BK3070 Rendering en Licht. BK Renderen en licht

Transcriptie

1 BK3070 Rendering en Licht 1

2 Wat is Renderen? To render: give an interpretation or rendition of... In Computer Graphics: To transform digital information in the form received from a repository into a display on a computer screen, or for other presentation to the user; 2

3 Wat is Renderen? Het proces van renderen gaat over het vastleggen van een beeld. Daarbij is een aantal elementen van belang: Geometrie Visuele eigenschappen van de geometrie Belichting en atmosfeer Simulatie van een camera 3

4 Mental Ray Tijdens dit semester gaan we gebruik maken van Mental Ray. Mental Ray is een render engine en wordt gebruikt in een groot aantal vakgebieden: films als : Star Wars, Spiderman 3, The Matrix automotive visualization architectural visualization design and engineering visualization 4

5 Mental Ray 5

6 Mental Ray Mental Ray geeft de gebruiker de mogelijkheid om de scene te belichten en materialiseren met behulp van een fysisch correct model. Het is mogelijk om met Mental Ray een fotorealistisch resultaat te krijgen. 6

7 Mental Ray Daarnaast is het mogelijk om een eigen draai aan de render te geven en de belichting en materialen naar je eigen hand te zetten. 7

8 Voorbeelden 8

9 Voorbeelden 9

10 Voorbeelden 10

11 Voorbeelden 11

12 Voorbeelden 12

13 Voorbeelden 13

14 Voorbeelden 14

15 Licht In de computer moeten we het licht zoals het werkt in de echte wereld benaderen en kunnen controleren. Om die reden is het licht gesplitst in een aantal effecten die samen een goede benadering van echt licht vormen. 15

16 Licht 16

17 Componenten Direct Illumination Licht vanuit een lichtbron (bv. de zon) Indirect Illumination licht gereflecteerd van andere vlakken Caustics de breking van licht 17

18 Raytracing De directe component van het licht is de meest gemakkelijkste om te berekenen. Door middel van raytracing wordt bepaald waar licht op valt en waar schaduw is. Dit principe werkt vanuit de camera. Vanuit hier worden stralen ( rays ) uitgezonden die de informatie over kleur en licht opvragen in de scene. 18

19 Wat gebeurt er? camera scene render 19

20 Wat gebeurt er? Een lamp belicht de scene 20

21 Wat gebeurt er? De observer (camera) beschouwt de scene (raytracing) 21

22 Wat gebeurt er? De lamp zorgt voor directe verlichting 22

23 Indirect Licht Mental Ray kent een aantal methoden om de indirecte component van licht te berekenen Final Gather Global Illumination Gedurende BK3070 richten wij ons op Final Gather 23

24 Wat gebeurt er? Maar er is meer dan alleen de lamp, er komt ook licht van buiten. Dit verlicht een aantal vlakken. 24

25 Wat gebeurt er? Via reflectie in de ruimte komt er licht op het model: indirect licht 25

26 Wat gebeurt er? Er zijn meerdere vlakken die zorgen voor indirecte belichting. 26

27 Wat gebeurt er? De directe belichting werkt samen met de indirecte belichting 27

28 Wat gebeurt er? Licht komt overal vandaan! 28

29 Wat gebeurt er? Licht komt overal vandaan! 29

30 Wat gebeurt er? De methode die gebruikt wordt om te bepalen hoeveel licht er op een bepaald punt in de scene valt is Final Gather 30

31 Final Gather Final Gather kijkt vanuit het punt dat wordt gerenderd om zich heen om te bepalen wat de invloed is van de omgeving op dit punt. 31

32 Final Gather Om de tijd die het kost om een punt te bereken te beperken kunnen wij instellen hoeveel stralen Final Gather mag gebruiken om de omgeving te bekijken. Dit heeft invloed op de kwaliteit. Minder stralen is sneller maar minder accuraat. We stellen dit in bij de Accuracy 32

33 Final Gather In werkelijkheid reflecteert licht net zo lang totdat zijn energie 0 is. Dit gebeurt onder andere door absorbtie van materialen waar het licht op reflecteert (de weight van het MIA materiaal). Alle reflecties oneindig doorrekenen levert lange rekentijden op. Daarom kunnen we instellen hoe vaak dit gebeurt. Dit noemen we de Secondary Diffuse. 33

