Визуализация среды в 3ds max


ГБПОУ АО «Астраханский губернский техникум»
Тема: «Визуализация среды в 3ds max»
Руководитель работы:
мастер производственного обучения, преподаватель спецдисциплин
Есина Анна Павловна
г. Астрахань, 2016 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………...………………...4
ГЛАВА 1. Визуализация среды в 3Ds MAX…………………………5
Освещение, визуализация…………..…………………………………5
Системы визуализации…………..…………….....….……….….…….6
1.3. Окружение и атмосферные эффекты…..…………………………..….6
1.4. Эффект огня …………………………..………………………………..10
1.5. Эффект туман…………………..……..………………….……………..13
1.6. Эффект Volume Light (Объемный свет)………………………………15
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………..22
2.1 Применение эффекта Volume Light (Объемный свет)…………….…..…16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….…22
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………….….23
Введение
Сегодня спецэффектами в кино и на телевидении никого не удивишь. Они стали обыденным явлением благодаря массовому распространению программ создания компьютерной графики и, в частности, трехмерного моделирования. Программы трехмерной графики — самые интересные по своим возможностям и сложные по освоению приложения.
Одно из лидирующих мест среди таких программ занимает 3ds Max. В силу своих уникальных возможностей и доступности в освоении эта программа сегодня имеет наибольшее количество поклонников, как среди любителей, так и среди профессионалов. Пожалуй, осталось очень мало сфер деятельности человека, связанных с трехмерной графикой, в которых не используется 3ds Max. Ее активно применяют для создания игр и фильмов, в архитектуре и строительстве, в медицине и физике, а также во многих других областях. При выходе каждой новой версии программа приобретает новые возможности и становится более профессиональной. Сегодня создание и визуализация сцен в 3ds Max ограничены только фантазией пользователя и знанием возможностей программы.
Визуализация — это последний, а значит, самый ответственный этап создания трехмерного проекта. Неудачно выполненная визуализация может свести на нет все многодневные усилия по моделированию, освещению, текстурированию сцены. После просчета трехмерной сцены становятся видны такие свойства материалов, как отражение, преломление света и пр. На продолжительность процесса просчета трехмерной сцены влияет множество факторов: количество используемых в сцене источников освещения, способ визуализации теней, сложность структуры объектов и т. д.
В данной работе будут рассмотрены инструменты визуализации сцен, применение специальных эффектов и фильтров в программе 3Ds Max.
ГЛАВА 1. Визуализация среды в 3Ds MAX
. ОСВЕЩЕНИЕ, ВИЗУАЛИЗАЦИЯ
Программа имеет средства, позволяющие максимально точно передать освещенность сцены. Они включают симуляцию таких источников света, как стандартный (направленное, точечное, рассеянное т.д.), параметрический (симуляция работы реальных источников света, имеющих свои числовые параметры, и использующиеся в промышленности и в быту), самосвечение, свет от солнца и неба. В дополнение к этому – интегрированная подсистема просчета теней, отражения/преломления света - добавит реалистичности при визуализации сцены. Исходным методом визуализации в 3DS Max является сканирующий построчный алгоритм.
Рис. 1. Диалоговое окно Render Scene (Визуализировать Сцену)
1.2. СИСТЕМЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
Mental ray - является пригодной для производственного применения высококачественной системой визуализации, разработанной компанией Mental Images. Mental ray встроен в последние версии 3DS Max, это мощный инструмент визуализации, поддерживающий сегментную визуализацию, а также технологию распределённой визуализации, позволяющую рационально разделять вычислительную нагрузку между несколькими компьютерами. Включаемая в 3ds Max версия mental ray поставляется с набором инструментария, позволяющим относительно просто создавать множество различных эффектов.
VRay - популярнейший в русскоязычном пространстве внешний визуализатор компании Chaos Group.
