Hard-surface Modeling v 3ds Max: Část třetí (Dalekohled – Texturování a nastavení scény) - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

25. srpna 2009, 00.00 | Vítám vás u třetí a poslední části seriálu zabývajícího se hard-surface modelingem, potažmo tvorbou dalekohledu s pomocí toho, co jsme se naučili v první části. Dnes se podíváme, jak náš model natexturovat pomocí procedurálních map. Co to znamená? A jak to bude vypadat? Hned uvidíte...

Vray a nastavení ID kanálů

První krok, který nás čeká, je trochu se obeznámit s Vray programem. O co jde? Je to vlastně renderovací program, který zajišťuje fotorealistické výsledky s mnoha možnostmi nastavení. Bližší teoretické informace naleznete na stránkách Chaos Group (odkaz), stejně tak i download free dema, které si stáhněte. Instalace je jednoduchá, postupujte podle pokynů a jste doma.

Vray není externím programem, nýbrž pracuje přímo uvnitř Maxu. Jako renderovací engine je defaultně nastavený Scnaline render, to potřebujeme změnit. Otevřeme si Render Setup (F10) a v záložce Common scrolujeme až dolů, k rolovací nabídce Assign Renderer. Otevřeme, zajímat nás bude řádek Production – klikneme na ikonku se třemi tečkami a zvolíme Vray (obrázek 1 – poznámka; tento úkon musíte provádět pro každou scénu zvlášť).

Máme nastaveno, Render Setup se nám teď podstatně změnil, ale tím se budeme zabývat až později. Nyní přejdeme přímo k našemu dalekohledu a nastavíme mu ID pro rozdílné textury.

Pokud se podíváte na libovolnou referenci, můžete si všimnout, že jinak vypadá můstek, jinak vypadá trubice, jinak schůdky, jinak štelovadlo… My tedy budeme chtít, aby i části na našem modelu vypadaly rozdílně.

Jednoduché, pokud máme model vytvořený z několika separátních částí – stačí vytvořit několik textur, na každou část natáhnout tu správnou a máme hotovo. Ale co když potřebujeme natáhnout více textur na jeden objekt?

Možností je několik. Nejpreciznější, avšak nejsložitější je pomocí UVW mapy, která, jednoduše řečeno, převede 3D objekt na 2D mapu (pokud jste odebírali ABC, stačí si vzpomenout na papírové skládačky, které bylo nutno vystřihnout a slepit. UVW mapa je v podstatě to samé, jen obráceně). Tuto mapu pak vyexportujeme do libovolného grafického editoru (PS, Gimp,…) a texturu nakreslíme. Jak jsem říkal, takto dosáhneme nejlepších výsledků, avšak už jen tvorba takové UVW mapy může trvat stejně dlouho jako vytvoření samotného modelu. Tato metoda nás tedy dnes nebude zajímat (podrobněji ji rozeberu v jiném chystaném tutoriálu).

Další možnost je, že si postupně označíme polygony, na které chceme dát jednotlivé textury a přiřadíme jim ID – čísla kanálů. Do těchto kanálů pak nasypeme textury a je hotovo. Tato metoda funguje nejlépe s procedurálními mapami, což jsou počítačově generované textury, k nimž není zapotřebí žádný bitmapový základ (ačkoliv někdy se bitmapy jako základu využívá; cokoliv vytvořeno skrze material editor bez použití bitmap je procedurální mapa). Nejčastější užití této možnosti je, pokud chceme něco otexturovat jednolitou, v základu stále stejnou mapou. Většina procedurálních textur nepotřebuje UVW mapy, v čemž tkví jejich hlavní síla. Ale samozřejmě odsaď pocaď – natexturovat dnešní dalekohled s pomocí ID kanálů a procedurálních map zvládneme, na komplexní model jakéhokoliv mecha budeme už potřebovat těžší kalibr.

