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Tutoriais - 3ds max avançado

Caustics em piscina

Com os recursos avançados de iluminação que o Mental Ray oferece, podemos deixar uma cena realista aplicando GI (Global Illumination) e Final Gather. Mas um outro recurso muito útil em certas circunstâncias é o Caustics, este é o efeito mais importante na criação de líquidos e vidros, porque todo líquido e todo vidro emitem Cautics na realidade.
Quando você cria uma cena com estes elementos e não aplica Caustics, mesmo com o GI e o Final Gather muito bem configurados, parece que falta alguma coisa na imagem, porque estamos acostumados com o Caustics gerado por estes materiais.
Se você ainda não sabe bem o que é Caustics e como acontece na realidade, leia o artigo sobre Caustics clicando aqui.

Muitas vezes omitimos este efeito da cena porque sua influência é muito pequena, como no caso de um enfeite de vidro na estante, não precisa aplicar Caustics na cena só por causa deste objeto de vidro.
Mas quando tem um espelho d?água, uma piscina, um objeto grande de vidro em primeiro plano ou um líquido próximo da câmera, por exemplo, não tem como ficar sem o efeito de Caustics, porque a diferença é muito drástica.
Neste tutorial eu vou mostrar como criar o efeito de Caustics numa piscina, assim você poderá notar a grande diferença, mas Caustics acontece também em objetos metálicos muito polidos, como eu explico no artigo indicado acima. No vídeo curso de Mental Ray da 3D1 eu explico todos os detalhes sobre este efeito, inclusive Volume Caustics, que é quando o Caustics interage com efeitos volumétricos na cena.

Para iniciar precisamos de uma cena de teste, você pode fazer uma piscina rapidamente igual a mostrada na imagem abaixo, o importante é criar apenas um Plane como superfície para a água e não um Box. Eu também coloquei uma MR Area Spot para servir como sol e uma Skylight para fazer a iluminação do céu. A Spot está com 0.8 no Multipler e a Skylight está com 0.4.

Se preferir baixar a cena que usei no meu exemplo, clique no botão Download, o arquivo foi gravado no 3ds Max 8 e só abre nele ou em versões superiores.


Veja que o Plane usado para fazer a superfície da água está com bastante segmentos, eu usei 60 x 50. Isso é muito importante por várias questões, a primeira é porque Caustics fica muito melhor quando é gerado por uma superfície em alta resolução, com as mesmas configurações fica melhor com o objeto contendo bastante faces do que contendo poucas faces. Mas também vamos precisar de boa resolução no Plane para criar as irregularidades da água, quando estamos fazendo sem Caustics é comum aplicar apenas um Bump no material, mas se for gerar Caustics, a superfície tem que conter as irregularidades que fazem os raios de luz convergirem para um mesmo ponto criando áreas de alto brilho.
Portanto, precisamos escolher entre aplicar um modificador Displace e criar as irregularidades direto na malha, ou então, aplicar um mapa de Displacement no material para criar as irregularidades apenas na hora da renderização, em ambos os casos precisa de bastante polígonos na malha, no caso do modificador Displace precisa de muito mais, para usar o Displacement do material está adequado com essa quantidade.

Aproveite e aplique material cinza padrão em todos os objetos, menos no Plane que serve como superfície da água.


Por padrão todos os objetos no 3ds max vêm com a geração de Caustics desligada, porque você só deve ligar realmente quando precisar. Para habilitar essa opção você deve selecionar a superfície da água (Plane), clicar com o botão direito e escolher a opção Properties até o Max 8 e Object Properties a partir do Max 9.
Na janela do Properties você acessa a ficha Mental Ray e habilita a opção Generate Caustics, como mostra a imagem ao lado.
Isso é muito importante para o efeito acontecer na cena, caso contrário, mesmo que tudo esteja correto, não vai acontecer o efeito e vai dar mensagem de erro na hora da renderização, falando que não tem nenhum objeto que gere Caustics na cena.

