3ds Max Design 2012 para usuarios de AutoCAD

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1 3ds Max Design 2012 para usuarios de AutoCAD Fernando Montaño La Cruz

2 3ds Max Design 2012 Lección 1 para usuarios de AutoCAD Lección 8: Iluminación Contenido de esta lección: 8 videos / duración: 63 min. 1 PDF 3 archivos de prácticas (.MAX). En esta lección aprenderás a: Simular iluminación indirecta. Simular iluminación interior y exterior. Simular la luz diurna y nocturna. Instalar y usar archivos de luminarias de SIMES. Añadir luces fotométricas. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 2

3 Introducción La iluminación de una escena 3D es muy importante; una mala iluminación puede arruinar al mejor de los proyectos y por el contrario, una buena iluminación puede mejorarlo y lograr que deslumbre. 3ds Max ofrece muchas herramientas y funciones para simular iluminaciones de todos los tipos, tanto realistas como ficticias. Antes de iluminar una escena es conveniente conocer cómo se comporta la luz en el mundo real. La luz es energía electromagnética, radiante, producida por una fuente (sol, lámpara, vela, etc.) que se propaga siguiendo un comportamiento dual: como radiación electromagnética y como partículas. Cuando la luz choca contra la superficie de un objeto puede desviarse, continuar o absorberse, según las propiedades moleculares del objeto. Parte de la luz desviada puede ser captada por los ojos de un observador y su cerebro decodificará la información, permitiendo "ver" la superficie en cuestión. Nota: Siempre consideraremos la iluminación como la cantidad de luz que llega al ojo del observador. Daremos este concepto por válido y en adelante estará implícito cada vez que la mencionemos; por ejemplo, al referirnos a la iluminación de un objeto, en realidad nos estaremos refiriendo a la porción de luz que rebota en el objeto, llega al ojo del observador y es decodificada por su cerebro. Iluminación directa e indirecta La iluminación directa es la cantidad de luz que recibe una superficie directamente de la fuente que la emite, sin que existan obstáculos. Dicha cantidad de luz está relacionada con la intensidad de la fuente emisora, con la distancia entre el objeto y la fuente y con el ángulo de incidencia. Esta iluminación es relativamente simple de calcular y fue el primer modelo de iluminación empleado por las aplicaciones 3D. Los rayos de luz que inciden en una superficie, en parte son reflejados y en parte absorbidos por ésta. Cuanto mayor sea la luz reflejada, más luz llegará al observador y más clara se verá la superficie, y a la inversa, cuanta mayor luz absorba un cuerpo, más oscuro se verá el mismo. El aspecto de una superficie depende de la luz recibida en combinación con las propiedades del material (color, relieve, transparencia, etc.). Los rayos reflejados que no llegan al ojo del observador, pueden seguir rebotando e iluminando otras superficies hasta agotar su energía, si bien la potencia de esta luz es mucho menor que la del primer impacto, la suma de todas estas interacciones secundarias es la que le permite, por ejemplo, ver debajo de un escritorio o iluminar homogéneamente un ambiente con una o dos lámparas. A este fenómeno se lo conoce como iluminación indirecta y resulta un poco más compleja de calcular. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 3

