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Tutorial 08b: mr Portal Sky (iluminación interior con Mental Ray)

imuminacionmr_imagenEn el mundo real, la iluminación afecta nuestras vidas desde ángulos muy variados: permite distinguir siluetas y formas, afecta nuestros estados de ánimo (por ejemplo, las luces de una discoteca), nos alerta sobre peligros u otras indicaciones (semáforo, sirenas, etc.), nos entretiene, etc. Existen muchas fuentes de luz natural y artificial que nos generan muchas variables de iluminación. Intentar emular esas variables en un espacio 3D es el objetivo de las herramientas de iluminación en 3DSMAX. El programa basa a su representación de la iluminación en el ángulo que inciden los rayos en las caras de los objetos. Si este ángulo es perpendicular la iluminación es máxima, en ángulos menores esta irá decreciendo hasta desaparecer cuando los rayos queden tangentes a la superficie.

En este tutorial veremos la forma más sencilla para iluminar un espacio interior utilizando el motor de render denominado Mental ray, que viene junto a 3DSMAX.

Preparando la escena

Para lograr una adecuada iluminación interior en cualquier motor de render se requiere de varios procedimientos o pasos previos ya que al contrario de lo que se cree, iluminar un interior en 3D no es sólo colocar una o más ampolletas sino que además requeriremos de varias luces auxiliares que iluminarán las zonas no visibles u oscuras, y en algunos casos se requerirá la utilización de algunas luces especiales exclusivas del motor de render.

Un sistema de iluminación básico de un objeto se compone de lo siguiente:

– Una luz principal que proyecta la sombra e ilumina el objeto completo (puede ser una luz artificial o la luz del Sol), con una intensidad moderada-alta y sombras activadas.

– Dos luces denominadas “de relleno” que se colocan en la parte trasera del objeto (usualmente una en cada lado), que tienen por función iluminar las zonas oscuras de este. Estas luces tienen mucho menos intensidad y tienen desactivadas las sombras.

Esto se puede ejemplificar claramente en el siguiente esquema:

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Planta y vista de cámara de un esquela básico de luces. La luz omni amarilla corresponde a la luz principal (de intensidad 1) que proyecta la sombra y en verde, las omni utilizadas para cubrir las zonas oscuras (de intensidad 0,4, de relleno). Abajo, el render generado por este sistema.

imuminacionmr_esquemarender

En este caso el sistema básico puede funcionar bien en escenas exteriores aunque por ser precisamente “básico”, debemos mejorarla agregando el rebote de luz o GI y cambiando la luz principal por un sistema de iluminación solar más preciso como Daylight. Sin embargo, para el caso de las escenas interiores y sobre todo si renderizamos con el motor de render Mental Ray, nuestra iluminación deberá considerar los siguientes pasos:

– Colocar un sistema de iluminación solar (Sunlight o Daylight).
– Asignar un fondo de “cielo” mediante una imagen bitmap o utilizar el mapa mr Physical Sky.
– Agregar la Iluminación Global o GI (Photon Mapping).
– Agregar la o las luces fotométricas requeridas por el espacio interno o nocturno.
– Agregar luces auxiliares sin sombras, para iluminar zonas oscuras o no iluminadas por las luces principales.
– Emular la luz de los vanos mediante la luz llamada mr Sky Portal.
– Agregar efectos como volume Light (optativo).
– Controlar la claridad y el control de exposición de nuestro render mediante la opción Exposure control.
– Controlar parámetros de render, como Diffuse bounces y Noise reduction. También se debe ajustar la calidad de la imagen.

Para este tutorial utilizaremos una escena básica de un espacio interior sencillo, y puede ser descargada en el siguiente enlace:

Descargar archivo base para el tutorial (3DSMAX 2015)

Ahora abrimos 3DSMAX y configuramos el motor de render en Mental Ray. Abrimos el archivo de la escena en el programa y tenemos lo siguiente:

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En este caso tenemos una espacio sin materiales aplicados. Lo primero que haremos será insertar el sistema Daylight desde el ícono Systems del panel de creación. Es importante colocar el valor de EV en 15 tal como nos indica el Daylight al ser insertado en la escena (clickeando en la opción “Yes”):

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imuminacionmr_00cAl dibujar el Daylight, intentaremos dejar el compass (puntos cardinales) más o menos en el centro de la habitación para que la iluminación sea más precisa. Luego de hacerlo, vamos a motion y configuramos los parámetros de fecha, lugar y hora de acuerdo a la imagen del lado. En este caso dejaremos como zona geográfica Santiago de Chile, la hora será las 10:00 am, el mes será el 6 (Junio) y North direction estará en 270. Un aspecto importante a considerar es que si tenemos el 3DSMAX Design este automáticamente nos preguntará si queremos asignar el cielo especial para mental Ray llamado “Mr Physical sky”, pero si tenemos el 3DSMAX normal debemos configurarlo mediante el panel de modificar del sistema Daylight. Para esto seleccionamos la luz Daylight y en el panel modificar cambiaremos la opción de Sunlight (luz de Sol) por mr Sun y en Skylight (luz de cielo) por mr Sky. Al elegir esta última opción, el programa nos dará la opción de asignar el cielo mr Physical Sky y evidentemente elegiremos la opción “yes”.

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Aceptamos y luego realizaremos un render para ver el resultado:

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En este caso la imagen no tiene GI aplicado ni tampoco se han configurado otras opciones, por lo tanto ahora agregaremos el GI desde Render Setup >> Indirect Ilumination >> Enable Gobal Ilumination (GI) o Photon Mapping (GI).

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Si realizamos un render nuevamente, el resultado es el siguiente:

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Como vemos la escena está demasiado saturada de luz y por ello no es realista. Para mejorar el render iremos a Rendering >>> Exposure Control y ajustaremos los valores de exposure control. Elegiremos la opción mr Photographic Exposure Control:

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Ahora ajustaremos los valores de EV (Exposure Value). En el caso de iluminaciones con Mental Ray, los valores recomendados son:

Para escenas exteriores: 15 o 16.
Para escenas interiores: 10 a 12.
Para iluminación nocturna: 2 a 6, dependiendo de la iluminación aplicada. Se recomienda dejar Daylight en una hora nocturna en lugar de apagarlo o removerlo y si hacemos lo último, podremos colocar una luz Skylight (de tipo standard) y activando el mapa mr Physical Sky.

Tip: los valores de EV también pueden no ser cerrados, es decir, podremos asignar valores como 11.5, 10.34, etc.

Para nuestro ejemplo colocamos el valor de EV=15 y realizamos un render:

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Notamos que nuestro render es demasiado oscuro ya que como vimos antes, este valor se recomienda para escenas exteriores. Para nuestro ejemplo, colocamos el valor de EV=11 y realizamos un render:

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Nuestro render está mucho mejor y ya tiene una apariencia más realista. El siguiente paso es colocar luces artificiales que serán las que lleva nuestro espacio por defecto. En la vista top, colocaremos una luz photometric de tipo free en el plafón y luego realizamos un render:

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Tip: se recomienda insertar las Free Lights en la vista Top, ya que por defecto apuntarán hacia abajo. Si luego se quiere especificar un target activamos la opción Targeted.

imuminacionmr_06bEvidentemente el plafón no tiene material aplicado pero esto lo resolveremos más tarde. Para el resto de las lámparas, estas serán de tipo Photometric y serán spotlights pero invertidas hacia arriba y ajustando los parámetros de HotSpot y Falloff. En este caso, las copias de las tres luces deberán ser de tipo instance. Realizamos el Render para ver el resultado:

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Ahora colocamos la luz del apliqué la cual deberá ser similar a las anteriores, pero en este caso es una copia de las luces de la lámpara. realizamos un render para ver el resultado:

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En este caso ya tenemos la iluminación artificial aplicada pero puede que tenga demasiada intensidad de luz. Podremos ajustar esto simplemente modificando la cantidad de Cd (candelas) junto con varias los parámetros de EV y hacer pruebas de render hasta conseguir un resultado adecuado, aunque dependerá de qué tipo de iluminación estemos realizando. Debemos recordar que los valores en candelas son reales y dependerán del tipo de lámparas o ampolletas utilizadas en la iluminación de los espacios. Los valores más comunes en Candelas para las luces más conocidas son:

Vela o bujía: 1 Cd.
LED de potencia:  90 Cd.
Lámpara incandescente 40 W: 40 Cd.
Lámpara incandescente 100 W: 130 Cd.
Lámpara fluorescente 40 W: 200 Cd.

