Привет! Этот урок посвящен cycles render и мы рассмотрим следующие темы:

1. Как присваивать материалы, используя редактор нодов.
2. Установка эмиттера света
3. Рендеринг сцены в Блендере с использованием нового движка Cycles Render
4. Добавление глубины (DOF)

Для выполнения урока понадобится Blender 2.59 Cycles Build (скачать можно здесь http://graphicall.org/?keywords=cycles)

Примечание: Некоторые сборки имеют свои особенности (в уроке используется сборка r39671 32 Bit) поэтому старайтесь следить за обновлениями.

Примечание переводчика: к примеру в более старых сборках есть свиток «Film» во вкладке «Render», а в моей сборке, на которой я тестировал урок ее нету

Основные настройки

Для начала откройте File -> User Preferences — > Add-ons. Во вкладке Addons выберите Mesh и Add Mesh- Bolt Factory.

Вы можете сохранить настройки по умолчанию, чтобы они применились при следующих загрузках Blender 3d.

Теперь нажмите Shift + A и выберите 3d View -> Mesh -> Bolt.

(можно нажать T чтобы спрятать/показать окно свойств либо изменить параметры объекта)

Поверните модель на 180 градусов по оси Х и добавьте плоскость (Shift A > Mesh > Plane).

Для создания гаек достаточно добавить объект Bolt и в окне свойств изменить параметры.

Добавьте несколько моделей и разместите их на свой вкус.

После размещения всех моделей на плоскости можно добавить модификатор SubDivision Surface.

Теперь когда сцена для тестов готова — разместите камеру, используя свободный полет (Shift + F).

Присваиваем материалы

Чтобы начать работу с материалами, разделите вьюпорт и выберите тип окна Node Editor.

Откройте вкладку работы с материалами и нажмите «New».




По-умолчанию создается тип материала Diffuse BSDF, но нам, для создания блестящей поверхности, необходим Glossy BSDF. Нажмите Shift A (в окне редактора нодов) -> Closure -> Glossy BSDF.

(В новых сборках Shift + A -> Shader -> Glossy BSDF)

Далее мы добавляем Mix Closure и смешиваем ноды.

Оставляем настройки по умолчанию и применяем материал ко всем болтам и гайкам.
«Размножаем» материал средствами копипаста :)

Для поверхности добавьте новый материал и в редакторе нодов добавьте нод «Image texture» (Shift A -> texture > image texture). Соедините его с Diffuse BSDF.

Теперь добавляем текстуру — в окне добавления текстуры найдите свиток Color и укажите путь к изображению.

Для управления координатами и масштабированием текстуры на объекте необходимо добавить еще нодов…

Добавляем нод Ma2pping (Shift A -> Vector -> Mapping) и связываем его с image texture. Добавляем еще один нод «texture Coordinate» (Shift A -> input -> Texture Co-ordinate) и соединяем с нодом Mapping. Получаем такую схему

Освещение

Для освещения сцены мы будем использовать два источника (две плоскости) с шейдерами типа light.

Переходим во вкладку материалы и добавляем новые материалы для плоскостей.

В свитке Surface меняем тип на Emission.

Рендеринг

В окне просмотра необходимо сменить режим на «Rendered» и ждем прорисовки более-менее чистой картинки.

Ждем минутку…

Добавляем эффект метала для наших объектов и в редакторе нодов для нода «Diffuse BDSF» выбираем черный цвет.

Пришло время добавить окружение для нашей сцены. Воспользуемся HDR картами.

Перейдите во вкладку World и в свите Surface для свойства color выберите Image texture.

Выбираем подходящее окружение и ждем несколько минут для получения чистого изображения.

Выглядит уже не плохо :)

Переходим на вкладку Render и ищем свиток Film. Здесь можно выбрать самые различные настройки — я выбрал F-250.

Чтобы добавить эффект глубины необходимо настроить камеру. Перейдите к свойствам камеры и поставьте параметры как на изображении, но дистанцию от камеры к объектам стоит настроить на свой вкус.

Последние штрихи!

Для финального рендеринга переходим к вкладке render, меняем размеры изображения и в свитке Integrator ставим максимально большое значение для получения чистой картинки.

