Naar de Oogst-overzichtssite

Meer tutorials door Oogst

Tutorial voor een basic huisje

deel 3: de belichting

voor 3d Studio MAX 4 tot en met 8

door Joost 'Oogst' van Dongen

Lukt de tutorial niet, zitten er fouten in of heb je iets anders te melden? Mail dan naar tsgoo@hotmail.com

laatste update: 12 maart 2006

Inhoudsopgave:
Deel 1: het modellen

Deel 2: het texturen

Introductie
Soorten lampen
De basisinstelling van een lamp

Advanced effects
De lichtbundel (spotlight parameters)
Attenuation bij ons huisje
Schaduwen
Shadow maps tegen ray traced shadows
Belichting van complete scenes in de praktijk
> > Drie-punts belichting
> > Dome of light
> > Dome of light met zon
> > TL-buis
> > Interieur
> > Ons huisje
Global Illumination (G.I.)
> > Wat doet Global Illumination?
> > Pakketten die Global Illumination kunnen berekenen
Afsluiting van deel 3: het belichten

Deel 4: animatie

Introductie

In dit deel van deze tutorial-serie komt het belichten aan bod. Belichten is een erg complex en een erg belangrijk onderdeel van het 3D-ontwerpen. Ik zal er om twee redenen diep op in gaan: een goede belichting is essentieel voor een mooie render, en slecht afgestelde lichten kunnen zorgen voor extreme rendertijden. Omdat ik zoveel waarde hecht aan belichting, zal ik ook behoorlijk diep ingaan op de theorie er achter en verschillende technieken met elkaar vergelijken. Eeen deel hiervan is niet bijzonder van toepassing op ons huisje, dus we gaan niet direct in dit deel 3 weer verder met ons huisje uit deel 1 en deel 2. Eerst wat basis-uitleg dus, daarna komt het huisje er weer bij.

De meeste screenshots in deze tutorial komen uit 3D Studio MAX 4 en 5. Gebruik je een nieuwere versie van 3D Studio MAX, dan moet je soms even kijken, omdat sommige instellingen net een stukje verplaatst zijn. Ze zijn er echter allemaal nog en heten ook nog hetzelfde, dus dit is verder geen probleem.

Soorten lampen

Lampen zijn in MAX te vinden onder create en dan lights, zoals hier rechts te zien is. Er is de keuze uit vijf verschillende soorten lampen, die in feite alleen verschillen in de vorm van hun lichtbundels.

Die lichtbundels zijn hier onder te zien. Van links naar rechts zijn hier getoond:
-Target Spot: een bundel licht in de vorm van een kegel. De lichtbron heeft de grootte van een oneindig kleine punt en schijnt in de richting van zijn Target.
-Target Direct: een bundel licht in de vorm van een cylinder. De lichtbron is nu geen punt, maar de top van de cylinder, van waaruit stralen recht naar beneden lopen. De richting van de totale bundel wordt weer aangegeven door de target.
-Free Spot: gelijk aan de Target Spot, maar nu wordt de richting niet aangegeven door een target, maar door het draaien van de lamp.
-Free Direct: gelijk aan de Target Direct, maar nu wordt de richting niet aangegeven door een target, maar door het draaien van de lamp.
-Omni: een lamp die alle kanten op schijnt en dus geen specifieke richting heeft.

Bij lampen met een target is die target een los object, dat geheel los van de lamp bewogen kan worden.

Vanaf 3D Studio MAX 5 is aan dit rijtje nog de sky light toegevoegd. Deze is speciaal bedoeld voor Global Illumination belichting, een techniek waarop ik aan het einde van deze tutorial nog terugkom. Nu echter ga ik nog niet verder in op de sky light.

Aangezien de lampen alleen verschillen in de vorm van hun lichtbundel, wordt in de rest van deze uitleg uitgegaan van een Free Spot. Alles wat wordt gezegd is op vergelijkbare wijze van toepassing op de andere vier lampsoorten.

De basisinstelling van een lamp

Rechts in beeld onder de modifier panel zijn de instellingen van de lampen te vinden. Dit zijn er zoveel dat we ze stukje bij beetje zullen bekijken.

Als eerste is onder light type te kiezen welke soort lamp het betreft. Dit zijn dus de standaard lampsoorten die hierboven al beschreven zijn.

Vervolgens kan onder shadows gekozen worden of de lamp schaduwen werpt of niet, en welk type schaduwen dat dan moet zijn. Op schaduwen wordt later in deze tutorial teruggekomen.