RenderMan - стороннее средство подключения к конвейеру RenderMan, также полезно в тех случаях, когда требуется интеграция 3DS Max с системой визуализации Renderman.
ОКРУЖЕНИЕ И АТМОСФЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ
На конечном этапе работы необходим последний штрих, некая «изюминка», чтобы внести в достаточно достоверные итоговые изображения новый уровень реализма. Он становится достижим при использовании в среде Мах механизма Environment (Окружение) и набора Effects (Специальных Эффектов).
Использование Environment (Окружающая среда) и Effects (Эффекты) повышает реализм сцены. Элементы управления атмосферой предлагают широкий набор эффектов, включая туман, дымку, огонь, дым и т. д.
Окно Environment and Effects (Окружающая среда и эффекты) позволяет настраивать параметры отображения окружающей среды и дополнительных эффектов.

Рис.2. Вкладка Environment (Окружающая среда) окна Environment and Effects (Окружающая среда и эффекты)
Чтобы получить доступ к настройкам окружающей среды, выполните команду Rendering - Environment (Визуализация - Окружающая среда). В результате откроется окно Environment and Effects (Окружающая среда и эффекты) на вкладке Environment (Окружающая среда). Рассмотрим свитки настроек данного окна.
В свитке Common Parameters (Общие параметры) вкладки Environment (Окружающая среда) задаются параметры отображения внешней среды.
В области Background (Фон) можно настроить следующие элементы.
Color (Цвет) — цвет фона окружающей среды.
Environment Map (Карта текстуры окружающей среды) — щелчок на кнопке с надписью None (Отсутствует) вызывает окно Material/Map Browser (Окно выбора материалов и карт), служащее для загрузки любой из доступных текстурных карт или материала в качестве фона изображения. Для последующего редактирования такой карты (материала) необходимо перетащить ее на образец материала в окне Material Editor (Редактор материалов), выбрав при этом Instance (Привязка) в качестве метода копирования.
Use Map (Использовать карту текстуры) — включает/выключает использование карты при визуализации.
Область Global Lighting (Глобальная освещенность) позволяет управлять параметрами общего освещения сцены.
Tint (Оттенок) — образец цвета, устанавливающий оттенок света всех источников света сцены, кроме параметра Ambient (Цвет подсветки).
Level (Уровень) — параметр, изменяющий уровень силы света для всех источников света сцены, кроме Ambient (Цвет подсветки) (при значении, равном 1, сила света не меняется).
Ambient (Цвет подсветки) — образец цвета, которым будут равномерно окрашены объекты сцены.
Свиток Exposure Control (Контроль экспозиции) позволяет изменять параметры общей освещенности сцены за счет настройки выходных уровней и цветового диапазона так, как если бы использовалась настройка экспозиции фотоаппарата. С его помощью можно, например, осветлить слишком темные сцены без изменения настройки источников света.
Свиток Atmosphere (Атмосфера) дает доступ к четырем типам атмосферных эффектов: Fire Effect (Эффект огня), Fog (Туман), Volume Fog (Объемный туман) и Volume Light (Объемный свет).
Для выбора атмосферного эффекта
Щелкните на кнопке Add (Добавить).
В открывшемся окне Add Atmospheric Effect (Добавить атмосферный эффект) выберите из списка тип атмосферного эффекта и щелкните на кнопке ОК. В результате выбранный эффект добавится в список Effects (Эффекты). При необходимости добавьте таким же образом другие эффекты.
Для удаления эффекта из списка Effects (Эффекты) выделите его и щелкните на кнопке Delete (Удалить).
Установка флажка Active (Активный) включает эффект в итоговую визуализацию сцены.
С помощью кнопок Move Up (Переместить вверх) и Move Down (Переместить вниз) измените при необходимости порядок следования эффектов в списке.
Кнопка Merge (Присоединить) позволяет присоединить к текущей сцене эффекты, подгружаемые из других сцен.
Используя поле Name (Имя), можно переименовать любой эффект.