Мой результат тестирования Cycles Render по уроку

Оригинал здесь

Первым делом выровняйте по горизонту камеру относительно объектов и установите Focal в 5 мм. Далее сделайте активной опцию Panorama.

Получается вот так:

Интерфейс очень отличается от 2.4 не так ли? Но нет ничего страшного, все, что вы использовали в предыдущей версии доступно и в новой – даже все более удобно и логически расположено. Для большинства инструментов даже не изменились иконки :-)

В режиме лепки изначально лучше работать с бОльшим количеством полигонов (хотя бы 50 для нашего куба). Перейдите в режим редактирования объекта (Tab). На панели слева вы увидите возможные преобразования с мешем.

Нажмите Add. Разделив наш куб мы готовы перейти в режим лепки.

Переходим в режим лепки.

Сначала задаем общую форму, работая с базовым мешем.

Дальше для большей детализации добавим модификатор Multiresolution. Жмем на изображения ключика.

Выберите Catmull-Clark. Этот модификатор позволяет менять уровень детализации на лету – это необходимо для оптимизации процесса моделирования и если вам необходимо в итоге 2 модели – низкополигональная и высокополигональная.

Разделите несколько раз. Я разделил три раза, но можно и больше – все зависит от ваших потребностей и мощности компьютера.

Обратите внимание, что Блендер скруглил края, сделав ваш объект более детализированным.
Достаточно настроек, давайте лепить.

В панели настройки кисти можем изменять размер кисти и интенсивность. Две кнопки переключения действия кисти – добавление и обратное действие кисти.
Здесь не бойтесь экспериментировать и пробовать различные настройки кистей.

Ниже в свитке симметрии можно настраивать симметричную работу кистей – очень удобно для моделирования органики.
Я взял размер 25 прочность 0,5 в режиме выдавливания.

Перейдя в объектный режим, я заметил, что изменилась детализация объекта. За это отвечает настройка в модификаторе Multiresolution, изменяя ее изменяется уровень детализации в режиме объектов для уменьшения тормозов во вьюпорте.

Примените модификатор bevel

Перейдите в панель модификаторов и в блоке Limit using включите кнопку BevWeight

— перейдите в режим редактирования и выделите только нужную грань
— нажмите Ctrl+Shift+E (или Mesh → Edges → Adjust), чтобы перейти к изменению величины скоса (Bevel Weight)
— переместите мышь, чтобы изменить величину скоса
— нажмите левую кнопку мыши, чтобы завершить изменения

Здравствуйте.
Иногда по работе мне приходится спрашивать у дизайнеров про то, смогут ли они сделать карту нормалей и использовать ее на своей модели. В большинстве случаев ответ отрицательный.

Что это за технология и откуда она взялась?
Немного из истории карт нормалей.

Впервые идея о том, что можно «брать» детали с высокополигональной модели и переносить на низкополигональную, была предложена на СИГГРАФ (SIGGRAPH) в 1996 во время доклада «Использование сглаженных поверхностей для добавления плотности полигональной сетке» авторов Кришнамурати и Левои. Предлагалось использовать созданные на основе НУРБС (NURBS) карты смещения (displacement maps) для увеличения детализации низкополигональной поверхности. Это была только идея; приложение, которое смогло это сделать, появилось гораздо позже.

SIGGRAPH (The Special Interest Group for Computer Graphics) группа SIGGRAPH специальная группа в составе ASM, объединяющая специалистов по компьютерной графике. Проводит ежегодные конференции, предназначенные для художников и аниматоров, работающих с компьютерной графикой.

В 1998 опять на СИГГРАФ были прочитаны 2 доклада о трансформации деталей, составляющих объект как нормалей с высокополигональной модели на низкополигональную. Назывался доклад: «Appearance Preserving Simplification» за авторством Коэна и еще нескольких исследователей из Института инженеров по электротехнике и электронике визуализации. В первой работе представлен алгоритм, с помощью которого при упрощении можно следить за тем, как потерянные детали должны отрисовываться на упрощенной сетке. Далее был представлен простой подход, при котором высоко- и низкополигональная сетка разделяется, а утерянные детали восстанавливаются независимо от способа создания низкополигональной модели. Этот метод (с небольшими вариациями) в данный момент используется в большинстве приложений.