Tak, toliko k teorii, pustíme se do praxe. Pokud se opět podíváme na referenční obrázek, uvidíme, že potřebujeme všehovšudy čtyři materiály – červený hladký jako základ, poté červený drsný na můstek a držadla na přední části trubice, černý pro vnitřek trubice a chrom pro oblast kolem čoček a štelovadlo. Možná se podivujete, jestli se díváme na stejný obrázek – díváme, pouze jsem usoudil, že oblast kolem čoček bude vypadat o mnoho zajímavěji s chromovým materiálem a jeho odrazy. Jak jsem zmiňoval minule, obrázku se nedržíme zuby nehty.

Začneme tím, že si ukážeme, kde ID nastavit. Označte dalekohled, přepněte se do Editable Poly a sub-mód Polygon. Rolujeme trochu níže, dokud nenarazíme na záložku Polygon: Material IDs (obrázek 2). Vidíme dvě kolonky, Set ID, kde přiřazujeme číslo kanálu vybraných polygonů, a Select ID, kde zadáním čísla kanálu vybereme příslušné, dříve určené polygony. Hned ukážeme.

Nejdříve ze všeho, kdykoliv budete pracovat s ID kanály, označte celý model (veškeré polygony, Ctrl+A) a přiřaďte mu v Set ID hodnotu 1. Proveďte i zde. Rovnou si ukážeme jak funguje Select ID – odznačte celý model a do příslušné kolonky vpište 1. Potvrďte entrem.

ID 1 bude kanál pro červený hladký povrch. Nyní se vrhneme na červený drsný. Označíme celý přední můstek jako na obrázku 3 a poté i držadlo na přední trubici (obrázek 4). Nastavte ID 2.

Nyní nastavíme chróm. Nejdříve vybereme schůdky (velmi vám pomůže označení polygonů uvnitř trubice a pak mačkání Grow, dokud nedojdete na okraj – pak stačí pouze vnitřek trubice odznačit) jako na obrázku 5 a poté i polygony v díře pro štelovadlo (obrázek 6). ID je 3.

Poslední ID kanál 4 přijde dovnitř trubice, jak lze vidět na obrázku 7.

Nyní se přesuneme ke štelovadlu. Jelikož budeme používat stejné materiály (i když jen dva z nich), nastavíme i stejné ID. Opět, označíme si celý objekt a nastavíme mu ID 1. Poté vybereme prostřední chromovou část (obrázek 8) a přiřadíme ID 3.

Tím máme rozdělování ID kanálů hotovo, nyní se vrhneme na tvorbu materiálů a přiblížíme si některé funkce Vray.

Tvorba materiálů

Nejdříve začnete tím, že si vytvoříme materiál, ve kterém bude možno přiřadit textury do příslušných ID kanálů. To učiníme tak, že si vybereme libovolnou kouli v Material Editor a klikneme na tlačítko s nápisem Standard. V okně Material/Map Browser vybereme položku Multi/Sub-Object (obrázek 9). Ze dvou možností vybereme Discard old material?

Jak možno vidět, objevilo se nám deset pozic pro deset materiálů. Pokud budete někdy mít více jak deset kanálů a tím pádem bude potřeba i více pozic pro materiály, nastavíte potřebný počet pomocí tlačítka Set Number. Nám budou stačit čtyři, takže můžete zbylých šest koulí vyhodit, ale nutné to není. Abychom se mohli mezi kanály orientovat, máte možnost si je v kolonce Name pojmenovat. Já to udělal takto – obrázek 10.

Pokračujeme první pozicí, pro červený hladký materiál. Klikneme na tlačítko s nápisem Standard, což nás přenese do poměrně známé nabídky pro práci s materiálem. My však chceme Vray materiál, což uděláme stejně jednoduše jako se zvolením Multi/Sub-Object, akorát místo něj zvolíme VrayMtl (obrázek 9, případně). Opět zvolíme Discard old material? Nyní si projdeme jednotlivé kolonky tak jak následují odshora dolů.