En nuestro ejemplo ocuparemos los valores dados en los templates de la luz fotométrica pero NO ocuparemos el template mismo pues estos cambiarán el tipo de luz. Los valores a utilizar son:

– Plafón de cielo: 140 Cd (100W),
– Lámparas: 70 Cd (60 W)
– Apliqué lateral: 95 Cd (75 W).

Al realizar el render el resultado es el siguiente:

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En este caso las luces artificiales son mucho menos notorias que al principio ya que las candelas son valores reales de iluminación y además debemos recordar que en el caso de la iluminación diurna, la luz natural siempre predominará por sobre la artificial. Si queremos ajustar la iluminación a Nocturna por ejemplo, debemos dejar el Daylight a una hora que sea de noche (20:00 hrs en adelante) y además bajar los valores de EV para conseguir un resultado óptimo:

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El mismo render anterior pero esta vez se ha asignado el valor de EV=5 y la hora de Daylight es 22:00 hrs.

imuminacionmr_10bVolviendo a nuestra escena, a pesar de que esta está iluminada mediante luz natural y artificial, notamos que hay zonas que están un poco oscuras. Podemos mejorar esas zonas aplicando luces auxiliares que resaltarán estas sin afectar a la composición general. Lo importante es que estas luces tengan una distribución de tipo uniform diffuse para no sobreiluminar el resto de los elementos, y que por supuesto tengan una menor intensidad de Cd. En el ejemplo se ha considerado una luz con un emit from shape de tipo rectangle y con una intensidad de 70 Cd para la zona detrás del sillón, y abajo el render resultante:

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Render original.

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Render con luz de relleno detrás del sillón.

Es importante destacar además que este tipo de luces tiene desactivada la opción shadows ya que al ser de “relleno”, no nos interesa que proyecten sombras.

Luz mr sky Portal

Si realizamos el render notaremos que la luz de los vanos no es emulada de forma correcta ya que en la realidad, al entrar la luz a través de estos tienden a formar zonas iluminadas en los cielos y en los lados adyacentes a estos. Para resolver este problema agregaremos un tipo de luz exclusivo de Mental Ray: se trata de mr Sky Portal. Este es un tipo de luz de área que al ser colocado en los vanos, emula el efecto de la luz que se producen en estos.

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Para colocar la mr Sky Portal, la dibujaremos de la misma forma que un rectángulo y de preferencia en las vistas donde sean visibles los vanos (Left o Right) ya que lo que debemos tener en cuenta es que las medidas del rectángulo de esta luz deben ser similares a las del vano y también debemos considerar que se deben colocar de lo más cerca posible de la abertura. Otra cosa que notaremos en mr Sky Portal es que en su centro existe una flecha la cual nos indicará hacia dónde se generará el efecto, la cual siempre deberá apuntar hacia el interior del espacio.

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Realizamos un render para ver el resultado. En este caso se compara el render original versus el nuevo render con mr Sky Portal aplicado:

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Render original.

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Render con mr Sky Portal en el vano de la ventana.

Si tomamos nuestro mr Sky Portal y nos vamos al panel modificar, encontraremos los siguientes parámetros:

mr Skylight Portal Parameters:

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On Multiplier: determina la intensidad de la luz del portal. Su valor por defecto es 1.

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El render anterior pero con parámetro On multiplier en 10.

Filter Color: es el color de filtro del portal. Podemos cambiarlo clickeando el color por defecto (blanco).

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El render anterior con On Multiplier en 1, pero con Filter Color en amarillo.

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El render anterior con On Multiplier en 1, pero con Filter Color en rojo.

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El render anterior con On Multiplier en 1, pero con Filter Color en verde.

Shadows On: activa o desactiva la proyección de sombras. Por defecto sólo las arroja en los objetos que están en el sentido de la flecha.

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Render original.

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El render anterior pero con sombras desactivadas (shadows off).

From “Outdoors”: cuando está activado este además arroja sombras en los objetos fuera del portal; es decir, en el lado contrario al que apunta el ícono de la flecha. Está desactivado por defecto, debido a que encenderlo puede aumentar significativamente los tiempos de render.

Shadow Samples: determina la calidad general de las sombras proyectadas por el portal. Si la imagen renderizada aparece granulada, se debe aumentar este valor (aunque aumentará también el tiempo de render).

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Render original con Shadow samples en 16.

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Render con Shadow samples en 256.

Dimensions: determina el largo (Lenght) y ancho (Width) del rectángulo del portal. En este caso la idea es que sea lo más parecido posible a la dimensión original del vano.

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Flip Light Flux Direction: determina la dirección en la que fluye la luz a través del portal. El icono de la flecha siempre debe apuntar hacia el interior para que el portal pueda emitir luz desde el cielo o el medio ambiente. Si la flecha apunta hacia afuera, se debe activar esta configuración para invertirla ya que provocará errores en la iluminación.

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Advanced parameters:

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Visible to Renderer: al activarlo, el portal será visible en el render. Si se activa esta opción evitaremos que los objetos que están fuera de la ventana aparezcan en nuestra escena.

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Render original en el cual se ha agregado un cilindro afuera del espacio.

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Render con la opción visible to render activada, que hace que no se vea el cilindro.

Transparency: filtra la vista fuera de la ventana. El cambio de este color no cambia la luz que entra pero tiene el efecto de oscurecimiento de los objetos externos, que puede ayudar si están sobre expuestos.

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Render con Transparency color en amarillo.

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Render con Transparency color en rojo.

Color Source Group: establece la fuente de la luz a partir del cual el mr Sky Portal deriva su iluminación. En este parámetro tenemos 3 opciones que son:

Use Existing Skylight: utiliza la Skylight. Por defecto, mr Sky Light usa el mapa de entorno llamado mr Physical Sky en sus valores predeterminados y este tiende a dar una iluminación azulada, como la luz de cielo en el mundo real.

Use Scene Environment: utiliza el mapa de entorno (environment map) para el color de la iluminación. Se debe usar esta opción si environment map y skylight son de diferentes colores, y se desea utilizar este último para la iluminación interior.

Custom: permite utilizar un mapa personalizado o una textura para la coloración de iluminación.

Es importante que agreguemos mr Sky Portal en CADA UNO de los vanos que queremos que se aplique el efecto, por lo tanto podremos dibujar una de estas luces para después copiarla (como copy o instance) para luego colocarla y editarla en el resto de los vanos si es necesario.

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Aplicación de mr Sky Portal en un ejemplo concreto.