Что же такое карта нормалей?

Карта нормалей (normal map) — это дальнейшее развитие такой технологии как бамп (bump (англ.) – изгиб, выпуклость; выпуклая вмятина, вздутие). Иногда карты нормалей называют «3-х точечная бамп-карта» (Dot3 bump mapping).

Бамп-карта искажает значения нормалей полигонов, а карта нормалей полностью их заменяет. Т.е., оригинальные нормали объекта заменяются нормалями с высокополигональной модели.

Как и бамп, карты нормалей увеличивает визуальную детализацию 3d-модели без добавления дополнительных полигонов.

Бамп рассчитывается на основе текстуры с одним каналом (grayscale — оттенки серого). Карты нормалей используют многоканальную RGB-текстуру.

Карта нормалей рассчитывается для каждого пикселя текстуры. Значения каждого из каналов RGB — это XYZ координаты нормали текселя.

Тексель (текстурный элемент, текстурный пиксель) — это основной элемент, составляющий текстуру. Каждая текстура представляет собой массив текселей, так же как картинка — это массив пикселей.

Обычно карты нормалей существуют в 2-х вариациях: объектное пространство (object-space) и касательное пространство (tangent-space). Они отличаются системой координат, в которой нормали измеряются и сохраняются.

Tangent space (пространство касательных, касательное пространство) — это обобщение на случай произвольного многообразия понятий касательной прямой для одномерных кривых и касательной плоскости для двумерных поверхностей.

Как видите — все просто :)

Хотите больше теории — найдете в англоязычном Интернете.

По-простому говоря: 1 тексель текстуры с картами нормалей заменяет 10 полигонов, а может и больше.

Больше всего «нормала», наверное, в играх.

Игра, в которой я впервые прочувствовал, что такое «нормал» — DOOM 3 производства id Software.

Вот они — кишки с картами нормалей.

Ссылка на это изображение на wikipedia.org

Настоящие «нормальные» монстры.

Ссылка на это изображение на wikipedia.org

Это не игра, а гимн картам нормалей. Они там повсюду.

Сейчас 2008 год. Технология придумана давно. Применяется уже 5 лет точно, причем очень «плотно» в самых популярных играх.

Не играли в ДУМ 3?

А про «Зед-Браш» (ZBRUSH) слышали?

Этот программный продукт создан для того, чтобы снимать красивые карты нормалей (ну и многое другое еще сделать позволяет).

В итоге можно сказать, что использование карт нормалей — довольно старая и популярная технология.

Тем не менее, не так уж много 3d дизайнеров используют возможности карт нормалей в своей работе.

Я думаю, дело в кажущейся сложности технологического процесса.

Кнопок много. Какие надо нажимать, чтобы «получилось»? Тайна.

Вы думаете, я делал ЭТО в 2000 году? Или в 2004, когда вышел ДУМ?

Нет. Я и сам узнал про эти «нормали» недавно.

Сначала были ограничения со стороны «железа». Потом — программного обеспечения, но и они приблизительно в 2005 году закончились.

Я начал использовать «нормал» приблизительно с 2005 года, но это была не совсем та технология, о которой вы могли прочитать выше.

Я рисовал бамп, используя оттенки серого. Иногда преобразовывал цветное изображение в серое, а затем с помощью специального фильтра в Фотошопе превращал его в карту нормалей.

Для того, чтобы сделать объемные кирпичики на стене, отверстия от пуль или еще какие-нибудь мелочи, эта технология подходит.

Если вы делаете персонажа, машину или еще какой либо сложный объект, вам придется использовать другой метод. Тот самый, который предложили в 1998 году. Когда вы «снимаете» карту нормалей с высокополигональной модели, а затем накладываете эту карту на низкополигональный объект.

Попробуем преодолеть технологические сложности, сделав простейшую карту нормалей.

Генерировать нормал можно в Maya, 3ds max, NVIDIA Melody и Z-Brush. Наверное список программ больше.

Я делал это в 3ds max.

Переходим в 3ds max 9

Попробуем сделать карту нормалей для этого объекта.

Это 2 полигона, соединенных под прямым углом.