Exclude is een erg leuke functie om te zorgen dat bepaalde objecten niet door de lamp beïnvloed worden. In de praktijk zal dit niet zo vaak gebruikt worden, maar het is mooi dat het kan.

Vervolgens komen we onder Intensity/Color/Attenuation terecht bij de multiplier. Deze bepaalt de felheid van de lamp. Hiernaast vinden we een gekleurd vlak, nu wit. Deze bepaald de kleur van het licht dat de lamp uitzendt. Kleuren worden in 3D Studio MAX ongeveer berekend zoals dat natuurkundig hoort, zoals hier onder te zien is. Dus als je twee kleuren mengt, dan worden ze lichter en meng je alledrie de kleuren, dan krijg je wit. Inderdaad, met verf werkt dat anders, maar met gekleurde zaklampen zou je dit effect in het echt ook krijgen.

Zowel decay als attenuation zorgen ervoor dat het licht van een lamp zwakker wordt op grotere afstand van de lamp. Met decay blijft de bundel tot in het oneindige steeds minder snel zwakker worden, met attenuation gebeurt dit alleen binnen het aangegeven gebied. Ik persoonlijk vind decay niet erg fijn werken, maar wat het beste is kun je zelf bepalen. Met attenuation gaan we zo dadelijk nog experimenteren.

Van links naar rechts: een hoge multiplier; een lage multiplier; drie gekleurde lampen en het effect van lichtmenging zoals dat ook in de natuur werkt.

Advanced effects

Onder advanced effects kunnen een aantal interessante effecten ingesteld worden, die soms erg goed van pas kunnen komen, maar voor de beginner niet allemaal direct even nuttig lijken. Ik behandel ze toch voor een goed begrip van hoe lampen nou eigenlijk werken.

Het gemakkelijkst uit te leggen is de projector map. Dit is simpelweg het effect van een diaprojector. Hier links is daarvan een voorbeeld te zien: een lamp projecteert een dia van een trein op wat objecten. Dit kan toegepast worden door op None te drukken, voor bitmap te kiezen en dan een plaatje op uit te zoeken.

Iets minder gemakkelijk uit te leggen zijn contrast en soften diff edge.

Hier links is het effect van de contrast-instelling te zien. De rechter bol is normaal belicht: vlakken die recht naar de lamp toe staan zijn het felst belicht, bij een grotere hoek tussen het vlak en de lichtstraal is het vlak minder goed belicht. Hierdoor is er een vloeiende overgang tussen licht en donker op de bol te zien, want de bol is tenslotte mooi rond. Op de andere afbeelding is te zien wat er gebeurt bij een hoge contrast-instelling: de overgang tussen donker en licht is niet meer vloeiend. Soften diff edge doet het tegenovergesteld door de overgang juist extra vloeiend te maken.

De knoppen diffuse, specular en ambient only worden een stuk vaker gebruikt in de praktijk en bepalen wat voor licht de lamp uitzendt. In 3d Studio zijn er standaard drie soorten licht: gewoon licht (diffuse), hooglichten (specular) en algemeen licht (ambient only). Een lamp werpt standaard alleen diffuse en specular licht en dit is ook het effect dat je uit de werkelijkheid gewend bent. In sommige gevallen echter zul je extra accenten in je scene willen leggen, wat kan met een lamp die enkel specular licht werpt. Of als de scene te donker is, dan kan ambient licht toegevoegd worden om alles lichter te maken. Voor een goed beeld van wat het nou eigenlijk is: zie hier onder.

Van links naar rechts op een bol: diffuse belichting; specular belichting; diffuse én specular belichting; ambient belichting.

De lichtbundel (spotlight parameters)

Op de omni na hebben alle typen lampen een bundel die niet alle kanten op schijnt. De grootte van de bundel (de cone zoals MAX dit noemt) is instelbaar onder het kopje spotlight parameters. De bundel is standaard alleen zichtbaar in de viewports wanneer de lamp is geselecteerd. Met show cone kan gezorgd worden dat die bundel altijd getoond wordt.

De grootte van de bundel zelf is instelbaar met de hotspot en de falloff. De hotspot is het gebied waarin de lamp schijnt met de felheid van de ingestelde multiplier. In het falloff-gebied is een vloeiende overgang te zien tussen fel belicht en geen licht. Met overshoot kan gezorgd worden dat de lamp ook buiten zijn ingestelde bundel licht geeft. Dan blijft het wel relevant om de bundel in te stellen, omdat alleen binnen de bundel schaduw geworpen kan worden. De vorm van de bundel kan ingesteld worden door circle of rectangle te kiezen.

