3dsmax: главная деталь
3dsmax: главная деталь
Компания Cebas наконец-то выполнила свое обещание и представила на выставке трехмерных технологий Siggraph свой продукт FinalRender Stage-1, подключаемый рендер для 3DSMax. Выход его ожидался еще осенью 2002-го года, однако закончить работу над FinalRender Stage-1 разработчики Cebas смогли только сейчас.
FinalRender Stage-1 обеспечивает очень быстрый и качественный рендеринг. Среди нововведений можно отметить следующие:
- True 3D Motion Blur — эффект "правдивого" смазывания движущихся объектов.
- Multiple Cameras — набор, позволяющий получить изображение, соответствующее определенному типу камеры: InsectEye, Architectural, Cylinder, Distortion, Fisheye, Panoramic, Spherical, UltraWide и Window.
- Hyper-GI — новая система управления глобальным освещением в анимационных сценах.
- FinalToon — нефотореалистичный рендер, который продается как отдельная программа (standalone), интегрирован в FinalRender Stage-1.
- Distributed Rendering — система распределенного рендеринга.
- True 3D Micro Triangle Displacement — уникальная система визуализации поверхностей методом "смещения треугольников".
На сегодняшний день Final Render — это один из самых быстрых визуализаторов. Успех продукта основан на алгоритме просчета, который использует физически правильный подход к различным типам освещения. Движок Final Render позволяет создавать сцены с большим количеством эффектов при минимальных затратах времени. В основу работы рендера легла одна из предыдущих разработок CebasComputer — LumaObject. LumaObject определяет алгоритм трассировки визуализатора и обеспечивает реалистичность конечного изображения.
LumaObject добавляет два новых типа источников света: fRObjectLight (ранее — LumaObject) и fRParticleLight (ранее — LumaParticle). Используя эти два типа объекта, пользователь сможет преобразовать любую 3D-модель в объект, излучающий свет. Объекты LumaObject могут использоваться для имитации Глобального Освещения.
Атмосферные эффекты и эффекты объемного света обеспечиваются благодаря модулю Bunch of Volumes, который является частью ядра Final Render. Эффекты VolumeLight просчитываются без учета всей геометрии сцены. Одна из особенностей Bunch of Volumes — возможность создания эффекта объемного света при помощи render effects в 3D Studio Max. Это значительно ускоряет время просчета. По сравнению со стандартным эффектом объемного света, Final Render предлагает расширенные настройки и дополнительные средства управления.
Долгое время 3D-аниматоры создавали сцены, в которых источники света просчитывались согласно методике локального освещения. При этом визуализировались только те участки сцены, на которые попадали лучи. В других зонах, не освещенных или находящихся в тени, визуализация не происходила вообще. Преимущество такого способа просчета в скорости, а недостаток — нереалистичное конечное изображение.
Систему Глобального Освещения (Global Illumination) можно считать одним из удачных решений в этой области. Она применяется для вычисления непрямого распределения света в сцене. Каждый просчитываемый пиксель изображения анализируется на предмет рассеиваемости света. При этом учитываются все отражения луча света в сцене. Длина прохождения луча и количество его отражений от объектов в сцене могут устанавливаться в настройках Final Render по желанию пользователя. При этом следует помнить, что на распределение отраженного света сильно влияет материал объекта. Так, например, яркие материалы (белый, желтый и т.д.) поглощают меньше света, чем темные.
Большинство систем Radiosity и Global Illumination очень требовательны к высокополигональности объектов. Поэтому когда в сцене присутствует много объектов с большим количеством полигонов, время просчета увеличивается во много раз. Эта проблема решается в Final Render, так как он использует усовершенствованный метод для вычисления GI. Объект с пятьюдесятью тысячами полигонов будет обработан движком GI за то же время, что и объект с двенадцатью полигонами. Однако, время рендера значительно увеличится, если объект будет иметь материал с текстурной картой Bump или Displace. Проблема неровных поверхностей решается при помощи параметра Curve Balance в свитке свойств материала Final Render.
Final Render также использует физически правильный подход к распределению освещения 3D-сцены, включая рассеивание света, вызываемое эффектом VolumeLight.
