Tutoriais - 3ds max avançado

Physical Sky e DayLight

Muita gente acha que só pode criar céu físico no Mental Ray 3.5 que vem no Max 9, mas não é verdade, o Mental Ray é um render que permite aditivos feitos por qualquer pessoa, basta escrever um Shader.
Assim que a técnica de Physical Sky foi criada, o Mental Ray já ganhou Shader para fazer isso.
Os Shaders são códigos à parte, eles não precisam vir com o programa como vem no Max 9 e não precisam ser para uma versão específica do Mental Ray, a partir de determinada versão, o Shader é aceito por todas as outras versões posteriores e também por outros programas que tem o Mental Ray integrado, como o Maya e o SoftImage XSI.

O Shader que cria céu físico no Max 9 é muito bom, mas o Shader Mad Physical Sky também é e permite criar o mesmo efeito no Max 6, 7 e 8, que não contam com este Shader que o Max 9 tem.
O Mad Physical Sky pode ser usado no Max 9 também sem o menor problema e nas futuras versões

Instalar um Shader é super simples, ele é composto por dois arquivos, uma DLL e um arquivo com a extensão MI.
Copie o arquivo com extensão DLL para a pasta 3dsmax>mentalray>shaders_autoload>shaders
Copie o arquivo com a extensão MI para a pasta 3dsmax>mentalray>shaders_autoload>include

O 3ds max deve estar fechado, depois que copiar os arquivos, abra o 3ds max para ele carregar e ler o novo Shader.
Agora podemos começar a trabalhar, já que o Mad Physical Sky está instalado.
Para os testes vamos precisar de uma cena, se você tiver uma maquete disponível, pode usar para testar, se não tiver, então, crie uma cena simples como a mostrada na imagem abaixo.
Eu coloquei um Plane como piso e coloquei dois Boxes, um Teapot, um cilindro fino e duas Spheres em cima.
Se você vai usar uma maquete sua, então, crie pelo menos uma esfera na calçada ou no jardim, porque vamos usá-la para refletir o céu e ver se está funcionando corretamente. Também é bom criar o cilindro fino em algum lugar, para testar a sombra, caso não tenha algum objeto assim na sua cena, como um poste de luz, por exemplo.
Agora vamos aplicar materiais para poder testar melhor, então, selecione todos os objetos e aplique um material cinza padrão.
Em seguida, selecione outra esfera de material, clique no botão Get Material e escolha o material Raytrace, que é o melhor para criar reflexos polidos.
Para criar cromo com ele é bem simples, basta colocar a cor branca no parâmetro Reflect.
Mas para ficar melhor, coloque mais brilho, aumentando o valor do Specular Level para 90 e o valor do Glossiness para 70, assim como mostra a imagem abaixo.
Aplique este material cromado nas duas esferas da cena ou em quantas esferas você tiver criado na sua.
Agora vamos criar a iluminação para cenas externas usando o sistema de DayLight, que existe no 3ds max desde a versão 5, quando foi adicionado o sistema de Radiosity.
Inicialmente ele foi desenvolvido para ser usado com o Radiosity, mas é perfeitamente compatível com o Mental Ray, assim como quase todos os recursos do 3ds max.
Além do DayLight existe outro sistema de iluminação para cenas externas chamado de SunLight, ambos fazem a mesma coisa, a única diferença é no tipo de luz que cada um usa.
O SunLight é mais antigo, existe desde as primeiras versões quando não havia o Radiosity, portanto, ele trabalha apenas com uma luz Direct, já que não havia SkyLight e nem luzes Photometrics.
Mas ele também pode ser usado sem problema, basta colocar uma SkyLight na cena para gerar o efeito de iluminação global, ou seja, iluminação que vem de todos os lados como faz a cúpula do céu.
No nosso caso vamos usar o DayLight, ele fica no painel Creat>Systems como mostra a imagem abaixo.
Selecione o botão do DayLight, clique na Viewport Top e arraste, você verá a criação do Compass, que é uma rosa dos ventos, e verá a criação de um sistema composto de luzes.