4 Para calcular la iluminación indirecta y lograr mayor realismo se utilizan distintos procedimientos basados en algoritmos matemáticos. 3ds Max dispone de varios procedimientos para hacer estos cálculos: Final Gather: Este procedimiento utiliza el motor de render Mental Ray; si bien la simulación de la luz indirecta no es físicamente exacta, lo hace con mucha velocidad y es muy fácil de configurar. (Es el método predeterminado al utilizar Mental Ray como motor de render.) Photon Map: También se lo utiliza con el motor de render Mental Ray; este algoritmo permite simular mejor la iluminación indirecta, especialmente en interiores, pero adolece de algunas imperfecciones al calcular la intersección de objetos y sus esquinas. Ligh Tracer: Utiliza un algoritmo matemático llamado Raytrace para simular la iluminación indirecta y trabaja conjuntamente con el motor de render Scanline Renderer (el motor predefinido hasta Max 2010). Los resultados no son físicamente correctos y es un método lento, si lo comparamos con los otros. Radiosity: Este algoritmo también utiliza el motor Scanline Renderer y si bien simula la iluminación indirecta con mucha precisión, lo hace insumiendo demasiado tiempo. Nota: Existen muchas aplicaciones externas (plugins) que permiten simplificar el cálculo de la iluminación de una escena (V-Ray, Brazil, Final Render, Maxwell, etc); muchas de ellas gozan de gran popularidad. Iluminación directa e indirecta en una escena exterior Un ejemplo de iluminación directa e indirecta lo constituye el sistema de luz llamado Daylight; la luz del sol es la fuente directa, en tanto que la luz del cielo es la fuente de luz indirecta. Además de simular una iluminación correcta y realista, este sistema permite recrear condiciones de iluminación para cualquier sitio de la tierra y en cualquier hora del día y del año. Para esto último necesitamos hacer clic en el botón Setup. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 4

5 También es posible designar un sitio de un mapa, haciendo clic en Get Location O cargarlo desde un archivo de datos de clima (Weather Date File), cuya extensión debe ser EPW. Propiedades del Sol Sadows (Sombras) o Softness: Nitidez de los bordes de las sombras (0-50). o Softness samples: Rayos usados para el cálculo de la nitidez de los bordes, a mayor valor, mayor exactitud. (0-1000) Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 5

6 Ground Color: Color por debajo de la línea del horizonte. Sky Model (modelos de cielo). o Haze Drive: Nivel de partículas en el aire, acepta valores de 0 a (día totalmente despejado, 15 tormenta de arena). o Perez All Weather: es un modelo de cielo con precisión física reconocido como un estándar de la industria. Este modelo es adecuado para el día, pero no para las escenas de crepúsculo o de noche. Para las escenas en donde el sol está bajo o ausente, se recomienda usar el modelo de Haze, o el modelo del CIE. Las opciones de este modelo afecta a la iluminación del cielo (Diffuse Horizontal Illuminance) y del sol (Direct Normal Illuminance). Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 6

7 o CIE: es un modelo de cielo con precisión física reconocido como un estándar de la industria (CIE: Commission Internationale de l'eclairage / Comisión Internacional de Iluminación). El modelo es controlado por dos valores de iluminancia y se puede elegir entre cielo cubierto y cielo despejado. Metal Ray Advenced Parammeters Horizont>Height: modifica la altura del horizonte (-10/10). Blur: Difuminado de la línea del horizonte (0/10). Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 7

8 Non Physical Tuning: : valores que afectan la tinta (-10/10) y la saturación (0/2) del fondo. Video 1: duración 12:43 minutos Iluminación difusa En el mundo real, la luz afecta a casi todas nuestras actividades: permite distinguir formas, condiciona nuestro estado de ánimo (luces de una discoteca, comer a la luz de una vela), nos alerta del peligro (luz roja del semáforo), nos entretiene (la TV), etc. Hay muchas fuentes de luz natural y artificial que generan distintos tipos de iluminación; simularlos en un espacio virtual es el objetivo de este capítulo. 3ds Max cuenta con una iluminación predeterminadas, formada por dos luces de tipo omnidireccional, garantizando la iluminación de todos los objetos. La primera de dichas luces está ubicada en el ángulo superior izquierdo de la pantalla, detrás del observador; en tanto que la segunda está en ángulo inferior derecho, pero delante del observador. La iluminación predeterminada se desactiva automáticamente, en el preciso momento en el que el agreguemos la primera luz; de ahí en adelante, la correcta iluminación de la escena dependerá de nosotros. Llamaremos luces difusas, a todas las luces que crearemos, con excepción de los sistemas de iluminación. Tipos de luces 3ds Max nos permite crear dos tipos de luces: estándar y fotométricas.. Las luces estándar son más fáciles de ajustar, pero no simulan con precisión la iluminación en el mundo real. Las luces fotométricas, por su parte, utilizan parámetros del mundo real y simulan con gran precisión la iluminación artificial, pero requieren de mayor exactitud en el modelado de la escena, para que los resultados sean los esperados. Luces fotométricas La primera opción que tendremos es asignar o no, objetivo (Target) a las luces, dicho objetivo nos permitirá manipular la dirección en la que se proyectan; pero esta es una opción que podremos modificar en cualquier momento. En las luces con Target debemos asignar la ubicación de la luz y de su objetivo, en tanto que en las luces Free solo designaremos la ubicación de la luz (su dirección será perpendicular al plano de ubicación). Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 8

