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

Cuando 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 09 de AutoCAD 3D, veremos las luces artificiales disponibles en AutoCAD y su aplicación práctica en un ejemplo de proyecto.

Para el desarrollo de este tutorial requeriremos del archivo respectivo, el cual se encuentra en este enlace o yendo a la página de descargas.

Definiendo luces en AutoCAD

En AutoCAD definiremos las luces en la persiana Render, donde encontraremos el primer grupo llamado Lights:

Al hacer click en la flecha del lado derecho de la opción Create Light, podremos conocer e insertar todas las luces disponibles en el programa.

Tenemos cuatro tipos básicos de iluminación que son los siguientes:

1) Point (comando POINTLIGHT):

Corresponde a la luz de punto u “omnipresente”, la cual ilumina hacia todos lados de forma similar a una ampolleta.

2) 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.

3) Distant (comando DISTANTLIGHT):

Corresponde a la luz paralela a la tierra, o sea, la luz solar.

4) Web (comando WEBLIGHT):

Corresponde a la luz de tipo fotométrica o la luz que utiliza valores reales de iluminación, y en esencia es la mejor de todas las luces.

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 “Default Lighting” o mejor dicho, 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 poder continuar (Turn off the default lighting).

Si vamos a las luces 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 mediante la barra de propiedades o comando PR. Para entender esto realizaremos el siguiente ejercicio: abriremos al archivo DWG adjunto al final de este tutorial el cual nos mostrará lo siguiente:

luces_acad004

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:

luces_acad005

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.

luces_acad005b

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.

luces_acad005c

luces_acad007

Render con intensidad de la luz en 0.1

luces_acad007b

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 el render.

luces_acad005d

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

luces_acad005h

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 de grados Kelvin (K°) en que, dependiendo del valor que le indiquemos, la luz será más fría o más cálida. El valor estándar 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.

luces_acad007c

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”.

luces_acad007d

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”.

luces_acad007e

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:

luces_acad008

Render realizado con 10.000 de illuminance y distance en 1.

luces_acad008b

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.

luces_acad005e

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.

luces_acad005f

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).

luces_acad012

Render realizado con attenuation = none.

luces_acad012b

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.

luces_acad005g

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.)

luces_acad009

Render ejecutado filter color en rojo (red)

luces_acad009b

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 de nuestro modelo:

luces_acad006

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 Isometric, Perspective, 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:

luces_acad006b

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:

luces_acad006c

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.

luces_acad020

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):

luces_acad020b

Realizamos un render y este es el resultado:

luces_acad008c

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 nos mostrará en la parte superior derecha del panel la gráfica de la lámpara mediante un diagrama denominado goniométrico, el cual es el círculo graduado en ángulos que nos permite, justamente, medir el ángulo en que se distribuye nuestra luz. Si una vez que la seleccionamos presionamos el botón Open, habremos colocado de manera exitosa nuestro archivo IES en la lámpara. Notaremos además que en la viewport esta misma cambia de forma, pasando de la esfera roja standard a la forma dada por el diagrama goniométrico de la lámpara:

luces_acad019c

luces_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 de este Tutorial. Puede continuar a la parte 4 de este a través de este enlace (pronto).

Descargar material del tutorial: ir a página de descargas.

AutoCAD 3D Tutorial 09: Render y GI parte 2, Sun & Sky

Cuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination o Iluminación Global) lo que en realidad tenemos es Iluminación Indirecta, esto es, 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 de 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 casi automática sin necesidad de agregar luces extras ni recordar configuraciones especiales.

En  esta segunda parte de Render y GI veremos los parámetros más importantes de Sun & Sky y de iluminación global o GI en AutoCAD.

Definiendo Parámetros de Sun & Sky

Seguiremos con el ejercicio del tutorial anterior. Ya definimos distintos tipos de fondo mediante el comando Background y aplicamos la opción Sun & Sky. Podremos configurar todos los parámetros de la iluminación global en la persiana Render. Si clickeamos en ella veremos las siguientes herramientas:

acad_gi2_00

Ya hemos visto el grupo Materials. El comando Create Light y el grupo Render serán vistos en otro tutorial por lo que en este caso nos ocuparemos del grupo llamado Sun & Location. Este grupo nos permitirá definir los parámetros de iluminación solar y si elegimos la opción Sun & Sky en el comando Background, por defecto aparece activado el ícono Sun Status. Este ícono nos permitirá activar o desactivar el “Sol” y si está desactivado lo podremos activar sin necesidad de escribir background. Si lo desactivamos,  las sombras en los objetos respecto a este ya no serán mostradas:

acad_gi2_01

Render realizado en modo Sun & Sky, pero desactivando el Sol apagando el ícono de Sun Status.

