru:

Na výběr máme dvě možnosti, a to:

• Depth Map Shadows – Maya vytvoří pro každé světlo ve scéně takzvanou Depth Map, což je .IFF soubor uložený v adresáři aktuálního projektu, ve kterém je zaznamenána vzdálenost světla od všech objektů scény. Hlavní výhodou této metody je rychlost, která je i při vysoké kvalitě výrazně vyšší, než při použití raytracingu. Již vygenerované Depth Maps se dají také opětovně použít, za předpokladu, že se nezmění vzájemná poloha světla a objektů ve scéně, což přijde vhod zejména při renderování animací – například průlet kamery scénou, dlouhý řekněme 500 snímků, může využívat Depth Map spočítanou pouze jednou, a to na prvním snímku!
• Raytraced Shadows – při použití této metody Maya vyšle z každého světla určitý (předem nastavený) počet paprsků, ty dopadají na objekty ve scéně (čímž je osvětlí) a odrážejí se do kamery. Jde o fyzikálně přesnější metodu, dosahující věrněji vypadajících stínů a umožňující vytvářet například barevné stíny vrhané průhlednými materiály, světlejší a jemnější stíny s rostoucí vzdáleností od světla a podobně. Za tuto přesnost ovšem zaplatíme krvavou daň v podobě času potřebného pro výpočet.

Existují také situace, kdy nebudeme chtít, aby světlo vrhalo stíny – například budeme-li chtít prosvětlit nějakou část scény, vytvořit/zvýraznit odlesky na části modelu nebo protisvětlem zvýraznit obrys objektu. Poté jednoduše nezvolíme ani jednu z výše popsaných možností.

Zatím zvolíme DepthMap Shadows – zaškrtneme tedy checkbox „Use Depth map Shadows“ a nastavíme následující hodnoty:

• Resolution – rozlišení Depth Map, čím vyšší, tím lepší kvalita, ale delší výpočet.
• Filter size – určuje rozostření okraje stínu, čím vyšší hodnota, tím je vyšší rozostření, ale i doba výpočtu.

Zkusíme vyrenderovat:

Ve scéně je stále proto tma; abychom to napravili, zvýšíme parametr Intensity na 8.000 a můžeme i změnit Shadow Color na tmavě šedou. Zároveň nastavíme Decay Rate na Linear:

Výsledek vypadá takto:

Nyní si vyzkoušíme další typ světla – Spot. V Attribute editoru stačí současnému světlu změnit typ z Point na Spot:

Pomocí nástroje pro změnu rotace ( [R] ) nasměrujeme světlo na naše objekty:

a v Attribute editoru nastavíme následující parametry:

Oproti Point light nám tu přibyly důležité parametry:

• Cone Angle – úhel, ve kterém bude Spot emitovat světlo, čím větší, tím širší bude kužel světla.
• Penumbra Angle – úhel na krajích světelného kužele, ve kterém dojde k postupnému úbytku intenzity světla a tím k rozostření okraje. Čím vyšší hodnota, tím je přechod plynulejší. Tento úhel se přičítá z každé strany Cone Angle, tedy pokud v našem případě je Cone Angle 50° a Penumbra Angle 5°, výsledný úhel u vrcholu světelného kužele je 5° + 50° + 5° = 60°.

Řekněme, že nám ale kuželový tvar světla nevyhovuje. V sekci Light Effects můžeme zapnout tzv. Barn doors, jakási 4 virtuální stavitelná stínítka po obvodu světla, kterými můžeme jeho tvar řídit. Nastavíme jim úhel 18° a zkusíme vyrenderovat:

Nyní přidáme do scény ještě jedno světlo typu Ambient, abychom prosvětlili i tu její část, kam nedosvítí Spot:

Nastavíme mu Intensity na 1,25; Spot snížíme Intensity na 1,5 a Penumbra Angle nastavíme na 20°.

Málokdy si vystačíte jen s jedním světlem ve scéně, je proto dobré vyzkoušet si účinky každého z nich a zkoušet je kombinovat:

Změnil jsem typ světla ze Spot na Directional, nastavil mu žlutooranžovou barvu, Ambient světlu jsem pak nastavil barvu světle modrou, abych ukázal, jak snadno lze pouhou změnou barvy a typu světla (světel) změnit „atmosféru“ výsledného renderu.

Závěr

Dnes se nám v Maye rozsvítilo, příště si ukážeme pokročilejší techniky - Raytracing, Final Gathering a Global Illumination za použití externího rendereru MentalRay.