Атмосферные эффекты являются визуальными эффектами, позволяющими имитировать такие природные явления, как дым, огонь, туман, облака, вспышки взрыва и т. п. Эффекты, примененные к сцене, становятся видимыми только после визуализации.
Рис. 3. Типы габаритных контейнеров
Зона действия атмосферных эффектов может быть ограничена различными способами: ближней и дальней границами, границей светового луча, настройками параметров. Чтобы ограничить действие эффектов Fire Effect (Эффект огня) и Volume Fog (Объемный туман), применяется габаритный контейнер.
Габаритный контейнер задает границы пространства сцены, в пределах которого будет формироваться эффект. Для создания габаритного контейнера необходимо щелкнуть на кнопке Helpers (Вспомогательные объекты) вкладки Create (Создание) командной панели и выбрать из раскрывающегося списка Atmospheric Apparatus (Атмосферная оснастка).
Свиток Object Type (Тип объекта) содержит три кнопки для создания габаритных контейнеров разной формы: BoxGizmo (Параллелепипед Гизмо), CylGizmo (Цилиндр Гизмо) и SphereGizmo (Сфера Гизмо).
ЭФФЕКТ FIRE EFFECT (ЭФФЕКТ ОГНЯ)
После добавления эффекта в список, настройки данного эффекта появляются в свитке Fire Effect Parameters.

Рис. 4. Свиток Fire Effect Parameters (Параметры эффекта огня)
Свиток Fire Effect Parameters (Параметры эффекта огня) содержит следующие области.
Gizmos (Габаритные контейнеры) — предоставляет возможность выбрать габаритный контейнер (кнопка Pick Gizmo (Указать контейнер)) или удалить его из списка (кнопка Remove Gizmo (Удалить контейнер)).
Colors (Цвета) — дает возможность настраивать цвета компонентов пламени на основе трех образцов цвета: Inner Color (Внутренний цвет), Outer Color (Наружный цвет) и Smoke Color (Цвет дыма).
Shape (Форма) — позволяет настраивать тип пламени, используя следующие параметры:
переключатель Flame Type (Тип пламени), который имеет два положения: Tendril (Язык) — генерируются языки пламени, характерные для эффектагорения свечи, костра и т. п.; Fireball (Огненный шар) — тип пламени округлой формы, обычно применяемый для имитации взрывов;
параметр Stretch (Растягивание) — задает длину растяжения пламени в пределах габаритного контейнера;
Regularity (Регулярность) — позволяет указать, как пламя будет заполнять габаритный контейнер.
Characteristics (Характеристики) содержит четыре параметра:
Flame Size (Размер пламени) — устанавливает размер отдельных языков пламени внутри габаритного контейнера (для достижения лучшего результата рекомендуется использовать значения в пределах от 15 до 30);
Flame Detail (Детализация пламени) — контролирует величину изменения цвета и резкость на границах каждого цвета;
Density (Плотность) — позволяет задавать прозрачность и яркость горения;
Samples (Выборка) — устанавливает частоту дискретизации эффекта.
Motion (Движение) представлена двумя параметрами:
Phase (Фаза) — контролирует частоту изменения эффекта (если установлен флажок Explosion (Взрыв), то Phase (Фаза) контролирует стадии от образования пламени до дыма, используя значения от 0 до 300).
Drift (Дрейф) — управляет визуализацией пламени вдоль оси Z габаритного контейнера.
Explosion (Взрыв) позволяет настраивать параметры взрыва:
Explosion (Взрыв) — включает анимацию размера, плотности и цвета, основываясь на анимации параметра Phase (Фаза).
Setup Explosion (Настройка взрыва) — открывает окно Setup Explosion Phase Curve (Настройка кривой фаз взрыва), где задаются параметры кривой для начала и окончания взрыва;
Smoke (Дым) — включает создание дыма в процессе взрыва, основанном на значениях параметра Phase (Фаза);
Fury (Темп взрыва) — задает скорость мерцания вспышки взрыва.