Ajustando el render mediante Final Gather

Una vez que tengamos los mr Sky colocados aplicaremos materiales. en el archivo del tutorial esto es fácil ya que estos ya vienen predefinidos al activar el editor de materiales (M), por ello es cosa de ver los nombres de estos y luego arrastrarlos a los elementos. Una vez terminada la materialización realizamos un render:

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Nuestro render ya se ve de una manera más creíble y realista pero tendrá granos en la imagen. Podremos editar el render en cualquier momento modificando los materiales, las luces, los mr Sky Portals y las configuraciones en Exposure Control. También podremos mejorar nuestro render yendo a Indirect Ilumination >> final gathering y modificando los parámetros generales de Final Gather:

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Los parámetros que podremos modificar son:

Enable Final Gather: activa la opción Final Gather la cual permite que la escena se ilumine debido a la luz directa y también al efecto del rebote de los rayos, mejorando la calidad de la solución de iluminación global o GI. Debemos tener cuidado con esta opción pues si tenemos uno o más mr Sky Portals colocados, GI activado y desactivamos Final Gather nos arrojará error en la iluminación de los mr Sky Portals.

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Render de la escena sin GI ni Final Gather, con un mr Sky Portal colocado.

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Render de la escena sin GI pero con Final Gather activado, con un mr Sky Portal colocado.

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Render de la escena con GI activado, mr Sky Portal colocado y Final Gather desactivado, mostrando un error en la iluminación del mr Sky Portal.

Multiplier: controla la intensidad de la luz de final Gather (por defecto es 1). Mientras más alto es el valor mayor es la iluminación dada por Final Gather.

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Render de la escena con Multiplier de Final Gather en 5.

FG Precision Presets: esta opción ajunta automáticamente los valores inferiores del cuadro, y permite configurar diversas calidades de render desde Draft (borrador) a Hery High (muy alta). A mayor calidad de Final Gather mayor será el tiempo de render. Si modificamos de forma arbitraria los valores, FG Precision Presets pasará al modo Custom.

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Render de la escena en calidad Draft.

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Render de la escena en calidad High.

Los parámetros inferiores de Final Gather que podemos editar son los siguientes:

Initial FG Point Density: se refiere a la densidad de la trama de puntos de medición de la luz del render (por defecto es 0,8). Un número mayor de puntos reducirá la cantidad de ruido (noise) de la imagen dándole a esta más detalle. Sin embargo en esta opción lo ideal es colocar valores menores a 10 pues valores mayores generarán mucho tiempo de render.
Rays per FG Point: al igual que en el parámetro anterior, a mayor cantidad de rayos por punto menos noise (ruido) y mayor detalle en la imagen final (por defecto es 250). Sin embargo, debemos tener cuidado con los valores que asignemos para no aumentar innecesariamente el tiempo de render. Los valores aconsejables para este parámetro son:
– Cuando sólo hay un punto de luz: de 100 a 500 rays (aunque se puede llegar a 1.000 o incluso 10.000).
– Si la escena tiene varios puntos de luz: 50 rays.
Interpolate Over Num. FG Points: esta opción hace que Final Gather coloque puntos en la escena que recojan información de la luz y la envíen a la cámara (por defecto es 30). Si subimos el valor disminuirá el ruido o noise. Interpolate se define como los pasos para llegar de un píxel a otro de la imagen. Por ende a mayor valor de interpolate, habrá mayor suavidad en la imagen. Debemos tener en cuenta que si aplicamos valores muy altos el suevizado será demasiado y por ende se perderá detalle (el efecto será similar al desenfoque o blur). Sin embargo, un mayor valor de interpolate Over Num. FG Points no aumenta el tiempo de render. Por ello se recomiendan valores menores a 200.
Diffuse Bounces: asigna el número de rebotes de luz difusa. Mientras tengamos valores más altos más se iluminará nuestra escena, como consecuencia de la luz indirecta. Los rebotes no afectrán al noise ni al suavizado, pero aumentan el tiempo de render.  Usualmente los valores de este están entre 2 y 5, sin embargo no se recomiendan valores mayores a 10.
Tip: si a pesar de aumentar el número de Diffuse Bounces seguimos necesitando aumentar el brillo de nuestra escena podemos hacerlo manejando los valores de EV en mr Photographic exposure Control.

También podemos ajustar el parámetro Noise Filtering a fin de reducir la cantidad de ruido y la granulometría que tenga el render, seleccionando las opciones High, Very High o Extremely High (aunque esto aumentará el tiempo de render).

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El render anterior pero con Noise filtering en High.

Otro cambio que podemos hacer y que ayudará mucho a la calidad del render es ajustar la opción Image Precision (Antialiasing) al valor Min 1, Max 16 o superior, ya que esto hará que los granulos iniciales desaparezcan aunque evidentemente esto aumentará significativamente el tiempo de render. Esta opción puede ser modificada en los parámetros de la imagen que se ubican debajo de la imagen renderizada, tal como se muestra en la imagen:

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O también en la persiana Render Setup >>> Renderer >>> Sampling Quality, donde modificaremos loa valores de Minimun y Maximum:

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El render anterior pero con Shadow Samples de mr Sky Portal en 64 y Noise filtering en Standard. En este caso el valor de Image Precision es de Min 1, Max 16 y FG Bounces (Diffuse bounces) en 2.

A pesar de este tutorial es bueno recordar que la iluminación de escenas requiere muchísima práctica y sobre todo realizar muchas pruebas de iluminación y render, además que debemos tomar en cuenta la adecuada colocación de materiales en nuestra escena.

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Render realizado con Image Precision (Antialiasing) en 1/16, FG Precision Presets en medium, con el valor de EV=11 y con el valor de multiplier de Photon Mapping (GI) en 2.

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Render realizado con Image Precision (Antialiasing) en 1/16, FG Precision Presets en medium y con el valor de EV=11, pero se han cambiado los materiales de las lámparas y el apliqué por un material standard, a excepción del material del plafón.

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El mismo render pero esta vez es de carácter nocturno, realizado con Image Precision (Antialiasing) en 1/16, FG Precision Presets en medium y con el valor de EV=5, se ha desactivado el fondo mr Physical Sky y la luz de relleno, además que se le ha cambiado el material de los marcos de la ventana.

Este es el fin de este tutorial.

Bibliografía consultada: Blog de Roberto Ortiz, tutoriales de Mental Ray y V-Ray.

http://robertortizrobertuz.blogspot.cl/2014/10/3ds-max-mental-ray-vray-varios-trucos-y.html

Tutorial 09: Render y GI, parte 3: Iluminación artificial

acad3d_09c_GI_renderCuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination o Iluminación Global) lo que en realidad tenemos es la Iluminación Indirecta, es decir, el rebote de la luz entre las diferentes superficies y por consiguiente la mezcla de colores entre ambas. En las antiguas versiones de AutoCAD lograr GI era prácticamente imposible, pero gracias a las mejoras del programa y sobre todo la adición del motor de Render Mental Ray desde 3DSMAX, podremos realizar configuraciones y renders bastante realistas y creíbles. Podremos configurar diversos parámetros de GI para lograr mayor realismo o generar ciertos efectos especiales de iluminación. A diferencia de otros programas como 3DSMAX, AutoCAD nos genera la iluminación GI de manera prácticamente automática sin necesidad de agregar luces extras ni recordar configuraciones especiales.

En esta tercera parte del Tutorial 9, veremos las luces artificiales disponibles en AutoCAD y su aplicación práctica.

