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VRay Rendering. Software utilizzati: Autodesk 3ds Max, Chaos Group Vray, Adobe Photoshop CS6, Autodesk AutoCAD.
Il tutorial è guida per un workflow, flusso di lavoro, lineare, graduale, semplice e veloce; implementa già le conoscenze di base dei software elencati. Non è adatto ad utenti privi di formazione base nell’utilizzo di 3ds Max e del motore di rendering VRay.
L’architettura di interni, meglio interior design, al fine di realizzare un’ immagine esplicativa, render, che sia il più aderente possibile all’idea di progetto, necessita di maggior definizione di dettaglio rispetto ad una scala edilizia come un edificio. La definizione è riferita alla scala del disegno, alle unità metriche adottate, alla risoluzione con la quale è disegnata la geometria della scena, alla definizione delle luci, dei materiali, del set-up adottato…
A questo indirizzo Dropbox potete scaricare i file, modelli 3D in formato 3ds Max, immagini dei rendering e Photoshop per la post produzione, per seguire il tutorial. Scarica i file qui. Per chi volesse ripassare od approfondire l’utilizzo di 3ds Max coniglio la lettura dell’articolo: 3ds Max Guida Completa
Primo step è procurarsi una base che funga da riferimento, un blueprint, che sia: vettoriale oppure raster. Dal riferimento è necessario comprendere l’aspetto formale, dimensionale dell’ambiente e degli oggetti che lo compongono, nonché i materiali e le fonti di luce naturale o artificiale. Nel caso di un vettoriale, file con estensioni come *.dwg, *.dxf, etc.. occorrono piante e sezioni adeguate alla scala di disegno. Nel caso di un raster, file immagini estensioni come *.jpg,*.bmp,*.png etc.., occorrono risoluzioni tali da poter essere ben visualizzate ed almeno due le viste coordinate: pianta e un prospetto.
Un importante dato, da non trascurare, è la geo-referenza, ovvero la posizione e l’orientamento geografico. La considerazione di tale dato restituisce informazioni importanti, sia per la disposizione interna degli ambienti sia per l’aspetto illumino-tecnico. Per il nostro tutorial, utilizzo un riferimento vettoriale, planimetria di un appartamento di cui prendiamo in esame l’ambiente della cucina. (Vedi file appartamento.dwg)
Unità di misura
Per la modellazione utilizzo 3dMax. La prima operazione è impostare il file di lavoro nelle unità metriche opportune: per un interno è necessario usare il centimetro. Andiamo negli appositi menù, pulldown: Costumize>Unite Setup>System Unit Setup . Impostiamo il System Unite Setup nella posizione:
1 unit=1,0 / centimeters.
Impostiamo il menù di Unite Setup nella sezione Display Unit Scale in Metric = Centimeters .
Utilizziamo dall’icona di 3Dmax in alto a Sx l’apposito menù necessario per l’importazione del file di riferimento: 3Dmax>Reference>Manage Links. Il Manage Links inserisce direttamente nell’area di lavoro il file di riferimento, pertanto è necessario prima dell’importazione assicurarsi che anche le unità di disegno del riferimento corrispondano a quelle utilizzate nell’area di lavoro. (Vedi 2_Ap_reference.dwg.) I vantaggi di utilizzare il file come riferimento sono evidenti: meno volume del file di lavoro, possibilità di eliminare il link oppure inserire direttamente nel file di lavoro qualora sia necessario.
Usando in sequenza le shape, il comando extrude ed Edit Poly, inizio la modellazione dell’ambiente, in modo da ricavare i livelli necessari in corrispondenza delle quote delle finestre e delle porte. Lo scopo è creare una geometria essenziale e che sia perfettamente chiusa . L’uso della modellazione in Polysurface rende il modello leggero in previsione del calcolo, in quanto è necessario disegnare solo le geometrie effettivamente visibili e necessarie.