Também é importante estar com o Mental Ray habilitado como renderizador no 3ds max, obviamente, isso é feito acessando a janela Render Scene, entrando no menu Assign Render e clicando no botão com 3 pontinhos na frente do item Production, assim, abre a janela onde poderá escolher o Mental Ray como renderizador.
Outra questão muito importante para o efeito ficar realista é a forma da superfície, se as ondulações não forem iguais as ondulações de água, não vai gerar um efeito de Caustics igual ao efeito gerado pela água, ficará diferente.
Você pode criar mapas procedurais que reproduzem perfeitamente as ondulações de água usando os mapas Noise e Smoke, ambos permitem criar ondulações realistas de água quando bem configurados, o Noise aceita ficar mais drástico, com maior definição entre o branco e o preto, enquanto que o Smoke é mais suave e varia mais suavemente entre o branco e o preto. Quando eu falo branco estou querendo dizer alto relevo e quando falo preto estou querendo dizer baixo relevo, pois é pela cor do mapa que a superfície será deformada. Este mesmo mapa pode ser usado tanto para aplicar no canal Displacement do material quanto para aplicar no modificador Displacement, em ambos os casos vai criar as irregularidades corretas se o objeto tiver boa resolução. Você ainda pode fazer composições mais complexas, mesclando vários mapas para conseguir ondulações mais refinadas.
Mas com as configurações mostradas nas imagens abaixo já fica adequado sem muita dificuldade, você pode escolher entre usar o Smoke ou o Noise, eu estou usando o Noise no meu teste.
O valor do Size, tanto no Noise quando no Smoke, depende do tamanho do objeto, então, quem trabalha em escala minúscula como metros, tem que usar valores bem menores do que este. Seja como for, mapa procedural sempre tem que renderizar para ver se está certo na imagem, porque ele aparece com tamanho diferente na esfera de amostra do material e também na Viewport, normalmente no render fica maior do que aparece nestes previews.
Usando a cena que está disponível para download no início do tutorial, o valor 15 no Noise e 20 no Smoke fica adequado.
Eu vou escolher usar o Displacement do material em vez do modificador Displacement.
Abra o Material Editor, clique no ícone Get Material e escolha um material Raytrace, em seguida, aplique o mapa Noise ou Smoke com as configurações mostradas acima no canal Displacement do material Raytrace, no meu exemplo estou usando o mapa Noise.

Aplique este material no Plane da piscina e renderize para você ver, na hora de iniciar ele faz a subdivisão do Displacement, demora um pouco mais do que sem Displacement, e as ondulações serão criadas de verdade na malha de acordo com o desenho no mapa.

O Mental Ray não precisa de nenhum modificador aplicado no objeto para gerar o Displacement, ele cria direto em qualquer objeto, só depende do mapeamento, da resolução da malha e das configurações de Displacement na janela Render Scene.
A forma mais fácil de controlar a qualidade é aumentando a resolução do objeto, assim, terá mais faces para subdividir e criará mais detalhes.
Mas você pode controlar os recursos de Displacement do Mental Ray na ficha Renderer dentro da janela Render Secene.
No menu Shadows & Displacement você tem o Edge Length para controlar a distância máxima das Edges na subdivisão, quanto menor este valor, maior será a subdivisão, fica mais detalhado mas consome muito mais memória e tempo de render, deve ser ajustado com cuidado, eu estou usando 0.5.
O Max Displace controla a resolução do displacement, a quantidade de níveis que ele aceita, quanto maior, mais detalhado e mais memória gasta, pesando mais no render, eu estou usando 50 neste caso.
O Max Level, que no Max 9 mudaram o nome só para chatear, agora se chama Max Subdiv, ele define a quantidade de subdivisões, é como se fosse um Mesh Smooth na hora do Render, usando de exemplo o sistema do Max 8, é como se tivesse 6 no Interations.
No Max 9 você pode configurar estes recursos de Displacement de forma independente em cada objeto da cena, ele fica logo abaixo do Generate Caustics, na ficha Mental Ray, que usamos no início do tutorial para habilitar o Caustics no objeto.
Agora precisamos criar um material convincente de água, é bem simples, eu coloquei um cinza bem escuro e levemente azulado no Diffuse, um cinza médio no Reflect e um azul bem claro, quase branco, no Transparency.




Exatamente as cores são:
Diffuse: R= 2 G= 18 B= 27
Reflect: R= 60 G= 65 B= 69
Transparency: R= 245 G= 253 B= 255




Também é muito importante definir o IOR para 1.3, que é o índice de refração da água, se ficar com 1.5, que é o valor padrão, a refração se parecerá com a criada por vidros.