Tanto o sistema SunLight quanto o sistema DayLight, oferecem uma janela de configuração da posição global, para você definir em que ponto do planeta deseja simular a iluminação, pois a iluminação muda de acordo com a posição no globo terrestre.
Para fazer isso você deve acessar o painel Motion com o DayLight selecionado, assim, aparecem as configurações de dia, mês, ano e hora, além do botão Get Location.
Clique sobre este botão para abrir a janela de posicionamento global, como mostra a imagem ao lado.
Seleciona South America na lista Map e clique sobre a área da cidade de São Paulo no mapa, ou Rio de Janeiro, ou Salvador, ou Porto Alegre ou Brasília, assim, aparece o nome da cidade na lista City do lado esquerdo.

Se você estiver muito distante de uma destas cidades, não terá a opção no mapa, neste caso, você pode desligar a opção Nearest Big City e clicar livremente sobre o mapa, ainda poderia definir manualmente a Longitude e a Latitude da posição global que deseja simular, em vez de usar este recurso. Logo abaixo do botão Get Location tem as opções de latitude e longitude.
Se você dispõe de um GPS, pode colocar a localização exata da propriedade.
Depois que o sistema DayLight ou SunLight foi criado, você precisa alinhar o norte do Compass com o norte da sua cena, para o sol ficar na posição correta em relação ao terreno.
Esta informação da direção norte está disponível em todos os projetos 2D padrão de prefeitura desenhados no AutoCAD.
Para alinhar o norte do Compass com o norte da cena, você deve selecionar o Compass e usar o Rotate, as luzes lincadas no Compass vão girar junto acompanhando a rotação.
Selecione o DayLight clicando nas luzes dele ou teclando H para selecionar pelo Select By Name.






Em seguida, acesse o painel Modify, abra a lista Sunlight e escolha a luz IES Sun, depois abra a lista Skylight e escolha a luz IES Sky, como mostra a imagem ao lado.






Por padrão vem uma luz Direct como Sunlight e uma luz Skylight. Você poderia usar com estas luzes sem problema, mas a IES Sky é melhor do que a SkyLight.






No caso da IES Sun e da Direct Light, acaba dando na mesma, porque ambas não criam sombra suave como a MR Sun cria no Max 9, mas não tem problema, vamos ver como resolver isso mais para frente.
Ainda no painel Modify com o DayLight selecionado, você percebe que as configurações das luzes Sun e Sky estão juntas neste menu.

No menu Sun Parameters você configura a sombra, a cor e a intensidade da IES Sun, e no menu IES Sky Parameters você configura a cor e a intensidade da luz IES Sky.
Aqui temos alguns problemas.

Quando o sistema DayLight está usando o posicionamento global automático, definido na janela com o mapa, você não pode configurar a intensidade do Sun e ele é forte demais, tudo vai ficar branco na cena, para ficar certo tem usar o Exposure Control e eu não gosto de usar ele, então, prefiro diminuir o Multipler das luzes e trabalhar normalmente.
Seja como for, a sombra da IES Sun sempre vai ser \"dura\", com os cantos bem definidos, mesmo que o sol esteja num ângulo baixo, ou seja, não poderá deixar a iluminação com aspecto de dia nublado, que é uma iluminação ideal para foto externa.

Então, vamos colocar a cor preta na IES Sun, assim, é como se ela estivesse desligada.
Na IES Sky você coloca 0,15 no Multipler, para não ficar muito claro.

A intensidade da IES Sky vai influir na intensidade do céu, mas com o Shader Mad Physical Sky você pode controlar essa intensidade separadamente, então, o importante neste momento é deixar a iluminação adequada na cena, independente se o céu vai ficar mais escuro do que deveria.
Agora vamos aplicar o Shader Mad Physical Sky na cena, é bem simples, mas precisa estar com o Mental Ray habilitado como render, para fazer isso você deve abrir a janela Render Scene teclando F10 e acessar o menu Assign Renderer.
Clique no botão com 3 pontinhos em frente ao item Production e escolha o Mental Ray na lista.
Com o Mental Ray habilitado, abra o Material Editor teclando M e selecione uma esfera de amostra vazia, em seguida, clique no botão Get Material e encontre o Mad Physical Sky na lista do Material/Map Browser, como mostra a imagem abaixo.
Clicando duas vezes sobre o Shader Mad Physical Sky, ele passa para o lugar da esfera de amostra no Material Editor.
Em seguida, abra o Environment teclando 8. Arraste o Shader Mad Physical Sky até o botão None do Environment Map, soltando o mouse sobre este botão, vai aparecer uma janelinha perguntando se deseja copiar ou criar uma instância.
Escolha a opção Instance, para quando você modificar os parâmetros do Shader no Material Editor, também modificar a cópia que está no Environment.
Agora precisamos configurar o Mental Ray para renderizar a cena, nesta etapa tem muitas opções e diversas questões envolvidas, mas não tem como explicar aqui, daria para fazer muitos tutoriais só sobre este assunto.


