En el mundo real, la iluminación afecta nuestras vidas desde ángulos muy variados: permite distinguir siluetas y formas, afecta nuestros estados de ánimo (por ejemplo, las luces de una discoteca), nos alerta sobre peligros u otras indicaciones (semáforo, sirenas, etc.), nos entretiene, etc. Existen muchas fuentes de luz natural y artificial que nos generan muchas variables de iluminación. Intentar emular esas variables en un espacio 3D es el objetivo de las herramientas de iluminación en 3DSMAX. El programa basa a su representación de la iluminación en el ángulo que inciden los rayos en las caras de los objetos. Si este ángulo es perpendicular la iluminación es máxima, en ángulos menores esta irá decreciendo hasta desaparecer cuando los rayos queden tangentes a la superficie.
En este tutorial nos introduciremos al motor de render que viene por defecto en 3DSMAX 2017, y se trata nada más ni nada menos que del motor llamado ART Render o ART Renderer (Advanced RayTrace Render). Estudiaremos la configuración global de este y su integración con la nueva cámara que este incorpora llamada Physical Camera.
Para desarrollar los temas de este apunte, puede descargar el archivo base realizando clic en el siguiente enlace: descargar archivo base.
Preparando la escena
Una de las cosas más interesantes del nuevo motor ART Render es que nos permite lograr resultados bastante aceptables sin necesidad de realizar tantas configuraciones como ocurre, por ejemplo, con Mental Ray. Al igual como sucede con otros motores de render, ART Render trae sus propios materiales llamados Physical Material y además incorpora una nueva cámara llamada Physical camera. Ambos serán tratados en profundidad en un siguiente tutorial. Para analizar los parámetros de este motor de render prepararemos una escena básica y sin aplicar materiales de tipo Physical sino que sólo con colores base. En nuestro caso la escena es la siguiente:
En este caso tenemos un bloque de 3DSMAX (una locomotora con tender) con un plano de base, y además le hemos aplicado una cámara llamada Physical Camera. Esta cámara es la que agrega por defecto 3DMAX 2017 cuando la colocamos mediante CRTL+C, y es parte importante de este motor de render ya que este tipo de cámara incorpora como novedad un “Exposure Control” o control de exposición propio, para así poder diferenciar el render de la vista de la cámara del de otras perspectivas o del envolvente completo, las cuales utilizarán el valor EV de la exposición global o Global Exposure Value.
Configurando el motor de render mediante Render Setup
Para configurar el motor de render debemos ir al icono de Render Setup o presionar la tecla F10, el cual tiene un diseño algo diferente respecto a las versiones anteriores de 3DSMAX. En esta opción llegamos al menú de render y configuración donde ya notamos que el motor de render por defecto es ART Renderer, y el diseño del panel es mucho más sencillo de manejar.
Ya en Render Setup, nos vamos a la persiana Renderer para visualizar la opción ART Renderer y así acceder a los parámetros generales de este motor de render:
Como se ve en la imagen, y a diferencia de otros motores de render como Mental Ray, el panel de configuración de ART Render es mucho más sencillo ya que no requiere de configuraciones excesivas ni detalles tan elaborados para lograr un buen resultado. Este motor es similar al que viene en AutoCAD 2016 ya que también podremos configurar el render según calidad, tiempo o cantidad de iteraciones (levels). Entre sus parámetros más importantes se destacan:
– Render Quality: esta opción nos permite definir la calidad del render mediante valores expresados en dB (Noise Level o nivel de ruido), lo cual implicará que a mayor cantidad de dB mejor calidad del render, pero también más tiempo de renderizado.
Si renderizamos la escena anterior mediante F9, notaremos que el motor ya incluye la iluminación global y además el render tendrá mayor o menor ruido o granizado (noise) dependiendo de la calidad en que hayamos renderizado la escena. Si elegimos Min (1 dB) el nivel de ruido en el render será el máximo mientras que en Max (100 dB) tendremos prácticamente “0” nivel de ruido, pero el tiempo de render aumenta de forma muy considerable.