Основная проблема просчета системы Global Illumination состоит в оптимизации вычислений. Есть много способов оптимизировать процесс просчета и ускорить время рендеринга. Final Render предлагает две условные группы параметров, предназначенных для решения этой проблемы: Общая плотность выборки (Overal Sample Point Density) и Адаптивный контроль плотности выборки (Adaptive Sample Point Density Control). При просчете сцены Final Render собирает слишком много ненужной информации. Рендер использует улучшенный алгоритм распределения точек выборки по поверхности объекта. Применяя эту функцию грамотно, можно добиться значительного прироста скорости просчета.
Параметр, контролирующий баланс между минимальной (Min.Density) и максимальной (Max.Density) плотностью выборки, называется Balance%. Величина этого параметра равная 100% подразумевает, что каждый пиксель создает полусферу случайных лучей (RH-Rays). Однако, следует избегать стопроцентного значения этой величины в сцене, так как просчет будет занимать много времени и ресурсов компьютера. Общая плотность выборки контролируется двумя параметрами: Min.Density и Max.Density. Min.Density контролирует минимальную плотность в выборках, параметр Max.Density контролирует участки с большим разбросом в уровнях освещения.
Использование Global Illumination позволяет получать реальные области теней (Real Area Shadows) или мягкие тени (Soft Shadow). Такие типы теней обычно существуют в реальном мире при большом количестве источников света (Area Light, Light Boxes).
Final Render позволяет отображать в сценах каустику (caustics). Она широко применяется для имитации прозрачных и преломляющих свет материалов, таких как кристаллы, стекло, оптические линзы и др. Каустика бывает двух видов: рефрактивная (полученная путем преломления) и рефлективная (полученная путем отражения). Каустикой можно также считать идеально преломленный (отраженный) свет. Такой свет вычисляется Final Render через независимый трассировщик фотонов. При этом анализируется ход лучей, исходящих из каждого источника света с учетом преломления и отражения. Для каждого луча света информация об энергии собирается в некоторую базу данных и, опираясь на полученные величины, программа производит просчет. Такая технология позволяет правильно и очень эффективно определять поведение света.
Теперь перейдем к описанию настроек рендера.
Меню finalRender Globals (свиток finalRender Parameters материала finalRender) содержит все необходимые настройки для управления визуализацией и производительностью finalRender. Главное диалоговое меню подразделено на несколько свитков, каждый из которых отвечает за свою часть работы finalRender.
Рассмотрим параметры одного из самых важных — Global Illumination Parameters.
- Enable Global Illumination (fR Globals)
Если эта опция включена, в сцене можно просчитывать Global Illumination.
- Engine (fR Globals)
Final Render имеет несколько механизмов просчета Global Illumination. Один из них представляет собой оптимизированный алгоритм трассировки GI. Другой используется для вычисления GI методом Brute Force. Brute Force просчитывает гораздо дольше ненаправленное освещение сцены. Каждая тонируемая точка используется для порождения набора полусферических источников лучей. Изображения, полученные таким способом, часто имеют четкую детализацию. Brute Force рекомендуется использовать в сценах с дневным светом.
Будьте осторожны, когда используете величину Diffuse Bounce более 2 единиц с Brute Force. Для стандартного РС количество RH-Rays не должно превышать 128 лучей.
- Prepass Size (fR Globals)
Это стандартный рейтрейс проход с уменьшенным разрешением и упрощенными функциями тонировки. По умолчанию 1/4 просчетной величины используется для сбора первичных уровней освещения, которые затем включают в главный проход GI.
- Reuse Solution
Эта опция нужна для того, чтобы finalRender мог использовать ранее сохраненное значение вычислений GI. При активации этой опции Prepass рендеринг не нужен. При включении этой опции нельзя менять настройки света или изменять геометрию сцены, поскольку просчет окажется неверным из-за того, что он будет основан на предыдущих настройках. Изменения положения или фокусного расстояния камеры допустимы.
- Load Solution/Save Solution
Результат вычислений Глобального Освещения можно сохранить/загрузить в файлы с расширением GIM. Конкретный GIM файл подходит только к той сцене, для которой он создан.
- Reset Solution
Эта кнопка сбрасывает результат предыдущего просчета Глобального Освещения. Сбрасывать GI нужно, если вы изменили параметры источников света, материалов или геометрию сцены.