No video curso de Mental Ray disponível aqui na 3D1 tem todas estas opções explicadas detalhadamente.


No nosso teste eu vou explicar uma forma super simples de configurar o Mental Ray para cenas externas, mostrando como não é verdade que ele é complicado, a parte complicada é a composição de materiais complexos com Shaders, mas a configuração do render eu acho que é mais fácil do que todos os outros que eu já estudei.


Abra a janela Render Scene teclando F10 e acesse a ficha Indirect Illumination, habilite o Enable do Final Gather e coloque 64 Samples, pois estamos apenas testando, no final você vai aumentar este valor para obter uma imagem sem manchas.
Coloque também o valor 2 no campo Max Bounces.
Apenas com esta configuração você já consegue o resultado esperado, renderize a cena e veja.
Mas normalmente a imagem vai ficar serrilhada, pois o sistema de Antialiasing do Mental Ray vem com uma configuração baixa para os testes.

Você pode aprender a usar o sistema de Antialiasing do Mental Ray assistindo ao terceiro capítulo completo do vídeo curso de Mental Ray da 3D1, que está disponível para download gratuito clicando aqui.

Por enquanto que estamos testando, é melhor deixar a imagem serrilhada mesmo, para ganhar tempo de render.
Mesmo usando configurações super baixas no Final Gather, o resultado fica adequado, apenas aparecem algumas manchas no sombreamento da cena.
Se você reparar na imagem, principalmente nas esferas cromadas, verá que o céu aparece corretamente, mas o sol não está na posição adequada, não está respeitando a posição da nossa luz.
Ainda vai perceber que o céu não se modifica com a mudança das horas no painel Motion.
Isso acontece porque você precisa indicar para o Shader qual é a luz que representa o sol.
Então, tecle M para abrir o Material Editor, selecione o Shader e encontre o botão Sun na parte inferior do menu.
Clique sobre este botão e clique sobre as luzes do DayLight na Viewport.
O nome da Sun aparece no botão e agora o Shader identifica a nossa luz.
Renderize a imagem e veja, agora o halo brilhante criado pelo sol na atmosfera aparece refletido na esfera cromada, respeitando a posição da luz.
Se você acessar o painel Motion e modificar o horário para 17 horas ou 8 horas da manhã, o céu vai se comportar como o entardecer ou o amanhecer, deixando o sol dourado no horizonte.
Muita gente se incomoda com o Ground, que é este piso marrom que o Shader cria, mas o Shader está certo, porque o céu não passa para baixo do chão, o Ground serve para identificar a linha do horizonte. Você tem a opção de desligá-lo, mas neste caso vai aparecer uma cor rosa no lugar.
O ideal é manter ligado e modificar a cor do Ground conforme a necessidade. Isso é feito no quadro de cor na frente do parâmetro Ground Color no menu do Shader.
Mas normalmente não precisa mudar isso, porque o Gound nem vai aparecer, basta fazer a cena corretamente, com um Plane grande como piso, assim, o piso do Plane vai ocupar todo o chão e vai tampar o Ground criado pelo Shader, como mostra a imagem abaixo.
Você pode usar a opção de Scale no grupo Render Multiplers do Plane, para criar um Plane grande apenas no Render.
Mas ainda tem a questão do entorno da sua cena, normalmente você vai criar árvores ao redor, ou vai aplicar a imagem de uma cidade num Plane no fundo da cena, assim, o \"fechamento\" será feito perfeitamente e o Ground nunca vai aparecer.
Quando o Ground aparecer, é porque o \"fechamento\" da cena não foi feito corretamente.
Como eu disse no início, você pode controlar a intensidade do céu independente da intensidade da Skylight, portanto, depois que a intensidade da Skylight estiver correta para iluminar adequadamente a cena, você pode deixar o céu mais claro aumentando o valor do parâmetro Exposure. O Turbidity controla a modulação da cor do céu, ele também tem influência na intensidade, você pode modificar cada um destes parâmetros e renderizar para ver como funciona, o Turbidity tem um funcionamente levemente parecido com o Red/Blue Tint do Shader Physical Sky que vem a partir do Max 9.
Você ainda tem o Gama para controlar a saturação e o contraste do céu, modifique um pouco os seus valores e renderize para ver o resultado.
Os demais parâmetros permitem controlar a exposição e o Gama individualmente em cada processo do render, por exemplo, você poderia deixar o céu mais claro apenas nas reflexões se habilitar os recursos do Reflection Override.
Como eu disse no início, o sistema DayLight até o Max 8 não tem as luzes MR Sun e MR Sky, que só estão disponíveis a partir do Max 9, isso não é problema, porque a IES Sky cumpre bem o seu papel.
Já a IES Sun não, porque além do problema de não ter controle da intensidade usando o sistema de posicionamento global, ainda gera sombra \"dura\", impedindo a simulação de dias mais nublados que geram sombras difusas e ficam ideais para foto.
Podemos resolver isso de muitas formas, tanto com recursos oferecidos pelo 3ds max como por recursos oferecidos pelo Mental Ray.
Mas uma forma simples de resolver isso é adicionando outra luz no sistema DayLight.