Otra forma de desactivar o activar el Sol es mediante el comando llamado sunstatus:

acad_gi2_01b

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

0 para desactivar el Sol.
1 para activarlo.

Si tenemos desactivado el Sol y lo volvemos a activar nos aparecerá el cuadro siguiente:

acad_gi2_01c

Este cuadro nos advertirá que las luces artificiales y solares no serán mostradas en la viewport si la luz por defecto está activada. Elegiremos la primera opción (Turn off the defaul lighting) y con esto podremos ver de forma correcta la luz solar en la viewport:

acad_gi2_01g

Podremos configurar el cómo queremos que se nos muestre la iluminación en la viewport mediante la opción Shadows del grupo Light. Por defecto nos aparece la opción No Shadows el cual no nos muestra ninguna sombra, sin embargo podremos cambiar a la opción Ground Shadows que nos muestra las sombras en el suelo y finalmente a Full Shadows que nos mostrará todo tipo de sombras en la viewport:

acad_gi2_01f

Viewport en el modo No Shadows.

acad_gi2_01d

Viewport en el modo Ground Shadows.

acad_gi2_01e

Viewport en el modo Full Shadows.

También podremos cambiar estos parámetros mediante el comando vsshadows:

acad_gi2_02

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

– 0 para activar No Shadows.
– 1 para activar Ground Shadows.
– 2 para activar Full Shadows.

Otro parámetro importante de Sun & Sky es, justamente, el “cielo” o Sky ya que este nos permitirá definir si lo desactivamos, si lo dejamos como fondo o si le aplicamos Iluminación Solar con Raytraced. Si bien ya vimos el comando Background, el “cielo” tene relación con este ya según el tipo que elijamos afectará la configuración que hayamos realizado antes mediante este comando. Las opciones de Sky son:

acad_gi2_03

Sky Off: desactivamos el cielo. Si lo elegimos, desactivamos la opción Sun & Sky y volveremos a la última configuración que realizamos mediante el comando Background:

acad_gi2_03b

En la imagen se ha activado la opción Sky Off, y en la viewport (y en el render) se vuelve a la última configuración del fondo realizada: en el ejemplo fue “image”.

Sky Background: activamos el cielo. Si lo elegimos, activamos la opción Sun & Sky del comando Background:

acad_gi2_03c

En la imagen se ha activado la opción Sky Background, y en la viewport (y en el render) se activa la opción Sun & Sky.

Sky Background and Ilumination: la mejor opción de todas, ya que además de activar el cielo agregaremos al modelo 3D la iluminación mediante Raytraced gracias al motor de render Mental Ray que viene con el programa. Al realizar el render, notaremos que se demora un poco más de lo habitual pues AutoCAD aplica primeramente un suavizado (Final Gather) y luego realiza el render final donde se agrega el GI. Nota: en las versiones 2016 y superiores ya no se encuentra disponible la opción Final Gather.

acad_gi2_04

Render realizado sólo con la opción de Sky Background activada. Nótese que las sombras son negras y bastante oscuras, dando una sensación poco realista.

acad_gi2_04b

Proceso de realización del render aplicando la opción Sky Background and Ilumination. Aplicación del suavizado Final Gather, fase 1.

acad_gi2_04c

Proceso de realización del render aplicando la opción Sky Background and Ilumination. Aplicación del suavizado Final Gather, fase 2.

acad_gi2_04d

Render final realizado con la opción de Sky Background and Ilumination activada. Nótese que las sombras son más reales y el trazado de rayos es más suave.

También podremos cambiar estos parámetros mediante el comando skystatus (abreviado sky):

acad_gi2_04e

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

– 0 para activar Sky Off (cielo apagado).
– 1 para activar Sky Background.
– 2 para activar Sky Background and Ilumination.

