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3DSMAX Tutorial 11: motor ART Render, Introducción y configuración

30/09/201714/05/2019 Carlos González L.

En 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 nos introduciremos al motor de render que viene por defecto en 3DSMAX 2017, y se trata nada más ni nada menos que del motor llamado ART Render (Advanced RayTrace Render). Estudiaremos la configuración global de este y su integración con la nueva cámara llamada Physical Camera.

Para este tutorial usaremos un archivo base ya descargado desde otra web: descargar archivo base.

Preparando la escena

Una de las cosas más interesantes del nuevo motor ART Render es que nos permite lograr resultados bastante aceptables sin necesidad de realizar tantas configuraciones como ocurre, por ejemplo, con Mental Ray. Al igual como sucede con otros motores de render, ART Render trae sus propios materiales llamados Physical Material y además incorpora una nueva cámara llamada Physical camera. Ambos serán tratados en profundidad en un siguiente tutorial. Para analizar los parámetros de este motor de render prepararemos una escena básica y sin aplicar materiales de tipo Physical sino que sólo con colores base. En nuestro caso la escena es la siguiente:

En este caso tenemos un bloque de 3DSMAX con un plano base y le hemos aplicado una cámara llamada Physical camera. Esta cámara es la que agrega por defecto 3DMAX 2017 cuando la colocamos mediante CRTL+C, y es parte importante de este motor de render ya que este tipo de cámara incorpora un “exposure control” propio para así poder diferenciar el render de la vista de la cámara del de otras perspectivas o del envolvente completo, las cuales utilizarán el valor EV de la exposición global o Exposure global.

Configurando el motor de render mediante ART Render Setup

Para configurar el motor de render debemos ir al icono de Render Setup, el cual tiene un diseño algo diferente respecto a las versiones anteriores de 3DSMAX. En esta opción llegamos al menú de render y configuración donde ya notamos que el motor de render por defecto es ART Render, y el diseño del panel es mucho más sencillo de manejar.

Ya en Render Setup, nos vamos a la persiana Renderer para visualizar la opción ART Renderer y así acceder a los parámetros de este motor de render:

Como se ve en la imagen, y a diferencia de otros motores de render como Mental Ray, el panel de configuración de ART Render es mucho más sencillo ya que no requiere de configuraciones excesivas ni detalles tan elaborados para lograr un buen resultado. Este motor es similar al que viene en AutoCAD 2016 ya que también podremos configurar el render según calidad, tiempo o cantidad de iteraciones (levels). Entre sus parámetros más importantes se destacan:

Render Quality: esta opción nos permite definir la calidad del render mediante valores expresados en dB (Noise Level o nivel de ruido), lo cual implicará que a mayor cantidad de dB mejor calidad del render pero también más tiempo de renderizado.

Si renderizamos la escena anterior mediante F9, notaremos que el motor ya incluye la iluminación global y además el render tendrá mayor o menor ruido o granizado (noise) dependiendo de la calidad en que hayamos renderizado. Si elegimos Min (1 dB) el nivel de ruido en el render será el máximo mientras que en Max (100 dB) tendremos prácticamente “0” nivel de ruido, pero el tiempo de render aumenta de forma muy considerable.

Renderizado en calidad Min, 1 dB.

Renderizado en calidad Draft, 20 dB.

Renderizado en calidad Medium, 28 dB.

Renderizado en calidad High, 33 dB.

Renderizado en calidad X-High, 55 dB.

Stop rendering ever quality is not attained (detener el renderizado siempre que la calidad no sea lograda): al igual que en AutoCAD, esta opción nos permite además de definir la calidad de render, el tiempo o la cantidad de iteraciones (o levels) que queremos que este se realice. Podremos activar estas opciones si es que el render se demora demasiado (como al renderizarlo en calidad Max) o si no queremos la calidad por defecto que establecimos previamente en Render Quality.

Lightning and material Fidelity (fidelidad de la iluminación y materiales): esta opción controla la técnica utilizada para renderizar la imagen. Por defecto nos aparece la opción Fast Path Tracing que nos dará renders relativamente rápidos y optimizará la iluminación indirecta para minimizar el ruido (noise) aunque comprometen la iluminación y la fidelidad del sombreado, y la opción Advanced Path Tracing es la que nos da los mejores resultados y calidad ya que la fidelidad es muy alta, aunque el tiempo de render aumentará.

Render en calidad High, realizado mediante Fast Path Tracing.

Render en calidad High, realizado mediante Advanced Path Tracing.

Noise Filtering (filtrado de ruido): esta opción nos permite filtrar en porcentaje el ruido o granizado del render, no importando el tipo de calidad de este. Podemos elegir desde el 0% o Unfiltered (sin filtro) hasta la calidad 100% o Fully filtered (totalmente filtrado).

Evidentemente, mientras más se filtre el ruido y/o la calidad sea mejor, el tiempo de render aumentará.

Render realizado en calidad medium, con 0% o Unfiltered.

Render realizado en calidad medium, con 50% de Noise Filtering.

Render realizado en calidad medium, con 100% o Fully filtered.

Anti-Aliasing: nos permite ajustar el antialiasing o eliminar los “dientes de sierra” de los bordes de un modelo o de un render. En este caso al mínimo de píxeles que podemos configurar es 1,0 y conforme lo vayamos aumentando, la imagen sufrirá un “blur” o desenfoque debido al efecto propio del antialisado. El valor por defecto es 3.

Render realizado en calidad medium, con 1 píxel de antialiasing.

Render realizado en calidad medium, con 3 píxeles de antialiasing (valor por defecto).

Render realizado en calidad medium, con 10 píxeles de antialiasing.

Si bien este motor de render ya cuenta con la iluminación global aplicada, los aspectos más importantes de edición de esta (como zona geográfica o el Norte) no pueden ser modificados a primera vista. Para esto debemos configurarla mediante un nuevo parámetro de luz llamado Sun Positioner.

Configurando la iluminación global en ART Render

Para configurar la iluminación global en ART Render necesitaremos colocar una nueva luz solar llamada Sun Positioner. Este posicionador de Sol nos permitirá editar parámetros como la zona geográfica, lugar, tiempo y girar el Norte geográfico si es necesario. Para colocarla en la escena, nos vamos a la vista Top y en el panel de “añadir elementos” vamos al icono de luces y elegimos la persiana Photometric:

Una vez aquí elegiremos la opción Sun Positioner y la insertaremos de forma similar a Daylight de Mental Ray, es decir: clickeamos en el origen para definir el target de la luz, luego giramos con el mouse para definir el norte y mediante click y el movimiento de este, definir la altura orbital. En nuestra escena, insertaremos la luz en la vista Top:

Definiendo la luz Sun Positioner en la escena.