Por fim, configure o valor do Specular Level e do Glossiness para ficar adequado, a água é brilhante, então, deve colocar valores altos nos dois, eu estou usando 120 no Specular Level e 70 no Glossiness.




Você pode criar materiais de água mais aprimorados, mas apenas com estas configurações já fica adequado.
O material já está aplicado no Plane da piscina, então, basta renderizar para ver o resultado.
Como não tem nada para refratar, já que tudo é cinza, e também não tem céu para refletir, pois está com a cor preta padrão do Max, o resultado não parece muito satisfatório, mas é assim mesmo, o material está correto, o problema é o ambiente, os efeitos e os materiais dos outros objetos.
Se tivesse uma textura de azulejo na piscina, você já sentiria melhor a água, porque a refração ficaria nítida, você até pode aplicar um material assim para testar, mas por enquanto deixe com tudo cinza mesmo, para ver melhor o Caustics durante a configuração.
Agora vamos habilitar o efeito de Caustics na cena, acesse a janela Render Scene, teclando F10, selecione a ficha Indirect Illumination e habilite o Enable no grupo Caustics, como mostra a imagem abaixo, assim, os recursos de Caustics ficam disponíveis.
Habilite também o Maximum Sampling Radius. Não precisa modificar mais nenhuma configuração por enquanto. O valor 1 no Radius vai funcionar perfeitamente neste tamanho que estou trabalhando, quem trabalha em escala minúscula como metros, precisa diminuir bastante este valor.
Veja mais abaixo o grupo Light Properties, nele está a quantidade de Photons que serão emitidos pelas luzes da cena para gerar o Caustics, por padrão vem com 10 mil, que é muito pouco, mas vamos deixar assim para os primeiros testes.
Até o Max 8 tinha o Energy neste menu, no Max 9 o Energy mudou de nome, agora se chama Multipler e está junto com os parâmetros do Caustics.
Normalmente o valor do Energy é pequeno para o Caustics ficar bem evidente, mas por enquanto vamos deixar assim.


Renderize a imagem agora e veja, na hora do render ele faz a emissão de Photons, é super rápido, já que tem apenas 10 mil, e a imagem aparece com a água preta.
É normal, porque quando o Caustics está habilitado, por padrão a sombra não é mais gerada pela transparência do material e sim pelo Caustics. Você pode desabilitar essa opção nos recursos do Caustics, mas não fica adequado neste caso, deixe como está.
Já tem Caustics na cena, mas como são poucos Photons e estão muito fracos, não aparecem.
Volte nos parâmetros do Caustics e apenas aumente o Energy para 10, no caso do Max 9 ou superior, você deve aumentar o Multipler na frente do Enable dentro do grupo Caustics.
Renderize novamente e veja, agora o Caustics já aparece, mas como tem poucos Photons, eles ficam bem visíveis criando estas bolinhas na cena.

Aumentando a quantidade de Photons na cena, o efeito já fica bem mais suave, e aumentando o valor do Energy (Multipler depois do Max 9), o Caustics fica bem mais visível, deixando a água um pouco mais clara.
Coloque 20 no Energy (Multipler depois do Max 9), 200 mil nos Photons e renderize.
Uma parte do Caustics reflete na parede porque o material tem um certo grau de reflexão, se o material não tivesse reflexo, o Caustics seria gerado apenas na refração e ficaria apenas dentro da piscina.
É importante controlar corretamente a reflexão da água, porque se for muito forte, todos os Photons vão refletir e não vai gerar o Caustics no interior da piscina.

Você poderia ajustar o efeito na cena apenas com estes recursos, aumentando o Energy (Multipler depois do Max 9) e aumentando a quantidade de Photons na cena, dependendo da escala você teria que modificar também o valor do Radius, e poderia controlar os photons que refletem e refratam modificando a reflexão e a transparência do material.
Mas e se tiverem vários objetos emitindo Caustics na cena, você vai precisar fazer este ajuste da intensidade individualmente, não é o nosso caso, mas fica mais elegante ajustar a intensidade do Caustics por meio de Shaders.
Também é ruim ter que modificar o aspecto da superfície do material, se ele já está correto, para poder controlar o Caustics como quiser, então, usando Shaders você não tem estes problemas, vai apenas ajustar os Photons do efeito individualmente no material, sem ter que modificar o ajuste global do Energy (Multipler depois do Max 9) e sem ter que modificar as configurações de reflexo e transparência do material.