Una volta realizzata la cover, completa delle geometrie necessarie per muri, pavimenti e soffitto, sarà necessario completare modellando le ornie di porte e finestre ed i battiscopa. (Vedi 3_modellazione.max)
La definizione della geometria è la componente che rende la modellazione verosimile. La definizione o meglio la risoluzione è un’operazione a discrezione dell’operatore. Meno sono i poligoni di cui sono composte le geometrie di un modello, più esso risulterà tozzo, schematico, poco efficiente sotto la luce. Maggiore è il numero dei poligoni, più sarà verosimile nell’immagine. L’operatore sceglie, in base al dettaglio visibile, quanti devono essere i poligoni necessari. Il discorso ricade lì dove sono necessarie delle smussature, dove sono presenti archi di curvatura.
Il piano di un tavolo, con angoli netti composti da soli 4 poligoni risulta poco definito. Se si aggiunge una leggera smussatura pari al 0,1 cm con un minimo di 3 poligoni, la geometria risulterà più morbida ed efficace all’esposizione della luce. Non c’è una regola precisa in quanto la definizione di un modello è relativa alla distanza del punto di vista. Se il punto di vista è:
Pertanto quando la superficie è continua, basta un solo poligono. Quando la geometria è composta da smussature o superfici curve sono necessari un numero di poligoni adeguati. In genere per un interno, con distanze focali che variano dal metro e più, occorre definire ogni smussatura superiore o uguale al 0,1cm con almeno 3 poligoni. (Vedi 4_Modellazione_full.max)
Successivo step è la scelta del Renderer che si vuole utilizzare per poter ricavare dal modello 3D le immagini, i renders desiderati. La scelta del Renderer è soggettiva e varia da operatore ad operatore. La scelta è essenziale, in quanto i successivi passi utilizzeranno tutti gli elementi attivi, congruenti con il renderer in uso come materiali, luci, camere, etc.. Si è scelto, come Renderer , di utilizzare il noto Visual-ray, meglio conosciuto con l’acronimo di V-ray. In particolare l’installazione di V-ray, come renderer interno, consta di due parti: Advanced (Adv ) e Real Time (RT ). La versione Advanced sfrutta unicamente la componente CPU per il calcolo, mentre la versione Real Time consente di utilizzare la GPU della scheda grafica compatibilmente a schede del marchio Nvidia con tecnologia CUDA. Per il nostro tutorial utilizzeremo la versione Advanced. Scegliere da:
Render Setup>Assign Renderer>Production: Vray Adv
Una volta Abilitato V-ray dal Render Setup utilizzo, per prove iniziali, un set con valori di accuratezza molto ridotti, draft, in modo da avere ridotti tempi di calcolo. V-ray, come ogni motore di rendering possiede delle specifiche impostazioni, oltre ad una serie di elementi propri attivi, come luci, camere, modificatori etc.. da utilizzare congruentemente. Tuttavia c’è da ricordare che è possibile utilizzare gli elementi attivi come le luci e le camere di tipo standard di 3dmax in modo opportuno, abilitando le specifiche ombre V-ray e nel caso delle camere utilizzare l’apposito sistema di controllo dell’esposizione. Allo stesso modo è possibile utilizzare il materiale di tipo standard.
V-ray nella versione in uso, offre un apposito menù V-Ray Quick Setting con set-up già preimpostati e semplicemente utilizzabili optando per: Exterior, Interior, VFX, Studio Setup . Spostando gli indicatori verso destra è possibile cambiare la qualità del GI (Global illumination ), del Shading del AA (Antialiasing ). Il menù, in automatico, a seconda della condizione di luce optata, sceglie quale deve essere la combinazione opportuna dell’engine da utilizzare. Ciò costituisce un enorme facilitazione per l’operatore. I set-up di V-ray delle precedenti versioni sono pressoché identici e data la mole di impostazioni e di menù dedicati, rimando alla guida.
