Tutoriales y apuntes recomendados

Tutorial 14: Inserción de referencias o XREF, aplicado en 3D

Como ya lo hicimos anteriormente en el tutorial correspondiente a AutoCAD 2D, definiremos como referencias externas o "XREFs" a archivos específicos que cumplen la función de servir como guía, calco o referencia para realizar dibujos complejos. Estos archivos pueden ser de imagen, del mismo software (DWG) o también de otros programas similares como Microstation. También explicamos el cómo se realizaban bloques o dibujos complejos utilizando esta técnica, pero en este nuevo tutorial llevaremos el concepto de XREF a la aplicación práctica en la gestión y modelado de proyectos tridimensionales. XREF nos servirá de sobremanera en proyectos 3D de carácter complejo ...

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AutoCAD 2D Tutorial 06b, Cota Leader

Como sabemos, dibujar en AutoCAD tiene como fin llevar lo dibujado en la pantalla a la realidad mediante la construcción de una pieza, una máquina, un producto o un proyecto de Arquitectura. Para que eso sea posible, la teoría del dibujo técnico establece dos requisitos indispensables que deben cumplirse si se ha dibujado algo que ha de fabricarse en un taller (si es una pieza, máquina o un producto) o construirse en un terreno, si es que hablamos de una edificación: - Que las vistas del dibujo no permitan dudas respecto a su forma. - Que la descripción de su tamaño sea ...

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Maquetería 04: Introducción y tipos de maquetas

Concepto de maquetería Definiremos como Maquetería al arte de fabricar maquetas. A partir de esto definiremos una "maqueta" como una representación tridimensional o 3D de un objeto o evento. La maqueta puede ser funcional o no y además puede representar eventos u objetos reales o ficticios: Maqueta de una escena ferroviaria, en escala H0 (1:87). En este tipo de maquetas los trenes y las señales ferroviarias funcionan gracias a un complejo sistema eléctrico. Maqueta de la X-Wing de Star Wars, en escala 1:29. Este tipo de maquetas poseen funciones como abrir la cabina, mover las alas o una base para exhibición. La maqueta generalmente se suele ...

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Maquetería 06: Materiales para maquetería

Uno de los fines de la maquetería es la representación de los proyectos y/o elementos de la forma más realista posible. Por esto mismo es que los materiales que se utilicen deben emular de la mejor forma posible la materialidad, texturas o colores del proyecto original como por ejemplo el concreto, el vidrio o la madera. Los materiales utilizados para la construcción de maquetas son muy variados, y de hecho prácticamente cualquier material puede utilizarse para este fin. Sin embargo en el mercado encontraremos varios materiales especialmente creados para este arte. Los materiales principales utilizados son los siguientes: El Cartón El cartón es ...

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Comandos AutoCAD Tutorial 03: helpers o ayudantes de dibujo

En AutoCAD ya hemos aprendido las unidades básicas de dibujo y las cuatro formas en que podemos realizar estos en el programa. Sin embargo, dibujar elementos y formas complejos es algo difícil ya que el espacio donde trabajamos es un plano de carácter “ilimitado” y por ello es difícil colocar límites claros para nuestro trabajo y además de eso, es difícil dibujar "a pulso" en el programa sin cometer errores. Por esto mismo, AutoCAD pone a nuestra disposición una serie de ayudantes para nuestros dibujos llamados Helpers, de modo de facilitar la ejecución de estos y por ende, ahorrar tiempo ...

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Comandos AutoCAD Tutorial 04: referencia a objetos (OSNAPS)

Si bien en un tutorial anterior estudiamos el concepto de coordenadas X e Y en AutoCAD y que evidentemente el programa lo sigue utilizando como base para el dibujo 2D y 3D, estas fueron pensadas originalmente para equipos sin las capacidades de hoy en día, cuando las primeras versiones de AutoCAD sólo tenían textos y la famosa barra de comandos. En ese entonces los comandos e instrucciones se ejecutaban exclusivamente desde el teclado escribiendo el nombre del comando en la barra y luego presionando la tecla enter. Gracias al avance de la informática y por ende del programa mismo, hoy ...

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Comandos AutoCAD Tutorial 12: comandos Move y Copy

En este tutorial veremos los diferentes comandos de transformaciones move y copy en AutoCAD los cuales, como sus nombres lo indican, nos permitirán desplazar y/o copiar uno o más objetos hacia cualquier posición del área de dibujo. Además veremos aplicaciones exclusivas del comando copy como Array, el cual nos permitirá no solo copiar una gran cantidad de elementos sino que también nos permite distribuirlos en torno a un elemento o distancia. El comando Move Un comando importantísimo en AutoCAD es el llamado mover o simplemente move. Move nos permitirá mover desde una posición a otra uno o más elementos del dibujo sean estos ...

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Comandos AutoCAD Tutorial 15: el comando Array

En este nuevo tutorial veremos otro de los comandos más versátiles de AutoCAD, ya que se trata del comando llamado array o lo que es lo mismo, la copia de objetos mediante matrices o arreglos las cuales permiten distribuir copias en el espacio y pueden ser de tipo rectangular, polar o en referencia a un recorrido o también llamado path. En este artículo veremos los tres tipos de matriz que posee el comando array además de aplicaciones exclusivas (mediante ejemplos y archivos) de este comando, e información complementaria respecto a su uso en el dibujo 2D y en otro tipo de ...

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AutoCAD 2D Tutorial 06: Acotación y estilos de cota

Como sabemos, dibujar en AutoCAD tiene como fin llevar lo dibujado de la pantalla a la realidad mediante la construcción de una pieza, una máquina, producto o un proyecto de Arquitectura. Para que eso sea posible, la teoría del dibujo técnico establece dos requisitos indispensables que deben cumplirse si se ha dibujado algo que ha de fabricarse en un taller (si es una pieza, máquina o un producto) o construirse en un terreno, si es que hablamos de una edificación: - Que las vistas del dibujo no permitan dudas respecto a su forma. - Que la descripción de su tamaño sea exacta. ...

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AutoCAD 2D Tutorial 09: layout y diseño para impresión

El final de cualquier dibujo que realicemos en AutoCAD se refleja siempre en el dibujo impreso. Para los arquitectos, por ejemplo, AutoCAD es ideal para la elaboración de planos, auténtica materia prima para su trabajo en el desarrollo y supervisión de una construcción. Sin embargo, AutoCAD es además una excelente herramienta para el diseño, lo que implica que solamente nos concentraremos en realizar el dibujo sin preocupaciones, ya que no importa si los dibujos están o no dispuestos de manera adecuada para elaboración del soporte (plano) ya que para esto tenemos el layout, el cual nos permitirá configurar el dibujo ...