Renderizado en calidad Min, 1 dB.
Renderizado en calidad Draft, 20 dB.
Renderizado en calidad Medium, 28 dB.
Renderizado en calidad High, 33 dB.
Renderizado en calidad X-High, 55 dB.
– Stop rendering ever quality is not attained (detener el renderizado siempre que la calidad no sea lograda): al igual que en AutoCAD, esta opción nos permite además de definir la calidad de render, el tiempo o la cantidad de iteraciones (o levels) que queremos que este se realice. Podremos activar estas opciones si es que el render se demora demasiado (como al renderizarlo en calidad Max) o si no queremos la calidad por defecto que establecimos previamente en Render Quality.
– Lightning and material Fidelity (fidelidad de la iluminación y materiales): esta opción controla la técnica utilizada para renderizar la imagen. Por defecto nos aparece la opción Fast Path Tracing que nos dará renders relativamente rápidos y optimizará la iluminación indirecta para minimizar el ruido (noise) aunque comprometen la iluminación y la fidelidad del sombreado, y la opción Advanced Path Tracing es la que nos da los mejores resultados y calidad ya que la fidelidad es muy alta, aunque el tiempo de render aumentará.
Render en calidad High, realizado mediante Fast Path Tracing.
Render en calidad High, realizado mediante Advanced Path Tracing.
– Noise Filtering (filtrado de ruido): esta opción nos permite filtrar en porcentaje el ruido o granizado del render, no importando el tipo de calidad de este. Podemos elegir desde el 0% o Unfiltered (sin filtro) hasta la calidad 100% o Fully filtered (totalmente filtrado).
Evidentemente, mientras más se filtre el ruido y/o la calidad sea mejor, el tiempo de render aumentará.
Render realizado en calidad medium, con 0% o Unfiltered.
Render realizado en calidad medium, con 50% de Noise Filtering.
Render realizado en calidad medium, con 100% o Fully filtered.
– Anti-Aliasing: nos permite ajustar el antialiasing o eliminar los “dientes de sierra” de los bordes de un modelo o de un render. En este caso al mínimo de píxeles que podemos configurar es 1,0 y conforme lo vayamos aumentando, la imagen sufrirá un “blur” o desenfoque debido al efecto propio del antialisado. El valor por defecto es 3.
Render realizado en calidad medium, con 1 píxel de antialiasing.
Render realizado en calidad medium, con 3 píxeles de antialiasing (valor por defecto).
Render realizado en calidad medium, con 10 píxeles de antialiasing.
Si bien este motor de render ya cuenta con la iluminación global aplicada, los aspectos más importantes de edición de esta (como zona geográfica o el Norte) no pueden ser modificados a primera vista. Para esto, debemos configurarla mediante un nuevo parámetro de luz llamado Sun Positioner.
Configurando la iluminación global en ART Renderer
Para configurar la iluminación global en ART Render necesitaremos colocar una nueva luz Solar llamada Posicionador Solar o Sun Positioner. Este posicionador de Sol nos permitirá editar parámetros como la zona geográfica, lugar, tiempo y girar el Norte geográfico si es necesario, de igual manera que con el ya conocido sistema Daylight. Para colocarla en la escena, nos vamos a la vista Top y en el panel de “añadir elementos” (create) nos vamos al icono de luces y elegimos la persiana Photometric:
Una vez aquí elegiremos la opción Sun Positioner y la insertaremos de forma similar a Daylight de Mental Ray, es decir: cliqueamos en el origen para definir el target de la luz, luego giramos con el mouse para definir el norte y, mediante clic y el movimiento de este, definir la altura orbital (Orbital Scale) de la luz. En nuestra escena, insertaremos la luz en la vista Top:
Definiendo la luz Sun Positioner en la escena.
Al igual que en el caso de Mental Ray, sólo debemos colocar una luz en toda la escena. Debemos tener cuidado al seleccionarla puesto que no nos servirá tomarla por el “Sol”, sino que este tipo de luz deberá seleccionarse exclusivamente tomando el Compass Rose o la rosa de los vientos:
Selección de la luz Sun Positioner mediante el compass rose o rosa los vientos.