- Solution State
Solution State показывает фактическое число GI-семплов, находящихся в памяти в данный момент. Также здесь указывается название файла, который используется для хранения GI-вычислений. При "Location", установленном в положение "Memory", новые точки выборки должны создаваться в ходе процесса рендеринга, поэтому фактическое GI-вычисление отличается от того, что хранится на жестком диске. Эти новые семплы располагаются только в оперативной памяти. Если вы сбросите вычисления или перезапустите 3D Studio Max, то эти данные будут утеряны.
Каждый проход рендеринга создает новые точки выборки, поэтому проверьте, чтобы ваши GI-вычисления подгружались с жесткого диска. Путь к файлам GI-вычислений должен быть доступным для сетевого просчета. Убедитесь, что этот путь доступен всем машинам и у всех машин есть указание его использовать.
- Advanced Controls
Нажатием на кнопку Advanced Controls пользователь получает доступ к группе настроек Advanced Settings. Рассмотрим основные параметры:
- Adaptive Quality
Этот параметр управляет процессом создания адаптивных RH-Rays. Если этот параметр не равен нулю, то дополнительные лучи будут создаваться независимо от алгоритма обнаружения. При значении Adaptive Quality 100% сквозь каждую точку выборки посылается до десяти лучей. Используется только в крайних случаях. При увеличении этого параметра улучшается качество изображения.
- Ambient Roughness %
Некоторые изображения выглядят лучше, когда к ним применен специальный шум. Величина Ambient Roughness (Окружающая шероховатость) определяет количество шума, который будет добавлен в область теней или в зоны высокого контраста. Большие значения делают больше видимого шума в этих областях.
- Saturation %
Этот параметр позволяет разбавить или даже перенасытить цвета полученного изображения. Если вы предпочитаете более сильное слияние цветов, повысьте это значение; если насыщенные цвета не нравятся, то установите его равным нулю.
- HDRI-Cover Angle
Этот параметр позволяет контролировать качество освещения HDR-изображений. Некоторые HDRI имеют громадный диапазон уровней интенсивности для каждого отдельного пикселя. Для уменьшения общего числа ярких и темных пятен изображения следует увеличить значение параметра
- Render GI-Caustics
Для того чтобы увидеть каустические блики, необходимо включить эту опцию. Если этот эффект включен, сцена будет просчитываться дольше.
- Consider Atmospheric
Если включить этот параметр, то атмосферные эффекты будут учтены во время прохода GI. При этом атмосферные эффекты (огонь, объемный туман) могут быть использованы как реальные источники объемного света в сцене. Просчет изображения при задействованной опции Consider Atmospheric занимает много времени.
- Consider Background
Эта опция предназначается для использования фоновых изображений или цвета фона в качестве источника света, который оказывает влияние на ненаправленное освещение сцены.
Продолжение следует
Сергей Бондаренко, Марина Двораковская blackmore_s_night@yahoo.com
Компания Cebas наконец-то выполнила свое обещание и представила на выставке трехмерных технологий Siggraph свой продукт FinalRender Stage-1, подключаемый рендер для 3DSMax. Выход его ожидался еще осенью 2002-го года, однако закончить работу над FinalRender Stage-1 разработчики Cebas смогли только сейчас.
FinalRender Stage-1 обеспечивает очень быстрый и качественный рендеринг. Среди нововведений можно отметить следующие:
- True 3D Motion Blur — эффект "правдивого" смазывания движущихся объектов.
- Multiple Cameras — набор, позволяющий получить изображение, соответствующее определенному типу камеры: InsectEye, Architectural, Cylinder, Distortion, Fisheye, Panoramic, Spherical, UltraWide и Window.
- Hyper-GI — новая система управления глобальным освещением в анимационных сценах.
- FinalToon — нефотореалистичный рендер, который продается как отдельная программа (standalone), интегрирован в FinalRender Stage-1.
- Distributed Rendering — система распределенного рендеринга.
- True 3D Micro Triangle Displacement — уникальная система визуализации поверхностей методом "смещения треугольников".