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Dibujo Técnico: tipos de perspectivas

Acerca de las perspectivas Para la representación de objetos en el dibujo técnico se utilizan diversas proyecciones que se traducen en vistas de un objeto o proyecto, las cuales suelen ser los planos o vistas 3D que nos permiten la interpretación y construcción de este. El dibujo técnico consiste en esencia en representar de forma ortogonal varias vistas cuidadosamente escogidas, con las cuales es posible definir de forma precisa su forma, dimensiones y características. Además de las vistas tradicionales en 2D se utilizan proyecciones tridimensionales representadas en dos dimensiones llamadas perspectivas. Los cuatro tipos de perspectivas base son: Isométrica (ortogonal) Militar (oblicua) Caballera (oblicua) Cónica ...

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Dibujo Técnico: convenciones sobre el dibujo de Arquitectura

Acerca del dibujo arquitectónico Como ya sabemos, la expresión gráfica que se utiliza en la Arquitectura está definida por un conjunto de especificaciones y normas y a la vez estas son parte de lo que conocemos como dibujo técnico. El ojo humano está diseñado para ver en 3 dimensiones: largo, alto y ancho. Sin embargo, estas sufren distorsión dependiendo de la distancia y la posición donde esté situada la persona respecto al objeto que se observa. Por lógica no podríamos construir ese objeto si lo dibujásemos “tal cual” lo vemos, ya que para ello fuera posible el objeto tendría que mantener su ...

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Dibujo Técnico: tipos de línea, grosores y usos

Las líneas en Arquitectura y en Ingeniería Las líneas en arquitectura y en dibujo técnico cumplen un papel fundamental en la representación de nuestro proyecto, pues nos permiten definir las formas y las simbologías precisas para la correcta interpretación y posterior construcción de este. Sin los distintos tipos de línea nuestro dibujo se parecería más a un dibujo artístico y sin los grosores, nuestro dibujo pasaría a ser plano y no sería comprendido en su totalidad por el ejecutante o constructor. Las líneas se clasifican, según la NCh657, en los siguientes tipos y clases: Los tipos de líneas se usan según los ...

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Dibujo Técnico: la escala y sus aplicaciones

La escala de los planos Como ya sabemos, si dibujamos un proyecto de arquitectura o un objeto grande es imposible que lo podamos hacer "a tamaño real" pues los formatos de papel son limitados a un ancho máximo de 1,2 mts, y además por razones prácticas (tamaño, peso, transporte y portabilidad) y de lectura es inviable. Plano en tamaño real de Vardehaugen. A pesar de ser un concepto muy interesante y bonito de apreciar, nos muestra el problema de "dibujar" un proyecto en su tamaño verdadero. Si por el contrario dibujamos un objeto muy pequeño en un papel tenemos un problema similar, ya ...

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AutoCAD 3D Tutorial 02: Modelado 3D con primitivas (templo griego)

Uno de los principios básicos del modelado 3D es que todos los objetos que existen en la realidad y en la naturaleza nacen a partir de las llamadas "primitivas". Una primitiva se define como la geometría 3D o Poliedros básicos que pueden representarse tridimensionalmente mediante maquetas físicas o virtuales. Una de las características más importantes de estas es que si estas se modifican y/o editan ya sea mediante adición de estas, sustracción u otras acciones, van definiendo formas mucho más complejas. Por esto mismo y al igual que en cualquier otro programa 3D, en AutoCAD existen geometrías 3D llamadas “primitivas básicas” ...

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AutoCAD 3D Tutorial 11: Consejos para un buen modelo 3D

En este tutorial se pretende dar consejos para realizar una buena gestión del modelado 3D en AutoCAD sin morir en el intento (o lo que es igual, sin que nuestro computador colapse y/o que nuestro archivo 3D pese demasiados megas). Estos consejos están basados fundamentalmente en mi experiencia como docente y sobre todo como modelador y animador 3D, y la idea es que estos les sean útiles para todos quienes quieran gestionar de forma eficiente sus modelos 3D en AutoCAD, o para quienes están comenzando a realizar sus primeros proyectos. Para el correcto modelado 3D es necesario seguir ciertas pautas o ...

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AutoCAD 3D Tutorial 13: UCS, aplicación en modelado 3D

En esta ocasión y dado que hacía mucho tiempo que no se realizaba un tutorial sobre modelado en AutoCAD 3D, hoy nos corresponde mostrar uno de los comandos más eficientes y a la vez de los menos utilizados en el mundo del 3D de AutoCAD: se trata del comando llamado UCS o "User Coordinate System" ya que este es un sistema que nos permite modificar la posición del sistema standard de los ejes coordenados (X,Y,Z), para adaptarlo a cualquier lugar y/o posición para así facilitar el modelado y/o adición o sustraccion de elementos. En esta ocasión modelaremos la estructura en ...

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Planimetría 01: Planta de Arquitectura

Definiremos la planta de Arquitectura como un CORTE de tipo HORIZONTAL del edificio o proyecto mediante un plano virtual el cual a su vez remueve la parte superior del edificio. Este corte se realiza usualmente a 1,20 o 1,40 mts y nos sirve para definir la estructura y los espacios principales del proyecto o edificación, en su largo y ancho. La planta es fundamental para comprender un proyecto pues las proporciones y dimensiones de esta son la base para la construcción de este. El concepto queda graficado en el siguiente ejemplo: En el caso de la planta en particular, al estar el plano ...

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Planimetría 02: Corte de Arquitectura

Podemos definir un corte de Arquitectura como una sección o "corte" (valga la redundancia) mediante un plano VERTICAL de una edificación, edificio o proyecto de Arquitectura, y nos sirve para definir la relación de escala, proporción, alturas y los elementos estructurales del proyecto frente al contexto. A diferencia de la planta, el corte puede en teoría efectuarse en cualquier parte del proyecto y por ello deberá definirse mediante una señalización de este en la planta y además tener un "sentido", es decir, una dirección hacia donde queremos visualizar los elementos del corte mismo. Este concepto se puede graficar mediante el siguiente ...

