Artigo publicado na edição 69 da revista Digital Designer e atualizado para publicar aqui.


Continuando o estudo da matéria anterior, ainda usando a mesma cena de exemplo, vamos ver como proceder para configurar o Final Gather, que é o recurso usado para suavizar o mapa de Photons e oferecer maior realismo na cena.

Configurando o Final Gather:


Figura 15
Da mesma forma que no Global Illumination, é possível usar apenas o Final Gather para gerar radiosidade na cena.

Desligue o Global Illumination (GI) e delete o Box que separa o ambiente, volte o Box vermelho no canto da parede e habilite o Enable do Final Gather, na mesma janela Indirect Illumination até o Max 6 e no menu Final Gather após o Max 7 (figura15).

O Samples controla a qualidade do Final Gather. Quanto maior for este valor, mais suave fica a iluminação, mas também maior é o tempo de renderização. Normalmente usamos algo entre 10 e 100 durante as renderizações de teste, e aumentamos para 1000 ou mais na renderização final, deixe com 100 por enquanto.

Os parâmetros de Max Radius e Min Radius permitem controlar a amplitude do raio usado pelo Final Gather. Diminuindo estes valores melhora a qualidade do cálculo, mas aumenta o tempo de renderização, aumentando estes valores diminui a qualidade do Final Gather, mas melhora o tempo de renderização, mantenha desabilitado por enquanto.

O Fast Lookup (Slower GI) é usado quando vai salvar o arquivo do Final Gather, para ganhar tempo nas renderizações posteriores.

O Preview (No Precalculations) faz o Mental Ray desprezar os cálculos prévios e renderizar a imagem direto, isso gera diferenças entre os Buckets de Render, criando blocos na imagem, mas permite uma renderização bem mais rápida.

O Rebuild, quando habilitado, calcula o Final Gather a cada renderização, se tem o arquivo com o cálculo gravado, pode usa-lo desabilitando o Rebuild e habilitando o Use File. No Max 7 isso ficou melhor, tem um grupo próprio para o Final Gather Map e você pode deletar o mapa salvo clicando no botão com o X. O Rebuild tem a mesma função e o Use File também, mas agora estão juntos.

O Use Falloff (Limits Ray Distance) é usado para limitar o tamanho dos raios em cenas externas, que não são totalmente englobadas por geometria.

Da mesma forma que no Global Illumination, é possível configurar a quantidade de reflexões e refrações do Final Gather, usando seu próprio Trace Depth. O Reflections, o Refractions e o Sum funcionam da mesma forma que expliquei na matéria sobre Photons, mas aqui se referem ao traçamento do Final Gather. Após o Max 7 o Sum trocou o nome para Max Depth. Após o Max 7.5, com o Mental Ray 3.4, o Trace Depth ganhou mais um recurso, o Max Bounces, que permite gerar uma mesclagem de cores mais intensa usando apenas o Final Gather, é indicado para criar GI em cenas externas.

Figura 16
Renderizando a cena vai sentir que não tem radiosidade, o Final Gather é mais sutil que o Global Illumination, aumentando o valor dos parâmetros a radiosidade se torna visível.
Agora muda bastante do Max 6 para o Max 7 e 8, até o Max 6 você tinha acesso ao Light Properties apenas com o Final Gather habilitado, após o Max 7 só tem estes recursos se os Photons estiverem habilitados também. Veja abaixo as duas formas de configurar.

No Max 6 é assim:

Modifique o Energy para 800 mil, isso deixa o efeito de radiosidade mais intenso. Diminua o valor de Decay para 1.5, fazendo a energia demorar mais para se dissipar, e renderize a cena.

A imagem vai ficar manchada porque tem apenas 100 nos Samples, se usar valores entre 500 e 1000, a imagem fica suave e você percebe a radiosidade mesclando a cor do Box na parede, é bem tênue (figura16). Clicando com o botão direito do mouse sobre a imagem, pode ver a porcentagem de vermelho nessa área, no meu exemplo ficou cerca de 10 % maior que o azul e o verde; as três cores que formam todas as outras na imagem.

O Final Gather sozinho também deixa os objetos manchados, com um aspecto de sujeira, principalmente no encontro das paredes com o teto e o piso, nos cantos, e nos detalhes dos objetos mais complexos.

Após o Max 7 fica assim:

Basta modificar o valor do Max Bounce para 1 e aumentar o valor de Max Depth para 6, pois adicionando 1 no Bounce, você precisa somar o mesmo valor no Max Depth, para manter o número de 5 reflexões, definidas no Max Reflections. O Max Depth define o número máximo de operações que os raios do Final Gather podem efetuar.
O efeito de radiosidade, de mesclagem das cores, será muito mais intenso. Quanto maior o valor do Max Bounces, mais intenso é o efeito de radiosidade. Lembre de somar o mesmo valor no Max Depth.
Este recurso não é indicado para usar em cenas internas, ele é uma alternativa ao Photon Map para cenas externas, pois nesta situação você precisa de muitos Photons e exige muito tempo de render, sendo assim, é normal usar apenas o Final Gather para cenas externas, com este recurso você pode ter uma mesclagem de cores mais intensa sem usar o Photon Map

Global Illumination com Final Gather:

Figura 17

O melhor resultado é obtido usando os dois juntos. Com o Final Gather suavizando o Photon Map do Global Illumination, é possível usar valores menores para o Photons e Radius. O Final Gather funciona como um Super Sampling para os Photons, a cena fica limpa e perfeita, mas aumenta o tempo de renderização.

Agora que já conhece os parâmetros dos dois, vamos usar uma cena com objetos mais complexos, para mostrar como fazer a configuração da imagem.