Se você diminuir um pouco o tom de cinza usado na cor da IES Sun, deixando um cinza bem escuro, quase preto, vai aparecer a sombra da IES Sun, porque ela volta a atuar na cena.
Se colocar uma cor muito clara, a cena ficará toda branca.
Veja como a sombra é muito perfeita, mesmo quando está distante do objeto, como mostra a sombra do cilindro no Teapot.
Ela deveria ficar com as bordas um pouco borradas, mesmo num dia mais ensolarado, mas isso não acontece com a IES Sun, como mostra a imagem abaixo.

Ainda tem outras formas para a IES Sun atuar na cena sem deixar tudo branco, você poderia aplicar um Light Shader para controlar a cor e a intensidade da IES Sun, mas a sombra continuaria muito definida.
Ainda poderia desabilitar o sistema de posicionamento global, clicando na opção Manual no menu DayLight Parameters.
Neste caso você poderá ajustar a intensidade da IES Sun, mas não poderá mais modificar a posição da luz com as horas no menu Motion, será necessário modificar a posição da luz manualmente, vai funcionar da mesma forma, o céu vai identificar a posição da luz e vai se modificar de acordo com ela, só que a somba continua \"dura\".
Até agora só a IES Sky estava atuando na nossa cena, a IES Sun estava apagada com a cor preta. Não queremos que ela atue na cena, porque a sombra não é adequada, então, volte para preto na cor, não aplique Light Shader, não desabilite o sistema de posicionamento global, não mude nada, podemos resolver facilmente apenas adicionando outra luz no Daylight.
Crie uma luz MR Area Spot na Viewport, em seguida, selecione o DayLight e acesse o menu Group>Assembly, como mostra a imagem abaixo.
Selecione a opção Open para abrir o grupo do DayLight, pois o Assembly é um grupo especial para luzes.
Agora você pode selecionar as luzes do DayLight de forma independente.
Selecione a MR Area Spot e clique no ícone do Align, também pode acessar o Align pelo menu Tools ou teclando ALT+A.
Em seguida, clique nas luzes do DayLight, aparece a janela do Align, basta marcar os eixos X, Y e Z e habilitar as oções Center nos dois quadros logo abaixo.
Assim, a MR Area Spot é centralizada com as luzes do Day Light.
Só falta alinhar o Target, portanto, selecione o Target da MR Area Spot, clique no Align novamente e selecione o Compass, para alinhar com ele, que é o centro do sistema.
Agora, selecione a MR Area Spot, clique no ícone Select And Link e faça o link da Spot com o Daylight, pode lincar com qualquer uma das luzes dele.
Pronto, se você modificar as horas no sistema do DayLight, a MR Area Spot acompanha perfeitamente.
Você pode até fechar o Assembly se quiser, mas é melhor deixar aberto, para ter acesso as configurações da MR Area Spot, porque agora ela faz parte do sistema e será agrupada junto, mas as suas configurações não ficarão disponíveis no menu Modify como ficam as das luzes próprias do sistema.
A cena não deve ter ficado boa com a MR Area Spot sem configuração, você precisa diminuir bastante o Multipler dela, para deixar bem fraca, já que a maior parte da iluminação é gerada pela Sky, você pode balancear isso entre as duas luzes ajustando a intensidade de cada uma, poderá deixar a SkyLight mais fraca para aumentar a intensidade da MR Area Spot sem estourar a iluminação da cena.


