3DSMAX Iluminación: Luces Standard parte 2, parámetros y efectos de luces

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 veremos los parámetros de las luces Standard de las que dispone 3DSMAX junto con efectos especiales.

Para la correcta realización de este tutorial, se debe descargar el archivo base al hacer clic en la imagen siguiente:

Al abrir el archivo base veremos la siguiente escena:

En este caso, vemos dos teteras sencillas ya materializadas junto a una cámara y a una luz de tipo Omni encima de ellas. La idea es que utilicemos este archivo para estudiar los parámetros generales de las luces Standard y otros efectos especiales.

Parámetros generales de las luces standard

Las luces pueden ser configuradas de igual forma que cualquier elemento 3D, ya que para ello bastará seleccionarla y luego ir al panel de modificar. Todas las luces Standard, a excepción de Skylight, comparten parámetros comunes como color, tipo de sombras o intensidad. Si seleccionamos la luz Omni de nuestra escena y nos vamos al panel modificar, nos aparece lo siguiente:

En este panel modificaremos todo lo relacionado a la luz seleccionada. Los parámetros son los siguientes:

General Parameters

– Light type: nos permite cambiar a cualquiera de los 3 tipos de luces Standard disponibles: Omni, Spot y Direct. En Caso que elijamos las luces Direct o Spot, podemos activar la casilla Target para habilitar el objetivo y además podremos manipularlo directamente en la Viewport. Si deshabilitamos Target, la luz se comportará como el tipo Free.

– Light On/Off: mediante esta casilla encendemos o apagamos la luz. Si tenemos una luz en la escena, esta está apagada y realizamos un render, la escena no se iluminará a menos que volvamos a activar la luz o la borremos. Podemos activar o desactivar las luces tantas como queramos, dependiendo de la cantidad de luces que tengamos en nuestra escena.

– Shadows On/Off: en este caso habilitamos o deshabilitamos la proyección de sombra. Al cliquear en Use Global Settings, habilitamos la sombra por defecto de tipo Shadow Map en las versiones antiguas de 3DSMAX, o Ray Traced Shadows si tenemos las versiones modernas.

Render realizado con Sombra (Shadow) activada.

Render realizado con Sombra (Shadow) desactivada.

Los tipos de sombra que podemos elegir son los siguientes:

– Shadow Map.
– Area Shadows.
– Ray Traced Shadows.
– Advanced Ray Traced Shadows.
– Mental Ray Shadow Map (sólo si se dispone de Mental Ray).

Las sombras y sus parámetros específicos son reseñadas en el Tutorial de sombras, por lo tanto no serán parte de este apunte.

– Exclude: si bien en el mundo real todos los objetos afectos por la luz son iluminados al mismo tiempo y proyectan sombra, este parámetro nos permitirá excluir o no objetos de la iluminación, proyección de sombras o ambos. Si la presionamos, nos aparece el panel llamado Include/Exclude:

Podemos excluir o incluir elementos primeramente seleccionando el o los objetos del cuadro de la izquierda (1), luego presionando las flechas para incluir o excluir (2). Al hacerlo, el objeto se agrega a la lista (3) en la cual podremos seleccionar si queremos que los objetos solamente sean afectados por la iluminación o Illumination (4), que sólo arrojen sombras (Shadow Casting) o que no se iluminen ni arrojen sombras (Both). Además, podremos elegir si queremos que el o los objetos se incluyan o se excluyan de la iluminación de la luz (5). Para volver el objeto a la normalidad, bastará elegirlo del cuadro de la derecha y luego presionar la flecha izquierda (<<). Podemos ver ejemplos de esto en las secuencias siguientes:

Configuración y render donde vemos que la tetera roja no se ilumina pero sí arroja sombras, gracias a Illumination en la opción Exclude.

Configuración y render donde vemos que la tetera roja se ilumina pero no arroja sombras, gracias a Shadow Casting en la opción Exclude.

Configuración y render donde vemos que la tetera roja no se ilumina ni arroja sombras, gracias a Both en la opción Exclude.