Definiendo luces en AutoCAD

luces_acad003En AutoCAD definiremos las luces en la persiana Render, donde encontraremos el primer grupo llamado Lights. Al hacer click en la flecha del lado de la opción podremos crear todas las luces disponibles en el programa. Tenemos cuatro tipos básicos de iluminación que son los siguientes:

Point (comando POINTLIGHT): corresponde a la luz de punto u “omnipresente”, la cual ilumina hacia todos lados de forma similar a una ampolleta.

Spot (comando SPOTLIGHT): corresponde a la luz de cono la cual posee una fuente y un objetivo o target, la cual ilumina de forma similar a una linterna.

Distant (comando DISTANTLIGHT): corresponde a la luz paralela a la tierra, o sea, la luz solar.

Web (comando WEBLIGHT): Corresponde a la luz de tipo fotométrica o la luz que utiliza valores reales de iluminación.

Si creamos luces mediante la barra de comandos escribiremos light. Al hacerlo de cualquiera de las dos formas se nos mostrará lo siguiente:

luces_acad001

En este cuadro se nos indicará que la luz por defecto de AutoCAD (la que nos permite ver los objetos) debe ser desactivada para ver el efecto de las luces. Debemos clickear en la primera opción para continuar (Turn off the default lighting).

Si lo hacemos mediante el comando light, se nos mostrarán las siguientes opciones en la barra de comandos:

luces_acad002

Aquí podremos elegir las luces descritas anteriormente y además tendremos nuevas opciones que son:

Targetpoint: agrega un objetivo o target a la luz de punto.

Freespot: quita el objetivo o target a la luz de tipo spot.

freeweB: quita el objetivo o target a la luz de tipo Web.

Una de las cosas buenas de AutoCAD es que al igual que en 3DSMAX, podremos insertar un solo tipo de luz y luego podremos cambiarlo por otro simplemente editando sus propiedades o parámetros. Para entender esto realizaremos el siguiente ejercicio: abriremos al archivo DWG adjunto al final de este tutorial el cual nos mostrará lo siguiente:

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En este caso tendremos un espacio modelado y con materiales aplicados. Ahora aplicaremos una luz de tipo point mediante la opción Create light >> Point o mediante la barra de comandos. Al hacerlo, podremos insertar en la vista de planta la luz simplemente haciendo click en el punto donde queremos que esta se posicione. En la barra de comandos nos aparecerá lo siguiente:

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Aquí podremos definir las siguientes opciones:

Name: podremos asignar un nombre a nuestra luz. Idealmente debemos nombrar nuestras luces según lo que estemos iluminando como por ejemplo luz de comedor, dormitorio, etc.

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Intensity factor: nos permite definir la intensidad de la luz. Mientras este sea más alto, la luz será más intensa y si es muy bajo, tenderá a la oscuridad.

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Render con intensidad de la luz en 0.1

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Render con intensidad de la luz en 1 (por defecto)

Status: define si la luz está prendida (ON) o apagada (OFF). Si está apagada no podremos ver nada en en render.

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Photometry: permite cambiar opciones de fotometría como intensidad (Intensity) y color (Color).

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Al entrar al modo Intensity podremos elegir la unidad lumínica que queremos asignar: además de la unidad standard de Candelas (Cd), están disponibles las unidades Flux o Illuminance. Podremos elegir cualquiera de las 3 y escribir los valores reales para que la luz funcione.

En el caso de la opción Color, podremos elegir el tipo de color de luz mediante lámparas predefinidas (las cuales deberemos conocer su nombre pues debemos escribirlas tal cual) o cambiar al modo Kelvin en que dependiendo del valor que le indiquemos, la luz será más fría o más cálida. El valor standard de Kelvin es de unos 3.600, por ende los valores menores a este generarán luz cálida y los valores mayores generarán luz fría. Estos valores serán vistos más abajo.

Importante: los valores mínimos y máximos de Kelvin son 1.000 y 20.000.

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Render realizado con 500 Cd, en color se ha elegido Kelvin y a este se le ha asignado el valor de 1.000, donde notamos que la luz es “cálida”.

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Render realizado con 10.000 Flux, en color se ha elegido Kelvin y a este se le ha asignado el valor de 20.000, donde notamos que la luz es “fría”.

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Render realizado con 500.000.000 de illuminance y el color en la lámpara D65 (por defecto), donde notamos que debido al excesivo valor de Lux la escena se quema.

Si elegimos la opción de Illuminance, además de la intensidad lumínica podremos definir mediante Distance la distancia que abarcará en el espacio la iluminación del bulbo o la luz:

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Render realizado con 10.000 de illuminance y distance en 1.

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Render realizado con 10.000 de illuminance y distance en 0.1.

Shadow: define si la sombra está apagada (OFF) y también los tipos de sombra existentes en AutoCAD: Sharp (por defecto), soFtmapped o softsAmpled.

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Attenuation: en el mundo real, la luz de atenúa a medida que nos alejamos de la fuente lumínica pero en el mundo 3D esto no existe por defecto, por lo cual debemos definir los “límites” de alcance nuestra luz.

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Para ver los tipos de atenuación podremos clickear en la opción attenuation Type. Dentro de esta encontramos 3 opciones que son:

None: sin atenuación. Sólo sirve para luces standard.
Inverse linear: inversa lineal. Sólo sirve para luces standard.
Inverse Square: inversa al cuadrado, la cual es la más cercana a la atenuación real. Sólo sirve para luces fotométricas (Web).

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Render realizado con attenuation = none.

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Render realizado con attenuation = Inverse square.

Si colocamos la opción attenuation start Limit, podremos colocar un valor de inicio desde donde queremos que comience nuestra iluminación respecto del centro a la luz (por defecto es 1). Si en cambio modificamos el valor attenuation End Limit podremos definir la distancia final donde queremos que la luz termine de iluminar respecto al centro de la luz (por defecto es 10).

Nota: la atenuación y sus límites no funcionarán en el driver OpenGL.

filterColor: podremos asignar el color de filtro de la luz. Esto hará que la luz cambie de color y por ello afecte todo el recinto a iluminar.

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Podremos cambiarlo colocando las cantidades de tonos respectivos según lo siguiente: Index color (RGB), Hsl (Hue, Saturation, Light) y colorBook. Podremos escribir la gama de colores respectiva mediante los códigos RGB, HSL o simplemente escribir en inglés el “color” que queramos asignar (red, blue, green, etc.)

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Render ejecutado filter color en rojo (red)

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Render ejecutado filter color en azul (blue)

eXit: salir.

Una vez que definamos nuestros parámetros, iremos a la opción Exit o presionaremos enter para salir del comando. Notamos como la luz se coloca en la planta:

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Es importante considerar que necesitaremos de las tres vistas fundamentales para posicionar nuestra luz ya que por defecto esta se inserta en Z=0 y por ende debemos moverla mediante 3DMove o tomándola en las vistas Front o Left. También se recomienda insertarla en la vista Top (planta) ya que por defecto las luces apuntarán hacia abajo. Ahora procedemos a mover la luz en las vistas Front o Left (tomándola desde el cuadrado azul y moviéndola con el modo ortho activado) de tal forma de dejarla arriba como muestra la imagen:

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Notaremos ahora que la viewport de la vista de cámara cambia y nos muestra una especie de esquema de las zonas iluminadas por nuestra luz:

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Ahora realizamos un render en la vista de cámara. Este es el resultado:

luces_acad006e

Si bien la luz ya ha sido colocada y renderizada en AutoCAD, notaremos que esta no es realista ya que la escena está bastante “quemada”. Podremos mejorarla de forma notable simplemente aplicando la iluminación natural mediante Sun & Sky (dejándola en un horario nocturno, por ejemplo) y luego aplicando GI en la configuración de Render. Para realizar lo segundo, iremos a las opciones de render del menú o escribiremos el comando RPREF en la barra de comandos.