Nel menù del Material Editor, si utilizza un apposito VrayMtl dal Material/MapBrowser e lo si imposta come base di studio. Un materiale ausiliario che chiamo BASE con colore in RGB= 128,128,128. Tale colore corrisponde al grigio 50%. calibrato per il supporto fotografico di stampa su carta kodak con grigio 18%. Ciò è necessario per definire il contrasto bianco/nero ed i corrispondenti mezzi toni. Una volta assunto il VrayMtl, opportunamente nominato, esso deve essere copiato con opzione Instance nel menù:
RenderSetup>Vray>GlobalSwitches>Override mtl.
Verifico che tutti i poligoni del modello siano correttamente rivolti con il verso di renderizzazione, in modo da ottimizzare i tempi di calcolo. A tale scopo disabilito l’opzione Double-sided nel menù Options del materiale BASE ed effettuo qualche prova di calcolo.
La componente luce è spesso un argomento non facile date anche le notevoli combinazioni e soluzioni tecniche che si possono utilizzare per raggiungere l’effetto scenico desiderato. Nello specifico è necessario considerare la luce che si vuole creare e gli elementi attivi disponibili: Light. Nel nostro caso è necessario simulare una luce naturale in condizione diurna. Prima di inserire le luci è necessario inserire l’elemento VrayPlane. L’elemento è un piano infinito, creato alla quota Z = 0 e serve a far si che la luce rimbalzi su di esso. L’elemento si trova nel Control Panel>Create>Object>V-ray> VrayPlane.
La luce che in natura irradia gli oggetti ha due componenti: una diretta, che corrisponde al sole; una diffusa che corrisponde alla volta celeste. In Vray la scelta delle luci utilizzabili nella scena offre copiose soluzioni. Nel caso specifico, il renderer, dispone di un sistema combinato di luce, composto da una luce Vray denominata VraySun ed una mappa VraySky. Nel Control Panel>Create>Light>V-ray>VraySun e seguire la procedura guidata che associa alla VraySun un’apposita mappa VraySky inserita nel menù environment (pulsante rapido ‘8’). Disporre in quota Z diversa da zero, la VraySun.
È necessario impostare la VraySun modificando alcuni dei valori di default:
Le versioni precedenti di V-ray non contemplano l’uso del color mode. Tuttavia l’mpostazione iniziale filter risulta essere 10 volte maggiore dell’opzione direct. Basta quindi impostare il valore intensity multipler in proporzione di 1/10 .
Le camere, corrispondenti ai punti di vista, sono create, posizionate nella scena e poi impostate. Basta creare una prima camera, posizionarla e cambiare il set-up di default in modo che le successive ereditino le impostazioni della prima. Ciò è valido sia per camere per le luci di scena. Dal menù di:
Control Panel>Create>Camere>VRay>VRayPhisicalCamera
Nel menù di Environment>Exposure Control è necessario predisporre il controllo dell’esposizione in modalità Vray Exposure Control. Il menù, alla voce Mode, offre all’utente diverse opzioni di controllo a seconda che si opti per illuminare con una camera Vray (from Vr camera) oppure usando i valori di Exposure Value (from EV parameter), oppure una qualsiasi vista prospettica o camera stardard (photographic ). Opto per demandare tutte le opzioni di esposizione alle camere Vray utilizzando l’opzione from Vray camera. Le camere di Vray offrono una notevole quantità di parametri atti a configurare un vero e proprio apparecchio fotografico. L’uso delle camere è infatti subordinato ad un minimo di conoscenza in ambito di fotografia analogica e digitale.
Posizionata la camera, imposto i valori del film gate e il valori del focal length.
Verifichiamo che la proiezione del sole ricada in un punto a noi congeniale dell’ambiente. Ciò costituisce il punto di partenza per il bilanciamento luci e sviluppare i render successivi.