Nos objetos foram aplicados materiais Standard comuns do 3DS Max, sem nenhuma configuração especial, e apenas uma luz Omni comum, com sombra tipo Ray Traced Shadows habilitada, sobre a luz coloquei um Plane com material branco auto-iluminado, para indicar a posição da fonte luminosa (figura17).

Figura 18

É importante lembrar que, se importar objetos de outros programas ou abrir objetos criados em versões mais antigas do 3DS Max, eles não estarão com as configurações de GI (Global Illumination) habilitadas para o Mental Ray. Então você deve clicar com o botão direito sobre eles, escolher a opção Properties e acessar a ficha Mental Ray, nela é possível habilitar Generate Global Illumination e Receive Global Illumination, definindo que o objeto gera e recebe GI respectivamente (figura18).

Figura 19

Se usar o que viu até agora na geração do mapa de Photons, para solucionar a iluminação apenas com o Global Illumination, percebe-se que a radiosidade é gerada, mas as áreas em sombra ficam muito escuras, também é difícil de diminuir as manchas de alguns lugares, como o teto, que recebe muita iluminação indireta (figura19).

Figura 20

Se usar apenas o Final Gather, não aparecem as manchas no teto, mas o efeito de radiosidade fica atenuado e as sombras continuam escuras (figura20), com baixo Samples surgem manchas nas áreas em sombra, nos cantos das paredes, no encontro com o piso e o teto, e nas saliências dos objetos mais complexos, como o corpo da coluna.
Usando o recurso de Max Bouce, disponível a partir do Mental Ray 3.4 (Max7.5), você pode gerar o efeito de radiosidade de forma mais intensa apenas com o Final Gather, mas leva muito mais tempo de render do que configurando os Photons adequadamente e o efeito não tem a mesma precisão e qualidade.

Figura 21

Usando o Global Illumination junto com o Final Gather, pode-se resolver estes problemas que cada um apresenta, muda um pouco a forma de configurar, não precisa suavizar muito os Photons com o Radius e o Photons do Global Illumination, porque o Final Gather vai fazer isso, se deixar os Photons muito suaves, o tempo de render é maior, mas também se estiverem muito pequenos, o Final Gather tem mais dificuldade para suavizar, exigindo mais Samples e aumentando o tempo de render.

Vamos configurar a cena desde o início. Habilite o Global Illumination, coloque 100 no Samples para as renderizações de teste, e ligue a opção Radius, mantendo o valor 1.

Renderizando a imagem vemos a distribuição dos Photons (figura21), 10 mil é muito pouco para essa cena, veja como tem áreas grandes sem nenhum Photon. Note também como a cor dos Photons é igual a cor dos materiais aplicados na cena, não tem nenhum Photon verde no exemplo, porque não há nenhum material nessa cor, se a parede vermelha fosse verde, os Photons vermelhos seriam verdes.

Figura 22

Aumentando o valor de GI Photons e o número de reflexões no Max Tree Depth, conseguimos preencher melhor a cena com os Photons.

Ficam um pouco tênues, porque estão com pouca energia, então deve-se também modificar o parâmetro Energy, para aumentar a intensidade, ajudando atenuar as áreas em sombra (figura22). Consequentemente deve diminuir um pouco o Multipler da luz, para não deixar ?estourar? a iluminação.
A partir do Max 7 o valor do Multipler interfere na intensidade dos Photons também, o que não acontecia no Max 6, portanto, aumentando o Multipler da luz, os Photons ficam mais intensos, aumentando apenas o Energy, a luz continua igual e apenas os Photons ficam mais intensos.

Figura 23

Estando com a imagem desta forma, pontilhada de Photons, você aumenta um pouco o valor do Radius, para eles começarem a se mesclar, depende da escala da cena, depois faz uma renderização para salvar o Photon Map, assim não será calculando novamente, já que está adequado.

Encontre o Photon Map no grupo Photon (Caustics & GI) (figura23), clique no botão com 3 pontinhos na frente do item Use File (Após o Max 7) ou Save (No Max 6), que está desligado, e escolha um nome para o mapa de Photons, o mapa será gravado na próxima renderização, o item Rebuild fica desabilitado.

Figura 24

No Max 6 você precisa clicar no botão com 3 pontinhos na frente do Load, logo abaixo do Save, e escolher o arquivo que foi salvo para usar nas próximas renderizações. Após o Max 7 isso não é necessário, se tem um mapa no Use File, ele usará o mapa, se não tem, ele calcula o mapa na hora. Durante os testes com o Final Gather não vai mais calcular o Photon Map, apenas o Final Gather.

Clique no Enable do Final Gather, para começar o ajuste da suavização dos Photons, coloque 100 em Samples para testar, aumente um pouco as reflexões no Max Depth do Final Gather, e renderize a cena.

A imagem já aparece com os Photons suavizados e tem um aspecto mais natural, as manchas são normais com o Samples tão baixo, aumentando este valor elas somem e consegue uma imagem limpa (figua24). Quanto maior o valor de Samples, mais suave é a iluminação, mas também maior é o tempo de renderização.

Você pode modificar os valores do Energy e do Decay, para fazer um ajuste fino na iluminação, e também o Multipler da luz se necessário.

É possível obter tempos melhores de renderização com a mesma qualidade, se ajustar com cuidado os valores de Max e Min Radius do Final Gather. Eles também dependem da escala da cena, e normalmente o valor de Min Radius fica em torno de 10% do valor de Max Radius, fazendo alguns testes não é difícil encontrar o melhor valor, olhando o tempo de render e a qualidade da imagem.
No vídeo curso de Mental Ray, disponível aqui na seção CDs da 3D1, eu explico todos os recursos das fichas de render do Mental Ray e os principais Shaders, além de técnicas envolvendo HDRI, Volume Caustics, entre outros, você pode ver a descrição completa do conteúdo na seção CDs.