Si activamos cualquiera de las dos opciones de cielo notaremos algo muy curioso e interesante: podremos ver el disco del “Sol” con sólo girar u orbitar nuestro modelo debajo de la cota 0 y mirando hacia arriba, intentando “ubicarlo”:

acad_gi2_05

Nota especial: en algunos casos al ejecutar el comando Background no aparece la opción Sun & Sky, tal como se ve en la imagen:

ssky_00

Si esto ocurre debemos realizar lo siguiente:

a) Utilizamos el comando llamado PERSPECTIVE y cambiamos su valor de 0 a 1. Con esto logramos que aparezcan las opciones de Sky, ya que este sólo trabaja en vistas de perspectiva:

ssky_01

b) Elegimos Sky Background and Ilumination (o dejamos en 2 el valor de SKYSTATUS).

c) Ejecutamos el comando LIGHTINGUNITS y cambiamos su valor de 0 a 1. Con esto haremos que aparezca el fondo:

ssky_02

Si ejecutamos BACKGROUND una vez hecho esto, ahora sí estará disponible la opción Sun & Sky y con esto resolvemos el problema.

Definiendo el lugar geográfico del Sol

acad_gi2_06

Como ya sabemos, AutoCAD nos permite colocar el sol y el cielo mediante Sun & Sky y realizar GI mediante Sky Background and Ilumination. Sabemos también que en la realidad la iluminación del Sol no es la misma puesto que varía según el lugar, la hora, el día y la estación del año. Por esto mismo es que el programa nos permite emular de la mejor manera posible este fenómeno mediante la configuración de la locación y la fecha mediante el menú de arriba a la derecha. Las opciones a nuestra disposición son:

Set Location (comandos GEO o GEOGRAPHLOCATION): al presionarlo podremos elegir un lugar físico en el planeta Tierra desde donde queremos que se tome en cuenta la posición del Sol. Al marcar la opción nos aparecerá el siguiente cuadro:

acad_gi2_06b

En este caso se nos preguntará si queremos:

a) Importar archivos de extensiones kml o kmz (archivos de Google Earth). Estos archivos contienen la información del lugar físico que elijamos. Lo bueno de esta opción es que podremos importar la ubicación exacta de nuestro terreno.

b) Importar una locación actual desde Google Earth (este debe estar instalado en nuestro PC). Lo bueno de esta opción es que podremos importar la ubicación exacta de nuestro terreno.

c) Establecer las coordenadas manualmente (opción no disponible en AutoCAD 2014 o superior). Esta opción es más genérica puesto que no permite importar ubicaciones exactas sino más bien toma en cuenta las regiones o ciudades del mundo.

Para nuestro ejercicio elegiremos la última opción. Nos aparecerá el cuadro de abajo y sus opciones son las siguientes:

acad_gi2_06c

Menú Decimal Lat/Long: podremos elegir entre dos sistemas de introduccion de coordenadas: sólo Latitud y Longitud (por defecto) y Grados, minutos y segundos además de ambas coordenadas (Degrees Minutes Secons Lat/Long).

acad_gi2_06d

En la imagen se ha aplicado la opción Degrees Minutes Secons Lat/Long.

Si presionamos el botón Use Map, podremos acceder a un cuadro donde podremos elegir la región del mundo en que queremos colocar las coordenadas (Region), la ciudad más cercana a ella (Nearest City) y la zona horaria (Time Zone):

acad_gi2_06e

Si después de elegir la región hacemos click en algún país del mapa, inmediatamente elegiremos la ciudad más cercana de este:

acad_gi2_06f

En el ejemplo se ha elegido como región World, se ha realizado click en el mapa de Chile y la ciudad más cercana es Santiago. Se ha establecido Time Zone en -04:00 que corresponde a Santiago de Chile.

Si la ciudad que queremos no aparece en la opción Use Map, bastará buscar las coordenadas de esta y luego introducirlas como Latitud y Longitud. Al configurar los parámetros de time Zone aparecerá un cuadro que nos preguntará si queremos aceptar la nueva zona horaria o no:

acad_gi2_06p

Elegimos la opción “Accept updated time zone” y luego damos OK. Con esto aplicaremos el nuevo lugar y la nueva zona horaria, y por ende la sombra proyectada en en render ya no será la misma:

acad_gi2_06g

Render realizado con los parámetros del cuadro anterior, donde notamos que la sombra es contraria a los renders anteriores que fueron hechos con la zona por defecto (San Francisco, EEUU).

North direction:

acad_gi2_06h

en este caso podremos definir la dirección en que se encuentra el “Norte” geográfico. Para no tener problemas con esta opción debemos saber que en AutoCAD por defecto la aguja de la brújula apunta hacia arriba (ángulo 0°) y esta coincide con el eje Y. Podremos alterar el ángulo de este tomando la brújula y girando la aguja mediante el mouse (clickeando sobre esta y moviendo el mouse con el botón primario presionado), o estableciendo un ángulo (en el ejemplo del lado derecho es 90°).

acad_gi2_06i

Render realizado con los parámetros del render anterior (Santiago), pero el Norte fue girado en ángulo de 90° y ahora este coincide con el eje X. Esta vez las sombras se proyectan de forma diferente al render anterior.