Si tomamos el compass rose y luego nos vamos al panel de modificar, encontraremos los siguientes parámetros:
Display
En este menú podemos elegir si queremos que se muestre la rosa de los vientos o no (show), ademas podremos definir el radio de esta y lo más importante: podremos girar el Norte geográfico mediante la opción North Offset. También podremos definir la distancia del sol al terreno (altura orbital) mediante Sun Distance.
Sun Position
Al igual que en el caso de Daylight de Mental Ray, en esta opción podremos definir los parámetros generales de la iluminación como la fecha, el tiempo y la locación donde queremos que se aplique la iluminación del sol. Las opciones son:
– Date, Time and Location: permite definir parámetros de tiempo, lugar y zona geográfica. Podremos definir la fecha mediante day, month y year además de las horas mediante el parámetro time. Lo interesante de esta opción es que podremos definir el lugar geográfico de manera similar a Mental Ray ya que si hacemos click en el lugar por defecto (San Francisco, CA) dentro del parámetro, podremos cambiarlo a otra zona geográfica y el Norte junto a la trayectoria solar se ajustarán.
– Weather data File: esta opción nos permite cargar archivos especiales de lugar y tiempo llamados “EnergyPlus Weather Data File” cuya extensión es EPW, y que se usan principalmente en simulaciones climáticas con programas especiales como Energy plus o también Ecotect. Algunos de estos archivos pueden descargarse en https://energyplus.net/weather.
Inserción de un archivo EPW en la escena.
– Manual: permite mover el Sol de forma manual ajustando los parámetros de Azimut y Altitude (Altitud), ya que no podemos mover el Sol de forma directa.
Moviendo el Sol de forma manual mediante los parámetros de Azimut y Altitude.
Location on Earth: Mediante esta persiana podremos determinar las coordenadas del lugar que queramos para el Sun Positioner además de poder elegir una zona predeterminada, de manera similar a como lo hacemos con el sistema Daylight. En esta podremos establecer la Latitud (Latitude), Longitud (Longitude), Zona horaria (Time Zone) y además podremos establecer las coordenadas horizontales de Azimut y Altitud (Altitude).
Volviendo a nuestra escena, si colocamos el sistema Sun Positioner y renderizamos la escena, el resultado será el siguiente:
Como vemos, la imagen es prácticamente blanca y por ende no muestra el resultado. Esto ocurre simplemente porque no hemos ajustado el parámetro de Exposure Control del motor de render y además el valor de EV (Exposure Value) es muy bajo. Para ajustarlo, debemos ir a Rendering >>> Exposure control:
Estando ya en Exposure Control notaremos que al agregar el Sun Positioner, tendremos un nuevo tipo de Exposure control llamado Physical Camera Exposure Control, y que en el mapa de cielo se nos agrega uno nuevo llamado Physical Sun & Sky Environtment (mapa de cielo de Sun Positioner). Si bajamos un poco la persiana encontraremos un parámetro llamado Global Exposure donde notamos que efectivamente el valor de EV es 6, el cual es bajo para una escena exterior como en este caso.
En nuestra escena, si ajustamos el valor de EV de Global Exposure a 15 y realizamos un render, el resultado cambia de forma notable ya que logramos ver el modelo sin problemas:
Ajuste de valor a EV=15 y render resultante.
En el caso que tengamos una escena interior con luces, el valor de EV se debe ajustar a esas condiciones específicas (mediante valores bajos) de manera similar a Mental Ray. Volviendo a la escena en sí, además de Exposure Value tenemos otro parámetro muy importante llamado White Balance o balance de blancos, el cual nos permite ajustar la escena a los tipos de iluminación más comunes mediante tipos de lámparas o también un color específico. Las tres opciones que tenemos disponibles son:
– Iluminant: esta opción nos permite elegir muchos tipos de iluminaciones ya configuradas como Daylight (por defecto), halógenos, flourescentes, lámparas de sodio, etc.