9 Plantillas de luces Después de crear el objeto de luz, corresponde asignar una plantilla (Template) o propiedades de inicio. Encontraremos bombillas (Bulb), tanto incandescentes como halógenas; lámparas empotradas (Recessed), focos para iluminación de grandes áreas (WallWash), fluorescentes Pendant (colgantes) y Cove (para iluminación indirecta, oculta a la vista y que se proyecta sobre el techo), luminarias para calles y para estadios. Intensidad y Color de la luz El color de una luz fotométrica se controla por medio de su temperatura (saber más en Wikipedia), activando la opción Kelvin y asignado un valor en el campo correspondiente. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 9

10 Algunos ejemplos aproximados de temperatura de color: 1700 K: Luz de una cerilla 1850 K: Luz de vela 2800 K: Luz incandescente o de tungsteno (iluminación doméstica convencional) 3200 K: tungsteno (iluminación profesional) 5500 K: Luz de día, flash electrónico (aproximado) 5770 K: Temperatura de color de la luz del sol pura 6420 K: Lámpara de Xenón 9300 K: Pantalla de televisión convencional (CRT) K: Relámpago La intensidad de la luz se puede asignar en unidades del mundo real, como las son el lumen (lm), la candela (cd) o la cantidad de luxes por área. Forma de emisión Las luminarias pueden emitir luz de diferentes formas: puntual, lineal, rectangular, circular, esférica y cilíndrica. En todos los casos es posible activar la opción Light Shape Visible In Render para que la forma se renderice junto con los objetos de la escena, dando la sensación de estar el objeto que emite la luz; pero siempre es mejor incluir también el objeto de la luminaria (para esto podremos usar los bloques de Simes y de otras empresas). Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 10

11 Distribución de la luz La distribución de la luz dependerá de la forma del emisor y las posibilidades son las siguientes: Photometric Web: : Permite cargar información suministrada por los fabricantes de luminarias (archivos de formato ies), a los efectos de reproducir una iluminación idéntica, a la producida en el mundo real. Spotligth: La luz proyectada tendrá forma de cono, siendo el parámetro Hotspot el ángulo donde la luz concentra una intensidad uniforma y Falloff el ángulo de incidencia total. En la diferencia entre estos dos ángulos, es él área en la que se da el difuminado de la luz (pasaje de la intensidad máxima a cero). Como mínimo debe existir 2º entre uno y otro ángulo. Uniform Diffuse: : La luz se proyecta en la dirección de media esfera. Uniform Spherical: La luz se proyecta en todas direcciones. Video 2: duración 09:08 minutos / Video 3: Duración 06:35 minutos Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 11

12 Iluminación indirecta Final Gathering Para el cálculo de la luz global, Mental Ray utiliza una técnica llamada Final Gathering. La misma consiste en una muestra de fotones que se proyectan sobre las superficies y rebotan hasta agotar su energía. Cuanto mayor sea el número de rebotes analizados, mayor será la precisión en la simulación de la luz, pero más lentos será el proceso. Finalmente crea un mapa con la iluminación que llega a los puntos de muestra y extrapola todos los restantes, logrando así una iluminación global realista y con poco insumo de recursos. En la práctica, esta iluminación se controla desde la ventana del render y se puede mejorar incrementando los valores Final Gather Precision y FG Bounces. Nota: Modificar los valores anteriores, sólo, si se detectan errores notorios en la iluminación de la imagen. El incremento de estos valores afectará mucho el tiempo de renderizado y poco su calidad. De no existir iluminación indirecta, las superficies que reciben luz directa serían las únicas visibles. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 12