Al igual que en el caso de Mental Ray, sólo debemos colocar una luz en toda la escena. Debemos tener cuidado al seleccionarla puesto que no nos servirá tomarla por el “Sol”, sino que este tipo de luz deberá seleccionarse exclusivamente tomando el compass rose o la rosa de los vientos:

Selección de la luz Sun Positioner mediante el compass rose o rosa los vientos.

Si tomamos el compass rose y luego nos vamos al panel de modificar, encontraremos los siguientes parámetros:

Display: en este menú podemos elegir si queremos que se muestre la rosa de los vientos o no (show), ademas podremos definir el radio de esta y lo más importante: podremos girar el Norte geográfico mediante la opción North Offset. También podremos definir la distancia del sol al terreno (altura orbital) mediante Sun Distance.

Sun Position: al igual que en el caso de Daylight de Mental Ray, en esta opción podremos definir los parámetros generales de la iluminación como la fecha, el tiempo y la locación donde queremos que se aplique la iluminación del sol. Las opciones son:

– Date, Time and Location: permite definir parámetros de tiempo, lugar y zona geográfica. Podremos definir la fecha mediante day, month y year además de las horas mediante el parámetro time. Lo interesante de esta opción es que podremos definir el lugar geográfico de manera similar a Mental Ray ya que si hacemos click en el lugar por defecto (San Francisco, CA) dentro del parámetro, podremos cambiarlo a otra zona geográfica y el Norte junto a la trayectoria solar se ajustarán.

– Weather data File: esta opción nos permite cargar archivos especiales de lugar y tiempo llamados “EnergyPlus Weather Data File” cuya extensión es EPW, y que se usan principalmente en simulaciones climáticas con programas especiales como Energy plus o también Ecotect. Algunos de estos archivos pueden descargarse en https://energyplus.net/weather.

Inserción de un archivo EPW en la escena.

– Manual: permite mover el Sol de forma manual ajustando los parámetros de Azimut y Altitude (Altitud), ya que no podemos mover el Sol de forma directa.

Moviendo el Sol de forma manual mediante los parámetros de Azimut y Altitude.

Si renderizamos la escena una vez insertado el Sun Positioner, el resultado será el siguiente:

Como vemos, la imagen es prácticamente blanca y por ende no muestra el resultado. Esto ocurre simplemente porque no hemos ajustado el parámetro de Exposure Control y además el valor de EV (Exposure Value) es muy bajo. Para ajustarlo, debemos ir a Rendering >>> Exposure control:

Estando ya en Exposure Control notaremos que al agregar el Sun Positioner, tendremos un nuevo tipo de Exposure control llamado Physical Camera Exposure Control, y que en el mapa de cielo se nos agrega uno nuevo llamado Physical Sun & Sky Environtment (mapa de cielo de Sun Positioner). Si bajamos un poco la persiana encontraremos un parámetro llamado Global Exposure donde notamos que efectivamente el valor de EV es 6, el cual es bajo para una escena exterior como en este caso.

En nuestra escena, si ajustamos el valor de EV de Global Exposure a 15 y realizamos un render, el resultado cambia de forma notable ya que logramos ver el modelo sin problemas:

Ajuste de valor a EV=15 y render resultante.

En el caso que tengamos una escena interior con luces, el valor de EV se debe ajustar a esas condiciones específicas (mediante valores bajos) de manera similar a Mental Ray. Volviendo a la escena en sí, además de Exposure Value tenemos otro parámetro muy importante llamado White Balance o balance de blancos, el cual nos permite ajustar la escena a los tipos de iluminación más comunes mediante tipos de lámparas o también un color específico. Las tres opciones que tenemos disponibles son:

– Iluminant: esta opción nos permite elegir muchos tipos de iluminaciones ya configuradas como Daylight (por defecto), halógenos, flourescentes, lámparas de sodio, etc.

Render realizado con Daylight.

Render realizado con Sunlight.

Render realizado con Shade.

Render realizado con Halogen.

Render realizado con Low Pressure Sodium.

– Temperature: ilumina la escena tomando en cuenta los grados K° (Kelvin). En valores menores los tonos serán cálidos y en valores mayores serán fríos, aunque en ete caso puntual tendremos variaciones de tonos según la cantidad de K° especificados. El valor de K° por defecto es 6400.

Render realizado con 100 K°.

Render realizado con 1.000 K°.

Render realizado con 3.000 K°.

Render realizado con 6.000 K°.

Render realizado con 10.000 K°.

Render realizado con 20.000 K°.

– Custom: permite elegir un color para la iluminación y el balance. Esto afectará el entorno global de la escena.

Configuración y render resultante aplicando el color celeste.

Configuración y render resultante aplicando el color verde olivo.

Exposure Control y Physical Camera

Una de las ventajas interesantes de ART Render es que si tenemos colocada una cámara de tipo Physical Camera (por defecto en 3DSMAX 2017) podremos utilizar los parámetros de EV de esta ya que como se enunció antes, este tipo de cámara viene con su propio Exposure Control. Si seleccionamos la cámara y nos vamos al panel de modificar, encontraremos el siguiente menú:

En este menú tendremos las mismas opciones del cuadro Exposure Control de Rendering. Podemos modificar el valor de EV en Exposure Gain mediante la opción Target o hacerlo mediante la opción Manual, aunque en este último el valor estará dado en unidades ISO.

Además de lo anterior, también tendremos la opción White Balance ya explicada anteriormente. Lo interesante de esto es que si alteramos el valor de EV de la cámara, este afectará a la vista que esté afecta a la cámara en sí y no al resto de la iluminación global, por ende los parámetros que configuremos en esta sólo afectará al el render de la vista en sí y no a todo el proyecto completo.

Si queremos que los parámetros configurados en la Physical Camera se apliquen sólo a la vista de esta, debemos ir nuevamente a Rendering >>> Exposure Control y una vez allí activaremos la casilla Use Physical Controls if Available. Con esta opción los parámetros que se aplicarán en la vista serán los de la cámara y no los de GE (Global Exposure), siempre y cuando la Viewport a renderizar esté en la vista de la cámara:

Exposure Control con el parámetro Use Physical Camera If Available desactivado. En este ejemplo, en toda la escena prima el valor de EV de Global Exposure y el valor de este es 11.

Render del ejemplo anterior.

El mismo ejemplo anterior pero esta vez con el parámetro Use Physical Camera If Available activado. En este caso, en toda la escena prima el valor de EV de la vista de Physical Camera y el valor de EV de esta es 15 en lugar de 11.