Render realizado con Daylight.
Render realizado con Sunlight.
Render realizado con Shade.
Render realizado con Halogen.
Render realizado con Low Pressure Sodium.
– Temperature: ilumina la escena tomando en cuenta los grados K° (Kelvin). En valores menores los tonos serán cálidos y en valores mayores serán fríos, aunque en ete caso puntual tendremos variaciones de tonos según la cantidad de K° especificados. El valor de K° por defecto es 6400.
Render realizado con 100 K°.
Render realizado con 1.000 K°.
Render realizado con 3.000 K°.
Render realizado con 6.000 K°.
Render realizado con 10.000 K°.
Render realizado con 20.000 K°.
– Custom: permite elegir un color para la iluminación y el balance. Esto afectará el entorno global de la escena.
Configuración y render resultante aplicando el color celeste.
Configuración y render resultante aplicando el color verde olivo.
Exposure Control y Physical Camera
Una de las ventajas interesantes de ART Render es que si tenemos colocada una cámara de tipo Physical Camera (por defecto en 3DSMAX 2017) podremos utilizar los parámetros de EV de esta ya que como se enunció antes, este tipo de cámara viene con su propio Exposure Control. Si seleccionamos la cámara y nos vamos al panel de modificar, encontraremos el siguiente menú:
En este menú tendremos las mismas opciones del cuadro Exposure Control de Rendering. Podemos modificar el valor de EV en Exposure Gain mediante la opción Target o hacerlo mediante la opción Manual, aunque en este último el valor estará dado en unidades ISO.
Además de lo anterior, también tendremos la opción White Balance ya explicada anteriormente. Lo interesante de esto es que si alteramos el valor de EV de la cámara, este afectará a la vista que esté afecta a la cámara en sí y no al resto de la iluminación global, por ende los parámetros que configuremos en esta sólo afectará al el render de la vista en sí y no a todo el proyecto completo.
Si queremos que los parámetros configurados en la Physical Camera se apliquen sólo a la vista de esta, debemos ir nuevamente a Rendering >>> Exposure Control y una vez allí activaremos la casilla Use Physical Controls if Available. Con esta opción los parámetros que se aplicarán en la vista serán los de la cámara y no los de GE (Global Exposure), siempre y cuando la Viewport a renderizar esté en la vista de la cámara:
Exposure Control con el parámetro Use Physical Camera If Available desactivado. En este ejemplo, en toda la escena prima el valor de EV de Global Exposure y el valor de este es 11.
Render del ejemplo anterior.
El mismo ejemplo anterior pero esta vez con el parámetro Use Physical Camera If Available activado. En este caso, en toda la escena prima el valor de EV de la vista de Physical Camera y el valor de EV de esta es 15 en lugar de 11.
Render del ejemplo anterior.
Si renderizamos una vista distinta de la cámara o una cámara que no sea Physical, notaremos que el valor de EV que prima es el de Global Exposure, ya que el valor de EV de Physical Camera sólo Afecta a la vista de esta y no al proyecto completo.
El mismo ejemplo anterior, con el parámetro Use Physical Camera If Available activado pero esta vez enfocado en una vista distinta de la Physical Camera. En este caso, en toda la escena prima el valor de EV de Global Exposure y en el ejemplo, el valor de EV de este es 11.
Render del ejemplo anterior.
Si agregamos una segunda o más cámaras de tipo Physical, podremos controlar el valor de EV de cada una de estas y renderizarlas de forma independiente según cada vista.
El mismo ejemplo anterior con el parámetro Use Physical Camera If Available activado pero esta vez se ha agregado una segunda Physical Camera. En este caso, el valor de EV de esta cámara es 13. La primera cámara mantiene sus mismos parámetros originales.
Render del ejemplo anterior.
Render de la vista superior del ejemplo anterior. En este caso la vista no está afecta por una Physical Camera ya que es una Perspectiva, y por ello este render toma el valor de EV de Global Exposure el cual es 11.
Este es el fin de este tutorial.