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Planimetría 03: Elevaciones en Arquitectura

Definiremos como elevaciones a las proyecciones ortogonales bidimensionales de TODAS las caras visibles de un proyecto, vivienda o edificio, utilizando la ya conocida proyección ortogonal de puntos. Estas caras se proyectan en planos imaginarios paralelos a la cara en cuestión y por ello, pueden ser representadas mediante planos bidimensionales. Las elevaciones también se denominan fachadas o alzados. El concepto de las elevaciones puede graficarse en el siguiente esquema: En el esquema notamos que el Norte geográfico está representado en el modelo ya que el nombre de cada cara dependerá de su ubicación geográfica respecto al terreno. El resultado de la proyección de cada ...

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Planimetría 04: Representación en planos de muros, puertas y ventanas

En este apunte se muestran las representaciones de los principales objetos en una planta de Arquitectura, en base principalmente a la NCh745 para el caso de las puertas y ventanas. Cabe destacar que estas normas son válidas tanto para el dibujo a mano como mediante software. Representación de muros en planta y corte En el caso de la Arquitectura la representación de muros más utilizada es la línea de contorno sin relleno. Esta debe ir valorizada según la importancia jerárquica o estructural del elemento. Este tipo de representación es válido tanto en planta como en cortes de un proyecto. Los ejemplos de abajo ...

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Iluminación

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

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. Estudiaremos la configuración global de este y su integración con Physical Camera.

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 colocams 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, 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.

Nos vamos a la persiana ART Renderer para 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

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.

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.

Descargar material del tutorial: ir a página de descargas.

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

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

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

Preparando la escena

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

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

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

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

Esto se puede ejemplificar claramente en el siguiente esquema:

imuminacionmr_esquema00

imuminacionmr_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.

imuminacionmr_esquemarender

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

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

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

Descargar archivo base para el tutorial (3DSMAX 2015)

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

imuminacionmr_00

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”):

imuminacionmr_00b

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”.

imuminacionmr_00d

Aceptamos y luego realizaremos un render para ver el resultado:

imuminacionmr_02

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).

imuminacionmr_19

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

imuminacionmr_03

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:

imuminacionmr_03b

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:

imuminacionmr_04

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:

imuminacionmr_05

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:

imuminacionmr_06

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.

imuminacionmr_06b

En este caso, las copias de las tres luces deberán ser de tipo instance. Realizamos el Render para ver el resultado:

imuminacionmr_07

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:

imuminacionmr_08

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:

imuminacionmr_09

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:

imuminacionmr_08b

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.

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En el ejemplo se ha considerado una luz con un emit from shape de tipo rectangle y con una intensidad de 70 Cd para la zona detrás del sillón, y abajo el render resultante:

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Render original.

imuminacionmr_10

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.

imuminacionmr_18a

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

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imuminacionmr_11b

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

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Render original.

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

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

mr Skylight Portal Parameters:

imuminacionmr_18ab

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

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El render anterior pero con parámetro On multiplier en 10.

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

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

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

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

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

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Render original.

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

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

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

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Render original con Shadow samples en 16.

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Render con Shadow samples en 256.

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

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

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imuminacionmr_20b

Advanced parameters:

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

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

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

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

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Render con Transparency color en amarillo.

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Render con Transparency color en rojo.

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

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

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

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

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

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Aplicación de mr Sky Portal en un ejemplo concreto.

Ajustando el render mediante Final Gather

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

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

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Los parámetros que podremos modificar son:

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

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

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

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

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

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

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

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Render de la escena en calidad Draft.

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Render de la escena en calidad High.

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

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

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El render anterior pero con Noise filtering en High.

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

imuminacionmr_19

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

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imuminacionmr_19b

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

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

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

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

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

Este es el fin de este tutorial.

Bibliografía 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

 

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

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

En esta tercera parte del Tutorial 09 de AutoCAD 3D, veremos las luces artificiales disponibles en AutoCAD y su aplicación práctica en un ejemplo de proyecto.

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

Definiendo luces en AutoCAD

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

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

Tenemos cuatro tipos básicos de iluminación que son los siguientes:

1) Point (comando POINTLIGHT):

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

2) Spot (comando SPOTLIGHT):

Corresponde a la luz de cono la cual posee una fuente y un objetivo o target, la cual ilumina de forma similar a una linterna.

3) Distant (comando DISTANTLIGHT):

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

4) Web (comando WEBLIGHT):

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

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

luces_acad001

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

Si vamos a las luces mediante el comando light, se nos mostrarán las siguientes opciones en la barra de comandos:

luces_acad002

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

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

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

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

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

luces_acad004

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

luces_acad005

Aquí podremos definir las siguientes opciones:

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

luces_acad005b

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

luces_acad005c

luces_acad007

Render con intensidad de la luz en 0.1

luces_acad007b

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

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

luces_acad005d

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

luces_acad005h

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

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

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

luces_acad007c

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

luces_acad007d

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

luces_acad007e

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

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

luces_acad008

Render realizado con 10.000 de illuminance y distance en 1.

luces_acad008b

Render realizado con 10.000 de illuminance y distance en 0.1.

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

luces_acad005e

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

luces_acad005f

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

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

luces_acad012

Render realizado con attenuation = none.

luces_acad012b

Render realizado con attenuation = Inverse square.

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

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

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

luces_acad005g

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

luces_acad009

Render ejecutado filter color en rojo (red)

luces_acad009b

Render ejecutado filter color en azul (blue)

eXit: salir.

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

luces_acad006

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

luces_acad006b

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

luces_acad006c

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

luces_acad006e

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

luces_acad020

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

luces_acad020b

Realizamos un render y este es el resultado:

luces_acad008c

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

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

luces_acad008d

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

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

luces_acad008e

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

El cómo configurar las luces será visto más abajo.

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

luces_acad010

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

luces_acad010a

El render de la luz insertada arriba es el siguiente:

luces_acad010b

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

luces_acad010c

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

luces_acad011

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

luces_acad013

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

luces_acad013b

El Render anterior pero utilizando dos luces tipo Weblight.

Esto lo veremos en el parámetro de configuración de luces.

Configurando luces

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

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

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

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

luces_acad014

Name: definimos el nombre de la luz.

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

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

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

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

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

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

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

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

luces_acad014b

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

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

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

luces_acad014d

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

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

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

luces_acad015

luces_acad016

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

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

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

luces_acad017

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

luces_acad018

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

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

luces_acad018b

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

luces_acad018c

Render del ejemplo anterior

luces_acad018e

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

luces_acad018d

Render del ejemplo anterior

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

luces_acad019

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

luces_acad019b

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

luces_acad019c

luces_acad019d

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

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

Este es el fin de este Tutorial. Puede continuar a la parte 4 de este a través de este enlace (pronto).