ЭФФЕКТ FOG (ТУМАН)
Эффект Fog (Туман) основывается назначениях Environment Range (Диапазон окружающей среды) съемочной камеры. Настроить параметры атмосферного эффекта Fog (Туман) можно в свитке Fog Parameters (Параметры тумана).

Рис. 5. Свиток Fog Parameters (Параметры тумана)
Свиток Fog Parameters (Параметры тумана):
В области Fog (Туман) устанавливаются следующие параметры:
Color (Цвет) — отвечает за выбор цвета тумана.
Environment Color Map (Карта цвета окружающей среды) — позволяет выбрать карту текстуры для использования ее в качестве цвета тумана.
Environment Opacity Map (Карта прозрачности окружающей среды) — дает возможность использовать текстурную карту плотности тумана.
Fog Background (Туман фона) — включает/выключает применение эффекта тумана к фону сцены.
Туре (Тип) — переключатель между двумя типами тумана: Standard (Стандартный) и Layered (Слоистый).
Область Standard (Стандартный) содержит параметры стандартного тумана:
Exponential (Экспоненциально) — позволяет управлять плотностью тумана по мере удаления от камеры.
Near (Ближе) и Far (Дальше) — позволяют задавать процент плотности тумана на ближней и дальней границах.
Область Layered (Слоистый) управляет настройками слоистого тумана.
Тор (Верх) — устанавливает верхнюю границу слоя тумана.
Bottom (Низ) — задает нижнюю границу слоя тумана.
Density (Плотность) — определяет плотность тумана.
Horizon Noise (Шум горизонта) — добавляет шум в туман на линии горизонта, что повышает реалистичность эффекта.
Size (Размер) — задает значение коэффициента масштаба для области шума.
Falloff (Спад) — позволяет переключаться между тремя параметрами затухания плотности тумана: Тор (Сверху), Bottom (Снизу) и None (Отсутствует).
Angle (Угол) — устанавливает угол действия области шума над линией горизонта.
Phase (Фаза) — позволяет анимировать область шума.
Эффект Volume Light (Объемный свет)
Эффект Volume Light (Объемный свет) имитирует прохождение светового луча в непрозрачной атмосфере (туман, дым, пыль и т. п.).
Параметры Volume Light (Объемный свет) появляются в свитке Volume Light Parameters (Параметры объемного света) после добавления этого эффекта в список Effects (Эффекты) свитка Atmosphere (Атмосфера) окна Environment and Effects (Окружающая среда и эффекты).

Рис. 6. Свиток Volume Light Parameters (Параметры объемного света)
С помощью свитка Volume Light Parameters (Параметры объемного света) можно настроить параметры в следующих областях: Lights (Источники света) позволяет выбрать источник света (кнопка Pick Light (Указать источник света)) либо удалить его из списка (кнопка Remove Light (Удалить источник света).
Volume (Объем) управляет характеристиками светового луча:
Fog Color (Цвет тумана) и Attenuation Color (Цвет затухания) — образцы цвета, позволяющие задавать основной цвет светового луча и цвет, на который он будет изменяться по мере удаления от источника.
Exponential (Экспоненциально) — экспоненциально увеличивает плотность тумана по мере удаления от источника света;
Density (Плотность) — управляет плотностью тумана;
Max Light (Максимальная яркость) — ограничивает максимальную яркость тумана, нарастающую по мере удаления от источника света;
Min Light (Минимальная яркость) — определяет уровень подсветки;
Atten. Mult. (Усилитель затухания) —эффект затухания цвета;
Filter Shadows (Фильтрация теней) — позволяет улучшить качество визуализации объемного света за счет повышения количества отсчетов в выборке; может принимать одно из четырех положений: Low (Низкое), Medium (Среднее), High (Высокое) и Use Light Smp Range (Использовать область усреднения источника света).