34 Final Gather Het gebruik van Secondary Diffuse bounces verhoogt de precisie van de licht berekening en is in staat een beter beeld te geven van wat er werkelijk gebeurd. 34

35 Final Gather Het gebruik van Secondary Diffuse Bounces is echter niet zonder invloed op de rekentijd. Een simpele rekensom toont ons het effect: 10 rays, no sec. diff. bounces: 10 rays per point 10 rays, 1 sec. diff. bounce: 100 rays per point 10 rays, 2 sec. diff. bounces: 1000 rays per point 100 rays, 2 sec. diff. bounces: rays per point 35

36 Waarom indirect licht? 36

37 KoffiePauze 37

38 Exterieur Belichten In BK3070 richten wij ons voornamelijk op het belichten van de stedenbouwkundige situatie. Hierbij vormt, overdag, de zon de hoofdcomponent en s avonds zal de straatverlichting dominerend zijn. 38

39 Physical Sun and Sky De belichting van de stedenbouwkundige situatie wordt gedaan met behulp van de Physical sun and Sky van Maya. Deze zorgt ervoor dat het instellen van een goede belichting een stuk gemakkelijker is. 39

40 Physical Sun and Sky De physical sun and sky maakt een zon en een hemelkoepel aan. Wanneer de rotatie van de zon verandert, zal ook de kleur van de hemelkoepel meeveranderen. 40

41 Zonnesimulator Door gebruik te maken van de zonnesimulator kan de richting van de zon gekoppeld worden aan een datum, tijd en locatie. Op deze manier kan een degelijk onderzoek naar lichtinval gedaan worden. 41

42 Nacht-/ avond situatie Door de zon laag of onder te laten gaan kan een nacht/avond situatie gecreeerd worden. We moeten dan wel een andere lichtbron toevoegen. Een mogelijkheid is om de materialen van de gebouwen c.q. straatverlichting licht uit te laten stralen. 42

43 RenderQuality Er zijn in Mental Ray een aantal waarden die de kwaliteit van de render bepalen: Resolutie Sampling quality Anti-Aliasing methode Final Gather instellingen 43

44 Resolutie De resolutie van een render wordt van belang wanneer we de render gaan gebruiken voor bijvoorbeeld een print. Standaard rendert Maya op 640*480 pixels. Afhankelijk van de grootte en de afdrukkwaliteit kan dit verhoogd worden. 44

45 Anti-aliasing en sampling Omdat we een afbeelding maken moet het 3-dimensionale beeld omgezet worden in een raster van vierkanten: de pixels. Door de ordening in rechthoeken is het moeilijk om diagonalen of gekromde lijnen te maken. De computer moet dit op de een of andere manier simuleren. De scherpte van deze lijnen wordt bepaald door de anti-aliasing en sampling. 45

46 Anti-aliasing en sampling Voor de sampling kunnen we kiezen uit een aantal waarden. Deze waarden geven aan wat de ruimte is die mental ray krijgt om het contrast van de randen uit te rekenen. Door meer ruimte kan Mental Ray efficient op locaties, waar dit nodig is, door rekenen. testrender : final render :

47 Filtering De filtering van Mental Ray bepaalt in grote mate de feel van een plaat. Die kan van wat zachter tot heel hard en scherp zijn. Hierbij wordt voornamelijk het contrast van de randen bepaald. Een hoog contrast geeft een scherp beeld. Maar het kan ook te scherp zijn! Hierbij is je eigen mening belangrijk! Mitchell of Lanczos worden aangeraden Box The fastest way to get relatively good results. Triangle (default) More processor intensive than box, but offers even better results Gaussian Produces the best results, but is the slowest to render Mitchell, Lanczos Mitchell (clip) and Lanczos (clip) are alternatives to Gaussian that offers slight variations in contrast (tends to increase). Mitchell increases less than Lanczos. 47

48 Opdracht Maak 36 renders (per tweetal) waarvan: 4 overzicht 8 hoogbouw dag 8 hoogbouw nacht/avond 8 laagbouw dag 8 laagbouw nacht/avond Hierbij moet de zelfstudieopdracht in de locatie geplaatst worden!!! Deadline 1 week na de laatste begeleiding. Kijk hiervoor in infobase!! 48