Wanneer rectangle gekozen is kan met Aspect de verhouding tussen de X- en de Y-as van de cone ingesteld worden. Bij de waarde 1,0 is er een verhouding van 1:1 en dus is de cone precies vierkant. Met bitmap-fit kan deze waarde uit een bitmap gehaald worden, waarbij dus de verhoudingen van de bitmap worden overgenomen.


Zes instellingen van de bundel van links naar rechts:
-hotspot = 40 en falloff = 42;
-hotspot = 30 en falloff = 42;
-hotspot = 0,5 en falloff = 42;
-rectangle in plaats van circle;
-overshoot aangevinkt .

Attenuation bij ons huisje

Vanaf nu gaan we weer terug naar ons huisje om daarop te experimenteren met licht. Daarvoor kun je verder gaan met je file uit deel 2, maar dan moet je wel zeker weten dat daar geen lampen meer instaan. In de versie van mij staan er namelijk een paar verstopt. Je kunt die verwijderen door alle objecten te unhiden en dan de spots te selecteren te deleten. Je kunt ook verdergaan met deze file (die alleen werkt op 3D Studio MAX 5 en nieuwer).

Plaats een omni op de plek die je hier onder kunt zien en render. Zoals ook hieronder te zien is, krijg je nou behoorlijk belachelijke belichting, maar het is wel een handige positie om vanuit te experimenteren. Stel voor een duidelijker effect in bij de omni: multiplier = 2,0.

We beginnen nu met het instellen van de attenuation, die we eerder al kort zagen. Dit is het veranderen van de lichtsterkte van een lamp afhankelijk van de afstand. Logisch is nu de far attenuation: over grotere afstand wordt de lichtsterkte kleiner. Om deze te activeren moet use aangevinkt worden en als je in de viewports altijd wilt kunnen zien wat het bereik van je lamp is, dan moet ook show aangevinkt worden. Je ziet dan twee bollen rond je lamp: één op de start-afstand en één op de end-afstand. Tot start is het licht op maximale sterkte, van start tot end wordt er vloeiend naar geen licht overgegaan en vanaf end is het gewoon donker.

Probeer eens voor start = 100 en end = 200, ongeveer zoals hier onder te zien is, en render. Je ziet nu dat de lamp een klein bereik heeft.

Goed gekozen attenuation is erg handig om sfeer aan een plaatje te geven.

Minder logisch in gebruik is de near attenuation. Dit houdt in dat dichtbij de lamp de lichtsterkte laag is en die lichtsterkte juist groter wordt met de afstand. Zet de far attenuation uit en zet near attenuation aan. Kies start = 75 en end = 175, ongeveer zoals hieronder, en render. Het resultaat is behoorlijk vreemd en in de praktijk zelden bruikbaar.

Zet nu ook near attenuation uit, want die hebben we nu niet meer nodig.

Schaduwen

Schaduwen zijn enorm zwaar voor de computer om te bereken en slecht ingestelde schaduwen hebben dan ook lange rendertijden tot gevolg. Daarom gaan we behoorlijk diep in op schaduwen. Zoals je hierboven al hebt kunnen zien op de renders, werpen lampen standaard geen schaduw. Dit moet je eerst aanzetten, zoals je hier rechts kunt zien. Doe dit, kies shadow map, en render.

Het resultaat ziet er nu waarschijnlijk ongeveer zo uit als hier links. Een hoop klopt nog niet, wat precies kan verschillen omdat we nog niks ingesteld hebben. In het plaatje hier links is vooral te zien dat de schaduw van ons hekje niet klopt. Om te begrijpen hoe dit komt gaan we eerst even in op hoe shadow maps werken.

Ik zal dit uitleggen aan de hand van een plaatje, zie hieronder. De gele stip is een spot light. De rode vierkanten zijn boxen die daar toevallig staan. De bundel is wit weergegeven en zoals te zien is, werpte de box schaduw, waardoor de bundel achter de box geen licht meer geeft.