Attenuation (Затухание) содержит два счетчика, позволяющие задавать Start (Начальная) и End (Конечная) границы затухания эффекта (значения базируются на границах ближней и дальней зоны источника света).
Noise (Шум) позволяет настраивать режим шума в луче света:
Noise On (Включить шум) — включает/выключает эффект шума.
Amount (Величина) — процентное отношение шума в составе тумана (может принимать значения от 0 (отсутствие шума) до 1 (макс. шум).
Link To Light (Связать с источником) — связывает эффект шума с системой координат источника света.
Туре (Тип) — позволяет выбрать один из трех типов шума: Regular (Повторяющийся), Fractal (Фрактальный) и Turbulence (Турбулентный).
Invert (Инвертировать) —позволяет инвертировать эффект шума.
Noise Threshold (Порог уровня шума) — отвечает за ограничение нижней (Low (Нижнее значение)) и верхней (High (Верхнее значение)) границ шума.
Uniformity (Однородность) — управляет однородностью тумана.
Levels (Уровни) — задает количество итераций алгоритма шума.
Size (Размер) — определяет размер клубов тумана или дыма.
Phase (Фаза) — при анимации позволяет управлять скоростью шума.
Wind Strength (Сила ветра) — задает силу ветра.
Wind from the: (Ветер с:) —выбирает одно из шести направлений ветра.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТА VOLUME LIGHT (ОБЪЕМНЫЙ СВЕТ)
Перейдите на вкладку Create (Создание) командной панели, в категории Shapes (Формы) выберите строку Splines (Сплайны) и нажмите кнопку Text (Текст). Щелкните в любом свободном месте окна проекции левой кнопкой мыши, создав тем самым текстовый сплайн.
Рис. 7. Текстовый сплайн в окнах проекций
Перейдите к окну проекции Top (Сверху) и создайте объект Rectangle (Прямоугольник). Для этого перейдите на вкладку Create (Создание) командной панели, в категории Shapes (Формы) выберите строку Splines (Сплайны) и нажмите кнопку Rectangle (Прямоугольник). Расположите объект так, чтобы текст был внутри прямоугольного сплайна. Выделите объект Rectangle (Прямоугольник) в окне проекции и перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели. Выберите в списке модификаторов строку Edit Spline (Редактирование сплайна). Не переключаясь в режим редактирования подобъектов, перейдите к свитку Geometry (Геометрия) настроек модификатора Edit Spline (Редактирование сплайна) нажмите кнопку Attach (Присоединить) и щелкните на сплайновом тексте. Таким образом, текст присоединится к прямоугольнику. После объединения сплайнов (прямоугольника и текста) вы сможете работать с двумя объектами как с одним целым.
Рис. 8. Текстовый сплайн и прямоугольник в окнах проекций
Выделите объект в окне проекции, перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели и примените к нему стандартный модификатор Bevel (Выдавливание со скосом). Перейдите к свитку Bevel Values (Значения выдавливания) настроек модификатора и задайте выдавливание на втором и третьем уровнях, установив флажки Level 2 (Второй уровень) и Level 3 (Третий уровень). Установите следующие значения параметров: Start Outline (Начальный скос) — 0, Level 1 Height (Высота выдавливания на первом уровне) — 1, Level 1 Outline (Скос на первом уровне) — 0,5, Level 2 Height (Высота выдавливания на втором уровне) — 1, Level 2 Outline (Скос на втором уровне) — 0, Level 3 Height (Высота выдавливания на третьем уровне) — 1, Level 3 Outline (Скос выдавливания на третьем уровне) — - 0,5.