Descargar material del tutorial: ir a página de descargas.

3DSMAX Tutorial 07, parte 2: Sombreados en iluminación

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

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

Tipos de sombreado

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

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

3dsmax_luces016a_sinsombra

Render realizado con Sombra (Shadow) desactivada.

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

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

3dsmax_luces016

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

3dsmax_luces016b

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

3dsmax_luces016d

– 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.

3dsmax_luces016c

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

3dsmax_luces016e

Técnicas de sombreado

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

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

shadows_001

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

shadows_002

Parámetros generales de sombreado

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

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

shadows_003

Render realizado con sombras de color amarillo.

shadows_004

Render realizado con sombras de color azul.

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

shadows_005

Render realizado con Dens. en valor 0,5.

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

shadows_006

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

Atmosphere shadows: permite que efectos atmosféricos puedan proyectar sombra.

Parámetros extendidos de sombreado

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

Parámetros de la sombra Shadow Map

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

shadows_001

Render normal de Shadow Map, con Bias en 1.

shadows_007

Render de Shadow Map, con Bias en 7.

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

shadows_008

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.

shadows_009

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

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

Parámetros de la sombra Ray Traced Shadow

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

shadows_002

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

shadows_010

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

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

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

Parámetros de la sombra Advanced Ray Traced

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

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

shadows_011

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

shadows_011b

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

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

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

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

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

shadows_011c

Render efectuado con Shadow Quality y Shadow Integrity en 15.

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

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Render efectuado con Shadow Spread en 6,5.

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

shadows_011e

Render efectuado con Shadow Bias en 3.

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

shadows_011f

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

Parámetros de la sombra Area Shadows

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

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

shadows_012

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

shadows_012b

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

shadows_012c

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

shadows_012d

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

shadows_012e

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

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

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

shadows_013

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

Este es el fin del tutorial 07, parte 2.

Bibliografía utilizada:

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

– 3DSMAX User Guide reference.

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

 

3DSMAX Tutorial 07, parte 3: Iluminación Fotométrica

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

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

Luces fotométricas

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

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

– Candelas.
– Luminancias o lumen.
– Luxes.

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

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

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

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

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

Podemos apreciar mejor esta diferencia en el siguiente esquema:

fotometria01

Diferencia entre Lumen y Lux, en 1 mde superficie.

Luces fotométricas en 3DSMAX

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

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

3dsmax_gi009

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

fotometric000

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

fotometric001

Luz aplicada con distribución tipo Spotlight.

fotometric001b

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Diffuse.

fotometric001c

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Spherical.

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

fotometric002

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

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

fotometric003

Render aplicado con 1.000 Grados Kelvin.

fotometric003b

Render aplicado con 3.500 Grados Kelvin.

fotometric003c

Render aplicado con 10.000 Grados Kelvin.

fotometric003d

Render aplicado con 20.000 Grados Kelvin.

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

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

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

fotometric004

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

fotometric004b

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

fotometric004c

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

fotometric004d

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

fotometric004e

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

fotometric004f

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

fotometric008b

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

fotometric008a

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

fotometric008

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

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

fotometric005

Template 100W bulb (ampolleta de 100 watts).

fotometric005b

Template 4ft Cover Fluorescent (fluorescente).

fotometric005d

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

fotometric005c

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

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

fotometric006

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

fotometric006b

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

Bibliografía utilizada:

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

– Web Iluminación Arquitectónica (imagen esquema Lumen/Lux):
http://editorial.cda.ulpgc.es/

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

– 3DSMAX User Guide reference.

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

 

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

acad3d_09a_GI_renderCuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination o Iluminación Global) lo que en realidad tenemos es Iluminación Indirecta, esto es, el rebote de la luz entre las diferentes superficies y por consiguiente la mezcla de colores entre ambas. En las antiguas versiones de AutoCAD lograr GI era prácticamente imposible, pero gracias a las mejoras del programa y sobre todo la adición del motor de Render Mental Ray de 3DSMAX podremos realizar configuraciones y renders bastante realistas y creíbles. Podremos configurar diversos parámetros de GI para lograr mayor realismo o generar ciertos efectos especiales de iluminación. A diferencia de otros programas como 3DSMAX, AutoCAD nos genera la iluminación GI de manera casi automática sin necesidad de agregar luces extras ni recordar configuraciones especiales.

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

Definiendo Parámetros de Sun & Sky

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

acad_gi2_00

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

acad_gi2_01

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

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

acad_gi2_01b

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

0 para desactivar el Sol.
1 para activarlo.

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

acad_gi2_01c

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

acad_gi2_01g

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

acad_gi2_01f

Viewport en el modo No Shadows.

acad_gi2_01d

Viewport en el modo Ground Shadows.

acad_gi2_01e

Viewport en el modo Full Shadows.

También podremos cambiar estos parámetros mediante el comando vsshadows:

acad_gi2_02

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

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

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

acad_gi2_03

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

acad_gi2_03b

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

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

acad_gi2_03c

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

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

acad_gi2_04

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

acad_gi2_04b

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

acad_gi2_04c

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

acad_gi2_04d

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

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

acad_gi2_04e

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

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

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

acad_gi2_05

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

ssky_00

Si esto ocurre debemos realizar lo siguiente:

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

ssky_01

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

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

ssky_02

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

Definiendo el lugar geográfico del Sol

acad_gi2_06

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

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

acad_gi2_06b

En este caso se nos preguntará si queremos:

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

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

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

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

acad_gi2_06c

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

acad_gi2_06d

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

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

acad_gi2_06e

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

acad_gi2_06f

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

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

acad_gi2_06p

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

acad_gi2_06g

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

North direction:

acad_gi2_06h

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

acad_gi2_06i

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

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

acad_gi2_06l

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

acad_gi2_06j

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

acad_gi2_06k

Geo-Marker en una posición personalizada.

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

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

acad_gi2_06m

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

acad_gi2_06n

Geo-Marker con Up Direction en -Z.