Intensity/Color/Attenuation

– Multiplier: este valor aumenta o disminuye la intensidad de la luz mediante valores positivos o negativos. Debemos tomar en cuenta que este valor no se refiere a los “watts” ni a las “candelas” del foco de luz, sino más bien es una referencia para comparar y ajustar la iluminación de las distintas fuentes de luz. Valores superiores a 1 aumentarán la intensidad mientras que los valores menores la atenuarán, tal como se aprecia en la secuencia siguiente:

Render con el valor de Multiplier en 1 (por defecto).

Render con el valor de Multiplier en 0,1.

Render con el valor de Multiplier en 5.

Un aspecto curioso de Multiplier es que si le asignamos el valor 0 o valores negativos, se restará luz a las zonas que lo afectan generando manchas de oscuridad las cuales serán visibles en el render. Esto podemos apreciarlo en el siguiente ejemplo:

El render anterior pero en este caso, se ha colocado una nueva luz Omni con atenuación entremedio de las teteras y se le ha asignado el valor -1 en Multiplier, generando una mancha oscura entremedio de estas.

– Color: por defecto está en color blanco, y nos permite definir el color de la iluminación el cual afectará a todos los objetos que sean iluminados por ella.

Render realizado con color de luz en Amarillo.

Render realizado con color de luz en Verde claro.

Render realizado con color de luz en Rojo.

– Atenuación (Attenuation): en el mundo real, la luz se propaga en el espacio hasta que paulatinamente pierde potencia y desaparece. sin embarog, en el mundo del 3D esto no es así hasta que activemos los parámetros de atenuación. Tenemos tres tipos de atenuaciones: Decay, cercana (Near) y lejana (Far), que se utilizan para controlar cómo crece y decrece la intensidad de la luz en su recorrido.

a) Decay: esta opción nos permite definir un método alternativo a la atenuación controlada de la luz, y tenemos dos tipos: Inverse e Inverse Square (que calcula la atenuación real en la naturaleza). En el caso de Inverse, este utiliza la fórmula matemática R0/R, donde R0 es la fuente radial de la luz si no se utiliza la atenuación, y R es la distancia radial de la superficie iluminada de R0. En el caso de Inverse Square, utiliza la desintegración del cuadrado inverso. La fórmula que utiliza para esto es (R0/R)². Esta fórmula es en realidad la desintegración de la luz en el mundo real, y es la fórmula utilizada por las luces fotométricas. Mediante Start podemos definir la magnitud de la atenuación.

Configuración de Decay en una luz de tipo Spot, mostrando el respectivo lente de atenuación. El valor de Start es 2.

Render de la Configuración anterior, en opción Inverse.

Render de la Configuración anterior, pero esta vez en opción Inverse Square.

b) Near Attenuation: corresponde a la atenuación cercana, y nos permite controlar la distancia durante la cual el rayo que parte desde la fuente de luz comienza a crecer en potencia hasta alcanzar la iluminación máxima indicada en el multiplicador (multiplier). El valor de inicio (Start) define (en distancia de unidades) el comienzo de la fuente de luz. El valor final (end) indica la distancia en la cual el rayo alcanza la intensidad indicada en el multiplicador. La distancia entre ellos es el rango en que gradualmente comienza a aumentar la potencia de la luz.

En la imagen notamos cómo manipulando los valores de Near Attenuation evitamos iluminar las superficies de las teteras mientras que la parte inferior de estas se iluminan gradualmente. El valor de inicio (Start) está representado por la lente (o esfera en el caso de la luz Omni) color azul marino, mientras que el valor final (End) es azul claro.

c) Far Attenuation: corresponde a la atenuación lejana, nos permite controlar la distancia durante la cual el rayo que parte desde la fuente de luz comienza a decrecer en potencia hasta apagarse. El valor de inicio (Start) define (en distancia de unidades) el comienzo de la pérdida de potencia de la fuente de luz. El valor final (end) indica la distancia en la cual el rayo se extingue. La distancia entre ellos es el rango en que gradualmente comienza a disminuir la potencia de la luz.