Рис. 9. Настройки модификатора Bevel (Выдавливание со скосом)
В окне проекции создайте источник света Target Spot (Направленный с мишенью). Расположите источник света в сцене таким образом, чтобы его мишень (объект Spot01.Target) находилась над созданной надписью, а сам источник — под ней. Выделите объект Target Spot (Направленный с мишенью) и перейдите на вкладку Modify (Изменение). В свитке General Parameters (Общие параметры) установите On (Включить) в области Shadows (Тени). В свитке Intensity/Color/Attenuation (Интенсивность/цвет/затухание) укажите любой цвет источника и задайте параметру Multiplier (Яркость) - 3.
Рис.10. Настройки объекта Target Spot (Направленный с мишенью)

Рис. 11. Источник света Target Spot в окнах проекций
Чтобы придать прожектору прямоугольную форму, в свитке Spotlight Parameters (Параметры направленного света) установите переключатель в положение Rectangle (Прямоугольный). Подберите значения параметров Hotspot/Beam (Точка/луч) и  Falloff/Field (Спад/поле) таким образом, чтобы поток направленного света совпадал с размерами созданного текста. Для удобства можно также использовать команду Scale (Масштабирование) контекстного меню источника света и вручную изменить размеры потока.
Чтобы в сцене просчитывался объемный свет, необходимо добавить эффект Volume Light (Объемный свет) в список атмосферных эффектов. Для этого вызовите окно Environment and Effects (Окружение и эффекты), выполнив команду Rendering > Environment (Визуализация > Окружение) или нажав клавишу 8 . Добавьте эффект при помощи кнопки Add (Добавить) в свитке Atmosphere (Атмосфера) и выберите в списке окна Add Atmospheric Effect (Добавить атмосферный эффект) эффект Volume Light (Объемный свет). Выделите строку Volume Light (Объемный свет) в свитке Atmosphere (Атмосфера) и задайте параметры этого эффекта. Чтобы программа могла просчитывать эффект, в его настройках необходимо указать, к какому источнику света будет применяться выбранный эффект (в нашей сцене это источник света Target Spot (Направленный с мишенью)). Нажмите кнопку Pick Light (Выбрать источник света) в свитке Volume Light Parameters (Параметры объемного света), после чего щелкните кнопкой мыши на источнике света в окне проекции. Установите три флажка: Exponential (Изменять эффект по экспоненте), Use Attenuation Color (Использовать цвет затухания) и Noise On (Включить шум).
Значение параметра Density (Плотность) задайте равным 4,4. Переключатель Filter Shadows (Фильтр теней) установите в положение High (Высокий). Выберите тип шума Fractal (Фрактальный), установив переключатель Type (Тип) в области Noise (Шум) в соответствующее положение, и задайте параметру Amount (Величина) значение 0,29. Остальным параметрам шума задайте следующие значения: Levels (Уровни) — 3, Size (Размер) — 7. Значения параметров в области Attenuation (Затухание), характеризующие интенсивность объемного света на расстоянии, установите такими: Start (Начало) — 100, End (Конец) — 80.
Рис. 12. Эффект света
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
3ds Max — полнофункциональная профессиональная программная система для работы с трёхмерной графикой, разработанная компанией Autodesk Media & Entertainment. Работает в операционных системах Microsoft Windows и Windows NT. Программа предназначена для художников, дизайнеров, архитекторов, работающих в телевидении, кино, разработке компьютерных игр, дизайне интерьера, техническом дизайне, рекламе для трёхмерного моделирования, анимации и визуализации. Импорт данных из AutoCAD, AutoCAD Architecture и Revit Architecture в формате DWG еще более расширяют возможности этой программы.
В данной работе рассмотрены возможности визуализации среды и применение специальных эффектов и фильтров в программе 3Ds Max. Итогом работы стала разработка инструкции по демонстрации эффекта объемного света.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Верстак В. А. 3ds Max 8. Секреты мастерства. — СПб.: Питер, 2006.
2. Материалы сайта www.render.ru
3. Чумаченко И.Н. 3ds Max 9.Пошаговое руководство для начинающих дизайнеров.NT Press. Москва, 2008.

Приложенные файлы

  • docx Rabota5
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий