Фотореалистичное освещение и визуализация в 3D studio MAX6

Последний и самый волнующий этап в создании любой 3D-продукции – это процесс визуализации, более известный, как рендеринг. Здесь имеется в виду сложный расчетный механизм, который позволяет из набора трехмерных объектов, с учетом свойств материалов и расположения источников света, получить фотореалистичную картинку или видеоролик.

Данный этап имеет множество тонкостей, но главный вопрос звучит всегда одинаково: качество или скорость? Чем более высокое качество итоговой картинки желает получить пользователь, тем больше времени, подчас в геометрической прогрессии, требуется для расчета изображения. Что же там так долго рассчитывается? В первую очередь – свет. Именно создание и расчет реалистичного освещения является наиболее сложной частью рендеринга.

Важно заметить, что за сам процесс рендеринга отвечает модуль визуализации – рендерер, или для простоты произношения рендер. Именно от рендера зависит, как долго пользователь будет ждать появления на свет картинки, и какого качества она будет.

В 3D studio MAX6 существует как "штатный" рендер, так и дополнительно подключаемые модули. Штатный рендер, известный как default scanline renderer, имеет несколько плюсов: отсутствие сложных настроек, требующих вмешательства пользователя, высокую скорость рендеринга простых сцен (например, пара простых объектов, висящих в пустоте), полную совместимость со всеми материалами и подключаемыми модулями 3D studio MAX6. Таким образом, для начинающего пользователя именно штатный рендер является наиболее подходящим инструментом визуализации.

Ситуация меняется при переходе от несложных тренировочных проектов к реальной работе. Сразу становится заметен ряд серьезных недостатков штатного рендера:

• Необходимость длительного ожидания перед началом рендеринга. Рендеру требуется время на то, чтобы загрузить всю сцену в оперативную память и подготовить модель освещения. Этот процесс может занимать несколько десятков минут.
• "Прямолинейный", т.е. неадаптивный механизм сглаживания при рендеринге расходует очень много времени на обработку картинки. При этом он не обращает внимания на сложность или простоту форм объектов, расходуя время впустую в тех местах картинки, где сглаживания не требуется вовсе.
• Из-за слабой оптимизации трассировки лучей, медленно визуализируются материалы со свойствами отражения и, особенно, преломления света (стекло, вода и т.д.).

• Стандартные материалы 3D studio MAX6 с большим трудом позволяют создавать поверхности со сложными оптическими свойствами (стекло, хром с размытыми отражениями, драгоценные камни, крашеные и полированные поверхности). Как правило, эти материалы создаются с помощью имитации. В противном случае расчет требует значительного времени.
• Пользователь, применяющий стандартные источники света 3D studio MAX6, сталкивается с затруднениями при освещении интерьера, поскольку ни один из источников не умеет светить из цилиндра или из площади, что бывает полезно при имитации ламп дневного света и потолочных световых панелей. При использовании материала с самосвечением возникает проблема из-за того, что объект, "покрашенный" таким материалом, светится сам, но не может осветить другие объекты.
• Стандартный способ расчета света подразумевает множество условностей при его применении – таких, как установка многочисленных подсветок и использование специально подготовленных материалов с имитацией самосвечения.

Нет ничего удивительного в том, что многие пользователи предпочитают применять альтернативные модули визуализации, подключаемые к 3D studio MAX6 наряду со штатным. Сразу несколько коллективов разработчиков предлагают свои рендеры, совместимые с 3D studio MAX6. Остановимся на них подробнее:

Mental Ray (Discreet)

Модуль поставляется вместе с 3D studio MAX6 и имеет самую долгую историю разработки. Поддерживаются практически все основные функции рендеринга. Однако, невысокая скорость расчета света делают этот рендер малопопулярным.

Brazil Rendering System (Splutterfish)

Очень качественный рендер, делает практически всё. Завоевал приз на выставке Computer Graphics World 2003. Отличный инструмент для тех случаев, когда нет особой спешки.