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Al hacerlo nos aparece el cuadro con todas las opciones de Render, y allí buscamos la persiana llamada Indirect Illumination. En este caso encendemos la ampolleta haciendo click en ella, y con esto ya tenemos configurado el GI (por el momento no debemos hacer nada más):

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Realizamos un render y este es el resultado:

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El mismo render anterior pero se le ha aplicado la iluminación natural a un horario nocturno (20:48 hrs) y GI en la configuración de Render.

Ahora podremos colocar más luces, ajustar sus intensidades si no nos es suficiente o realizar otros cambios en las luces para mejorar la escena.

luces_acad008d

El mismo render anterior pero se le ha aplicado otra luz extra.

De más está decir que podremos combinar ambos tipos de iluminación ya que podemos tanto aplicar iluminación de Sol como luces artificiales en la misma escena, eso sí a costa de tiempo de render:

luces_acad008e

El mismo render anterior pero además se le ha aplicado iluminación solar.

El cómo configurar las luces será visto más abajo.

Ahora bien, si colocamos una luz de tipo Spotlight en lugar de una luz de tipo point, debemos tomar en cuenta que al realizar el primer click para fijar la luz el programa nos pedirá un segundo click para definir el “target” u objetivo al que apuntará esta:

luces_acad010

Por defecto, la luz nos quedará en el plano X,Y (con Z=0) por lo que deberemos moverla utilizando las vistas para fijar su posición definitiva:

luces_acad010a

El render de la luz insertada arriba es el siguiente:

luces_acad010b

Y el render con GI e iluminación natural (nocturna) es el siguiente:

luces_acad010c

Ahora bien, si colocamos una luz de tipo Weblight esta será similar a dibujar una luz de tipo point pero con la salvedad que luego del click inicial para fijar la luz, el programa nos pedirá en coordenadas X,Y,Z la ubicación del target (por defecto es 0,0,-10). En este caso, debemos mover la luz igual que en el caso de point aunque esta será diferente pues es una esfera de color rojo y además será visible el target en la viewport:

luces_acad011

Una de las grandes particularidades de la luz de tipo Web es que podremos utilizar valores reales de iluminación mediante la carga de archivos IES, lo que nos da iluminaciones precisas y realistas (luz fotométrica).

luces_acad013

Render mediante luz de tipo Weblight, utilizando un archivo IES.

luces_acad013b

El Render anterior pero utilizando dos luces tipo Weblight.

Esto lo veremos en el parámetro de configuración de luces.

Configurando luces

Las luces se pueden configurar de varias maneras en AutoCAD, la más inmediata es hacerlo en el mismo momento en que colocamos las luces ya que la barra de comandos ya nos dará varias alternativas las cuales ya se han visto más arriba. Sin embargo el mejor método para configurar luces en AutoCAD es mediante la barra de propiedades (comando PR) ya que allí tendremos opciones nuevas que no aparecen en la barra de comandos. Por lo tanto al colocar luces en AutoCAD debemos tomar en cuenta lo siguiente:

– En la barra de comandos sólo deberemos configurar el ítem attenuation, ya que este no puede editarse directamente en el panel de propiedades. Se recomienda especialmente elegir el tipo Inverse square pues es la más realista, y funciona para luces fotométricas o Weblight.

– Se debe definir o dibujar la luz y luego ejecutar el comando PR. Elegimos la luz y nos aparecerán todas sus propiedades en este panel.

Para ejemplificar esto, colocaremos una luz de tipo Point en el espacio, luego ejecutamos PR y la seleccionamos. Se nos mostrará la barra de propiedades con la luz seleccionada, donde podremos configurar lo siguiente:

luces_acad014

Name: definimos el nombre de la luz.

Type:
en esta opción podremos elegir los tres tipos de luces disponibles: Point, spotlight y Weblight para la luz insertada, lo que implica que da igual qué luz dibujemos pues podremos cambiarla siempre con esta opción.

On/Off Status:
definimos el estado de la luz: encendido (ON) o apagado (OFF).

Shadows:
definimos si activamos (ON) o desactivamos la proyección de sombras (OFF).

Intensity factor:
definimos el valor numérico de la intensidad de la luz.

Filter color:
podremos asignar de forma fácil y cómoda el color de la luz, ya que podremos ir directamente a la paleta de selección de colores.

Plot Glyph:
en esta opción podremos definir si queremos que se imprima la lámpara o no en nuestros planos o láminas.

Glyph Display:
 en esta opción podremos definir si queremos que se muestre automáticamente la lámpara en la viewport (auto), si no queremos que se muestre (Off) o si queremos que siempre se muestre (On).

Lamp intensity:
en este caso podremos definir los valores reales de iluminación mediante candelas (Cd). Si presionamos el botón del lado derecho del valor, podremos acceder a las otras unidades disponibles.

luces_acad014b

Si modificamos el valor Intensity factor podremos modificar la intensidad de la lámpara sin alterar las “candelas” que hemos asignado. Por ejemplo, si colocamos este valor en 2, la opción Resulting intensity quedará en 3000 Candelas quedando las 1.500  originales que se han asignado.

Lamp color: en esta opción podremos determinar el color de la lámpara mediante lámparas de muestra o mediante el valor de Kelvin. En el caso de las lámparas de muestra, esto estará dado por el color de estas mismas.

luces_acad014c

Si lo cambiamos al modo Kelvin, podremos asignar valores entre 1.000 y 20.000 para determinar si la luz es cálida o fría.

luces_acad014d

En este cuadro además podremos asignar la opción filtro de color (filter color).

Geometry:
nos muestra la posición de la lámpara en X,Y,Z. si activamos la opción targeted, podremos además ver la posición del objetivo o target.

Targeted:
podemos activar o desactivar el target. Lo podremos hacer en todos los tipos de luces disponibles. Al activar el target, este se mostrará como un cuadrado celeste en la parte inferior de la luz, por lo que deberemos moverlo hacia abajo para poder verlo.

luces_acad015 luces_acad016

Si lo desactivamos en una luz Spot, esta quedará en el modo libre o freespot.

Attenuation:
las opciones de attenuation estan fijas y por ende no pueden cambiarse.

Render Shadow Details:
nos permite elegir entre tipos de sombreado como shadow Map, Soft o Sharp (por defecto).

luces_acad017

Si cambiamos la luz a Spot y activamos targeted, además de las opciones normales nos aparecerán otras nuevas exclusivas para este tipo de luz que son:

luces_acad018

Hotspot angle: define el ancho del cono de la luz spot, y en la viewport se representa como el color café claro.

Falloff angle: este valor siempre es mayor que el ancho del cono puesto que nos muestra la degradación entre la zona iluminada por el cono y la que no lo está. En la viewport se representa como el color anaranjado.

luces_acad018b

En el ejemplo, el valor de Falloff es 35 y el de Hotspot es 30

luces_acad018c

Render del ejemplo anterior

luces_acad018e

En el ejemplo, el valor de Falloff es 95 y el de Hotspot es 90

luces_acad018d

Render del ejemplo anterior

Finalmente, si cambiamos la luz a Web, además de las opciones normales nos aparecerán otras nuevas exclusivas para este tipo de luz que son:

luces_acad019

Photometric web: esta opción nos permitirá cargar los archivos IES de iluminación fotométrica. Para cargarlo simplemente clickearemos en el botón (…) y luego podremos elegir nuestro archivo IES:

luces_acad019b

Al cargarlo, se mostrará la gráfica de la lámpara y con ello habremos colocado de manera exitosa nuestro archivo IES. Notaremos además que en la viewport la lámpara cambia de forma, pasando de la esfera roja standard a la forma dada por el gráfico de la lámpara:

luces_acad019cluces_acad019d

Podremos cambiar el archivo IES en el momento que queramos simplemente presionando el botón (…) y eligiendo otro archivo. Podemos ir probando diversos tipos de luces y rendereándolos para elegir el o los que más se acomoden a nuestro proyecto.