Il bilanciamento delle luci è uno step decisivo per lo sviluppo dei render. In questa fase si identificano le luci di scena ed il loro contributo. L’operazione di bilanciamento luci, in una scena, è un’operazione semplice nella gestione e complessa nel rapporto con le diverse caratteristiche delle luci: intensità, suddivisioni ombra, generazione diffusione etc. Tali proprietà alterano la luminosità, i mezzi toni, la definizione delle ombre, cambiano la definizione della luce stessa ed i tempi di calcolo. Pertanto capire quali sono le proprietà su cui agire è essenziale. Il bilanciamento si effettua definendo una scala gerarchica delle luci di scena. Occorre definire quale è la luce:
In condizione di luce naturale e diurna, abbiamo due componenti. Per capire quale di esse è la principale, basta abilitare una luce per volta e verificare il suo apporto alla scena. Seleziono la VraySun e disabilito l’apporto della luce diretta del sole, togliendo la spunta ad enable: ciò mi lascerà attiva solo la luce diffusa della mappa VraySky. Con il valore dell’indirect horizon illum impostato a 12.000. Osservo l’immagine render con l’apporto della sola componente VraySky. (Vedi immagine qui sotto)
Abilitando nuovamente la VraySun come in figura, è chiaro quanto la componente di luce diffusa del cielo e della VraySky , sia importante rispetto alla luce diretta del sole della stessa VraySun . Un rapido esempio è dimostrabile alterando i valori del indirect horizon illum qui impostato al valore 8000.
Nell’esempio qui in basso cambiando il valore del indirect horizon illum a 4000 e poi ad 800, si può comprendere l’efficacia della luce in esame. Per quanto possa essere già un condizione sufficiente di luce possiamo aggiungere delle luci secondarie ed utilizzare la VrayLight.
Dal menù del Control Panel>Create>Light>VRay> VrayLight .
Le VrayLight sono semplicemente dei piani che emettono luce. Possono essere utilizzati in più modalità e con diverse opzioni. Ricordiamo che esse sono il primo strumento di luce di cui V-ray si sia dotato nel corso del suo sviluppo. La Vray Light ha delle regole di uso ben precise: qualora la si voglia utilizzare come luce principale, la sua diagonale non deve essere più di 1+1/2 dell’area ad essa sottoposta. Nel nostro caso utilizziamo le VrayLight in prossimità delle finestre e delle porte che affacciano sull’esterno in modo da emettere luce all’interno degli ambienti. (Vedi immagine qui in basso)
Le VrayLight sono state impostate con:
La gestione delle luci in V-ray è decisamente accurata ed i parametri tipo, come shadow bias, assumono un significato ed una funzione alquanto diversa dalle luci di default.
Come si può notare la VrayLight apporta delle modifiche alla scena ed agli ambienti in termini di luminosità, colore, ombre proprie, ombre portate, etc.. Le stesse possono essere utilizzate in modalità Sky portal che ha la semplice funzione di spingere, nella direzione del versore, la luce: ciò rimanderà il controllo dell’intensità alla VraySun.
Ecco come apparirà il secondo punto di vista.
Non resta altro che aggiungere le luci di completamento. Queste ultime coinvolgono aree piuttosto ristrette se non puntuali e di solito sono identificabili negli apparecchi luminosi che arredano la scena. A seconda della loro funzione e forma possiamo scegliere se utilizzare una VrayLight nelle diverse modalità descritte oppure nel caso in cui si ha a disposizione la corrispondente fotometria degli apparecchi utilizzati nei file *.ies è possibile utilizzare le apposite VrayIES.
Nell’immagine il risultato della combinazione delle luci, primarie, secondarie e di completamento. (Vedi file 6- luci.max)
Le luci così individuate nella scena possiedono una loro precisa identità ed un determinato ruolo. La VraySun con la VraySky simula luce diurna, mentre la VrayLight migliora la luminosità delle singole stanze. V-ray consente di definire una precisa gerarchia delle luci a mezzo del parametro Diffuse subdivs: principale, secondaria, etc.. Questo parametro influisce direttamente sul irradiance map che V-ray utilizza per il calcolo.
Se ad esempio inseriamo in una scena una luce fotometrica, questa illuminerà una ristretta area, pertanto non è pensabile che quest’ultima abbia la stessa importanza nella irrandiace map di una luce come la Sky. Per definire tale gerarchia è disponibile un apposito menù in cui definire la quantità della luce diffusa e la qualità da generare nella scena. Il menù in questione è localizzato in: Render Setup>Setting >LightSetting.