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

acad_gi2_06o

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

Definiendo fecha y estación del año

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

acad_gi2_06

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

acad_gi2_07

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

acad_gi2_07b

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

acad_gi2_08

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

acad_gi2_08b

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

acad_gi2_09

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

acad_gi2_09b

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

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

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

luces_acad020

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

luces_acad020b

Realizamos un render y este es el resultado:

acad_gi_05a

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

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

acad3d_09_GI_renderCuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination o Iluminación Global) lo que en realidad tenemos es Iluminación Indirecta, esto es, el rebote de la luz entre las diferentes superficies y por consiguiente la mezcla de colores entre ambas. En las antiguas versiones de AutoCAD lograr GI era prácticamente imposible, pero gracias a las mejoras del programa y sobre todo la adición del motor de Render Mental Ray de 3DSMAX podremos realizar configuraciones y renders bastante realistas y creíbles. Podremos configurar diversos parámetros de GI para lograr mayor realismo o generar ciertos efectos especiales de iluminación. A diferencia de otros programas como 3DSMAX, AutoCAD nos genera la iluminación GI de manera casi automática sin necesidad de agregar luces extras ni recordar configuraciones especiales.

Definiendo Fondos e Iluminación GI de base

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

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

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

acad_gi_00

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

acad_gi_00b

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

acad_gi_00c

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

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

acad_gi_00d

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

acad_gi_01

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

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

acad_gi_01b

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

acad_gi_01c

Render realizado con el color de fondo por defecto.

acad_gi_01d

Render realizado con el color de fondo verde claro.

acad_gi_01e

Render realizado con el color de fondo rosado.

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

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

acad_gi_02

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

acad_gi_02b

Render realizado con el degradado por defecto.

acad_gi_02c

Render realizado con el degradado en tonos celestes.

acad_gi_02d

Render realizado con el degradado en tonos verdes.

acad_gi_02e

Render realizado aplicando la opción Three colors.

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

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

acad_gi_03

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

acad_gi_03b

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

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

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

acad_gi_03c

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

acad_gi_03d

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

acad_gi_03e

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

acad_gi_03f

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

acad_gi_03g

Imagen con la opción de Tile aplicada.

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

acad_gi_03h

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

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

acad_gi_03i

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

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

acad_gi_04

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

acad_gi_04b

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

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

acad_gi_04c

Sun & Sky aplicado en la opción solid.

acad_gi_04d

Sun & Sky aplicado en la opción gradient.

acad_gi_04e

Sun & Sky aplicado en la opción image.

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

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

3DSMAX Tutorial 08: Iluminación GI

3dsmax_gibCuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination) lo que en realidad tenemos es Iluminación Indirecta, esto es, el rebote de la luz entre las diferentes superficies y por consiguiente la mezcla de colores entre ambas. Este efecto es un tanto difícil de conseguir mediante la iluminación de tipo tradicional (comparándolo con los nuevos métodos de GI) ya que debemos colocar luces de tipo Spotlight en las zonas donde queremos que se produzca el rebote de luz. También se puede crear un “domo” de luces que genere toda la GI, y para aumentar el realismo podemos atenuarlas. Si todo lo anterior resulta demasiado difícil, podemos utilizar una luz de tipo Skylight y renderizar la escena con el plugin light tracer, eso sí a costa de tiempo de render.

Con la aparición de una gran cantidad de avanzados motores de render hablar de Iluminación Global ya dejó de ser un tema difícil, incluso en algunos motores de render (como Mental Ray) sólo basta colocar una luz de tipo Spot light, luego activar la iluminación global (GI) y obtenemos una escena realística, pero este tipo de iluminación tiene un precio caro y ese es el tiempo.

Ahora sólo nos asalta una duda, ¿Cómo en años pasados los animadores 3D generaban GI? Ya que no existía la cantidad de motores de render que hay ahora y su precio estaba fuera del alcance de cualquier bolsillo. La respuesta a este dilema es “pintar con luces”.

Ahora bien, la decisión de usar la GI automática o configurar un sistema propio de luces dependerá de cada uno, debemos poner en una balanza las ventajas y desventajas de cada sistema, tal vez en una escena sea mucho más rápido configurar un sistema de GI personalizado que uno automático o puede que no. Sin embargo configurar un sistema personalizado de luces tiene grandes ventajas ya que se tiene un control absoluto sobre la iluminación de la escena y puede brindar los mismos resultados y en un menor tiempo de configuración que en los sistemas GI automáticos.

Los sistemas de GI básicos que podremos usar en 3DSMAX son los siguientes:

1 – Crear un sistema personalizado de luces mediante un “domo” de luces Standard y luego aplicando un sistema llamado Sunlight para la luz solar (usando el motor de render que queramos).

2 – Creando un sistema llamado Sunlight e insertando en la escena una luz llamada Skylight, para luego configurar el GI.

3 – Creando un sistema llamado Daylight y configurando el GI.

Para las alternativas 2 y 3 podremos configurar GI usando lo siguiente:

– Aplicando los plugins Light Tracer (para escenas exteriores) o Radiosity (preferentemente para escenas interiores) en la persiana Advanced Lightning, en el caso que ocupemos el motor de render Default Scanline Render. Además debemos ajustar el control de exposición para mejorar el render. Este sistema funciona mejor con la alternativa 2.

– Configurando y aplicando Final Gather junto con GI en la persiana Indirect Ilumination, en el caso que usemos el motor de render Mental Ray. Además debemos ajustar el control de exposición para mejorar el render. Este sistema funciona mejor con la alternativa 3.

En este tutorial se irán viendo una a una estas 3 alternativas.

1- Creando un sistema personalizado de luces

Para crearlo, lo primero que haremos será colocar una luz de tipo Spotlight en el objeto a iluminar. La idea es que este apunte hacia el objeto y su target esté centrado en el punto de origen:

tut08_02

Ahora copiaremos mediante la herramienta array (Tools >> Array) teniendo en cuanta que el punto de pivote esté en Word y en la posición 0,0. Seleccionamos la luz y procedemos a ejecutar array.

En array nos aparecerá un cuadro donde deberemos colocar los siguientes valores:

Rotate: debemos presionar la flecha de la derecha y colocar el valor 360 en el eje Z, en type of object colocamos instance y en 1D colocamos el valor 10. Podemos ver una vista previa de las copias si presionamos el botón preview:

3dsmax_gi001

Una vez que tengamos nuestras copias, presionamos ok para crearlas.

tut08_03

Ahora hemos creado una serie de 10 luces que apuntan directamente hacia la casa. Ahora procederemos a copiar las luces en la vista left (tomándolas todas y presionando y manteniendo el botón shift) y luego las escalamos. La idea de esto es formar un “domo” de luces que envuelvan la casa, tal como se ve en la imagen:

tut08_04

Realizamos dos o tres copias más y volvemos a escalar para así completar el domo. El mínimo de luces que necesitamos son 50 aunque lo ideal es tener al menos, unas 150 para apreciar mejor el efecto.