No debemos olvidar que las luces son elementos editables en AutoCAD por lo cual podremos moverlas, copiarlas, borrarlas, configurarlas de manera individual e incluso colocar muchas con archivos IES independientes en cada una.

Este es el fin del Tutorial 9 parte 3.

Descargar archivo del tutorial 09

Tutorial 07, parte 2: Sombreados en iluminación

3dsmax_sombrasEn el mundo real, la iluminación afecta nuestras vidas desde ángulos muy variados: permite distinguir siluetas y formas, afecta nuestros estados de ánimo (por ejemplo, las luces de una discoteca), nos alerta sobre peligros u otras indicaciones (semáforo, sirenas, etc.), nos entretiene, etc. Existen muchas fuentes de luz natural y artificial que nos generan muchas variables de iluminación. Intentar emular esas variables en un espacio 3D es el objetivo de las herramientas de iluminación en 3DSMAX. El programa basa a su representación de la iluminación en el ángulo que inciden los rayos en las caras de los objetos. Si este ángulo es perpendicular la iluminación es máxima, en ángulos menores esta irá decreciendo hasta desaparecer cuando los rayos queden tangentes a la superficie.

En la segunda parte del tutorial veremos los tipos de sombreados de las luces standard y sus parámetros más importantes.

Tipos de sombreado

Todas las luces standard a excepción de Skylight comparten parámetros comunes de sombreado que son los siguientes:

Shadows On/Off: en este caso habilitamos o deshabilitamos la proyección de sombra. Al clickear en Use Global Settings, habilitamos la sombra de tipo Shadow Map por defecto.

3dsmax_luces016a_sinsombra

Render realizado con Sombra (Shadow) desactivada.

Los tipos de sombra que podemos elegir en esta persiana son los siguientes:

– Shadow Map: Es el sistema más sencillo de utilizar pero a su vez su sombreado es el menos configurable de todos, y su resultado no es del todo realista ya que no respeta las transparencias de los materiales pero tiene la ventaja de ser relativamente rápida de calcular en el renderizado.

3dsmax_luces016

– Mental Ray Shadow Map: Similar al primero pero se utiliza junto al motor de render Mental Ray.

3dsmax_luces016b

– Area Shadows: es el que genera las sombras más precisas y configurables, pero es también la más demorosa en cuanto a renderizado.

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– Ray Traced Shadows: un sistema muy utilizado pues podemos configurar sombreados precisos y realistas, ya que a diferencia de Shadow Map sì respeta la transparencia de los materiales, aunque se debe configurar para generar sombras difusas.

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– Advanced Ray Traced Shadows: Las sombras de Raytrace avanzado son similares a las sombras de Raytrace. No obstante, ofrecen más control sobre el comportamiento de las sombras además de tener parámetros en común con Area Shadows.

3dsmax_luces016e

Técnicas de sombreado

En 3DSMAX existen dos populares técnicas para el cálculo de sombras: la primera es mediante el método llamado raytraced shadows y la segunda es mediante depth-mapped shadow o shadow-map.

Un mapa de sombras o Shadow Map es una imagen que se compone en una fase previa al render de la escena, su principal característica es que puede generar sombras con bordes suavizados. Otra ventaja que tiene es que para calcularla el programa requiere de pocos recursos. Su principal desventaja es que no puede reconocer los distintos grados de opacidad ni puede reflejar los colores proyectados por los objetos semitransparentes.

shadows_001

Raytraced Shadow traza el recorrido de un rayo de luz desde la fuente de iluminación para iluminar cada punto de un objeto. Este tipo de cálculo es bastante preciso al determinar si algún objeto bloquea parte de la luz para crear sombras. Su principal ventaja es que reconoce los distintos grados de opacidad de los objetos y materiales traslúcidos. Su principal desventaja es que es más lenta de calcular que Shadow map y que siempre generan sombreados de bordes duros.

shadows_002

Parámetros generales de sombreado

Todas las luces standard comparten parámetros comunes de sombreado, los cuales son los siguientes:

Color: por defecto es el color negro, y nos permite definir el color de la sombra, el cual afecta a todos los objetos que la reciben y que por ello sean afectados por el emisor de luz.

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Render realizado con sombras de color amarillo.

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Render realizado con sombras de color azul.

Densidad (Dens.): por defecto posee el valor 1, y define el nivel de oscuridad y/o claridad de la sombra. Mientras más bajo sea el valor de la densidad (menores a 1 y negativos) la sombra será más clara, y viceversa.

shadows_005

Render realizado con Dens. en valor 0,5.

Map: nos permite seleccionar una imagen (Bitmap), un mapa o video y proyectarlos como sombra.

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Lights Affects Shadow Color: nos indica que la luz afecta el color de la sombra, combinando el color de la luz con el de la sombra. Si lo desactivamos, nos muestra la combinación y si lo activamos, nos muestra el color de la sombra.

Atmosphere shadows: permite que efectos atmosféricos puedan proyectar sombra.

Parámetros extendidos de sombreado

Los parámetros extendidos de sombreado dependen del tipo de sombra que elijamos para realizar el cálculo de sombras.

Parámetros de la sombra Shadow Map

Bias: su valor por defecto es 1. Bias desplaza la sombra acercándola o alejándola en relación al objeto u objetos que la proyectan. A medida que aumenta el valor la sombra se esfuma hasta casi desaparecer.

shadows_001

Render normal de Shadow Map, con Bias en 1.

shadows_007

Render de Shadow Map, con Bias en 7.

Size: Su valor por defecto es 512. Size define el tamaño (en píxeles cuadrados) del mapa de sombras que se calcula para la luz. Aumentando los valores de size podremos generar sombras más duras.

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Render de Shadow Map con el valor 2000 en Size, donde notamos que la sombra es más definida.

Sample Range: Por defecto es 4, y especifica qué proporción del área comprendida en la sombra se promedia. Afecta a la suavidad de la arista de la sombra. Su rango va desde 0,01 a 50,0.

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Render de Shadow Map con el valor 16 en Sample Range, donde notamos que la sombra es más difusa.

2 sided Shadow: Cuando está activada, se tienen en cuenta las caras ocultas a la hora de calcular las sombras. Los objetos vistos desde el interior no reciben iluminación de las luces procedentes del exterior. Cuando está desactivado se ignoran las caras ocultas, lo que hace que las luces exteriores iluminen el interior de los objetos.

Parámetros de la sombra Ray Traced Shadow

Ray Bias: su valor por defecto es 0,2. Al igual que la sombra Shadow Map, Ray Bias desplaza la sombra acercándola o alejándola respecto al objeto u objetos que la proyectan.

shadows_002

Render normal de Ray Traced Shadow, con Bias en 0,2.

shadows_010

Render normal de Ray Traced Shadow, con Bias en 5.

Máx Quad tree Depth: Ajusta la profundidad del árbol de cuadrantes utilizado por Raytrace. Los valores altos pueden mejorar el tiempo de Raytrace a costa de la memoria. Sin embargo, hay un valor de profundidad en el que la mejora del rendimiento queda desplazada por el tiempo que se tarda en generar el árbol de cuadrantes mismo. Esto depende de la geometría de la escena.