En la imagen notamos cómo manipulando los valores de Far Attenuation evitamos iluminar el plano de fondo y la parte inferior de nuestras teteras. El valor de inicio (Start) está representado por la lente (o esfera en el caso de la luz Omni) color café claro, mientras que el valor final (End) es café oscuro. En el caso de las versiones modernas de 3DSMAX, los colores son los mismos que en Near Attenuation. Demás está decir que podemos activar ambas atenuaciones, o incluso podemos habilitar solamente “starts” o “ends” según lo requieramos, para lograr diversos efectos en los objetos iluminados.

Spotlight/Directional Parameters

Si colocamos luces de tipo direct o Spot y vamos al panel de modificar, además de los parámetros comunes podremos acceder a los parámetros propios de este tipo de luces ya que esta persiana se encuentra debajo de Intensity/Color/Attenuation:

Estos parámetros son los siguientes:

– Show Cone: esta opción siempre nos mostrará el “cono” que forma la luz, o el “cilindro” en el caso de las luces direccionales, seleccionemos la luz o no ya que por defecto, al no seleccionar la luz en la viewport el cono se apaga.

– Overshoot: permite que la luz ilumine de la misma forma que las luz de tipo Omni, pero que arrojen sombras sólo en el cono o cilindro que la define.

– Hotspot/Beam: define el diámetro del área del objetivo al que apunta la luz y donde su intensidad será constante. En otras palabras, aumenta el diámetro de la base de cono a partir de un ángulo. En el cono o cilindro de la viewport, se representa por el color celeste en 3DSMAX y en café claro en sus versiones modernas.

– Falloff/Field: define el valor del área desde donde se degrada la luz hacia los lados hasta apagarse, a partir del valor definido en Hotspot/Beam. Esto implica que por definición, Falloff siempre será mayor que Hotspot en al menos 2 unidades. Este parámetro es importante ya que, distancias menores entre Falloff y Hotspot generarán bordes más rígidos y duros, y viceversa. En el cono o cilindro de la viewport, se representa por el color azul marino en 3DSMAX y en café oscuro en sus versiones modernas.

– Circle/Rectangle: nos permite definir si el área iluminada por la luz forma un círculo o un rectángulo, y por defecto es la opción circle.

Si elegimos la opción rectangle, podremos cambiar las proporciones del rectángulo aumentando o disminuyendo el valor de Aspect. Por otro lado, el botón Bitmap Fit nos permite encajar las proporciones de un archivo de imagen en esta área.

Área de luz definida mediante la opción Rectangle, con Aspect en 0,1.

Área de luz definida mediante la opción Rectangle, con Aspect en 15.

Advanced Effects

Además de los parámetros base ya estudiados, las luces Standard cuentan con un cuadro extra denominado efectos avanzados o Advanced Effects, el cual nos permite generar diversos tipos de efectos especiales para nuestras luces:

– Affect surfaces: nos permite controlar con precisión el efecto de la luz sobre las distintas propiedades de los materiales. Podemos habilitar una luz para que ilumine sólo las propiedades especulares, difusas o ambientales independientemente o aumentar el contraste entre las áreas difusas y ambientales de una superficie mediante Contrast.

En el ejemplo se muestra la configuración de materiales junto con mapas Diffuse y Specular, previa a la aplicación de Affect surfaces.

En la imagen, la luz ilumina sólo el mapa Diffuse.

En la imagen, la luz sólo ilumina el mapa Specular.

– Proyector map: esta interesante opción nos permite seleccionar una imagen o un video y proyectarla en la superficie que abarca la luz, de manera similar a un proyector de cine.

En la imagen, una de las luces ilumina normalmente mientras que la otra proyecta una imagen en la superficie mediante la aplicación de Proyector map.

Efectos especiales de luces

– Atmosphere and Effects: esta interesante opción nos permitirá agregar algunos efectos especiales a nuestras luces, y por defecto está vacío. Podremos agregar los efectos simplemente haciendo clic en el botón Add:

Al hacerlo, nos aparece el cuadro llamado Add Atmosphere or Effect. Por defecto tendremos dos a nuestra disposición: Volume Light y Lens effects. También podremos filtrar estos efectos según Atmpsphere, Effect o todos (All). También podremos filtrarlos según si es nuevo (New) o existente (Existing).