Coordinates and elevation: nos permite definir la posición en el plano XY del “geo-marker”, el cual como su nombre lo indica es un marcador geográfico que se posiciona por defecto en el punto de origen 0,0,0 y nos sirve para indicar la posición geográfica de nuestro modelo 3D para ser exportado sin problemas a programas como por ejemoplo, Google Earth.

acad_gi2_06l

Podemos cambiar esta posición mediante la introducción de coordenadas X,Y,Z o de forma personalizada haciendo click en cualquier punto del plano si presionamos el ícono del lado de los valores en X.

acad_gi2_06j

Geo-Marker en la posición por defecto 0,0,0.

acad_gi2_06k

Geo-Marker en una posición personalizada.

Elevation nos permite establecer la altura relativa que geo-marker usará como punto de información respecto a un punto de referencia fijo (por ejemplo, con elevation podemos definir X metros sobre el nivel del mar).

Podemos hacer visible o no el Geo-marker mediante el comando geomarkervisibility o su abreviatura geom, cambiando el valor 1 (encendido) por el valor 0 para apagarlo.

acad_gi2_06m

Up direction: con este parámetro establecemos el sentido de altura del marcador geo-marker. Podemos hacerlo mediante la opción +Z (arriba hacia abajo), -Z (abajo hacia arriba) o de forma personalizada haciendo click en cualquier punto del plano si elegimos Custom Direction y luego presionamos el ícono del lado de los valores en X.

acad_gi2_06n

Geo-Marker con Up Direction en -Z.

Una vez que hayamos configurado la zona geográfica, las variables de geo-marker y el Norte geográfico, podremos editarlo si escribimos el comando Geo o presionamos el ícono Set Location. en este caso nos aparece el siguiente cuadro:

acad_gi2_06o

Donde podremos editar la locación actual (Edit the geographic location), definir una nueva (Define a new geographic location) o borrar la locación (Remove the geographic location).

Definiendo fecha y estación del año

Como podemos ver ya hemos definido los parámetros base de nuestra iluminación solar y el lugar geográfico desde donde el Sol iluminará nuestra composición. Ahora definiremos los rengos de estaciones del año, fecha y hora ya que son claves para realizar estudios de asoleo y generar renders de carácter más realista. Para definirlos simplemente iremos al menú donde se ensuentra Set Locations y nos daremos cuenta que están activadas la opciones Date y Time. Si colocamos el puntero del mouse en cualquiera de las barras, presionamos y mantenemos el botón primario y lo movemos, podremos ajustar tanto la fecha como la Hora en que queremos que el Sol ilumine la composición. Debemos considerar eso sí que en Date el formato es el siguiente: mes/día/año en lugar del tradicional, ya que está basado en el calendario Estadounidense.

acad_gi2_06

Podemos definir las horas o días que queramos y la iluminación solar y el Render se ajustarán automáticamente a esta configuración, como se ve en estos ejemplos tomados en la Zona de Santiago de Chile:

acad_gi2_07

Render realizado el 20 de Enero a las 7:40 AM (Verano).

acad_gi2_07b

Render realizado el 20 de Agosto a las 7:40 AM (Invierno).

acad_gi2_08

Render realizado el 20 de Enero a las 1:00 PM (Verano).

acad_gi2_08b

Render realizado el 20 de Agosto a las 1:00 PM (Invierno).

acad_gi2_09

Render realizado el 20 de Enero a las 5:40 PM (17:40 hrs, Verano).

acad_gi2_09b

Render realizado el 20 de Agosto a las 5:40 PM (17:40 hrs, Invierno).

Si bien realizar la configuración de tiempo y fecha es algo relativamente sencillo, puede traer problemas pues es difícil establecer una hora o una fecha exacta debido a la poca precisión del movimiento del mouse. Por esto en una siguiente parte del tutorial configuraremos los parámetros avanzados de Sun & Sky, aplicaremos iluminación Indirecta o GI y veremos los parámetros de Render.

Podemos mejorar el render aplicando el efeto de GI para lograr la Iluminación Global, es decir, que la luz rebote en las superficies tiñendo el material. Para ello, iremos a las opciones de render del menú o escribiremos el comando RPREF en la barra de comandos.

luces_acad020

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):

luces_acad020b

Realizamos un render y este es el resultado:

acad_gi_05a

Este es el fin de este tutorial. Puede continuar a la parte 3 de este a través de este enlace.