Вот «усики» нормалей. По 2 штуки на фэйс (видны в Edit Mesh при включении одной галочки).

Я хочу добиться от этого угловатого объекта сглаженных углов, как на скриншоте ниже.

Вот что у нас есть перед началом работы.

Внимание! На объекты должна быть назначена только одна группа сглаживания.

Первым делом надо разложить анврап на низкополигональной модели.

Именно на анврап упрощенной модели будут спроецированы детали высокополигональной модели.

Как ляжет анврап, так и произойдет проецирование. Если анврап «кривой» — ждите неправильной карты нормалей.

Выделив упрощенный объект, сразу перейдем в Unwrap UVW и сделаем Flatten Maping с установками по умолчанию.

Вот что получилось. Красным обведено проблемное место.

Это разрыв UV-координат. Я специально наложил на объект простую текстуру, которая помогает продемонстрировать проблему.

От разрывов необходимо избавляться по максимуму или прятать их в незаметные места.

Пару раз отразим наши полигоны. Немного подвинем. Именно подвинем, а не растянем. Объединим точки (Weld).

Готово.

Белая линия на стыке говорит о том, что разрыва текстурных координат нет.

И на текстуре все в порядке.

Теперь надо совместить объекты. Для этого обычно достаточно поместить Pivot объекта в центр объекта (делается для двух объектов автоматически) и выровнять объект один относительного другого по всем осям координат.

Вот Pivot’ы.

Выравниваем объекты относительно друг друга. Ctrl+A

Внимание! Объекты находятся в точке с координатами 0,0,0

Некоторые действия, которые я делаю, возможно, избыточны, но мне они помогли решить много проблем.

Выделив низкополигональный объект, применяем модификатор «Проекция» (Projection).

Этот модификатор будет проецировать что-то с одного объекта на другой. В нашем случае что-то — карта нормалей.

Указываем — с какого объекта будет сниматься карта нормалей. Без этого ничего работать не будет.

Выбираем детализированную геометрию, кликнув по объекту (Pick) или выбрав из списка присутствующих в сцене (Pick List).

Внимание! Чтобы не запутаться, я назвал простой объект — LowPoly, а сложный HiPoly.

Появился Контейнер (cage) — фиолетовые линии. Он охватывает модели. Что в него попадет — то и будет спроецировано. Иногда контейнер очень кривой, особенно на моделях со сложной геометрией — тогда делаем Сброс (Reset).

Без ресета в Максе никуда!

После сброса контейнер плотно прижмется к упрощенному объекту, повторяя его формы. Мы должны увеличить контейнер. Не забудьте: что в нем — то и попадет на карту нормалей.

Внимание! Контейнер не должен пересекать сам себя или низкополигональный объект.

Нажимаем 0 (ноль) — появляется окно Render to Texture.

Бывает нужно указать Target Slot. Это чтобы Макс знал, куда класть свежесгенерированную текстуру. По умолчанию выбран Бамп.

Нажимаем Render.

Макс рендерит. Но мы не видим нормала.

Да, во время рендера он не виден. Зато в указанном месте создается файл. Вот что получилось у меня.

Похоже на нормал. Как проверить работает он или нет?

В слот Bump Редактора материалов назначаем материал NormalBump. Значение 100.

В слот Normal назначаем обычный Bitmap с нашей текстурой.

Обратите внимание, я отключил диффузную текстуру. Она мешала оценить результат.

Можно посмотреть, если хочется, как лег нормал, включив отображение текстуры (кубик с шашечками) Bitmap’a в слоте Normal.

Тоже вроде все правильно.

Результат отлично виден на рендере. Запускаем обычный сканлайн.

Где низкополигональный «уголок»?

А вот с такого ракурса?

Сделаем картинку крупнее.

Если бы не угол — то заметить разницу было бы довольно сложно.

А вот во вьюпорте.

Карта нормалей готова!

Высокополигональный объект — 64 полигона.
Низкополигональный — 2 полигона.

Визуальные отличия минимальные. Цель достигнута.

Хотя конечно многое зависит от ракурса :-)

Что дальше?
Дальше куча глюков, проблем и шаманства.

В следующий раз попробуем сделать что-нибудь посложнее.