Podremos seleccionar el efecto que deseemos mediante clic en el nombre de este y luego aceptamos mediante OK. Dentro de los efectos especiales, el más destacado es el llamado Volume Light ya que este hará visible en el render el “volumen” de la luz proyectado por el emisor, como se aprecia en la secuencia siguiente:

Render realizado con una luz Spot.

Render realizado con una luz Spot, pero en este caso se aplica el efecto Volume Light.

Al agregar el efecto, este quedará dentro del cuadro Atmosphere and Effects y si lo queremos borrar, lo seleccionamos mediante clic y luego presionamos el botón Delete.

Podremos configurar los parámetros de Volume Light presionando el botón Setup, o también yendo a Rendering >> Environment y bajando a la persiana llamada Atmosphere:

En este caso las propiedades más importantes son:

– Lights: podremos elegir qué luces que tengamos en la escena se toman en cuenta o no para el efecto. Mediante Pick Light seleccionaremos la luz en que queremos que se aplique el efecto y mediante Remove Light podremos elegir una de la lista y quitárselo.

– Fog Color: define el color de la neblina del volumen de luz, y por defecto es de color blanco. Si lo cambiamos, cambiará el tono general del volumen:

Render de Volume Light, con Fog Color en Amarillo.

Render de Volume Light, con Fog Color en Rojo.

– Attenuation Color: en este caso determina el color de la atenuación de la niebla, y solamente puede ser apreciado si activamos cualquiera de las atenuaciones y además activamos la casilla Use Attenuation Color. Por defecto, este es azul y su valor es en Atten. Mult. es 2. Si aumentamos este valor, aumentamos el efecto de Color Attenuation en el volumen de luz, o viceversa si es que lo disminuimos.

Render de Volume Light con color por defecto en Attenuation color y Atten. Mult. en 20, donde notamos con precisión el tono Azul de Attenuation Color. En este caso, se ha aplicado Far Attenuation.

Render de Volume Light con color verde claro en Attenuation color y Atten. Mult. en 20, donde notamos con precisión el tono Verde de Attenuation Color. En este caso, se ha aplicado Far Attenuation.

– Exponential: si activamos esta casilla, se aumenta la densidad de manera exponencial el volumen de luz respecto a la distancia. Cuando está apagada, la densidad aumenta linealmente respecto a esta. Esta función es ideal para cuando deseemos procesar objetos transparentes que están dentro del volumen de la niebla.

Render de Volume Light con Exponential activado.

Render de Volume Light con Exponential activado, sobre un objeto transparente.

– Density: por defecto el valor de esta 5, y nos establece la densidad de la niebla. Cuanto más densa sea esta, más la luz se refleja en el interior del volumen. Para nieblas realistas se recomiendan niveles entre 2 y 6.

Render de Volume Light, con Density en valor 2.

Render de Volume Light, con Density en valor 100.

– Max Light%: este valor, expresado en porcentaje, representa el efecto de brillo máximo que se puede lograr, y por defecto es del 90%. Si bajamos este porcentaje, podemos limitar el brillo del volumen de la luz para que este no sea más denso a medida que se aleja de la fuente de la luz. Cuando la escena incluya objetos transparentes dentro de una luz del volumen, debemos ajustar este valor al 100%.

Render de Volume Light, con Max Light% en 20%.

Render de Volume Light, con Max Light% en 50%.

– Min Light%: este valor, expresado en porcentaje, representa el efecto de brillo mínimo que se puede lograr, y por defecto es 0%. Si Luz mínima es mayor que 0, las áreas fuera del volumen de luz brillarán. Debemos tomar en cuenta que si aumentamos este valor, el espacio fuera del volumen de luz tomará el color de la niebla.

Render de Volume Light, con Max Light% en 90% (por defecto) y Min Light% en 20%.

Render de Volume Light, con Max Light% en 90% (por defecto) y Min Light% en 50%.

– Filter Shadows: este parámetro solamente funciona con la sombra de tipo Shadow Map en la fuente de luz y con la opción Exponential activada, y nos permite obtener una mejor calidad de Volume light mediante el aumento de la frecuencia del volumen o Sample Volume, aunque esto aumentará el tiempo de render.