É bem simples, acesse o menu Mental Ray Connection na parte inferior do material Raytrace e desabilite o cadeado na frente do Slot Photon, em seguida, clique no botão deste Slot e escolha o Shader Photon Basic na janela que aparece.
A configuração do Shader Photon Basic é bem simples, mas você pode fazer composições com outros shaders e mapas para criar efeitos complexos.
No nosso caso só precisamos definir que os Photons devem ser bem intensos e que devem refratar bem mais do que refletir.
Portanto, você coloca um cinza bem claro no Transparency, para fazer a maioria dos Photons refratarem e apenas alguns refletirem. Se colocar preto no Transparency, mesmo com a superfície tendo aspecto transparente, os Photons iriam refletir como num espelho e não geraria Caustics no interior da piscina.


Agora precisamos deixar os Photons intensos, colocando branco no Specular os Photons ficarão com o máximo de intensidade definida no Energy (Multipler após o Max 9) na janela Indirect Illumination.
Então, com branco você ainda teria que colocar valores altos no Energy (Multipler após o Max 9), portanto, precisa ser mais claro do que branco, precisar ter valor maior do que 1.
Clique no quadro de cor na frente do Specular e coloque os valores manualmente em R, G e B. Com 2 os Photons ficam com o dobro da intensidade, com 3 ficam com o triplo e assim por diante, como se estivesse aumentando o Energy (Multipler após o Max 9).
Coloque algo em torno de 25 ou o valor que ficar adequado para o seu teste, ainda tem a possibilidade de mesclar os dois recursos, você pode aumentar o valor no Energy (Multipler após o Max 9) e também do Specular no Photon Basic, serão cumulativos.

Agora que colocou 25 no Specular, você precisa diminuir o valor que deixamos no Energy (Multipler após o Max 9), caso contrário, ficará muito intenso.
Eu estou usando 3 no Energy neste teste e 25 no Specular do Photon Basic.

Aproveite e aumente também a quantidade de Photons, para deixar o efeito mais detalhado, coloque 500 mil Photons e renderize a cena para você ver.
O Caustics aparece corretamente e com o aspecto característico de água, uma parte dos Photons está refletindo na parede, veja que este Caustics tem menos resolução do que o Caustics no interior da piscina, porque a maioria dos 500 mil Photons estão sendo usados para o Caustics na refração, o que acontece no interior da piscina, apenas uma pequena porcentagem está sendo usada para o Caustics na reflexão, deixando o Caustics da parede levemente granulado.
Você pode balancear esta divisão dos Photons configurando o tom de cinza no Transparency do Photon Basic, quando mais escuro for o tom de cinza, mais Photons serão refletidos, mas como o Caustics na reflexão é secundário neste caso, preferimos dar mais importância para o Caustics no interior da piscina, que aparece bem suave e detalhado. Numa animação você precisa dos dois Caustics bem detalhados, neste caso precisa colocar muito mais Photons, assim, ambas as partes ficariam com boa resolução.
No caso de maquete eletrônica não há necessidade, porque o Caustics na reflexão vai aparecer muito pouco com as texturas na parede.