Appare una finestra dialogo chiamata Vray light properties nella quale è disponibile l’elenco delle luci della scena e le corrispondenti proprietà. Nella sezione Generate diffuse il valore di default del Vray light properties è impostato a 150, mentre il Diffuse multipler impostato al valore 1. Per definire una gerarchia andremo a cambiare i valori del Diffuse subdivs. Dalla guida di V-ray si apprende che i valore minimo consigliato è ’25’. Possiamo quindi assegnare un valore di:
Lo stesso menù Vray light properties può essere richiamato, semplicemente selezionando una luce della scena, e, con il pulsante destro del mouse, attraverso il menù di quick select, selezionare la voce Vray properties. Per alcuni renderer come M-ray, la sommatoria dei valori di questo parametro non deve superare il valore del set-up. Qui in V-ray, la guida precisa che per ogni luce è consigliabile non superare il valore di set-up assunto nell’engine del Light cache.
Il materico è rivolto alla definizione dei materiali che danno alle geometrie del nostro modello 3D un aspetto reale. Bisogna rimuovere l’opzione Override mtl che abbiamo utilizzato per il bilanciamento e che troviamo in Render Setup>V-Ray>Global Switches. A questo punto è necessario:
Il mappaggio è un’operazione volta ad allineare, dimensionare e proporzionare le mappe applicate alle apposite geometrie: a tale scopo si utilizzano i noti modificatori ‘UVW map’ ed il ‘Unwrap UVW’. In ordine, dal Material Editor e dal Material/Map Browser è necessario utilizzare i materiali indicati sotto il menù V-ray. Il menù elenca numerosi materiali di cui possiamo usufruire, ognuno pensato per un uso specifico. Utilizzo il VrayMtl, come partenza, per realizzare tutti materiali di cui ho bisogno. In alcuni casi ho inserito anche il VrayLightMtl, in grado di generare luce che viene computata nella irradiance map.
A causa della grande quantità di oggetti presenti nella scena, ho preferito distinguere le geometrie sfruttando i numeri del ID ed ho organizzato lo slot dei materiali utilizzando il Multi/Sub-Object. Ciò mi consente di gestire la scena oggetto per oggetto e qualora sia necessario cambiare i materiali senza che gli altri oggetti subiscano variazioni. Tale organizzazione è soggettiva e varia da user a user, pertanto non è prescrittiva.
Il VrayMtl è dunque lo shader di cui V-ray si è dotato inizialmente nel suo sviluppo. Rispetto al materiale Standard del default scanline, il VrayMtl offre sicuramente un set-up più complesso, meglio organizzato e distribuito di opzioni sviluppate al meglio per il renderer. Il menù Basic parameters offre una gestione separata del diffuse, reflect, refraction e translucency. In particolare, Reflect è integrato da parametri di Hilight glossiness e Refl. Glossiness legati al parametro del Fresnel reflections che ne moltipica o divide gli effetti. Mentre Refraction è integrato dai parametri di glossiness e l’IOR. Ambedue, Reflection e Refraction, possiedono appositi menù con opzioni di interpolation che regolano la qualità influendo sui pass di calcolo. Tutte le impostazioni dello shader sono gestite numericamente, con colori, oppure con apposite mappe.