Render del ejemplo anterior.

Si renderizamos una vista distinta de la cámara o una cámara que no sea Physical, notaremos que el valor de EV que prima es el de Global Exposure, ya que el valor de EV de Physical Camera sólo Afecta a la vista de esta y no al proyecto completo.

El mismo ejemplo anterior, con el parámetro Use Physical Camera If Available activado pero esta vez enfocado en una vista distinta de la Physical Camera. En este caso, en toda la escena prima el valor de EV de Global Exposure y en el ejemplo, el valor de EV de este es 11.

Render del ejemplo anterior.

Si agregamos una segunda o más cámaras de tipo Physical, podremos controlar el valor de EV de cada una de estas y renderizarlas de forma independiente según cada vista.

El mismo ejemplo anterior con el parámetro Use Physical Camera If Available activado pero esta vez se ha agregado una segunda Physical Camera. En este caso, el valor de EV de esta cámara es 13. La primera cámara mantiene sus mismos parámetros originales.

Render del ejemplo anterior.

Render de la vista superior del ejemplo anterior. En este caso la vista no está afecta por una Physical Camera ya que es una Perspectiva, y por ello este render toma el valor de EV de Global Exposure el cual es 11.

Este es el fin de este tutorial.

3DSMAX Tutorial 08b: mr Portal Sky (iluminación interior con Mental Ray)

23/11/201604/10/2018 Carlos González L.

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:

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.

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:

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”):

Al 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”.

Aceptamos y luego realizaremos un render para ver el resultado:

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).

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

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:

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:

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:

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:

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.

Evidentemente 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:

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:

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:

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:

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

Volviendo 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:

Render original.

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.

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.

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

Render original.

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:

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

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).

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

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

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.

Render original.

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).

Render original con Shadow samples en 16.

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.

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.

Advanced parameters:

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.

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

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.

Render con Transparency color en amarillo.

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.

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:

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:

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.

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

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

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.

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.

Render de la escena en calidad Draft.

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).

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:

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

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.

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.

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.

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 utilizada:

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

3DSMAX Tutorial 06c: Materiales Arch & Design (Mental Ray)

27/10/201604/10/2018 Carlos González L.

Un material es la suma de un conjunto de parámetros y mapas (que pueden ser imágenes o vídeos) que pueden ser asignados a la superficie de un modelo 3D para describir como este refleja y/o absorbe a luz. La mezcla de todas estas propiedades nos permitirá emular los materiales del mundo real tales como mármol, ladrillo, plásticos, metales, etc.

En este tutorial especial veremos el material denominado Arch & Design el cual es exclusivo del motor de render Mental Ray, el cual viene incorporado en 3DSMAX y nos servirá para representar de manera realista los materiales más utilizados en Arquitectura y diseño.

Materiales Arch & Design

El material denominado Arch & Design es fundamental a la hora de realizar renders mediante el motor de render Mental Ray ya que este emula de manera convincente varios materiales conocidos en el área de la Arquitectura como por ejemplo el concreto, las cerámicas o elementos traslúcidos como vidrios o cristales. Como este material es exclusivo de Mental Ray sólo funciona si este motor de render está activado, si lo aplicamos en otro motor de render los materiales no serán visibles.

Tip: si tenemos instalado 3DSMAX Design en lugar de 3DSMAX, los materiales mostrados por defecto en todos los slots del editor de materiales serán los de Arch & Design.

Si estamos en el motor de render Mental Ray, podremos acceder al material Arch & Design cambiando el material en cualquier Slot para acceder al explorador de materiales (Material/Map Browser). Una vez allí, buscamos el material el cual está debajo de los materiales Standard, dentro de una persiana llamada Mental ray. Además del material mismo, en Mental ray encontraremos otros materiales propios de Autodesk y algunos de ellos son muy útiles como Metallic Paint, Car paint y Autodesk Ceramic. Una vez que hemos seleccionado y cargado el material en el Slot, el resultado es el siguiente:

Como notamos en la imagen, podemos ver el logo de Arch & Design y además tendremos los parámetros generales y propiedades del material los cuales están en una distribución diferente respecto a los del material de tipo Standard. En este caso no tendremos shaders ni configuraciones tan avanzadas como aquel, pero en Arch & Design dispondremos de materiales ya preconfigurados o también llamados “templates”, que simulan de forma realista los materiales más utilizados en Arquitectura y Diseño (de ahí su nombre). Los templates que disponemos son los siguientes:

Categoría Appearance & Attributes:

Matte finish: es un acabado de tipo mate u opaco, ya que posee entre un 5 y 10% de brillo. Es ideal para simular por ejemplo, una pintura sin brillo como el látex.

Pearl finish: es el acabado perlado, el cual es semi-opaco ya que este posee entre un 20 y 35% de brillo. Se utiliza comúnmente en las pinturas de ventanas y sillas, aunque también puede usarse en paredes.

Glossy finish: es el acabado brillante ya que esta posee entre un 70 y 85% de brillo. Se utiliza preferentemente en las pinturas de adornos, puertas y armarios o para emular óleo.

Categoría Finishes:

Satin Varnished Wood: es la madera barnizada y satinada. El satinado se define como un tratamiento específico para lograr superficies tersas y brillantes o también se puede definir como un acabado intermedio entre opaco y brillante. Este tipo de acabado favorece la iluminación ambiental haciendo los espacios agradables a la vista. En este caso, el template incorpora su propia textura de madera.

Glossy Varnished Wood: es la madera barnizada y brillante. Este template emula perfectamente una superficie de madera con brillo. En este caso, el template incorpora su propia textura de madera.

Rough Concrete: corresponde al concreto rugoso o en bruto. Al igual que en el caso anterior, este template incorpora su propio mapa para simular el relieve del hormigón.

Polished Concrete: corresponde al hormigón pulido y por ello con una superficie brillante, y se utiliza preferentemente en pisos y estacionamientos, además de proyectos de tipo industrial.

Glazed Ceramic: corresponde a la cerámica brillante o vidriada y es perfecta para pisos, revestimientos y adornos de decoración.

Glazed Ceramic Tiles: es similar a la anterior pero es ideal para pisos ya que además de las cualidades de Glazed ceramic disponemos de todas las opciones que nos da el mapa tiles.

Glossy Plastic: corresponde al plástico brillante, y es perfecto para emular elementos de decoración y artefactos de cocina.

Matte Plastic: es un plástico pero con mucho menos brillo que en el caso de glossy, y se utiliza para definir la mayoría de los objetos que están hechos de este material.

Masonry: corresponde a la albañilería. En este caso este template trae sus propias texturas que nos permiten emular ladrillos, ya que además de la textura diffusse incorpora relieve (Bump).