Diffuse – jednoduché, základní barva materiálu. Kliknutím na šedý čtvereček hned vedle nám umožní nastavit barvu pomocí hejblátek na paletě. Můžete zaexperimentovat, pro naše potřeby poté nastavte barvu na RGB: 172/25/0.

Roughness – nastavení hrubosti materiálu – čím vyšší hodnota, tím ostřejší stínování, což vyúsťuje v to, že se dá objekt placatější (i když je pořád stejný). Pro naše účely stačí hodnota 0.

Reflect – odrazivost materiálu, černá rovná se žádné odrazy, bílá vytvoří zrcadlo. Každý objekt v reálném světě odráží světlo a okolí, i kdyby jen zanedbatelně. Myslete na to při tvorbě materiálů. Hodnotu nastavíme na 44/44/44.

Highlight glossiness – falešné odrazy světla. Čím vyšší hodnota, tím ostřejší odraz. Zapneme/vypneme stisknutím L vedle kolonky s hodnotami. Necháme beze změny.

Reflection glossiness – Jednoduše lesklost. Čím nižší hodnota, tím rozostřenější budou odrazy okolí na objektu. Nastavíme na 0,5.

Subdivs – vyhlazení odrazů na objektu. Čím vyšší hodnota, tím hladší, tím ale také náročnější na renderování. Ponecháme defaultně na osmi.

Fresnel reflection – checkbox zapíná/vypíná odrazivost. Čtvereček vedle zapíná/vypíná Fresnel IOR. Obojí zapneme (fajfka a L).

Fresnel IOR – Nastavuje sílu odrazů. Každý materiál v reálném životě má jinou hodnotu, seznam hodnot většiny materiálů z reálného života najdete na internetu zadáním sousloví IOR list. Pro naše účely bude hodnota 5.

Max depth – tato hodnota ovlivňuje počat odrazů paprsku světla od povrchu. Čím vyšší hodnota, tím detailnější odrazy. Nám stačí 5. Toto nastavení silně ovlivňuje rychlost renderu.

Exit color – tato kolonka vás bude zajímat pouze, když nastavíte Max Depth na velmi nízké hodnoty (1,2). Ovlivňuje obarvení odrazu světla – když nastavíte na modro, bude obraz modrý, i když by jinak měl být odraz třeba oranžový. Necháme černou.

Refract a dále probereme později, při tvorbě čočky a materiálu. Nyní se přesuneme v panelu níže, do záložky Maps. Zde máme hromadu kolonek, do každé z nich můžete vložit libovolnou texturu či materiál a číslem v kolonce s posuvníkem ovlivníte velikost vlivu na finální výsledek. Nás teď bude zajímat hlavně kolonka Bump. Klikneme na ni.

Vyskočí nám tabulka, kde vybereme materiál Speckle. Jedná se o velmi jemné zrnění, které se nám bude v tomto konkrétním případě starat o to, abychom neměli červenou plochu tak jednotvárnou. Bump mapa je vlastně textura v rozsahu mezi černou a bílou, která se stará o práci s dopadajícím světlem a určuje, jak bude odraženo pro vytvoření iluze zvlnění povrchu – bump mapa vytváří deformace povrchu. Nejedná se o skutečné deformace, které by ovlivňovaly samotnou strukturu modelu. Jde pouze o jejich iluzi vytvořenou dopadajícím světlem. Můžete tak udělat například hrubé zvrásnění dřevěné desky, ale například vlnitý plech takto nevytvoříte (pouze iluze, žádná skutečnost).

Pustíme se do úpravy Speckle mapy. Přeskočíme kolonku Coordinates a vrhneme se na Speckle Parameters. Vidíme Size – nastavte na 0,1. Color 1 bude 51/51/51 a Color 2 164/164/164. Tím jsme změnili barvu jednotlivých elementů materiálu (podklad a tečky) a určili povrchu, jak má pracovat se světlem. Do tlačítka s nápisem Maps můžeme vložit další mapy, čímž ovlivníme vzhled jednotlivých elementů. Nám ale stačí takovýto výsledek, tudíž se vrátíme na úroveň VRay materiálu, ke kolonce Maps (použijeme tlačítko Go to Parent). Vše najdete zmapováno na obrázku 10.