Materiali come il vetro, sono facilmente realizzabili agendo sul colore, riflessione, trasparenza ed IOR, senza aver bisogno di mappe specifiche. Basta abilitare Affect shadows ed in Affect channel l’opzione All Channel…
Materiali come il cromo, sono facilmente realizzabili sfruttando semplicemente il colore di riflessione ed abbassando opportunamente il valore del del refl. glossiness: un valore inferiore ad ‘1’ rende meno nitida la riflessione. Mentre un valore inferiore ad ‘1’ nel parametro Hilight glossiness amplifica l’effetto glow. Il menù del BRDF consente di scegliere 3 l’opzioni per lo shader: Blinn, Phong, Ward . Le tre opzioni accentuano gli effetti del glossiness ampliando o restringendo il raggio di azione. In breve:
I menù Reflect/Refract interpolation sono dedicati alla qualità nel calcolo, dell’effetto. I parametri di:
L’uso delle mappe come per i materiali, è ben supportato nel Material/Map Browser, dalla presenza di un apposito menù V-ray, contenente mappe dedicate al renderer. Tra queste evidenzio:
Ultimo passo, prima di iniziare il calcolo delle nostre viste, è assegnare al Set-up di V-ray, impostazioni ottimizzate per dare qualità alla luce ed ai materiali della scena. Il setting ottimale è una scelta dell’operatore, in base alle caratteristiche dell’Hardware su cui opera, in base al tempo disponibile e necessario per il calcolo di ogni singola immagine. In seguito non resta altro che eseguire il calcolo.
L’immagine, render, sebbene sia ben bilanciata, necessita di qualche ritocco. (Vedi file vrcam1.psd) Come si può notare, il piano verticale in acciaio cromato che fa da fondo alla cucina, al lato di sinistra si presenta omogeneo, a destra invece, è palesemente visibile l’effetto moirè, dovuto all’opzione di Use interpolation utilizzata nel materiale. L’opzione consente si diminuire il tempo di calcolo, a scapito però della resa finale. Con materiali in cui l’effetto della riflessione o rifrazione è accentuato, filtrato attraverso l’effetto glossiness ed esteso a grandi superfici, è opinabile non usare l’opzione Use interpolation per il calcolo delle immagini finali…..
Nel menù di Render Setup>V-Ray >Color mapping è stata lasciata l’opzione di default alla voce Type>Reinhard.
Il Color mappping è destinato al controllo del esposizione dell’immagine: qualora sia necessario, è possibile agire sui parametri per evitare che l’immagine abbia aree bruciate dall’eccessiva luce. Lo stesso lo si può trovare nel menù Environment >Exposure Control . Gli algoritmi presenti agiscono unitamente con il renderer pertanto è necessario, per utilizzarli, sceglierli dal Color mapping. Da notare che se l’immagine ha un buon bilanciamento luci, l’utilizzo del color mapping è pressochè ininfluente.
L’immagine della living è priva di luci di completamento: sono presenti i corpi illuminanti, ma non ci sono gli apposite elementi attivi quali VrayIES e VrayLight. Le uniche VrayLight che illuminano l’ambiente sono le luci secondarie poste alle porte e finestre esterne. (vedi file vrcam2.psd)
Il VFB (V-ray Frame Buffer) offre agli operatori la possibilità di alterare l’immagine nella finestra di render. Abilitando l’icona a sinistra in basso correction control, si accede alla tools del color correction dalla quale è possibile modificare direttamente l’esposizione, la saturazione, bilanciamento colore etc.. Ciò supplice la post-produzione a meno di inserire figure umane, background o correggere problemi di altra natura.
Il Vray object properties è un ulteriore menù di personalizzazione e riguarda tutte le geometrie editabili nella scena e presenti nella lista. Il menù consente di personalizzare, oggetto per oggetto: l’intensità delle GI, delle caustiche, della riflessione e rifrazione etc.. Per accedervi basta selezionare l’oggetto, click sul pulsante destro del mouse, dal menù di quick select, selezionare la voce V-Ray properties: viene evidenziato, nella lista, l’oggetto selezionato. In alternativa è possibile accedere al menù da Render Setup>Setting> Objects settings. Tale menù ci consente di agire localmente, indipendente dalla posizione dell’oggetto nella scena e della posizione degli elementi attivi di tipo luce. Da notare due importanti opzioni:
In ultimo, l’opzione Affect Alpha consente di avere, nel render, oggetti con materiali trasparenti, in cui è necessario che il background sia visibile, per poter poi aggiungere in post-produzione un diverso background.
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