AutoCAD 3D Tutorial 09: Render y GI parte 1, Background

Cuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination o Iluminación Global) lo que en realidad tenemos es Iluminación Indirecta, esto es, 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 de 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 casi automática sin necesidad de agregar luces extras ni recordar configuraciones especiales.

Definiendo Fondos e Iluminación GI de base

En AutoCAD podremos definir, además de la iluminación GI, fondos personalizados para nuestros renders ya que al realizarlos por defecto el fondo es “negro”. También sabemos que si sólo modelamos los objetos en autoCAD y realizamos un render, no tendremos iluminación aplicada más que la que el programa nos da por defecto: una luz por encima y otra por debajo, para poder ver los objetos 3D, además obviamente del color de los objetos. Para comenzar el tutorial modelaremos las siguientes primitivas simples:

Box (para la base): Lenght = 60, Width = 100, Height = -1.
Box: Lenght = 15, Width = 12, Height = 25.
Cylinder: Radius = 8, Height = 18.
Sphere: Radius = 9.
Cone: Radius = 8, Height = 16.
Pyramid: Base Radius = 8, Height = 16.
Torus: Torus Radius = 10, Tube Radius = 4.

Dispondremos los cuerpos 3D en la Box de base de la forma que queramos. El resultado es el de la imagen siguiente:

acad_gi_00

Y este es el resultado al realizar un render a la misma composición:

acad_gi_00b

Como notamos el render por defecto posee el “negro” como color de fondo y la iluminación sólo nos permite ver los objetos 3D y nos da una sombra suave para distinguir la forma de los cuerpos redondos y/o las caras sombreadas de los objetos rectos. Ahora abrimos el editor de materiales en AutoCAD (comando materials) y colocaremos materiales como ladrillo, cristales, metales como aluminio, un espejo (mirror), mosaicos y madera. Si queremos podemos ajustar las texturas para que queden a escala (aunque esto no es necesario) y guardaremos el archivo. Se recomienda aplicar la siguiente configuración de materiales:

acad_gi_00c

Box (para la base): American Cherry.
Box: 1in Squares – Mosaic Blue.
Cylinder: 12in Running – Burgundy.
Sphere: Glazed Firebrick.
Cone: Aluminum – Dark.
Pyramid: Basic Mirror.
Torus: Clear Light.

El resultado al realizar el render con los materiales aplicados es el de la imagen de abajo:

acad_gi_00d

Como vemos esta vez podremos ver sin problemas los materiales aplicados en los objetos y por ende el modelo 3D mejora enormemente. También notamos que los materiales nos muestran sus propiedades como la transparencia, reflexión y refracción del vidrio y los relieves de los ladrillos y el mosaico, además de la reflexión del espejo y el aluminio y los resaltes especulares de la pintura metalizada. Lo que haremos ahora será definir un fondo personalizado para el render de nuestra composición. Para definirlo ocuparemos un comando que no está en los íconos de AutoCAD y que por ende, debemos escribirlo: se trata de Background (abreviado Back). Al escribirlo y presionar enter, se nos cargará el siguiente cuadro:

acad_gi_01

Las opciones para el comando Background y que aparecen en la lista desplegable son las siguientes:

– Solid: nos permite elegir un color de fondo para nuestro render. Si clickeamos en la barra azulada inferior, podremos acceder a los distintos colores para nuestro fondo:

acad_gi_01b

Elegimos el color que queremos para nuestro fondo y damos OK. Notaremos que ahora el fondo de la viewport es el del color elegido. Si realizamos el render, el resultado es el siguiente:

acad_gi_01c

Render realizado con el color de fondo por defecto.

acad_gi_01d

Render realizado con el color de fondo verde claro.

acad_gi_01e

Render realizado con el color de fondo rosado.

Como vemos el color de fondo interferirá en la iluminación global de la escena y por ende afecta a todos los objetos. Si queremos llegar al render por defecto basta volver elegir la opción solid y elegir el color negro.