Rubber: corresponde al material de caucho, y es utilizado preferentemente utilizado para emular elementos como neumáticos o gomas.

Leather: corresponde al material de cuero, y es utilizado para emular elementos como ropa y tapicería hechas de este material. En este caso el template incorpora relieve (Bump).

Categoría Transparent Materials:

Glass (Thin Geometry): corresponde al vidrio pero en este caso sólo tomará en cuenta las dos dimensiones principales y no el espesor del vidrio, por lo tanto se recomienda colocar este template en elementos planos o bidimensionales como marcos.

Glass (Solid Geometry): corresponde al vidrio emulado de forma realista ya que a diferencia del anterior este sí toma en cuenta el espesor o grosor, por lo tanto es perfecto para emular elementos de cristal como ventanas u adornos.

Glass (Physical): este vidrio es el más completo de todos ya que además de tomar en cuenta las tres dimensiones, también incorpora la densidad del cristal haciendo que la emulación sea muy realista.

Frosted Glass (Physical): es una variante del anterior pero en este caso es un cristal poroso o escarchado, que emula el cristal al ácido.

Translucent Plastic Film (Thin): corresponde a la película de plástico traslúcido o también llamado acetato. en este caso funciona de manera similar a Glass Thin Geometry ya que toma en cuenta superficies bidimensionales.

Translucent Plastic Film (Opaque): es una variante del anterior pero en este caso esta película toma en cuenta la geometría sólida del objeto.

Water Reflective Surface: este template simula aguas poco profundas o a una distancia corta de cámara ya que no es transparente, pero es un buen material a la hora de realizar un render ya que ahorra bastante tiempo.

Categoría Metals:

Chrome: simula el cromado de un metal. El cromo se define como un metal 100% reflectante, y se utiliza sobre todo en superficies metálicas muy pulidas como algunos adornos o elementos decorativos.

Brushed Metal: corresponde al metal pulido el cual es básicamente un cromado pero con reflexiones borrosas. Es útil para la mayoría de las superficies metálicas.

Satined Metal: corresponde al metal satinado el cual es parecido al metal pulido pero con mayor opacidad, y es adecuado para superficies de aluminio o también para emular el acero inoxidable.

Copper: este material emula el cobre y con algunos ajustes también puede emular otros metales de brillo intenso como el oro o la plata.

Patterned Copper: es una variante del anterior pero en este caso se agrega un patrón o trama, y es más oscuro que Copper aunque se añade algo más de brillo, especularidad y sombreado de reflexión.

Atributos del material Arch & Design

Si bien el material Arch & Design posee templates ya predefinidos, cada uno de estos pueden ser editados ya que al igual que en el caso de los materiales Standard tenemos diversos parámetros de edición, algunos de ellos ya conocidos. Los parámetros que tenemos son los siguientes:

Categoría Diffuse:

Diffuse level: permite controlar el nivel de brillo del componente del color difuso (textura o el color del material). Si el valor de Diffuse level es menor que 1, se irá oscureciendo hasta llegar a negro en el valor 0.

Ejemplo de modelos 3D de color rojo, con Diffuse level en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente.

Ejemplo de modelos 3D con una textura cargada y Diffuse level en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente.

Color: corresponde al color del canal diffuse. Podemos cambiarlo fácilmente clickeando en el color por defecto, o cargar una textura haciendo click en el cuadro de la derecha de este. Si la textura es cargada, esta prevalece por sobre el color del material.

Ejemplo de modelos 3D con color modificado.

Ejemplo de modelos 3D con diferentes texturas aplicadas.

Roughness: controla la aspereza con que el canal diffuse se mezcla con el componente de ambiente. Mientras mayor sea el valor de Roughness el elemento tendrá más “polvo” y por ende será más áspero (por defecto su valor es 0,2). También se le puede cargar una textura en el cuadro del lado de la opción.

Ejemplo de modelos 3D con Roughness en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente (color).

Ejemplo de modelos 3D con Roughness en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente (textura).

Ejemplo de modelos 3D con Roughness en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente, pero esta vez con un mapa de textura aplicado en Roughness.

Categoría Reflection:

Reflectivity: controla el nivel de reflectividad del material. Los valores de reflectividad y de color se combinan para definir el nivel de reflexión, así como la intensidad del resaltado también conocido como el reflejo especular.

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente (color).

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente (textura).

Color: corresponde al color general de la luz reflejada. Podemos cambiarlo fácilmente clickeando en el color por defecto, o cargar una textura haciendo click en el cuadro de la derecha de este.

Ejemplo de modelos 3D con color Diffuse, Reflectivity en 1 y Reflectivity color aplicado. Colores de Izquierda a derecha: verde, azul y amarillo.

Ejemplo de modelos 3D con color Diffusse, Reflectivity en 1 y Reflectivity color aplicado, pero esta vez se han colocado tres texturas diferentes.

Ejemplo de modelos 3D con una textura en Diffusse, Reflectivity en 1 y Reflectivity color aplicado, pero esta vez se han colocado las mismas tres texturas anteriores.

Glossiness: este parámetro funciona con Reflectivity activado, y define el tipo de superficie que tendrá el “brillo” de la reflexión. Su valor máximo es 1 el cual es un espejo perfecto. Mientras más bajo sea el valor de esta, el brillo de la superficie será más difuso. También podremos agregar un mapa o una textura si clickeamos en el cuadro del lado de este parámetro, pero este mapa siempre será constante independiente del valor que hayamos colocado a Glossiness.

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 1, con niveles de Glossiness en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente.

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 1 y los mismos valores anteriores, pero esta vez se ha cargado una textura en Glossiness.

Glossy Samples: corresponde a las Muestras de brillo. El número máximo de muestras o rayos que genera Mental Ray para crear reflejos brillantes. Los valores más altos hacen que el render sea más lento pero crean un resultado más suave. Los valores más bajos generan el render más rápido, pero crean un resultado más granulado. Glossy Samples sólo está disponible cuando el valor de Glossiness no es igual a 1.

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 1 y Glossiness en 0,75, con niveles de Glossy Samples de 1, 16 y 32 respectivamente.

Nota: si el valor de Glossy Samples es igual a 0, las reflexiones toman la forma de un “espejo perfecto” y sólo un rayo es generado, independientemente del valor real de Glossiness. Se puede usar esto para aumentar el rendimiento de las superficies con reflejos muy débiles. Lo más destacado sigue respetando el valor de Glossiness. Las reflexiones más brillantes necesitan generar múltiples rayos para producir un resultado uniforme, y esto puede afectar al rendimiento. Por esto mismo, el material incluye dos características especiales que son:

Fast (inteprolate): cuando está activado, un algoritmo de suavizado permite que los rayos se vuelvan a utilizar y suavizar. El resultado son reflexiones brilantes más rápidas y suaves pero sacrifica un poco de precisión. Nota: Este método funciona mejor en superficies planas.

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 1 y Glossiness en 0,75, con niveles de Glossy Samples de 1, 16 y 32 respectivamente. En todas se ha aplicado Fast (interpolate).

Hightlights+FG only: cuando está activado, Mental ray no genera los rayos de reflexión reales. En su lugar, sólo se muestran los reflejos más destacados, así como reflexiones suaves emulados con la ayuda de Final Gather. El modo Hightlights+FG only no ocupa tiempo de render adicional en comparación con una superficie no brillante (diffuse), sin embargo, puede producir resultados bastante convincentes. A pesar de que podría no ser completamente convincente para los objetos destacados en una escena, puede trabajar muy bien para elementos menos esenciales. Este modo tiende a funcionar mejor en materiales con reflejos débiles o reflejos muy brillantes.

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 1 y Glossiness en 0,75, con niveles de Glossy Samples de 1, 16 y 32 respectivamente. En todas se ha aplicado Highlights+FG only.

Metal Material: los objetos metálicos realmente influyen en el color de su propia reflexión, mientras que otros materiales no lo hacen. Por ejemplo, una barra de oro tendrá reflejos de color dorado, pero una esfera de cristal de color rojo no tiene reflejos “rojos”. Este efecto en el metal es apoyado a través de la opción Metal Material. Cuando Metal Material está apagado, el parámetro de color de reflexión define el color, y el parámetro Reflectivity junto con la configuración de la BRDF define la intensidad y los colores de las reflexiones. Cuando está activado, el parámetro Diffuse Color define el color de reflejos, y el parámetro Reflectivity establece el “peso” entre las reflexiones difusas y las reflexiones brillantes (metálicas).

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 1 y Glossiness en 0,75, con niveles de Glossy Samples de 1, 16 y 32 respectivamente. En todas se ha aplicado Metal material.

Ejemplo de modelos 3D con Reflectivity en 1 y Glossiness en 0,75, con niveles de Glossy Samples en 8. En este caso se han combinado los modos en cada una de ellas. La primera copa está con Fast (interpolate) y highlights+FG only, la segunda con Highlights+FG only y Metal material, y la tercera posee todos los modos aplicados.

Categoría Refraction:

Transparency: define el nivel de transparencia o refracción del material. Por defecto es 0 (no transparente) y su valor máximo es 1 (100% de transparencia). Con este parámetro podemos crear el efecto del vidrio, combinándolo con los parámetros de la categoría Reflection.

Ejemplo de modelos 3D con Transparency en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente. En este caso el nivel de Reflectivity es 1. Sin este parámetro activado, el valor 1 de Transparency haría invisible la tercera copa.

Color: corresponde al color de la refracción, y gracias a este parámetro podemos, por ejemplo, crear efectos como “vidrio de color” si el color en Diffuse es negro. Podemos cambiarlo fácilmente clickeando en el color por defecto, o cargar una textura haciendo click en el cuadro de la derecha de este.

Ejemplo de modelos 3D con Diffuse color en rojo y Transparency color aplicado. En este caso el nivel de Reflectivity es 1. Los colores de izquierda a derecha son: verde, azul y amarillo.

Ejemplo de modelos 3D con Diffuse color en negro y Transparency color aplicado. En este caso el nivel de Reflectivity es 1. Los colores de izquierda a derecha son: verde, azul y amarillo.

Ejemplo de modelos 3D con una textura cargada en Diffuse y Transparency color aplicado. En este caso el nivel de Reflectivity es 1. Los colores de izquierda a derecha son: verde, azul y amarillo.

Ejemplo de modelos 3D con Diffuse color en rojo y Transparency color aplicado, pero esta vez se han cargado tres texturas diferentes. En este caso el nivel de Reflectivity es 1.

El mismo ejemplo anterior pero con una textura en Diffuse en lugar del color.

Ejemplo de modelos 3D con Diffuse color negro y Transparency color aplicado, pero esta vez se han cargado tres texturas diferentes. En este caso el nivel de Reflectivity es 1.

Glossiness: define la nitidez de la refracción o transparencia, que van desde 1 (transparencia completa y clara) hasta 0 (transparencia muy difusa o borrosa). Podemos cargar una textura haciendo click en el cuadro de la derecha de este.

Ejemplo de modelos 3D con Glossiness en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente. En este caso el nivel de Transparency es 0.5 y el de Reflectivity es 1.

Ejemplo de modelos 3D con Glossiness en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente pero con una textura en Diffuse. En este caso el nivel de Transparency es 0.5 y el de Reflectivity es 1.

Ejemplo de modelos 3D con Glossiness en 0.1, 0.5 y 1 respectivamente pero con una textura cargada en Glossiness.

Glossy Samples: corresponde a las Muestras de transparencia. El número máximo de muestras o rayos que genera Mental Ray para crear transparencias. Los valores más altos hacen que el render sea más lento pero crean un resultado más suave. Los valores más bajos generan el render más rápido, pero crean un resultado más granulado. Glossy Samples sólo está disponible cuando el valor de Glossiness no es igual a 1.

Ejemplo de modelos 3D con Transparency en 0.5 y Glossiness en 0.75, con niveles de Glossy Samples de 1, 16 y 32 respectivamernte.

Ejemplo de modelos 3D con Transparency en 0.5 y Glossiness en 0.75, con niveles de Glossy Samples de 1, 16 y 32 respectivamernte aunque en este caso hay una textura en Diffuse.

En el caso de Glossy Refraction, se necesitan generar múltiples rayos para producir un resultado uniforme y esto puede afectar al rendimiento general. Por esta razón, el material incluye la siguiente característica:

Ejemplo de modelos 3D con Transparency en 0.5 y Glossiness en 0.75, con niveles de Glossy Samples de 1, 16 y 32. En todas las copas se ha aplicado Fast (inteprolate).

IOR (Index Of Refraction): define el índice de refracción, el cual mide la cantidad de un rayo de luz que se curva al entrar en un material, y la dirección en la que la luz se curva dependerá de si se está entrando o saliendo del objeto. Arch & Design utiliza la dirección de la normal de la superficie como referencia para averiguar si la luz está entrando o saliendo. Por tanto, es importante modelar los objetos transparentes y refractivos con las normales de la superficie que apunten en la dirección correcta. El valor de IOR a colocar dependerá del elemento que se quiera representar. Los índices de refracción más conocidos son:

Material	IOR o índice de refracción
Vacío	1,0
Aire	1,0002926
Agua	1,33
Acetaldehído	1,35
Alcohol Metílico	1,329
Alcohol Etílico	1,36
Solución de azúcar (30%)	1,38
1-butanol (a 20 °C)	1,399
Glicerina	1,473
Heptanol (a 25 °C)	1,423
Solución de azúcar (80%)	1,52
Benceno (a 20 °C)	1,501
Metanol (a 20 °C)	1,329
Cuarzo	1,544
Vidrio (corriente)	1,52
Disulfuro de carbono	1,6295
Cloruro de sodio (sal común)	1,544
Diamante	2,42

Además de los valores de IOR, podremos ajustar el índice de refracción de forma manual manipulando los valores de la curva BDRF (Bi-directional Reflectance Distribution Function) que determina cuanto refleja un material al ser visto desde diferentes ángulos (la reflectividad depende del ángulo de visión).

Ejemplo de modelos 3D con Diffuse en color negro, y valores de IOR de 1.0 (aire), 1.33 (agua) y 2.42 (diamante).

Ejemplo de modelos 3D con una textura cargada en Diffuse, y valores de IOR de 1.0 (aire), 1.33 (agua) y 2.42 (diamante).

Ejemplo de modelos 3D con Diffuse en rojo y color Transparency en rojo, y valores de IOR de 1.0 (aire), 1.33 (agua) y 2.42 (diamante).

Translucency: la translucidez o translucency se maneja como un caso especial de la transparencia ya que antes de utilizar translucency, debe existir primero un cierto nivel de transparencia o Transparency. Un material es translúcido cuando deja pasar la luz de manera que las formas se hacen irreconocibles ya que no se observan nítidamente los objetos. Un buen ejemplo de translucidez son las manos al ser expuestas a una fuente luminosa ya que en este caso la luz pasa por los dedos pero no se distingue “el hueso” de estos:

Ejemplo de translucidez o translucency aplicado en una situación real.

La traslucidez o Translucency está pensada para ser utilizada principalmente en modo “lámina” o Thin (Advanced Rendering Options > Advanced Transparency Options > Thin Walled) y se usa para modelar elementos como cortinas, papel mantequilla u otros efectos similares. En el modo Thin walled el sombreado del lado inverso de la geometría “traspasa” hacia el lado frontal.

El sombreador también funciona en el modo sólido (Advanced Rendering Options > Advanced Transparency Options > Solid) pero esta es una simplificación ya que emula sólo el transporte de la luz desde la parte posterior de un objeto a sus caras frontales y por ende no es un verdadero efecto de dispersión del subsuelo o SSS (Sub Surface Scattering). La dispersión del subsuelo es un efecto importante para la representación realista de materiales translúcidos como la piel, carne, grasa, frutas, leche, mármol, y muchos otros. Se puede generar el efecto SSS mediante el uso de Glossy Transparency junto con Translucency, pero esta no es tan rápida ni tan potente como los shaders o materiales SSS especiales que son exclusivos para lograr este efecto. Cuando se activa translucency, el peso y la configuración del color están disponibles e influirán en el render.

Weight: Determina qué porcentaje de transparency se utiliza como translucidez. Por ejemplo, si weight es 0, toda la transparency se utiliza como translucidez. Si weight es 1, el 100% de transparency se utiliza como translucidez. También podremos cargar un mapa o una textura haciendo click en el cuadrado del lado del valor.

Ejemplo de modelos 3D con planos a los cuales se les ha aplicado Translucency, en modo Thin Walled. Los valores de Weight, de izquierda a derecha, son: 0, 0.5 y 1.

Ejemplo de modelos 3D en los cuales se ha aplicado Translucency en modo Solid. Los valores de Weight, de izquierda a derecha, son: 0, 0.5 y 1.

El mismo ejemplo anterior pero esta vez se les ha aplicado una textura en weight.

Color: corresponde al color de la translucidez. Podemos cambiarlo fácilmente clickeando en el color por defecto, o cargar una textura haciendo click en el cuadro de la derecha de este. También podremos cargar un mapa o una textura haciendo click en el cuadrado del lado del valor.

Ejemplo de modelos 3D con planos en los cuales se ha aplicado Translucency, en modo Thin Walled y valor de weight en 1. Los colores aplicados, de izquierda a derecha, son: amarillo, verde, azul.

Ejemplo de modelos 3D con planos en los cuales se ha aplicado Translucency, en modo Thin Walled y valor de weight en 1. En este caso se han cargado tres texturas diferentes en la opción color.

Ejemplo de modelos 3D en los cuales se ha aplicado Translucency en modo Solid. Los valores de Weight, de izquierda a derecha, son: 0, 0.5 y 1. En este caso se ha cargado una textura en la opción color.

Categoría Anisotropy:

Anisotropy group: con esta opción podremos crear reflejos y refracciones de tipo anisotrópico ya que este controla la forma de los reflejos, es decir, el “ancho” y “alto” de estos. Con el valor 1, el reflejo es redondo y por ende se desactiva el efecto, es decir, no hay ninguna anisotropía. Con el valor 0.01, el reflejo es alargado. Los valores mayores o menores a 1 influirán en la forma de los reflejos. Podemos cargar una textura o un mapa haciendo click en el cuadro de la derecha de este.

Ejemplo de modelos 3D en los cuales se ha aplicado Anisotropy con valores menores que 1. Los valores de Anisotropy, de izquierda a derecha, son: 0.01, 0.5 y 1.

El mismo ejemplo anterior pero esta vez se les ha aplicado una textura en Anisotropy.

Ejemplo de modelos 3D en los cuales se ha aplicado Anisotropy con valores mayores que 1. Los valores de Anisotropy, de izquierda a derecha, son: 1, 8 y 16.

El mismo ejemplo anterior pero esta vez se les ha aplicado una textura en Anisotropy.

Rotation: Cambia la orientación de los reflejos. Este valor puede variar de 0 a 1 con el valor 1 = 360°. Así, por ejemplo, de 0.25 = 90° y 0.5 = 180°. Podemos cargar una textura o un mapa haciendo click en el cuadro de la derecha de este.

Rotation en valores 0.0, 0.25 y con una textura. El valor de Anisotropy es de 0.01.

Los valores de rotation anteriores, aplicados en modelos 3D.

Tip: Cuando se utiliza una textura para rotation, debemos asegurarnos que esta no tenga filtros antialiasing. Esto se puede hacer mediante el establecimiento de parámetros de Blur de la textura en 0. De lo contrario, los píxeles con antialiasing causarán vórtices locales en la anisotropía que aparecerán como errores en el texturizado.

Automatic/Map channel: en valores de 0 o superiores, permite aplicar opcionalmente anisotropía a un canal de mapa específico. Cuando se establece en Automatic, la rotación utiliza las coordenadas locales del objeto. Si elegimos Map Channel y establecemos un número de canal en Channel number, la rotación utiliza el espacio de cooordenadas del canal de mapeo especificado.

Ejemplo de modelos 3D en los cuales se ha aplicado Rotation en diferentes grados. La primera copa tiene el valor 0 y no tiene textura, la segunda está en modo automatic y la tercera tiene la opción Map channel, con el canal 1.

Este es el final de este tutorial.

3DSMAX Tutorial 06b: Material Multi/Sub-object

14/10/201604/10/2018 Carlos González L.

En este tutorial especial veremos el material denominado Multi/sub-object, uno de los más importantes en cuanto a texturización y materialización de objetos se refiere ya que como sabemos, este material nos permite colocar muchos materiales en un solo slot y nos permite además clasificar de forma eficiente los materiales de uno o más elementos en específico.

El material Multi/Sub-Object

El material denominado Multi/sub-object es uno de los más utilizados en 3DSMAX, ya que por definición nos permite colocar muchos materiales dentro de un solo slot, es decir, podremos ahorrar bastante espacio en el editor de materiales (ya que el material mismo ocupa un solo slot) y a la vez podremos materializar objetos muy complejos o con muchos materiales diferentes utilizando sólo “un” material. Multi/sub-object es un material que está organizado de la siguiente manera:

En la imagen podemos reconocer, además del nombre del material, los espacios donde se inserta cada uno de los materiales (denominados sub-materiales) que van integrados en el material. Podremos asignar el número de sub-materiales que queramos mediante la opción Set Number:

En esta opción podremos asignar hasta 999 slots de sub-materiales para Multi/sub-object y por ende lo podremos limitar según la escena a materializar o la cantidad de materiales que queremos en un elemento específico. Otra cosa interesante de este material es que, al incorporarlo en el slot respectivo, el programa nos preguntará si queremos descartar el material antiguo (discard old material) o conservarlo como un “sub-material” (keep material as sub-material).

Al realizar lo segundo vemos que el material antiguo queda colocado en el primer casillero de los sub-materiales. Podremos acceder a sus propiedades simplemente clickeando en el nombre de este, y luego editarlo como un material cualquiera. De más está decir que a este sub-material se le puede agregar el material que se quiera ya sea un Standard, Arch & Design, Autodesk Library, etc. Si bien podremos agregar incluso un Multi/Sub-Ojbect, esto no es recomendable ya que creará problemas al asignar el material.

En el caso del material Multi/Sub-Object, es muy importante conocer cómo se organizan los sub-materiales pues esto es clave para poder materializar de buena forma la escena o el objeto:

En esta imagen podemos ver, de izquierda a derecha:

– La muestra del sub-material.
– ID: El ID o identificador de este, junto a su número respectivo.
– Name: El espacio para colocar un nombre.
– Sub-Material: El sub-material mismo (editable como un material).
– El color del sub-material.
– El modo On/Off, que activa o desactiva el sub-material.

Lo más interesante del material Multi/Sub-object es sin duda el cómo se orgazanizan los sub-materiales para permitir su aplicación adecuada en los elementos a texturizar ya que estos utilizan un identificador especial llamado “ID”. ¿Pero qué es un ID? el ID es simplemente un número de identificación que será asignado a uno o más polígonos, y que nos permite asignar el material a los elementos que sólo compartan el mismo identificador y que coincida con el ID del sub-material. Esto es, si el primer material tiene el ID=1 será aplicado sólo en los polígonos que compartan este identificador. Para comprobar esto, dejamos el set number del sub-material en 6, dibujamos una box y le aplicamos el material Multi/Sub-Object a ella. El resultado es el siguiente:

Notamos de inmediato que el material gris sólo se aplica en la cara superior de la caja mientras el resto de las caras son negras pues no hay ningún material aplicado en el resto de los sub-materiales, por lo tanto podemos concluir que el ID de esa cara es el 1 el cual es el mismo del material original. Por lógica podemos deducir que una box tiene 6 IDs, es decir, uno por cada cara. Podemos verificar esto simplemente colocando materiales standard en cada sub-material, luego los editamos mediante el cambio de color y de nombre respectivo, y notamos que el resultado es el siguiente:

Sub-materiales aplicados en las 6 caras de la caja, donde notamos cada ID por separado (uno por cada cara).

Efecto de la aplicación de Multi/Sub-Object en las primitivas básicas.

Utilizar los ID de forma correcta es la clave para texturizar los elementos 3D correctamente. Pero, ¿podemos cambiar los ID o seleccionar los que realmente queremos?. La respuesta es sí, y podremos hacerlo de las siguientes formas:

– Aplicando en el objeto 3D los modificadores llamados edit mesh o edit poly siempre y cuando este no esté en ninguno de estos modos, como por ejemplo las primitivas.

– Convirtiendo los elementos 3D a edit mesh o edit poly.

Es fundamental aplicar cualquiera de estos modificadores pues estos tienen la ventaja que podremos editar fácilmente los ID simplemente entrando al modo polígono (polygon) y luego seleccionando o modificando los ID de la o las caras. Yéndonos a nuestra box original, le aplicamos el modificador edit mesh y nos vamos al modo polygon:

Como sabemos, Edit Mesh nos permite editar la estructura del objeto 3D mediante el movimiento y la transformación de las partes de esta ya sean vértices, lados, caras, polígonos o elemento. Estando en el modo polígono, bajaremos la persiana hasta encontrar el cuadro llamado Material:

Si elegimos cualquier cara de nuestra box, el cuadro inmediatamente nos mostrará el “ID” de esta en Set ID:

En el ejemplo, al seleccionar la cara (en fucsia) se muestra el ID=6 de esa cara la cual es de color morado.

Teniendo la cara seleccionada, podremos cambiar el ID de esta simplemente escribiendo en Set ID el nuevo ID en lugar del anterior y luego presionando enter:

El mismo ejemplo anterior, pero esta vez la cara con el ID=6 ha sido cambiada por el ID=5, y la cara ahora es azul.

Estando en el modo polygon, podremos elegir una o tantas caras como queramos. Si seleccionamos caras con distinto ID este no será mostrado en Set ID, pero podremos cambiar todos al mismo tiempo a uno solo ID realizando el mismo procedimiento anterior:

En este ejemplo se han seleccionado las tres caras visibles y se han cambiado los ID de todas a 3, y ahora todas las caras son amarillas.

Ahora bien, también podremos seleccionar (no editar) todas las caras que tengan un mismo ID simplemente colocando el número de este y presionando el botón Select ID:

Si aplicamos el modificador o convertimos a Edit Poly el principio es el mismo que en el caso de edit mesh, pero el cuadro esta vez se llama Polygon: Material IDs:

El mismo ejemplo anterior, pero esta vez se ha aplicado el modificador edit poly.

Como vemos, la utilización de estos modificadores nos permitirá generar los criterios necesarios para poder materializar sin problemas los diferentes elementos 3D ya que los ID ordenan de forma eficiente los materiales a aplicar en el objeto. Si importamos elementos desde AutoCAD no necesitaremos aplicar modificadores ya que por defecto el modelo 3D es convertido a Edit Mesh, lo mismo si importamos modelos en formato 3DS.

Modelo 3D importado desde AutoCAD donde notamos que cada elemento ya está en modo edit mesh, y podremos seleccionar y/o editar los ID de cada uno de estos sin necesidad de colocar el modificador edit mesh o edit poly.

Finalmente, ¿Cómo podemos texturizar de forma correcta mediante el uso de Multi/Sub-Object? la respuesta es bastante simple, y consiste en saber qué y cuántos materiales componen un elemento en específico y cuántos slots de Multi/sub-Object ocuparemos para cada elemento de la escena. A modo de ejemplo, si vamos a texturizar un espacio interior relativamente sencillo podremos crear un Multi/Sub-Object que nos defina los elementos principales del espacio como muros, pisos y losas. Un ejemplo de esto sería lo siguiente:

En este ejemplo tenemos un solo Multi/sub-Object en el cual hemos definido sólo 2 IDs los cuales son: el ID 1 para los muros y la losa, y el ID 2 para el piso de baldosas. Como es un espacio sencillo no se necesita más que un solo Slot ya que tenemos pocos materiales aplicados, pero en modelos más complejos nuestro plan sería algo como lo siguiente:

ID 1: muros exteriores.
ID 2: muros interiores.
ID 3: cielo superior.
ID 4: piso flotante.
ID 5: piso de baño.
Etc.

Este material Multi/Sub-Object se podría llamar “espacio” o similar, de acuerdo a la escena que se está texturizando.

Podemos aplicar el mismo principio para cada elemento de la escena que queramos texturizar, y por supuesto podemos ocupar uno o más slots según el o los elementos presentes en ella. Por ejemplo, si quisiéramos texturizar una lámpara podríamos definirla de la siguiente manera:

ID 1: pantalla.
ID 2: madera de la lámpara.
ID 3: cristal.
ID 4: cromo (metales).
ID 5: soquete.
ID 6: ampolleta.
Etc.

Este material Multi/Sub-Object se podría llamar “lámpara” o similar.

Y aplicando este plan en el slot de materiales nos quedaría de la siguiente forma:

Ejemplo del editor de materiales de una escena interior muy compleja, mostrando todos los slots utilizados por materiales Multi/Sub-Object y también mostrando los elementos y sub-materiales requeridos para la texturización de una lámpara.

En los modelos más complejos y sobre todo en escenas interiores, muchas veces requeriremos utilizar varios slots aplicando el material Multi/Sub-Object ya que deberemos texturizar muchos elementos complejos, como por ejemplo muebles o elementos tecnológicos, tal como se ve en el ejemplo de más arriba. Si bien este método es muy eficiente tiene una desventaja: en muchos casos debemos importar modelos desde afuera y no sabemos si los ID están ordenados de forma correcta, y por lo tanto tendremos que realizar todo el trabajo de asignación y definición de los IDs del elemento importado. Sin embargo, el hacerlo de forma correcta facilita mucho el trabajo a la hora de texturizar, sobre todo cuando tenemos modelos con muchos elementos, como suele ser el caso de espacios interiores como comedores o dormitorios.

IDs en ventanas, puertas y escaleras

Otra cosa muy interesante sobre los IDs es que si insertamos las puertas, ventanas y escaleras que vienen por defecto en 3DSMAX, los IDs de estas ya estarán organizados de manera automática y por ende, no será necesario aplicarles modificadores sino que basta con asignar correctamente el material según el ID de cada elemento:

Efecto de la aplicación de Multi/Sub-Object en todos los tipos de ventanas en 3DSMAX. En este caso tenemos 5 IDs por cada ventana.

Efecto de la aplicación de Multi/Sub-Object en todos los tipos de puertas en 3DSMAX. En este caso tenemos 5 IDs por cada puerta.

Efecto de la aplicación de Multi/Sub-Object en todos los tipos de escaleras en 3DSMAX. En este caso tenemos 5 o 6 IDs dependiendo del tipo de escalera.

En el caso de las puertas y ventanas, estas vienen con 5 IDs definidos los cuales determinan los marcos estructurales de estas y el o los vidrios de estas. El ID=3 será siempre el cristal de ambas a menos que en el caso de las puertas desactivemos la opción glass y la dejemos como puerta tipo None o Beveled, ya que en estos últimos casos el ID=3 no aparecerá:

Distribución de los ID en una ventana junto con los materiales y elementos respectivos en que se ordena.

Distribución de los ID en una puerta junto con los materiales y elementos respectivos en que se ordena.

Este es el final de este tutorial.

3DSMAX Tutorial 07, parte 2: Sombreados en iluminación

10/10/201425/06/2018 Carlos González L.

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 y además podremos elegir el tipo de estas. Al clickear en Use Global Settings, habilitamos la sombra de tipo Shadow Map por defecto.

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.

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

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

– 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.

– 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.

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.

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.

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.

Render realizado con sombras de color amarillo.

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.

Render realizado con Dens. en valor 0,5.

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

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.

Render normal de Shadow Map, con Bias en 1.

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.

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.

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.

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

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.

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.

– 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.

– 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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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

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.

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.

3DSMAX Tutorial 07, parte 3: Iluminación Fotométrica

08/10/201425/06/2018 Carlos González L.

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 m² 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:

Diferencia entre Lumen y Lux, en 1 m²de 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:

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.

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

Luz aplicada con distribución tipo Spotlight.

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Diffuse.

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Spherical.

Cuando 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.

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.

Render aplicado con 1.000 Grados Kelvin.

Render aplicado con 3.500 Grados Kelvin.

Render aplicado con 10.000 Grados Kelvin.

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.

– 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.

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

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

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

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

En 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.

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

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

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.

Template 100W bulb (ampolleta de 100 watts).

Template 4ft Cover Fluorescent (fluorescente).

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

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.