2 sided Shadow: Cuando está activada, se tienen en cuenta las caras ocultas a la hora de calcular las sombras. Los objetos vistos desde el interior no reciben iluminación de las luces procedentes del exterior. Cuando está desactivado se ignoran las caras ocultas, lo que hace que las luces exteriores iluminen el interior de los objetos.

Parámetros de la sombra Advanced Ray Traced

Basic Options: Selecciona el tipo de Raytrace que se va a utilizar para generar las sombras. Podemos elegir entre tres opciones que son:

– Simple: Proyecta un único rayo de luz en dirección a la superficie y en este caso no se realiza ninguna alisación.

shadows_011

– 1 pass antialias: Proyecta un haz de rayos. Cada superficie iluminada proyecta el mismo número de rayos, cuyo número se define en el contador de calidad de 1 pase.

shadows_011b

– 2 pass antialias: Es el modo habilitado por defecto y proyecta dos haces de rayos. El primer haz de rayos determina si el punto en cuestión está totalmente iluminado, sombreado o en la zona de penumbra (área débil) de la sombra. Si el punto se encuentra en la penumbra, se proyecta un segundo haz de rayos para afinar mejor los bordes. El número de rayos iniciales se especifica en el contador de calidad de 2 pases.

Antialiasing options: son las opciones de alisamiento. En estas tenemos:

Shadow Integrity: Número de rayos proyectados por una superficie iluminada.

Shadow Quality: Número de rayos secundarios proyectados por una superficie iluminada.

Podremos ajustar la calidad e integridad de las sombras dejando los valores por defecto o aumentando los rangos que van de 1 a 15. Los valores más altos generarán más pixeles en las sombras.

shadows_011c

Render efectuado con Shadow Quality y Shadow Integrity en 15.

Shadow Spread: Radio, expresado en píxeles, para desenfocar el borde de alisación. Por defecto es 1,25.

shadows_011d

Render efectuado con Shadow Spread en 6,5.

Shadow Bias: Por defecto es 0,25. Shadow bias define la distancia mínima a la que un objeto debe estar para proyectar una sombra, medida desde el punto que se sombrea. Esto impide que las sombras desenfocadas afecten a las superficies en que no deben proyectarse. A medida que se incrementa el valor de desenfoque, debería incrementarse también el Shadow Bias.

shadows_011e

Render efectuado con Shadow Bias en 3.

Jitter Amount: Añade aleatoriedad a las posiciones de los rayos. Inicialmente, los rayos siguen un patrón muy regular que puede mostrarse en la parte desenfocada de la sombra como artificios regulares. La aleatoriedad transforma los artificios en ruido, lo que suele resultar inadvertido para el ojo. Los valores recomendados son de 0,25 a 1,0. No obstante, las sombras muy desenfocadas requerirán una aleatoriedad mayor.

shadows_011f

Render efectuado con Shadow Spread en 6,5 y valor de Jitter Amount en 5.

Parámetros de la sombra Area Shadows

Basic Options: Selecciona el modo en que se generan las sombras de área. Podemos elegir 5 opciones que son:

– Simple: Proyecta un único rayo desde la luz a la superficie. No se realiza ningún cálculo de alisación ni de luz de área.

shadows_012

– Rectangle Light: A partir de la luz, proyecta los rayos siguiendo una matriz rectangular. Es la opción por defecto.

shadows_012b

– Disc Light: A partir de la luz, proyecta los rayos siguiendo una matriz circular.

shadows_012c

– Box Light: A partir de la luz, proyecta los rayos como si fueran una caja.

shadows_012d

– Sphere Light: A partir de la luz, proyecta los rayos como si fueran una esfera.

shadows_012e

Antialiasing options: son las opciones de alisamiento. Son las mismas que en el caso de Advanced Ray Traced Shadows.

Area Light Dimensions: Son las dimensiones que se aplican a una luz virtual que se emplea para calcular el sombreado del área. No afectan al objeto de luz real. Según el modo de proyecxtar las sombras que elijamos podemos definir las 3 dimensiones:

– Length: Define la longitud de la sombra de área.
– Width: Define la anchura de la sombra de área.
– Height: Define la altura de la sombra de área.

shadows_013

Render realizado con las opciones de Alisación por defecto, en el modo Rectangle Light y definiendo los valores de Lenght en 1 y Width en 2.

Este es el fin del tutorial 07, parte 2.


Bibliografía utilizada:

– Tutorial Luces y Sombras del profesor Sebastián Huenchual H., Carrera Animación Digital 3D, Instituto DGM.

– 3DSMAX User Guide reference.

– Manuales USERS 3DSMAX por Daniel Venditti. Ediciones MP, Buenos Aires, Argentina.


Tutorial 07, parte 3: Iluminación Fotométrica

3dsmax_fotometricaEn el mundo real, la iluminación afecta nuestras vidas desde ángulos muy variados: permite distinguir siluetas y formas, afecta nuestros estados de ánimo (por ejemplo, las luces de una discoteca), nos alerta sobre peligros u otras indicaciones (semáforo, sirenas, etc.), nos entretiene, etc. Existen muchas fuentes de luz natural y artificial que nos generan muchas variables de iluminación. Intentar emular esas variables en un espacio 3D es el objetivo de las herramientas de iluminación en 3DSMAX. El programa basa a su representación de la iluminación en el ángulo que inciden los rayos en las caras de los objetos. Si este ángulo es perpendicular la iluminación es máxima, en ángulos menores esta irá decreciendo hasta desaparecer cuando los rayos queden tangentes a la superficie.

En esta tercera parte del tutorial de iluminación veremos las luces de tipo fotométrico y sus propiedades más importantes.

Luces fotométricas

Las luces fotométricas son tipos de luces que utilizan valores fotométricos (energía de luz) que permiten definir las luces con más precisión, igual que si fuesen reales. En ellas podemos definir la distribución, intensidad, temperatura de color y otras características propias de las luces reales. También se pueden importar archivos fotométricos específicos de fabricantes de luces para diseñar la iluminación de acuerdo con las luces disponibles en el mercado. Estos archivos poseen extensión IES.

A diferencia de las luces standard, las luces fotométricas utilizan valores reales de iluminación y por ende, podemos asignar valores en las unidades propias de Fotometría Internacional:

– Candelas.
– Luminancias o lumen.
– Luxes.

La Candela (símbolo cd) es la unidad básica del SI de intensidad luminosa, es decir, la energía emitida por una fuente de luz en una dirección particular, ponderado por la función de luminosidad. Una vela común emite luz con una intensidad lumínica de aproximadamente una candela. Si las emisiones en algunas direcciones es bloqueado por una barrera opaca, la emisión todavía sería de aproximadamente una candela en las direcciones que no están oscurecidas.

El Lumen (símbolo lm) es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo luminoso y básicamente es una medida de la potencia luminosa emitida por la fuente. El flujo luminoso se diferencia del flujo radiante en que el primero contempla la sensibilidad variable del ojo humano a las diferentes longitudes de onda de la luz y el último involucra toda la radiación electromagnética emitida por la fuente sin considerar si tal radiación es visible o no.

El Lux (símbolo lx) es la unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades para la iluminancia o nivel de iluminación y equivale a un lumen/m². Se usa en la fotometría como medida de la luminancia, tomando en cuenta las diferentes longitudes de onda según la función de luminosidad, un modelo estándar de la sensibilidad a la luz del ojo humano. El lux se define como la iluminación de 1 m por una fuente de luz que emite un flujo luminoso de 1 lumen.