На сегодняшний день Final Render — это один из самых быстрых визуализаторов. Успех продукта основан на алгоритме просчета, который использует физически правильный подход к различным типам освещения. Движок Final Render позволяет создавать сцены с большим количеством эффектов при минимальных затратах времени. В основу работы рендера легла одна из предыдущих разработок CebasComputer — LumaObject. LumaObject определяет алгоритм трассировки визуализатора и обеспечивает реалистичность конечного изображения.
LumaObject добавляет два новых типа источников света: fRObjectLight (ранее — LumaObject) и fRParticleLight (ранее — LumaParticle). Используя эти два типа объекта, пользователь сможет преобразовать любую 3D-модель в объект, излучающий свет. Объекты LumaObject могут использоваться для имитации Глобального Освещения.
Долгое время 3D-аниматоры создавали сцены, в которых источники света просчитывались согласно методике локального освещения. При этом визуализировались только те участки сцены, на которые попадали лучи. В других зонах, не освещенных или находящихся в тени, визуализация не происходила вообще. Преимущество такого способа просчета в скорости, а недостаток — нереалистичное конечное изображение.
Систему Глобального Освещения (Global Illumination) можно считать одним из удачных решений в этой области. Она применяется для вычисления непрямого распределения света в сцене. Каждый просчитываемый пиксель изображения анализируется на предмет рассеиваемости света. При этом учитываются все отражения луча света в сцене. Длина прохождения луча и количество его отражений от объектов в сцене могут устанавливаться в настройках Final Render по желанию пользователя. При этом следует помнить, что на распределение отраженного света сильно влияет материал объекта. Так, например, яркие материалы (белый, желтый и т.д.) поглощают меньше света, чем темные.
Final Render также использует физически правильный подход к распределению освещения 3D-сцены, включая рассеивание света, вызываемое эффектом VolumeLight.
Основная проблема просчета системы Global Illumination состоит в оптимизации вычислений. Есть много способов оптимизировать процесс просчета и ускорить время рендеринга. Final Render предлагает две условные группы параметров, предназначенных для решения этой проблемы: Общая плотность выборки (Overal Sample Point Density) и Адаптивный контроль плотности выборки (Adaptive Sample Point Density Control). При просчете сцены Final Render собирает слишком много ненужной информации. Рендер использует улучшенный алгоритм распределения точек выборки по поверхности объекта. Применяя эту функцию грамотно, можно добиться значительного прироста скорости просчета.
Использование Global Illumination позволяет получать реальные области теней (Real Area Shadows) или мягкие тени (Soft Shadow). Такие типы теней обычно существуют в реальном мире при большом количестве источников света (Area Light, Light Boxes).
Final Render позволяет отображать в сценах каустику (caustics). Она широко применяется для имитации прозрачных и преломляющих свет материалов, таких как кристаллы, стекло, оптические линзы и др. Каустика бывает двух видов: рефрактивная (полученная путем преломления) и рефлективная (полученная путем отражения). Каустикой можно также считать идеально преломленный (отраженный) свет. Такой свет вычисляется Final Render через независимый трассировщик фотонов. При этом анализируется ход лучей, исходящих из каждого источника света с учетом преломления и отражения. Для каждого луча света информация об энергии собирается в некоторую базу данных и, опираясь на полученные величины, программа производит просчет. Такая технология позволяет правильно и очень эффективно определять поведение света.
Теперь перейдем к описанию настроек рендера.
Меню finalRender Globals (свиток finalRender Parameters материала finalRender) содержит все необходимые настройки для управления визуализацией и производительностью finalRender. Главное диалоговое меню подразделено на несколько свитков, каждый из которых отвечает за свою часть работы finalRender.
Рассмотрим параметры одного из самых важных — Global Illumination Parameters.
- Enable Global Illumination (fR Globals)
Если эта опция включена, в сцене можно просчитывать Global Illumination.
- Engine (fR Globals)
Final Render имеет несколько механизмов просчета Global Illumination. Один из них представляет собой оптимизированный алгоритм трассировки GI. Другой используется для вычисления GI методом Brute Force. Brute Force просчитывает гораздо дольше ненаправленное освещение сцены. Каждая тонируемая точка используется для порождения набора полусферических источников лучей. Изображения, полученные таким способом, часто имеют четкую детализацию. Brute Force рекомендуется использовать в сценах с дневным светом.