No meu teste eu deixei a IES Sky com 0.15, como configuramos no início, e coloquei 0.3 na MR Area Spot, ainda troquei a cor dela para um laranja bem leve, você pode fazer testes com a cor para deixar a cena com o aspecto que quiser.


Ainda tem outra questão, o cone da Spot deve englobar toda a parte importante da cena, mas não deve ser aberto para englobar todo o entorno até o horizonte.
Com o cone apenas sobre a parte central e principal, as sombras serão geradas apenas nessa área, mas vai aparecer o círculo da luz, o que não é correto no sol, que deve iluminar tudo.


Então, acesse o menu Spot Light Parameters e habilite a opção Overshoot, assim, toda a cena será iluminada pela Spot, mas só onde está o cone vai haver o Raytrace das sombras, ganhando tempo de render.
A sombra ainda deve estar \"dura\", dependendo da escala da sua cena, porque é necessário configurar o tamanho da área de luz para gerar sombra suave.
Acesse o menu Area Light Parameters da MR Area Spot, ela precisa estar selecionada para aparecer os seus menus no painel Modify.
Mude para Disc na lista Type, que por padrão vem com a opção Rectangle.
Abaixo fica disponível o parâmetro Radius, clique na setinha na frente dele e arraste para aumentar o valor, assim, você verá um círculo azul ao redor da luz na Viewport, só aparece enquanto você estiver pressionando as setinhas (Spinners).
O tamnho adequado depende da escala da sua cena, quanto maior o círculo, mais borrada serão as sombras, é necessário fazer alguns testes para ajustar corretamente de acordo com a sua cena.
Veja nos exemplos abaixo como a sombra fica difusa e mais realista dessa forma.
Se a sombra ficar granulada, você pode aumentar a qualidade dela nos parâmetros U e V Samples que ficam no menu Area Light Parameters da luz.
Por padrão vem com 5 e é um bom valor, vale lembrar que o sistema de Antialiasing ajuda a suavizar a sombra no render final, portando, você deve definir essa qualidade depois que já estiver com o sistema de Antialiasing configuado.

Você pode aprender a usar o sistema de Antialiasing do Mental Ray assistindo ao terceiro capítulo completo do vídeo curso de Mental Ray da 3D1, que está disponível para download gratuito clicando aqui.

Para o render final você deve aumentar o valor dos Samples no Final Gather, estamos usando apenas 64 nos testes, por isso aparecem as manchas, aumentando para 256, dependendo dos detalhes da cena pode ser necessário usar 512, ficará suave.
O ideal é ajustar corretamente o Radius do Final Gather, para conseguir o melhor resultado com o menor valor de Samples possível, mas para explicar isso precisa de outro tutorial.

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 do Max 9 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.
Ainda tem uma questão importante que é levantada com frequência pelos leitores no fórum, a criação de nuvens no céu físico.
Isso pode ser feito com facilidade aplicando uma imagem de céu panorâmico no Exposure do Shader Mad Physical Sky, não vai interagir com o céu da mesma forma que eu explico no tutorial do Shader Physical Sky que vem a partir do Max 9, mas fica muito bom.
Lembre-se de modificar para Environ e escolher Spherical Map na lista do menu Coordinates no mapa Bitmap, para a imagem ser aplicada de forma esférica envolvendo a cena.
Com a imagem no Exposure o céu deve ficar todo branco, porque a exposição passa a ser controlada pelas cores da imagem e ficará muito intenso, então, você acessa o menu Output do mapa Bitmap que usou para aplicar a imagem e controla a exposição pelo RGB Level, assim, você não deixa a iluminação estourar e as nuvens da imagem aparecem no céu.
Pode ser necessário modificar o Turbidity para ajustar a coloração e também o Gama, para ajustar o contraste e a saturação, isso depende da imagem aplicada no céu.
No meu exemplo eu usei 3 no Turbidity e 1.5 no Gama, o valor do Exposure não tem mais ação depois que a imagem é aplicada, porque a exposição passa a ser controlada pela imagem, por isso que você deve usar o RGB Level para controlar a exposição.

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Andre Vieira Comentou em 25/06/2011 15:33 Ver comentário

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