Než budeme pokračovat dalším materiálem, nastavíme hodnotu Bump na 2 (kolonka s posuvníkem vedle návěští Bump). Nakonec se tlačítkem Go to Parent vrátíme na úroveň Multi/Sub-object a klikneme na ikonku Material u druhého ID. Nastavíme VrayMtl.

Tentokrát nepoužijeme Diffuse s jednou barvou, nýbrž do ní vložíme procedurální materiál. To ale uděláme později, nejprve se postaráme o vše v oblasti Reflect. Budu vypisovat jen parametry, které budou změněny. Nejmenované parametry jsou ponechány defaultně.

Reflect: 55/55/55
Refl. Glossiness: 0,5
Fresnel reflections: zatrhnuto/L
Fresnel IOR: 8,0

Vše najdete shrnuto na obrázku 11.

Nyní k Diffuse. Sjedeme dolů ke kolonce Maps, klikneme na ikonku vedle Diffuse a vložíme Cellular mapu. Jak vidno, tentokrát máme místo dvou elementů (jako u Speckle), elementy tři. To se nám hodí, protože když se koukneme na můstek a držák na referenci, vidíme, že je materiál trochu rozmanitější. Cell color je vlastně základní, podkladová barva – RGB je 135/11/11. Division Colors jsou pak barvy jednotlivých dalších elementů. První nastavíme na 128/128/128 a třetí na 0/0/0. Velikost elementů nám ale nevyhovuje, takže to taky nastavíme – dáme Cellular, Size 3.0 (velikost jednotlivých elementů) a Spread 1.0 (rozpětí mezi nimi). Zbytek necháme tak. Vše najdete na obrázku 12.

Vrátíme se o jednu úroveň výše a tažením dáme mapu ze slotu Diffuse do slotu Bump. Jako metodu zvolíme Instance (Swap prohodí původní mapu s cílovou a obráceně, Copy zkopíruje mapu do cílového pole a konečně Instance udělá to samé jako Copy, pouze s tím rozdílem, že veškeré změny v jedné textuře se automaticky provedou i na té druhé). Bump hodnotu necháme na 30.

Možná si říkáte, bump mapa pracuje s rozsahem černé a bílé, vždyť tam máme i červenou? Skutečně máme, ale netřeba se bát, program automaticky provede saturaci a převede barvu na odpovídající hodnotu černobílé stupnice. Vraťme se opět na Multi/Sub-object materiál.

Klikneme na ID 3 a vytvoříme chrom. Nic těžkého, staráme se vlastně jen o tři věci – Diffuse nastavíme na čistě černou, Reflect na čistě bílou a Fresnel IOR na 16. Vytvořili jsme takto téměř zrcadlový materiál. Pokud bychom vyrenderovali teď, chrom nebude vůbec vypadat jako chrom. Platí, že u vysoce odrazivých materiálů dělá materiál až věci, které odráží. Uvidíte později. Vrátíme se opět na Multi/sub-object a označíme čtvrté ID.

Tady nám jde pouze o černou barvu, promptně nastavíme v Diffuse a vrátíme se zpět. Co uděláme nyní je, že označíme oba objekty (dalekohled, štelovadlo) a přiřadíme jim materiály pomocí Assign Material to Selection (obrázek 13).

Dáme renderovat (F10, vpravo dole Render). Bude to chvíli trvat. Obrázek nevypadá zrovna k světu, zrovna jako na obrázku 14. To proto, že zde máme hodně odrazivých materiálů, které vlastně nemají co odrážet. Zatím necháme tak, budeme se tím zaobírat v poslední kapitole. Teď jsou na řadě čočky.