Будьте осторожны, когда используете величину Diffuse Bounce более 2 единиц с Brute Force. Для стандартного РС количество RH-Rays не должно превышать 128 лучей.
- Prepass Size (fR Globals)
Это стандартный рейтрейс проход с уменьшенным разрешением и упрощенными функциями тонировки. По умолчанию 1/4 просчетной величины используется для сбора первичных уровней освещения, которые затем включают в главный проход GI.
- Reuse Solution
Эта опция нужна для того, чтобы finalRender мог использовать ранее сохраненное значение вычислений GI. При активации этой опции Prepass рендеринг не нужен. При включении этой опции нельзя менять настройки света или изменять геометрию сцены, поскольку просчет окажется неверным из-за того, что он будет основан на предыдущих настройках. Изменения положения или фокусного расстояния камеры допустимы.
- Load Solution/Save Solution
Результат вычислений Глобального Освещения можно сохранить/загрузить в файлы с расширением GIM. Конкретный GIM файл подходит только к той сцене, для которой он создан.
- Reset Solution
Эта кнопка сбрасывает результат предыдущего просчета Глобального Освещения. Сбрасывать GI нужно, если вы изменили параметры источников света, материалов или геометрию сцены.
- Solution State
Solution State показывает фактическое число GI-семплов, находящихся в памяти в данный момент. Также здесь указывается название файла, который используется для хранения GI-вычислений. При "Location", установленном в положение "Memory", новые точки выборки должны создаваться в ходе процесса рендеринга, поэтому фактическое GI-вычисление отличается от того, что хранится на жестком диске. Эти новые семплы располагаются только в оперативной памяти. Если вы сбросите вычисления или перезапустите 3D Studio Max, то эти данные будут утеряны.
Каждый проход рендеринга создает новые точки выборки, поэтому проверьте, чтобы ваши GI-вычисления подгружались с жесткого диска. Путь к файлам GI-вычислений должен быть доступным для сетевого просчета. Убедитесь, что этот путь доступен всем машинам и у всех машин есть указание его использовать.
- Advanced Controls
Нажатием на кнопку Advanced Controls пользователь получает доступ к группе настроек Advanced Settings. Рассмотрим основные параметры:
- Adaptive Quality
Этот параметр управляет процессом создания адаптивных RH-Rays. Если этот параметр не равен нулю, то дополнительные лучи будут создаваться независимо от алгоритма обнаружения. При значении Adaptive Quality 100% сквозь каждую точку выборки посылается до десяти лучей. Используется только в крайних случаях. При увеличении этого параметра улучшается качество изображения.
- Ambient Roughness %
Некоторые изображения выглядят лучше, когда к ним применен специальный шум. Величина Ambient Roughness (Окружающая шероховатость) определяет количество шума, который будет добавлен в область теней или в зоны высокого контраста. Большие значения делают больше видимого шума в этих областях.
- Saturation %
Этот параметр позволяет разбавить или даже перенасытить цвета полученного изображения. Если вы предпочитаете более сильное слияние цветов, повысьте это значение; если насыщенные цвета не нравятся, то установите его равным нулю.
- HDRI-Cover Angle
Этот параметр позволяет контролировать качество освещения HDR-изображений. Некоторые HDRI имеют громадный диапазон уровней интенсивности для каждого отдельного пикселя. Для уменьшения общего числа ярких и темных пятен изображения следует увеличить значение параметра
- Render GI-Caustics
Для того чтобы увидеть каустические блики, необходимо включить эту опцию. Если этот эффект включен, сцена будет просчитываться дольше.
- Consider Atmospheric
Если включить этот параметр, то атмосферные эффекты будут учтены во время прохода GI. При этом атмосферные эффекты (огонь, объемный туман) могут быть использованы как реальные источники объемного света в сцене. Просчет изображения при задействованной опции Consider Atmospheric занимает много времени.
- Consider Background
Эта опция предназначается для использования фоновых изображений или цвета фона в качестве источника света, который оказывает влияние на ненаправленное освещение сцены.
Продолжение следует
Сергей Бондаренко, Марина Двораковская blackmore_s_night@yahoo.com
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 32 за 2003 год в рубрике soft :: графика