13 Pero al activar Final Gather la luz rebota en las superficies, iluminando, en mayor o en menor medida, el resto de la escena. La luz que llega a los puntos oscuros podrá calcularse mejor, incrementando los rebotes por encima del mínimo necesario (FG Bounces). Los primeros rebotes añaden luminosidad al cálculo, pero ésta se va perdiendo en cada nuevo rebote; por lo tanto, el aporte de los siguientes rebotes será muy poco y sólo enlentecerá el proceso de cálculo. Al parámetro FG Bounces podremos asignarle valores de 2 o 3, pero en general no aportará casi nada asignarle valores mayores. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 13

14 Las manchas que se producen en la superficie de los objetos suele dar realismo y suavidad a las escenas, pero algunas veces pueden ser demasiadas; para reducir o eliminar estas manchas, podemos elevar el parámetro Interpolate Over Num. FG Points,, que se encuentra en la paleta Render Setup (F10). Video 4, duración 11:47 minutos Efectos para luces Pulsando la tecla 8 y designando la ficha Effects, o designando el menú Rendering>Effects podemos designar algunos efectos para nuestras luces. Hacemos clic en el botón Add,, designamos en efecto Lens Effects y aceptamos. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 14

15 Seguidamente designamos el o los efectos que deseamos aplicar a una misma luz y también designamos dicha luz. Dado que el efecto se calcula sobre la propia imagen del render, es posible actualizarlo son solo hacer clic en el botón Update Effects, en la persiana Effects. Video 5, duración 4:31 minutos Volumen luminoso (Volumen Light) El volumen luminoso lo añadimos a la luz, desde el panel de modificaciones, persiana Atmospheres & Effects. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 15

16 Video 6, duración 1:32 minutos Uso de luminarias reales La empresa italiana Simes nos ofrece un paquete de luminarias reales y listas para usar en 3ds Max ( Las mismas contienen los modelos 3d de las luminarias y también luces del tipo Photometric Web, o sea que incluyen los archivos IES (suministrados por el fabricante) con la información acerca de la distribución de la luz. Descargar luces para 3ds Max>>> Después de descargar el archivo 3ds_max_1_2011.zip, lo descomprimimos. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 16

17 Elegir la luminaria Para conocer las luminarias primero conviene conocer el catálogo de la Simes ( después designamos una familia y tomamos nota del código que corresponde a la luminaria, para después insertarla en Max. También podemos conocer la información técnica de la luminaria y ver un ejemplo de su luz. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 17

18 Insertar luminarias en una escena Las luminarias podrán ser insertadas como referencia externa o mediante Import>Merge, como cualquier contenido de Max. El conjunto de componentes geométricos y la luz estarán agrupados en una especia de bloque llamado Assembly; desde el menú podremos descomponer (Explode), editar (Open), añadir (Attach) o eliminar componentes (Dettach). Para realizar ajustes en la luminaria, primero debemos abrir el Assembly y después modificamos sus parámetros como a cualquier otra luz. Es conveniente asignarle sombra del tipo Ray Traced Shadows o mental ray Shadow Map, y asignarle el archivo de distribución IES, suministrado por el fabricante. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 18

19 En el ejercicio añadiremos las siguientes luminarias: Microslot modelo 3903W para las paredes. Nanofocus modelo 1097 para alumbrar el cuadro. Minislot modelo 3857 para iluminar la escultura central. Video 7, duración 11:24 minutos / Video 8, duración 5:18 minutos. Fernando Montaño La Cruz fm@edu-cad.net 19