Ainda não está legal, pois está faltando configurar a iluminação global da cena, essa parte eu explico nos tutoriais de GI e Final Gather aqui no site www.3d1.com.br, também explico nos tutoriais sobre o Shader Mad Physical Sky e sobre o Physical Sky após o Max 9. Mas neste caso é bem simples, só precisamos habilitar o Final Gather para poder gerar o efeito da Skylight, ela só funciona com o Final Gather habilitado, por enquanto só temos a MR Area Spot atuando sobre a cena.
Tecle F10 para abrir a janela Render Scene e acesse a ficha Indirect Illumination, habilite o Enable no grupo Final Gather, coloque 64 no Samples (Rays Per FG Point após o Max 9) e 2 no Max Bounces (Diffuse Bounces após o Max 9).
Pronto, assim o Final Gather está configurado, 64 Samples é um valor baixo, mas é bom para os testes, no render final você pode aumentar para 128 ou 256 se tiver objetos muito detalhados na cena.
Renderize a imagem e veja, ele faz uma pausa no render para calcular o Final Gather, no caso do Max 9 você pode ver um preview pixado da imagem enquanto o cálculo do Final Gather é efetuado, em seguida ele renderiza e aparece o efeito da Skylight na cena, deixando as sombras mais claras e toda a cena também.
Assim o nosso teste está pronto, para ficar melhor você precisa texturizar os objetos e aplicar um ambiente na cena, já que ao redor está apenas o fundo preto do Max e isso está refletindo na água.



Você precisa aplicar uma imagem HDR no Environment do Max ou no Environment do material da água, assim, em vez de refletir o fundo preto do programa, vai refletir essa imagem.



Na seção Texturas aqui no site www.3d1.com.br tem diversas imagens HDR panorâmicas justamente para este fim, eu estou usando a imagem Beach Pan.
Basta clicar no canal Environment do material Raytrace, escolher o mapa Bitmap e selecionar a imagem HDR no seu computador.



Na esfera de amostra do material parece que perdeu a transparência, mas não é verdade.



Você pode testar várias imagens para ver a que fica melhor, neste caso de cena externa é melhor usar uma imagem que tenha céu.
Agora, aplique pelo menos um material de azulejo no interior da piscina, é bem simples de fazer com o mapa Tile do 3ds Max, você coloca o mapa Tile no canal Diffuse do material, o ideal é que use também um material Raytrace, para ter um pouco de reflexão, você faz isso colocando um cinza escuro no canal Reflect.
No mapa Tile aplicado no Diffuse, você coloca a cor azul no azulejo e a cor branca no rejunte, só isso, e ajusta a quantidade de azulejos para formar o ladrilhamento.
Você pode ler mais sobre os mapas procedurais do 3ds Max, inclusive sobre o mapa Tile, no tutorial Material/Map Browser clicando aqui.

Faça uma cópia do mapa Tile para o canal Bump do material, assim, vai criar as saliências do rejunte, mas para isso você deve colocar a cor branca no azulejo e a cor preta no rejunte deste mapa aplicado no canal Bump.
Renderize a imagem e veja, como tem os azulejos você percebe nitidamente a refração e a água fica com aspecto mais real.

Por fim, texturize os demais objetos da cena, aplicando uma textura de pedra no piso ao redor da piscina e uma textura qualquer na parede do fundo.
Aumente o valor do Final Gather e ajuste o sistema de Antialiasing do Mental Ray para renderizar a imagem final.

Se você não sabe ajustar o sistema de Antialiasing do Mental Ray, está disponível para download gratuito o terceiro capítulo do vídeo curso de Mental Ray da 3D1, que explica justamente como configurar todos os recursos deste sistema. Clique aqui para acessar a página de download.

Renderize a imagem final e veja o resultado.



Seria interessante que você desligasse o efeito de Caustics em seguida e renderizasse novamente apenas com o efeito de iluminação global, para ver a diferença e a falta que Caustics faz em cenas como essa.

No vídeo curso de Mental Ray da 3D1 você aprende todos os recursos e detalhes deste render, inclusive diversas técnicas para iluminação externa, os recursos das luzes MR Sun e MR Sky e também as técnicas para cenas internas, além dos principais Shaders para criar materiais mais complexos como vidro jateado, metal escovado, materiais que emitem luz, entre outros.

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Elis Comentou em 09/12/2013 23:28 Ver comentário
MOCZAK Comentou em 06/12/2013 16:57 Ver comentário
new Comentou em 06/12/2013 16:35 Ver comentário
MOCZAK Comentou em 06/12/2013 16:01 Ver comentário
new Comentou em 25/11/2013 14:35 Ver comentário
MOCZAK Comentou em 25/11/2013 12:23 Ver comentário
new Comentou em 08/05/2012 18:07 Ver comentário
lisete Comentou em 07/05/2012 20:26 Ver comentário
Andre Vieira Comentou em 25/06/2011 15:34 Ver comentário

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