Библиография:
Normal map
Texel
Tangent space

Автор материала: Иванов Дмитрий

Parallax mapping (так же называемая картой смещения или картой гашения) – карты выдавливания трехмерных поверхности используемых для игр. Суть использования карты лежит в увеличении глубины поверхности без добавления полигонов и уменьшения нагрузки на ресурсы компьютера. Придумал их Tomomichi Kaneko в 2001 году.

Этот метод осуществляется за счет смещения координат поверхности на каждом конкретном полигоне относительно пространства. Под углом создается иллюзия объема поверхности.

Продвинутые карты (Steep parallax mapping)

Суть их использования лежит в просчете поверхности вдоль луча света. После соприкосновения с поверхностью он ищет точку пересечения с другим лучом. Самое близкое пересечение указывает на видимость поверхности.

Маппинг интервала (Interval mapping) изменяет к лучшему обычный дихотомический поиск, сделанный во вспомогательной картографии, создавая линию между известным внутри и снаружи пунктами и выбирет следующий типовой пункт, пересекая эту линию с лучом, вместо того, чтобы использовать середину как в традиционном дихотомическом поиске.

Технические детали
После контакта света с поверхностью он преломляется и рассеивается. Это говорит нам о том, что мы видим только те лучи света которые после отражения и рассеивания попадают на объектив камеры. Именно это свойство видимы тот или иной оббьем света на поверхности под определенным углом. Поверхность находящаяся лишь под отраженными лучами выглядит немного матовой.

Типы шейдеров названы в честь людей что их открыли.

Lambert

Режим: все модели
Панель: Shading/Material Context → Shaders
Клавиша: F5

Настройки:
Основной шейдер в Блендере – хорош своими настройками :)

Этот тип шейдеров, по умолчанию, имеет свойство отражения 0,8, что позволяет другим обьектам принимать большое количество отраженного света.

Oren-Nayar

Mode: All Modes
Panel: Shading/Material Context → Shaders
Hotkey: F5

Настройки:
Орен-наяр имеет более физический подход к просчетам света, учитываются суммы микроскопических шероховатостей поверхности.

Rough — шероховатость поверхности и, следовательно, сумма диффузного рассеивания.

Toon

Mode: All Modes
Panel: Shading/Material Context → Shaders
Hotkey: F5

Настройки:
Toon шейдеры совсем не физические шейдеры — предназначены для равномерного освещения обьектов с резкими переходами между тенями и светом.

Size: Размер области свечения.
Smooth: Мягкость границы между тенью и светом

Minnaert

Mode: All Modes
Panel: Shading/Material Context → Shaders
Hotkey: F5

Настройки
Этот тип шейдеров в темных участках ведет себя как шейдер типа Lambertian к осветлению он берет усредненный результат между самой яркой и самой темной точкой из-за чего светлые области немного бархатны.

Dark: параметр указывает насколько темной будет самая темная точка.

Fresnel

Mode: All Modes
Panel: Shading/Material Context → Shaders
Hotkey: F5

Настройка
Сумма диффузного отраженного света зависит от угла падения света. Перпендикулярные лучи будут выглядеть более контрастно и насыщено.

Ref — отражение. Fresnel — сила эффекта Фреснеля. Fac — сила смешения.

Другие настройки

Cubic: Использует кубической интерполяции диффузного значения для более плавного перехода между светлыми и темными.

Bias: Устраняет ошибки при просчете теней с зеркальными Phong шейдерами.

Дальше создаем текстуру: окно Texture/Image, меню Image->New.

Теперь выйдите из режима редактирования и переместите низкополигональную модель так, чтобы она перекрылась высокополигональной.

Выделите выкосополигональную модель и, зажав шифт, выделите низполигональную.
Из меню рендеринга выберите — Normals

Получаем:

Но это не совсем то, что нам нужно. Нам нужна карта нормалей для пространства. Поэтому перейдите в меню bake.
Выберите normals (пункт 2), from tangent space (3), снова нажмите кнопку Bake.

Это то, что нужно.

Сравните результаты:

Источники света — 1
Vray Sun intensity — 0,1
Color Mapping — HSV Esponential (1-1-1)
GI Enviroment — Skylight (1.0)

[Скачать]