V-Ray (Chaos Studios)

Пожалуй, самый популярный рендер для визуализации интерьеров. Высокая скорость расчета освещения в сочетании с простотой настройки делают V-Ray крайне удобным инструментом для быстрой и фотореалистичной визуализации помещений.

Final Render (Cebas)

Возможно, это наиболее "навороченный" рендер к 3D studio MAX6. Основан на самых современных технологиях рендеринга. По скорости и качеству расчета света не уступает V-Ray. Множество приятных мелочей – специальных материалов с упрощенными настройками и источников света, идеально подходящих для визуализации интерьеров – делают его серьезным конкурентом.

Все современные системы рендеринга работают по схожим принципам и используют примерно одни и те же технологии. Даже их настройки более или менее схожи между собой. Изучив один из таких модулей, пользователь сможет без особых проблем применять и остальные – серьезной переподготовки не потребуется. Разумеется, модули рендеринга предлагают и свои эксклюзивные возможности, что и отличает их один от другого.

Центр компьютерного обучения "Специалист" предлагает изучение модуля Final Render. Такой выбор был сделан неспроста. Final Render является наиболее комплексным и быстрым решением в области создания освещения, реалистичных материалов и рендеринга итоговой картинки или ролика.

Возможности Final Render

Рассмотрим, какие функциональные возможности обеспечивает Final Render.

• Поблочный рендеринг картинки – изображение рассчитывается не целиком, а небольшими блоками, что дает возможность снизить нагрузку на память и начать процесс рендеринга практически сразу после нажатия пользователем кнопки. Во время рендеринга можно указать мышкой то место на картинке, которое необходимо рассчитать в первую очередь.
• Специальные материалы FR-Glass и FR-Metal позволяют без труда создавать физически правильные стекла, металлы и прочие материалы со свойствами отражения и преломления. Материал FR-Advanced делает возможным учет таких сложных факторов, как спектральный блеск, поглощение, дисперсия и рассеивание света. Дополнительно можно установить набор готовых материалов Final Shaders, включающий в себя такие материалы, как воск, вельвет, мех, кожа, автомобильная краска, "рентген" и другие.
• Современный метод расчета вторичного освещения Global Illumination поможет получить великолепный результат рассеивания света в замкнутом пространстве, а система небесного освещения SkyLight позволяет создавать реалистичное освещение сцен под открытым небом. Все расчеты света хорошо оптимизированы, проходят с высокой скоростью и сопровождаются наглядным предварительным просмотром конечного результата. При таком подходе установка подсветок становится ненужной, а объекты, окрашенные самосветящимися материалами, действительно начинают излучать свет и освещать окружающее их пространство.
• Эффект каустического света позволяет получать блики от отражающих и прозрачных объектов, вроде игры света на воде или спектрального блеска в бриллианте.
• Сетевой дистрибутивный рендеринг дает возможность использовать сразу несколько компьютеров (до десяти процессоров), объединенных в сеть, для одновременного рендеринга проекта, даже если речь идет об одном кадре.
• Новые или заметно улучшенные стандартные спецэффекты позволяют еще эффектнее подать свою работу:

Volume Light – сильно улучшенный эффект видимого света;

Depth Of Field – эффект глубины резкости при фокусировке камеры;

Motion Blur – смазывание во время быстрого движения объектов или камеры;

Color Mapping – эффект выдержки при рендеринге, позволяющий настроить яркость;

Plug-in Camera – дополнительные объективы для съемочной камеры.

Для новичка освоение модуля Final Render не покажется сложным, при условии владения пакетом 3D studio MAX6 на уровне пользователя. Изучение Final Render в Центре компьютерного обучения "Специалист" занимает шесть занятий по четыре академических часа каждое. В рамках курса рассматриваются конкретные примеры: интерьер, здание, автомобиль, бытовая электроника, драгоценные камни и т.д., которые позволяют максимально быстро освоить на практике новые возможности передовых технологий визуализации.

Хочется пожелать успешного освоения передовых технологий визуализации и применения на практике полученных знаний!