– Gradient: nos permite elegir un tono de degradado para nuestro render, en base a dos colores o tres (Three color). Si clickeamos en la barras Top color y Bottom color, podremos acceder a los distintos colores para nuestro degradado:

acad_gi_02

Elegimos el color que queremos para nuestro degradado y damos OK. Notaremos que el fondo de la viewport es el degradado elegido. Si realizamos el render, el resultado es el siguiente:

acad_gi_02b

Render realizado con el degradado por defecto.

acad_gi_02c

Render realizado con el degradado en tonos celestes.

acad_gi_02d

Render realizado con el degradado en tonos verdes.

acad_gi_02e

Render realizado aplicando la opción Three colors.

Como vemos el color de fondo interferirá en la iluminación global de la escena y por ende afecta a todos los objetos. Si queremos llegar al render por defecto basta ejecutar el comando background, elegir la opción solid y luego el color negro.

– Image: nos permite elegir una imagen de fondo para nuestro render. Si clickeamos en el botón browse, podremos acceder a nuestro PC para definir la imagen que queremos para nuestro fondo:

acad_gi_03

Al elegir y cargar la imagen, esta aparecerá en el cuadro y se habilitará un nuevo botón llamado Adjust image. Si lo presionamos llegaremos a otro cuadro donde podremos editar los siguientes parámetros de la imagen:

acad_gi_03b

Image Position: con este menú eleguiremos 3 posiciones para ajustar la imagen con el fondo, las cuales son las siguientes:

Center: centra la imagen en el fondo independiente del tamaño de esta. Dependiendo de esto la imagen puede ser muy grande o muy pequeña respecto al fondo.
Stretch: ajusta el tamaño total de la imagen en el fondo, de forma automática.
Tile: la imagen se muestra en forma de mosaico, donde se repetirá en la horizontal y vertical en el fondo de forma similar a una textura.

Si elegimos las opciones Center y Tile, podremos ajustar los parámetros de Offset y Scale: en el primero podremos definir un desplazamiento tanto en la horizontal como en la vertical de la imagen respecto al tamaño del fondo, mientras que en Scale aumentamos o disminuimos el tamaño de esta. Podemos ajustar estos parámetros moviendo la flecha horizontal y vertical que aparece en el cuadro.

acad_gi_03c

Imagen con la opción de Offset aplicada en X=0 e Y=0.

acad_gi_03d

Imagen con la opción de Scale aplicada en X=0.2.

acad_gi_03e

Imagen con la opción de Scale en 0.1 y Offset en X=0 e Y=0.

acad_gi_03f

Imagen con la opción de Scale en 0.1 y Offset en X=1238 e Y=-708.

acad_gi_03g

Imagen con la opción de Tile aplicada.

Si activamos la opción Mantain aspect ratio when scaling, mantendremos las proporciones originales de la imagen al realizar Offset y/o Scale. Si queremos ajustar las proporciones de la imagen al fondo de forma automática debemos definir la opción Stretch.

acad_gi_03h

Imagen con la opción de Stretch aplicada. Notamos que se desactivan los parámetros de Offset y Scale, ya que las proporciones se ajustan al fondo de manera automática.

Elegimos la imagen que queremos para nuestro fondo y damos OK. Notaremos que el fondo de la viewport es la imagen elegida. Si realizamos el render, el resultado es el siguiente:

acad_gi_03i

Como vemos la imagen interferirá en la iluminación global de la escena y por ende afecta a todos los objetos. Si queremos llegar al render por defecto basta ejecutar el comando background, elegir la opción solid y luego el color negro.

– Sun & Sky: nos permite aplicar un sistema de iluminación de día (daylight) para realzar nuestro render aplicando literalmente el terreno, el horizonte, el sol y el cielo a nuestra composición:

acad_gi_04

Si no realizamos nada en el cuadro y simplemente damos ok, al realizar un render el resultado es el siguiente:

acad_gi_04b

Como podemos ver, AutoCAD ha aplicado el sistema de iluminación de luz natural (Sol) y por ello podremos ver las sombras generadas por los objetos respecto a la posición del Sol.

Un aspecto muy interesante de el sistema Sun & Sky es el hecho que si lo logramos aplicar una vez, podremos ver la iluminación solar incluso si cambiamos a los modos anteriores (solid, gradient e image) tal como se ve en los siguientes renders:

acad_gi_04c

Sun & Sky aplicado en la opción solid.

acad_gi_04d

Sun & Sky aplicado en la opción gradient.

acad_gi_04e

Sun & Sky aplicado en la opción image.

En la siguiente parte del tutorial configuraremos los distintos parámetros de Sun & Sky, y veremos la configuración de la iluminación solar.

Este es el fin de este tutorial. Puede continuar a la parte 2 de este a través de este enlace.