Tvorba a texturizace čočky

Modelování samotné čočky není vůbec nic těžkého, bohatě nám k tomu postačí cylindr s třemi height segmenty a nepříliš velkou tloušťkou. Celé to dosaďte na správnou pozici a radius upravte tak, aby odpovídal otvoru. Když máme, zkonvertujeme čočku do Editable Poly a vybereme dva okrajové polygony. Zvolíme nástroj Uniform Scale (R) a stáhneme je doprostřed, tak aby byly zhruba v jedné čtvrtině. Zmenšujeme jen po dvou osách, Z a X. Jakmile budeme mít, přidáme modifikátor Turbosmooth a případně ještě pomocí Uniform Scale zvětšíme velikost čočky tak, aby pasovala. Výsledek našeho snažení vidíme na obrázku 15. Nezapomeneme přidat čočku i na druhou stranu.

Nyní se pustíme do materiálu. Vybereme si prázdnou kouli v Material Editor a přiřadíme VrayMtl. Záložku Reflect jsme si již probrali, nyní je na čase podívat se na Refraction.

Refract – určuje průhlednost materiálu. Černá znamená, že nepropouští žádné světlo, bílá barva na posuvníku pak znamená úplné propouštění světla. Pro naše potřeby stačí 185/185/185.

Glossiness – ovládá ostrost procházejících paprsků. Hodnota 1 znamená perfektní ostrost, jako u čirého skla, hodnoty nižší způsobují rozostření. Nám stačí hodnota 1.

Subdivs – ovlivňuje kvalitu zobrazování procházejících paprsků. Podobně jako u Reflection subdivs, i zde, čím vyšší číslo, tím lepší výsledek, ale delší render time. Nám stačí defaultní hodnota 8.

IOR – ohýbání procházejících paprsků. Hodnota 1 znamená žádné ohýbání, tudíž se bude objekt jevit, jako by tam nebyl (bude pouze vrhat stín). Pro naše potřeby bude 1.6 hodnota dostačující.

Max Depth – udává, kolikrát bude kalkulován průchod paprsků objektem. Defaultní hodnota 5 bude dostačující.

Exit Color - pokud bude checkbox vedle zaškrtnutý, bude toto barva posledního průchodu paprsku objektem. V našem případě, pokud bychom tuto možnost povolili, pětkrát by prošly světelné parsky objektem a vytvořily odraz, na pošesté bude doplněna určená barva. Necháme neoznačené.

Fog Color – udává zabarvení procházejících paprsků. Pokud nastavíme červenou, bude i objekt mít červený nádech. Necháme bílou.

Fog Multiplier – čím vyšší číslo, tím více bude pohlceno paprsků, tím tmavější se bude zbarvení předmětu jevit. Necháme defaultně.

Fog Bias – čím vyšší číslo, tím průhlednější se budou některé oblasti jevit. Používá se v souvislosti s Fog. Necháme defaultně.

Máme probráno, nyní jen zbývá nastavit ještě nastavit hodnotu Reflect na 190/190/190. Aplikujeme na čočky a voilá, máme hotovo. Co zbývá nyní? Vytvořit prostředí, nasvítit a vyrenderovat. Jdeme na to.

Tvorba a nasvícení scény

Tvorba scény bude velmi jednoduchá, vytvoříme pouze prostředí, ve kterém se bude dobře odrážet světlo a samotné okolí ošidíme pomocí HDRI obrázku. O co jde? Jedná se o zkratku High Dynamic Range Imaging, která je v CG prostředí používána pro obrázek, který pomocí složitých technik dokáže věrně zachytit světelné jevy. HDRI obrázky jsou většinou poměrně objemné, avšak vyscoe kvalitní a vhodné pro vytváření náhradních scén. Samozřejmě, to co je na fotce, se ve finálním renderu nezobrazí (to už by bylo trochu mocné), avšak materiály se budou chovat tak, jakoby tam scéna byla – tudíž bude na obrázek reagovat a například zrcadlit. Sehnat takovou fotku většinou není nic jednoduchého, většinou se za ně platí, naštěstí jsou některé z nich zdarma, aby si jeden ozkoušel, co dovedou. Jedna takováto fotka může být stažena zde (