Iluminacion en Vray

Fernando Montaño La Cruz

3ds Max Design 2012 para usuarios de AutoCAD


Fernando Montaño La Cruz | [email protected] 2

Lección 1

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.




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.



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.



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)



• 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 a15 0.00 (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).



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

• Non Physical Tuning: valores que afectan la tinta (

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

3ds Max cuenta con una iluminación

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 a

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:

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 requiere

mayor exactitud en el modelado de la escena,

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

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).

para usuarios de AutoCAD

[email protected]

: valores que afectan la tinta (-10/10) y la saturación (0/2) del fondo.

minutos


(luces de una discoteca, comer a la luz de una vela), nos alerta del peligro (luz roja del


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,


la pantalla, detrás del observador; en tanto que la segunda está en ángulo inferior derecho, pero


en el que el agreguemos la primera luz; de ahí en adelante, la correcta iluminación de la escena dependerá de


3ds Max nos permite crear dos tipos de luces: estándar y fotométricas. Las luces estándar son más fáciles de


utilizan parámetros del mundo real y simulan con gran precisión la iluminación artificial, pero requiere

mayor exactitud en el modelado de la escena, para que los resultados sean los esperados.

La primera opción que tendremos es asignar o

) 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

debemos asignar la

ubicación de la luz y de su objetivo, en tanto que

solo designaremos la ubicación

erpendicular al plano de ubicación).

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10/10) y la saturación (0/2) del fondo.


(luces de una discoteca, comer a la luz de una vela), nos alerta del peligro (luz roja del


dos luces de tipo omnidireccional,


la pantalla, detrás del observador; en tanto que la segunda está en ángulo inferior derecho, pero


delante, la correcta iluminación de la escena dependerá de


. Las luces estándar son más fáciles de


utilizan parámetros del mundo real y simulan con gran precisión la iluminación artificial, pero requieren de

para que los resultados sean los esperados.



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.



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)

• 28000 - 30000 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).



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

concentra una intensidad uniforma y

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

• Uniform Spherical: La luz se proyecta en todas direcciones.

Video 2: duración 09:08 minutos


[email protected]


: Permite cargar información suministrada por los fabricantes de luminarias (archivos


La luz proyectada tendrá forma de cono, siendo el parámetro Hotspot

concentra una intensidad uniforma y Falloff el ángulo de incidencia total. En la diferencia entre estos dos


mínimo debe existir 2º entre uno y otro ángulo.

: La luz se proyecta en la dirección de media esfera.

La luz se proyecta en todas direcciones.

minutos / Video 3: Duración 06:35 minutos

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: Permite cargar información suministrada por los fabricantes de luminarias (archivos


Hotspot el ángulo donde la luz

el ángulo de incidencia total. En la diferencia entre estos dos




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.



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.



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

Video 4, duración 11:47 minutos

Efectos para luces

Pulsando la tecla 8 y designando la ficha

algunos efectos para nuestras luces. Hacemos clic en el botón

aceptamos.


[email protected]



, que se encuentra en la paleta Render Setup (F10).

minutos

y designando la ficha Effects, o designando el menú Rendering>Effects

algunos efectos para nuestras luces. Hacemos clic en el botón Add…, designamos en efecto

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).

Rendering>Effects podemos designar

, designamos en efecto Lens Effects y



Seguidamente designamos el o los efectos que deseamos aplicar a una misma luz y también designamos

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.


Volumen luminoso (Volumen Light)

El volumen luminoso lo añadimos a la lu


[email protected]

Seguidamente designamos el o los efectos que deseamos aplicar a una misma luz y también designamos

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.

minutos

Volumen luminoso (Volumen Light)

El volumen luminoso lo añadimos a la luz, desde el panel de modificaciones, persiana

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Seguidamente designamos el o los efectos que deseamos aplicar a una misma luz y también designamos dicha

el efecto se calcula sobre la propia imagen del render, es posible actualizarlo son

z, desde el panel de modificaciones, persiana Atmospheres & Effects.




Uso de luminarias reales

La empresa italiana Simes nos ofrece un

(http://www.simes.it/spa/download/index.php

también luces del tipo Photometric Web

con la información acerca de la distribuci

Descargar luces para 3ds Max>>>

Después de descargar el archivo 3ds_max_1_2011.zip


[email protected]

minutos

nos ofrece un paquete de luminarias reales y listas para usar en 3ds Max

http://www.simes.it/spa/download/index.php). Las mismas contienen los modelos 3d de las luminarias y

Photometric Web, o sea que incluyen los archivos IES (suministrados por el fa

con la información acerca de la distribución de la luz.

3ds_max_1_2011.zip, lo descomprimimos.

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de luminarias reales y listas para usar en 3ds Max

). Las mismas contienen los modelos 3d de las luminarias y

(suministrados por el fabricante)



Elegir la luminaria

Para conocer las luminarias primero conviene conocer el catálogo de la Simes

(http://www.simes.it/spa/catalogo/tipologia.php), 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.



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.



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.



[email protected]

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.

minutos / Video 8, duración 5:18 minutos.

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