Nota: no debemos olvidar que las luces siempre se deben copiar como instance, pues si las realizamos como copia (copy) no podremos modificarlas todas al mismo tiempo.

Si realizamos un render en este paso,  notaremos que la casa está de color banco y por ende la escena se “quema”:

3dsmax_gi002

Lo que debemos hacer ahora es configurar la intensidad de las luces y la atenuación de estas para así lograr el efecto. Seleccionamos una de las luces y procedemos a configurar la intensidad para bajarla (0,05) y lograr la iluminación adecuada de la casa:

3dsmax_gi003

Realizamos un render y el resultado es el de la imagen de arriba. Ahora mejoraremos la iluminación activando en las luces del domo la sombra de tipo shadow map:

3dsmax_gi004

Render realizado con 50 luces con intensidad 0,05 y aplicandoles el tipo de sombra Shadow Map.

Ahora pondremos una luz extra (de tipo direct) que arrojará la sombra general del sol (también podremos colocar el sistema Sunlight). El resultado es el siguiente:

3dsmax_gi005

Ahora procedemos a ocultar las luces del domo y configuramos la luz que proyecta la sombra. Podremos mejorar el resultado aumentando el número de luces en el domo, bajando la intensidad de estas y ajustando la intensidad de la luz que arroja la sombra del sol.

3dsmax_gi005b

Sistema de luces creado en el ejemplo anterior (total: 50 luces).

3dsmax_gi005d

Sistema creado con 150 luces. y una luz direct para el Sol. Abajo: el render resultante de este sistema.

3dsmax_gi005c

Podremos ajustar o mejorar el render mediante el panel Exposure Control donde podremos elegir distintos tipos de control de exposición de cámara. Exposure control se reseñará más abajo.

3dsmax_gi005e

El render anterior ajustado mediante Logarithmic Exposure Control.

2- Creando un sistema automático de luces

En este caso crearemos un sistema automático mediante la luz de tipo Skylight y una luz de tipo directa, o en su reemplazo el sistema Sunlight. Para crearlo, lo primero que haremos será abrir la escena llamada tutorial08.max y allí colocar una luz de tipo Direct (o insertar el sistema Sunlight) ya que esta será la que arroje sombras. Ahora deberemos crear una luz de tipo Skylight que se encuentra en el panel de las luces standard. Bastará colocar sólo una luz, ya que esta representa el “domo” de luces y por ende puede ir en cualquier parte de la escena:

tut08_06

Si realizamos un render el resultado será el siguiente:

3dsmax_gi006

Como vemos en la imagen, la iluminación se ve sobreexpuesta ya que para que funcione el GI debemos habilitar el plugin llamado Light Tracer, el cual se encuentra en la persiana Advanced Lightning del cuadro Render Setup.

Al llegar al cuadro Render Setup, en la persiana Advanced Lightning debemos habilitar el plugin Light Tracer. Es importante que esté activada la casilla Active, de otra forma el plugin no funcionará. También cambiaremos el valor de bounces de 0 a 1, esto hará más notorio el rebote de luz y por ello más claro el GI en el momento del render. El resultado es el siguiente:

3dsmax_gi007

El resultado es el de la imagen de arriba. Si el render se demora mucho, podremos reducir la cantidad de Ray/sample (cantidad de rayos) que viene por defecto (250) aunque esto implicará una pérdida de calidad en la imagen:

3dsmax_gi007b

Render realizado con Ray/sample en 50.

3dsmax_gi007c

Render realizado con Ray/sample en 20.

3dsmax_gi007d

Render realizado con Ray/sample en 5.

Por el contrario, si aumentamos la cantidad de rayos ganaremos mayor calidad aunque evidentemente, tendremos un largo tiempo de render:

3dsmax_gi007e

Render realizado con Ray/sample en 500.

Podremos ajustar o mejorar el render mediante el panel Exposure Control donde podremos elegir distintos tipos de control de exposición de cámara. Exposure control se reseñará más abajo.

3dsmax_gi007f

El render anterior ajustado mediante Logarithmic Exposure Control.

2a- Radiosidad o Radiosity

tut08_09

Radiosidad es una forma de iluminación indirecta en la cual la luz es transmitida entre las superficies por la reflexión difusa del color de la superficie. Este tipo de iluminación se obtiene mediante el rebote de la luz entre las superficies. Mientras más rebote haya, mucho más precisa será la solución de radiosidad la cual sólo está limitada por la cantidad de RAM que posea nuestra PC, ya que mientras más RAM tengamos mucho menos se demorarán los cálculos. Una vez calculada la radiosidad esta almacena información de sombreado en cada vértice de los objetos que estén en la escena, esto implica que la calidad de la radiosidad va a depender de la cantidad de vértices que contengan los objetos de la escena. Lo anterior puede considerarse una desventaja ya que mientras más compleja sea una escena, mucho más se va a prolongar el tiempo de cálculo.

Cuando modelamos una escena en la cual vamos a utilizar luces fotométricas debemos tener el cuidado de modelar bien y de hacerlo a escala, ya que un mal modelado podría provocar fugas de luz y las dimensiones erróneas de los objetos causaría que la escena se renderizará sobreexpuesta o con muy baja exposición.

En 3DSMAX hay dos formas de utilizar Radiosidad:

– La primera es utilizar luces fotométricas o de tipo Photometric, las cuales son muy utilizadas en iluminación de interiores para arquitectura. Esta es ideal para iluminar espacios interiores o utilizar GI del motor de render Mental Ray. Estas luces son reseñadas en este tutorial.

– La segunda consiste en utilizar un sistema de iluminación que se llama Daylight, el cual es generalmente usado para iluminación de exteriores. Con este sistema podemos separar los dos componentes de la luz exterior que son sol y cielo (Sun and Sky).

2b- Generando radiosidad para interiores

Este sistema utiliza el motor de Render por defecto de 3DSMAX llamado Default Scanline Render. Este sistema es ideal para configurar espacios interiores ya que Radiosity calculará el rebote de luz según la superficie y la cantidad de malla que posea nuestro modelo. Lo primero que haremos será modelar o definir una escena de interiores, o abrir la escena llamada tutorial08b.max que se incluye al final del artículo. Debemos modelar este espacio en unidades métricas y utilizando medidas reales para hacer más real la iluminación y para que el cálculo de las superficies sea más preciso. en esta escena aplicaremos 4 luces fotométricas (también funciona con luces standard) y luego realizaremos un render para ver la escena. Si colocamos luces fotométricas, cambiamos la distribución a Photometric web. El resultado del render normal es el de abajo:

tut08_14

Ahora debemos configurar la radiosidad para activar la iluminación indirecta o GI. Antes de ello nos conviene ir al panel Exposure Control (imagen de abajo, se encuentra en la misma persiana que environment) el cual nos permite definir el control de exposición de la imagen de forma similar al de una cámara real:

tut08_15

Allí tendremos las diversas opciones de control de exposición y seleccionamos Logarithmic Exposure Control, ya que es la más precisa. Presionando el botón Render Preview podremos ver un pequeño render antes del rendereado definitivo. Además podremos controlar sus parámetros como brillo (Brightness), contraste (Contrast), Tonos medios (Mid Tones) y Escala Física (Physical Scale). Si estamos realizando una escena de exteriores deberemos activar de forma obligada la opción Exterior daylight.

Para calcular la radiosidad nos vamos al cuadro Render Setup, elegimos la opción Advanced Lightning y esta vez elegiremos el plugin Radiosity. Presionaremos el botón Start para iniciar el cálculo de radiosidad y nos aseguramos estar en la vista en la que queramos realizarla:

3dsmax_gi0014

Cuando este termine, notaremos que se habrán formado los polígonos y líneas de vértices de la radiosidad. Ahora simplemente realizamos un render para ver la escena. Si queremos eliminar el cálculo y volver a realizarlo, presionamos el botón Reset All. El resultado al realizar el render es el siguiente:

tut08_16

La principal desventaja del sistema de radiosidad es que se puede ocupar sólo para renders estáticos, puesto que usarlo en animación implicaría calcular la radiosidad de cada cuadro y luego renderizarlo.

2c- Generando radiosidad para exteriores

Al iluminar una escena de exteriores tenemos varias opciones: las clásicas luces estándar o utilizar el sistema de iluminación diurna de 3DSMAX llamado DayLight. La gran ventaja de este sistema es que nos permite simular soluciones bastante precisas de iluminación y además podemos escoger horas, días, meses, años y hasta la zona horaria.

Daylight posee varias opciones: podemos utilizar las luces IES sun y IES sky que son las más precisas a la hora de representar la luz del cielo y la luz solar o utilizar la configuración que trae por defecto en la cual se utiliza una luz direccional mas una luz skylight que es menos precisa pero más rápida a la hora del cálculo.

Si no disponemos de suficiente tiempo para hacer un estudio de sombras y asoleo (que es generalmente para lo que se utiliza este sistema) preciso, podemos utilizar la luz de tipo Sunlight que tiene las mismas opciones de huso horario que Daylight, pero este tipo de luz no hace el cálculo de rebote de luz ya que es una luz de tipo directa, lo cual acelera bastante él render.

Para generar radiosidad exterior lo primero que haremos será modelar o definir una escena de exterior (la escena tutorial08c.max de este tutorial). Debemos modelar este espacio en unidades métricas y utilizando medidas reales para hacer más real la iluminación.

Ahora iremos al panel crear y presionaremos el último ícono llamado Systems (el de los engranajes) el cual es el de sistemas (systems). Al hacerlo nos mostrará varios tipos de sistemas y entre ellos estarán las opciones Sunlight y Daylight. Elegiremos Daylight e insertaremos la luz en la vista top, de tal forma de definir primero la estrella de puntos cardinales y luego la posición de la luz.

Al estar en el motor de Render Default Scanline e insertar el sistema Daylight se nos recomendará asignar como control de exposición a la opción Logarithmic Exposure control y activando la opción Exterior Daylight.

3dsmax_gi0015

Al estar en el motor de Render Mental Ray e insertar el sistema Daylight se nos recomendará asignar como control de exposición a la opción Mr Photographic Exposure control y colocar el Exposure Value (EV) en 15. Esta opción realzará de mejor forma la iluminación exterior que la tradicional Logarithmic (aunque no hay problema de utilizar cualquiera de los dos).

tut08_18b

Notaremos que no podremos mover la luz, en lugar de ello tendremos que definir el huso horario así como el lugar, día y hora. Ahora iremos al panel de motion (la rueda) y una vez allí podremos configurar los parámetros ya que nos aparece el cuadro de la imagen izquierda. Con el botón Get Location podremos elegir el lugar físico donde posicionaremos el objeto (incluso podemos elegir Santiago de Chile) o podremos definir sus parámetros como latitud o longitud.

En la opción Orbital Scale podremos definir la altura en la que está posicionada la luz respecto al suelo. Para nuestro caso elegimos Santiago y movemos el huso horario de tal modo que la luz nos quede como la imagen del lado (28/03 a las 13:00 hrs.). En la opción North Direction podremos mover o girar la brújula para adaptar la posición del Norte a la de nuestro modelo.

Si realizamos un render sin colocar opción alguna en Exposure Control, el resultado es el de la imagen de abajo:

tut08_20

Lo que haremos ahora para mejorarlo, será ir al control de exposición y activar el control de tipo logarithmic. Como esta escena es exterior deberemos marcar también la opción Exterior Daylight. Si tuviéramos una escena exterior pero la vista está desde el interior del edificio, podemos utilizar también la opción Automatic Exposure Control. Ahora nos vamos a la radiosidad (Radiosity) y procedemos a iniciar el cálculo, realizamos un render para ver el resultado final:

tut08_21

Nota: La intensidad de luz en un cielo claro es aproximadamente de unos 90.000 lux

Si seleccionamos la luz de Daylight y vamos al panel modificar, podremos elegir entre alternativas de luz del sol y luz de día además de la luz standard. Tenemos por ejemplo, IES Sun junto con IES Sky. Si los elegimos y realizamos el render este es el resultado:

tut08_21b_iessun_iessky

También podremos elegir MR Sun y MR Sky los cuales producen diferentes resultados según el motor de render que se utilice. MR Sun y MR Sky se utilizan junto al motor de render llamado Mental Ray. Si los elegimos y realizamos un render, el resultado es el siguiente:

tut08_21c_mrsun_mrsky

Si elegimos la opción Mr Sky, el programa nos preguntará si queremos asignar un cielo. Si aceptamos se creará el cielo junto al horizonte respectivo (mapa Mr Physical Sky), el cual se utilizará como base para el render.

Si queremos experimentar con el sistema de Sunlight, es igual que Daylight pero sólo coloca una luz direccional para realizar el estudio de asoleo.

En el caso del sistema Sunlight, podremos modificar la intensidad de la luz y los parámetros de sombras de la misma manera como lo hacemos con cualquier tipo de luz direccional standard. Un render con el sistema Sunlight es similar a la imagen de abajo:

tut08_22

3- Generando GI con Mental Ray

Mental Ray es un motor de render con el cual podemos conseguir simulaciones con base física de los efectos de la luz. Este motor de render acepta varias técnicas de GI como Photon map (mapa de fotones), cáusticas y Trace depth. En Mental Ray podremos usar tanto el sistema de luces Standard como el sistema Daylight (este último es el recomendado) y cualquiera de los dos tipos de control de exposición disponibles: Logarithmic y Mr Photographic.

Si comparamos el motor de render que trae por defecto 3DSMAX (Scanline) con mental ray, nos daremos cuenta de que este motor de render tiene muchas más ventajas como son los efectos cáusticos o la iluminación indirecta a partir de la técnica de photon map, que en el render de Scanline son mucho más difíciles de conseguir. Además Mental Ray trae su propia librería de materiales/mapas y si deseamos utilizar nuestros clásicos materiales lo podremos hacer, además que tenemos a nuestra disposición una persiana con la cual podemos utilizar los shaders de mental ray. Si bien las ventajas de este motor de render son bastante grandes estas tienen un precio y ese es el tiempo de renderizado.

Para utilizar Mental Ray debemos escogerlo en la persiana Common de Render Setup. Allí buscaremos la persiana Assign Renderer. Veremos que en production está la opción por defecto (Scanline Renderer). Presionamos el botón del lado y cuando nos aparezca el cuadro elegiremos Mental Ray Renderer. Con esto cargamos el motor de render y cambiará un poco de aspecto el cuadro de Render Setup.

Para generar el GI, nos iremos al ejemplo de la casa del primer ejercicio (tutorial08.max). Una vez que hemos abierto el archivo, procederemos a cambiar el motor de render a mental ray y dejaremos sólo la luz que hemos utilizado para generar la sombra. El multiplicador de la luz directa lo dejaremos en el valor 2.

En Mental Ray, el GI se logra con una técnica llamada Photon Map que tiene ciertas ventajas sobre la radiosidad, ya que esta técnica de GI no depende de la cantidad de malla y tampoco necesita generar una “solución previa” al render.

Para activarlo iremos a la persiana Indirect Ilumination del cuadro Render Setup, ubicamos la persiana Global Ilumination y activamos la opción Enable, esto activará el GI.

También nos aseguraremos de activar la opción Final Gather que está el principio de la persiana. Con Final Gather activado, mental ray genera un paso más de photon map y con esto se mejora notablemente la iluminación global de la escena. Eso sí, aumenta el tiempo de render. En FG Precision Presets podremos controlar la calidad del render y por defecto está activada la opción Draft, si lo movemos aumentaremos la calidad de la imagen pero el tiempo de render será considerablemente más largo.

En el caso de los valores de GI, si desactivamos Final gather podremos ver y controlar la cantidad de fotones en la escena. Mientras estos estén más juntos, se mezclarán de mejor manera y por ello podremos tener un render más realista. En la imagen de abajo hemos definido la cantidad de fotones por muestra (Maximum Num. Photons per Sample) en 10 y su radio máximo de muestra (Maximun Sampling radius) en 0.1, y vemos que la cantidad de fotones es insuficiente para el render:

tut08_25

Por el contrario, el render de la imagen siguiente tiene 500 fotones y no está activado el radio, por lo tanto es el más adecuado para nuestra escena:

tut08_25b

Render realizado con GI y Final Gather, sin incluir el mapa Physical Sky.

3dsmax_gi0016

Render realizado con Mr Photographic exposure control y valor de EV=15. En este caso se incluye en el fondo el mapa Physical Sky.

Si aplicamos GI mediante Mental Ray en el archivo de las columnas usando el sistema Daylight, los resultados son los siguientes:

3dsmax_gi0017

Render realizado con GI de Mental Ray, con control de Exposición en Mr Photographic, EV de 15 y una imagen de cielo de fondo (Mr Sun y Mr Sky).

3dsmax_gi0017b

Render realizado con GI de Mental Ray, con control de Exposición en Logarithmic, Exterior Daylight activado y una imagen de cielo de fondo (Mr Sun y Mr Sky).

3dsmax_gi0017c

Render realizado con GI de Mental Ray, con control de Exposición en Mr Photographic, EV de 15 y el cielo Mr Physical Sky (Mr Sun y Mr Sky). En este caso se ha aumentado la intensidad de la luz de Daylight a 3.

3b- Generando efectos cáusticos con Mental Ray

El efecto cáustico se produce cuando la luz que se proyecta en los objetos se refleja o refracta a través de otro objeto. Este efecto que es muy común en objetos refractivos como el agua o el vidrio en los cuales se pueden apreciar pequeños destellos en las sombras de los objetos.

En Mental Ray este tipo de efecto es bastante fácil de conseguir ya que sólo debemos asegurarnos que en las propiedades del objeto esté marcada la opción generar cáusticas, después nos asegurarnos de manejar correctamente las luces y las propiedades de la persiana Indirect Illumination.

Para generarlo, crearemos una escena (una tetera y una esfera) que estén sobre un plano. Aplicaremos a ambas un material de tipo Raytrace (copiaremos el color diffuse en Transparency) o crearemos un material que tenga este mapa en el canal de refraction (y Reflection). Ahora crearemos una luz de tipo omni que ilumine ambos objetos y que proyecte sombras de tipo Raytrace. Lo que haremos ahora es ir a las propiedades de cada objeto (seleccionando el objeto y clickeando con el botón secundario para luego seleccionar la opción object properties) y en la persiana mental ray activaremos la opción generate caustics. Esto debemos hacerlo en la tetera y en la esfera, o todos los objetos en los que queremos que se generen las cáusticas. Incluso debemos realizarlo en la luz para que resulte el efecto.

Una vez hecho esto, nos vamos a render Setup y en la persiana Indirect Ilumination buscamos Caustics and Global Ilumination, allí activamos la opción Enable Caustics. Además activaremos Final Gather y Enable GI.

Realizamos un render para ver el resultado final. Si no se ve claramente el efecto, podemos aumentar el valor de multiply de las cáusticas. Si se ven manchones o fotones en la escena, podemos resolver esto aumentando los valores de Fotones cáusticos y de GI en la opción light properties.

Este es el resultado del render final con el efecto de cáusticas, con el multiplicador de ellas en valor 5:

Descargar material del tutorial: ir a página de descargas.

Bibliografía utilizada:

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

– 3DSMAX User Guide reference.

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

 

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