En este caso tenemos cuatro opciones que son:

1) Low (8% de Sample Volume).
2) Medium (25% de Sample Volume).
3) High (50% de Sample Volume).
4) Use Light Smp Range (20% de Sample Volume).

Estas opciones tienen que ver con la difuminación de la sombra, ya que el manejo de estos valores acentúan o difuminan las sombras proyectadas por la luz. Sin embargo, también podremos controlar el porcentaje de volumen de muestra (Sample Volume) si desmarcamos la opción Auto. El rango que podremos asignar va desde 1 a 10.000.

Render con Filter Shadows en la opción Low. En este caso, se ha bajado la altura del plano para ver las sombras proyectadas.

Render con Filter Shadows en la opción Medium. En este caso, se ha bajado la altura del plano para ver las sombras proyectadas.

Render con Filter Shadows en la opción Low. En este caso, se ha bajado la altura del plano para ver las sombras proyectadas.

– Attenuation: este parámetro, expresado en porcentaje, controla la atenuación del volumen completo de luz y por ello, solamente es visible si se activa algún tipo de atenuación en la fuente de luz.

Por defecto, ambas son de 100% y al bajarlas, se ajusta la atenuación inicial y/o final de todo el volumen de luz generando diversos efectos en este.

Render con End Attenuation en 100% (por defecto). En este caso. se ha aplicado Far Attenuation y Atten. Mult. en 20.

Render con End Attenuation en 80%. En este caso, se ha aplicado Far Attenuation en la luz y Atten. Mult. se ha dejado en 20.

Render con Start y End Attenuation en 80%. En este caso, se ha aplicado Far Attenuation en la luz y Atten. Mult. se ha dejado en 20.

Render con Start Attenuation en 50% y End Attenuation en 70%. En este caso, se ha aplicado Far Attenuation en la luz y Atten. Mult. se ha dejado en 20.

– Noise: Otra opción que podremos agregar a nuestro Volume Light es la opción de ruido o Noise.

Al activarlo y subir el valor de Amount podremos ver efectos de ruido en el volumen de luz. También tenemos tres tipos de efectos de Noise: Regular, Fractal y Turbulence, los cuales nos generarán diversos efectos según el que se seleccione. Si ajustamos el valor inicial de Size, podremos ampliar o reducir el tamaño del ruido.

Render con la opción de Noise Regular activada, el valor de Amount en 0,5 y el valor de Size en 1.

Render con la opción de Noise Fractal activada, el valor de Amount en 0,5 y el valor de Size en 1.

Render con la opción de Noise Turbulence activada, el valor de Amount en 0,5 y el valor de Size en 1.

Según el tipo de Noise que elijamos, podremos editar los párámetros generales de cada uno de estos. Las variables más importantes son:

– Noise Thereshold: este parámetro limita el efecto del ruido, y por defecto posee el valor 1 en High mientras que en Low y Uniformity es 0. Ajustando estos valores podremos limitar o no la presencia del ruido en el volumen de luz.

Render con la opción de Noise Regular activada, el valor de Amount en 0,5 y Noise thereshold High en 0,5. El resto de los valores están en 0.

Render con la opción de Noise Regular activada, el valor de Amount en 0,5 y Noise thereshold Low en 1. El resto de los valores están en 0.

Render con la opción de Noise Regular activada, el valor de Amount en 0,5 y Uniformity en 1. El resto de los valores están en 0.

Render con la opción de Noise Regular activada, el valor de Amount en 0,5 y High, Low y Uniformity en 0,5.

– Size: determina el tamaño de las partículas del ruido. Por defecto es 20.

– Phase: al igual que en el caso del modificador Noise, esta interesante opción controla la velocidad del “viento” si deseamos animar el volumen de luz mediante Auto Key. También podremos establecer la dirección desde donde este proviene en Wind from the, y controlar la intensidad de su fuerza en Strength.

Podemos ver un ejemplo del uso de Phase y los parámetros de Wind en el siguiente vídeo:

Como corolario final, debemos recordar que podremos insertar la cantidad de luces que estimemos conveniente en nuestra escena, y que estos parámetros pueden ser configurados en cada luz por separado o también todos al mismo tiempo si todas están en la copia de tipo Instance.

Este es el fin de este tutorial.

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.

 


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