Autodesk Maya 2011: Budiž světlo! (3) - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

22. listopadu 2010, 00.00 | V dnešním článku se zaměříme na další metodu nepřímého osvětlení – Environment lighting, tedy „nasvícení pomocí prostředí“, a podíváme se i na možnosti toho, jak v Maye simulovat chování a působení Slunce a oblohy.

HDRI

neboli High Dynamic Range Image je obrázek, kterou přiřadíme našemu prostředí (představme si ho jako nekonečně velkou kouli, obklopující scénu). Na základě informace o jasu/kontrastu obrázku (textury) Maya vygeneruje světlo, které vyšle do scény – odtud také další název této metody, Image-based lightning.

Obrázek, nebo chcete-li textura, je nejčastěji fotografie nějakého prostředí, buď panoramatická, nebo sférická. Existuje ale například i specializovaný software na generování HDRI map studiového osvětlení (HDR Light Studio LINKSEM).

Krom osvětlení scény se zároveň HDRI mapa odráží ve všech lesklých površích ve scéně, čímž vytvoří realistické odrazy na materiálech jako sklo, chrom, lak auta atd.

Práce s HDRI v Maye

Nejprve potřebujeme nějakou HDRI mapu, pro naše účely postačí si stáhnout některou ze zdarma dostupných map Paula Debevce, průkopníka HDRI, z jeho stránek. Já jsem vybral tuto:

Poté potřebujeme nějakou scénu, kterou budeme osvětlovat. Můžete si vytvořit vlastní, nebo si stáhnout následující:

Scéna je zatím osvětlena pouze za pomoci MentalRay a Final Gathering-u bez pomoci dalších světel.

Nejprve musíme Maye říci, že chceme používat Image-based lighting, což provedeme v Render Settings, na záložce Indirect Lighting v sekci Environment:

Scénu obklopila koule:

které v Atribute editoru přiřadíme naši texturu prostředí:

• Mapping nastavíme na Angular, aby odpovídal typu textury a ta se tak korektně mapovala
• Infinite sděluje Maye, zda má nebo nemá při výpočtu brát v úvahu velikost koule. Pokud je zaškrtnutý, Maya uvažuje kouli jako nekonečně velikou. Změna tohoto nastavení změní výsledný vzhled nasvícení a zároveň je výpočet s konečnou velikostí koule o něco náročnější.
• Hardware Alpha – určuje, jak (ne)průhledná je koule s HDRI mapou v Shaded zobrazení scény
• Color Gain – zjednodušeně řečeno umožňuje regulovat intenzitu generovaného světla

Můžeme zkusit vyrenderovat:

Tím, že jsme přidali ještě další zdroj světla, tedy HDRI mapu, máme najednou výsledný render „přepálený“. Opravit to můžeme:

1. Snížením hodnoty Color Gain pro HDRI mapu
2. Snížením hodnoty Primary Diffuse Scale v nastavení Final Gathering-u
3. Snížením V hodnoty Backgound Color (ve vlastnostech kamery)

Výsledek:

Složitější scéna z mojí produkce osvětlená stejným způsobem (HDRI mapa a Final Gathering + 2 pomocná světla typu Area a Spot)

Spot light s Raytraced stíny v ukázce výše slouží jako primární zdroj světla ve scéně, FG mu sekunduje a prokresluje detaily. HDRI mapa má primárně za úkol vytvořit realistické odrazy na povrchu modelu. Area pak nevrhá žádné stíny, ale slouží k vytvoření odlesků na té části modelu, která je obrácená ke kameře.

Jak je vidět, HDRI mapy mohou v kombinaci s dalšími technikami nepřímého osvětlení (FG, GI) významně přispět k velmi kvalitnímu, realisticky vypadajícímu výstupu.

Physical Sun and sky

možňuje simulovat chování a působení Slunce a oblohy. Ukážeme si jeho působení ve scéně, kterou jsem použil už v minulém díle, mírně upravenou verzi pro dnešní tutoriál si můžete stáhnout:

Otevřeme si scénu a vytvoříme Physical Sun and sky (PSAS) - kliknutím na tlačítko Create v Render Settings na záložce Indirect Lighting, opět v sekci Environment:

Tím jsme vytvořili nové světlo typu Directional Light, které má implicitní název Sun, a také node mia_physicalsky a jejich propojení se zvolenou kamerou. Pokud z nějakého důvodu přidáme do scény kameru po vytvoření PSAS, musíme je propojit ručně pomocí tlačítka „Update camera connections“ v mia_physicalsky node.

Slunce (sun) můžeme libovolně přesouvat a natáčet do požadovaného směru jako kterékoliv jiné světlo, čímž krom směru paprsků ještě určujeme denní dobu (pokud je světlo kolmo nad scénou, je poledne, pokud svírá s rovinou úhel řekněme 10°, výsledkem bude nasvícení jako při západu slunce. Nyní ho nastavíme například takto:

Zkusíme vyrenderovat:

Výsledný vzhled můžeme dále ovlivnit sadou parametrů, které nabízí node mia_physicalsky:

Omezím se na popis pouze těch nejdůležitějších:

• Haze – „zamlžení“ nad/před horizontem
• Red/Blue shift – tónování výsledného obrazu do modra/červena
• Horizon height – výška/hloubka horizontu nad/pod středem scény; používá se pro korekci polohy horizontu vůči objektům ve scéně (příklad: vymodelovali jste hlubokou propast, z níž se kamera dívá nahoru k jejím okrajům. Propast má hloubku 50 m, její dno je ve středu soustavy souřadnic. Horizon Height musíte nastavit na +50, aby osvětlení odpovídalo podmínkám ve scéně)
• Horizon Blur – rozostření horizontu
• Ground color – barva virtuální „podlahy“ scény. Zvolená barva má vliv na tónování scény – chová se podobně, jako by šlo o skutečný objekt se Surface Shaderem typu Lambert a zvolenou barvou v „Diffuse“ kanále.
• Night color – nejtmavší barva, jakou může mít obloha (například při západu slunce)
• Sun Disk Intensity – intenzita slunečního svitu
• Sun Disk Scale – velikost slunce na obloze

Pokud si trochu pohrajeme s implicitními hodnotami:

můžeme dostat třeba takovýto výsledek:

Podrobný popis všech parametrů s příklady samozřejmě naleznete v dokumentaci, zejména doporučuji všem k prostudování obsáhlý text „Mental Ray for Maya architectural guide“ v sekci mental ray.