La diferencia entre el lux y el lumen consiste en que el lux toma en cuenta la superficie sobre la que el flujo luminoso se distribuye. 1.000 lúmenes, concentrados sobre un metro cuadrado, iluminan esa superficie con 1.000 lux. Los mismos mil lúmenes, distribuidos sobre 10 metros cuadrados, producen una iluminancia de sólo 100 lux.

Si aplicamos esto en un ejemplo práctico, una iluminancia de 500 lux nos bastaría para iluminar una cocina con un simple tubo fluorescente. Pero si quisiéramos iluminar una fábrica al mismo nivel, se pueden requerir decenas de tubos. En otras palabras, iluminar un área mayor al mismo nivel de lux requiere un número mayor de lúmenes.

Podemos apreciar mejor esta diferencia en el siguiente esquema:

fotometria01

Diferencia entre Lumen y Lux, en 1 mde superficie.

Luces fotométricas en 3DSMAX

En 3DSMAX, las luces fotométricas comparten parámetros similares a las ya estudiadas luces standard como la atenuación lejana o el tipo de sombra, pero estas además tienen sus propias variables entre las cuales podemos destacar las siguientes:

Light distribution: especifica el tipo de distribución de la luz en la superficie o espacio. Esta puede ser de tipo red fotométrica o Photometric Web, Spotlight o Spot, Uniform Diffusse y Uniform Spherical:

3dsmax_gi009

Tipos de distribución de luz fotométrica. De izquierda a derecha: Photometric Web con un archivo IES cargado (donde notamos que la forma de la lámpara cambia), Spotlight, Uniform Spherical/diffuse y Photometric Web sin un archivo IES cargado.

fotometric000

Luz aplicada con distribución tipo Photometric Web, con un archivo IES cargado.

fotometric001

Luz aplicada con distribución tipo Spotlight.

fotometric001b

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Diffuse.

fotometric001c

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Spherical.

3dsmax_gi008Cuando estamos en el tipo de distribución llamado Photometric Web, podremos cargar archivos del fabricante de luces (usualmente de extensión IES) presionando el botón <point_street> (en las versiones antiguas de 3DSMAX) o en <Choose Photometric file> (en las versiones modernas) en la persiana Distribution (Photometric Web). Una vez que presionamos el botón podremos elegir el archivo IES que queramos y este se cargará en la luz, reemplazando a la “ampolleta” o forma de la lámpara que aparece por defecto, tal como se ve en la imagen de las distribuciones de luz de más arriba.

fotometric002

Luz aplicada con distribución tipo Photometric Web, con archivo IES cargado.

Intensity/color/attenuation: En este caso podremos asignar la cantidad de intensidad en las unidades lumínicas correspondientes (luminancias o lúmenes, candelas o luxes). El valor por defecto asignado es de unas 1.500 Candelas. También podemos elegir colores de luces provenientes de distintos tipos de configuraciones lumínicas como tubos fluorescentes, halógenos, lámparas incandescentes u otros. también podremos asignar el color de la luz según los grados Kelvin que establezcamos. Los valores de Kelvin fluctúan entre 1.000 y 20.000 y establecer el valor mínimo el mínimo implicará una luz muy cálida, mientras que el valor máximo será una luz muy fría. El valor por defecto de los grados Kelvin es 3.600.

fotometric003

Render aplicado con 1.000 Grados Kelvin.

fotometric003b

Render aplicado con 3.500 Grados Kelvin.

fotometric003c

Render aplicado con 10.000 Grados Kelvin.

fotometric003d

Render aplicado con 20.000 Grados Kelvin.

En el caso de la atenuación (Attenuation), podremos definir sólo la atenuación lejana (Far Attenuation) ya que en la realidad, no existe la atenuación cercana o Near Attenuation de la luz. Esta se configura de igual forma que con las luces standard.

Shape/Area Shadows: en esta opción podremos definir la forma en la que se proyecta la luz desde el emisor mediante la persiana Emit light from (shape). En esta tenemos las siguientes opciones:

– Point: proyecta una luz de punto, de forma similar a una ampolleta. Es la opción que viene por defecto y que utiliza la mayoría de los archivos IES al ser cargados.

fotometric004

– Line: proyecta la luz en forma lineal y es el ideal para simular, por ejemplo, tubos fluorescentes. Podremos configurar su largo mediante la opción Lenght.

fotometric004b

– Rectangle: proyecta la luz en forma de rectángulo. Podremos configurar el tamaño de este mediante las opciones Lenght y Width.

fotometric004c

– Disc: proyecta la luz en forma de disco. Podremos configurar su radio mediante la opción Radius.

fotometric004d

– Sphere: proyecta la luz en forma de esfera. Podremos configurar su radio mediante la opción Radius.

fotometric004e

– Cylinder: proyecta la luz en forma de cilindro. Podremos configurar su radio mediante la opción Radius y su altura mediante Height.

fotometric004f

fotometric007En los casos de distribución de tipo Rectangle, Disc, Sphere y cylinder podremos ver la forma de la distribución de la luz en el render si activamos la casilla Light Shape visible in Rendering.

fotometric008b

Render aplicado con Light Shape Visible in Rendering, con la distribución tipo Rectangle visible (Logarithmic Exposure Control activado).

fotometric008a

Render aplicado con Light Shape Visible in Rendering, con la distribución tipo Disc visible (Logarithmic Exposure Control activado).

fotometric008

Render aplicado con Light Shape Visible in Rendering, con la distribución tipo Sphere visible (Logarithmic Exposure Control activado).

Templates: en esta interesante opción podremos elegir de forma directa los tipos de configuraciones de luz realistas ya que tenemos por ejemplo las ampolletas de 40, 60 y 100 Watts, faros halógenos y otras luces exteriores y fuertes, como las luces de calle o incluso de un estadio.

fotometric005

Template 100W bulb (ampolleta de 100 watts).

fotometric005b

Template 4ft Cover Fluorescent (fluorescente).

fotometric005d

Template Street 400W Lamp (lámpara de calle de 400 watts).

fotometric005c

Template Stadium 1000W Lamp (lámpara de estadio de 1.000 watts).

Las luces fotométricas son recomendadas para ser utilizadas preferentemente con el motor de render Mental Ray ya que producen resultados más realistas y satisfactorios. También debemos tomar en cuenta que siempre debemos modelar nuestros objetos con medidas reales ya que las luces trabajan con estos valores y por ende los resultados son más precisos. Por último, en escenas interiores se recomienda aplicar GI mediante Mental Ray o Radiosity (Default Scanline Renderer) para generar la iluminación indirecta.

fotometric006

Render realizado con 4 luces fotométricas y aplicando el Plugin Radiosity.

fotometric006b

Render realizado con 4 luces fotométricas y aplicando GI de Mental Ray.


Bibliografía utilizada:

– Wikipedia en español: http://es.wikipedia.org.

– Web Iluminación Arquitectónica (imagen esquema Lumen/Lux):
http://editorial.cda.ulpgc.es/instalacion/7_OPTATIVAS/LAU/LAU0_introduccion/lau01_fundamentos.htm

– Tutorial GI Standard y Mental Ray del profesor Sebastián Huenchual H., Carrera Animación Digital 3D, Instituto DGM.

– 3DSMAX User Guide reference.

– Manuales USERS 3DSMAX por Daniel Venditti. Ediciones MP, Buenos Aires, Argentina.


Descargar Tutorial (PDF) y Archivos Base (MAX 2013):

3dsmax_download

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