De schaduwen in het plaatje worden geworpen volgens de shadow maps -techniek. Die houdt in dat de lichtbundel wordt ingedeeld in een rooster, hier rechts te zien aan de dunnen witte strepen. Per stuk van het rooster wordt bijgehouden vanaf waar er schaduw wordt geworpen. Als slechts een klein deel van een stukje van het rooster een schaduw zou moeten werpen, dan werpt toch heel dat stuk schaduw. Dit is hier rechts goed te zien aan het kleine kubusje, dat een veel te grote schaduw heeft.

Dit kan verholpen worden door de bundel in te laten delen in meer vlakjes, maar dit is zwaarder voor je pc en zorgt dus voor langere rendertijden. Het aantal vlakjes waarin de lamp is ingedeeld heet de size van de shadow map, en je vindt hem in het menuutje dat je hieronder ziet. Een voorbeeld van een extreem grote maar nog wel hanteerbare size is 4096, een extreem kleine size is 64. Bij een size van meer dan 8192 is er een behoorlijke kans dat 3d Studio aangeeft dat je niet genoeg intern geheugen hebt om de schaduwen te berekenen.

Zie hieronder voor voorbeelden van hoe instellingen uitpakken.

Nu we het plaatje hier boven hebben zijn de andere instellingen vrij gemakkelijk uit te leggen. Ten eerste is er de sample range. Hiermee kun je instellen hoe sterk de schaduwen vervaagd moeten worden. Dit is niet alleen nuttig om gewoon vage schaduwen te maken, maar ook om een lage size te verbergen.

Het volgende is de bias. De bias zorgt ervoor dat de schaduwen op een verder punt beginnen dan waar het object zich bevindt. Dit is nuttig om ervoor te zorgen dat een oppervlak niet schaduw op zichzelf gaat werpen. Dit klinkt erg onlogisch, maar je kunt hier rechts zien hoe dat dan zou gaan. Het met een pijl aangewezen oppervlak zou onbelicht blijven doordat een stuk van het object al eerder zorgde voor schaduw in dat stuk van de lichtbundel. Daarom kan de schaduw opgeschoven worden, zodat die pas verderop in de lichtbundel begint dan waar dat zou moeten.

De absolute map bias zorgt voor een bias van 0,0 en dat levert in grote scenes met een betrekkelijk lage size nog wel eens problemen op.

2 sided shadows tenslotte zorgt ervoor dat ook de onzichtbare achterkant van een polygoon schaduw werpt. Als dit niet is aangevinkt en er komen planes in de scene voor die slechts van één kant zichtbaar zijn, dan zal ook lamplicht slechts van één kant schaduw werpen. Het plaatje hier rechts uit de help van 3d Studio zelf toont het effect. Links is 2 sides shadows niet aangevinkt, rechts wel.
Hier rechts kun je zien hoe al die instellingen in de praktijk nou eigenlijk uitvallen. Let vooral op plaatje 7, waar het net lijkt alsof de box zweeft. Dit komt doordat de bias te hoog staat, waardoor de schaduw pas voorbij de box begint.

Voorbeelden van instellingen van shadow maps:
1. size=64; sample range=0,1; bias=1,0
2. size=256; sample range=0,1; bias=1,0
3. size=2048; sample range=0,1; bias=1,0
4 . size=512; sample range=0,1; bias=1,0
5 . size=512; sample range=4,0; bias=1,0
6 . size=512; sample range=20,0; bias=1,0
7 . size=512; sample range=4,0; bias=10,0

8. een praktijkvoorbeeld van een te lage bias die zorgt voor vreemde ruis op een eigenlijk egale grond (zie cirkels)

 

Een nuttige aanteking over shadow maps is nog dat de shadow maps van een omni niet alle kanten op berekend worden, maar alleen in de richtingen waarin zich objecten bevinden. In een grote scene zal een omni dus alle kanten op shadow maps hebben, waardoor voor hetzelfde detail in de schaduwen een omni een veel hogere size nodig zal hebben dan een spot of een direct.

Shadow maps VS ray traced shadows

Nu gaan we die schaduwen toepassen op ons huisje. Probeer de omni die we al hadden eens zulke instellingen te geven dat de size zo laag mogelijk is en de schaduwen er toch goed uit zien en overal kloppen. Houd ook rekening met de sample range, de bias, en de rest. De instellingen waarmee ik tot het rechter plaatje kwam zijn als volgt:

Helaas kreeg ik de streep licht achter het rechter hekje niet weg, zelfs niet met een absolute map bias. Dit komt doordat hier een platte plane is gebruikt.

Hoe hoog je de shadow maps ook instelt, altijd houdt je het probleem dat hier rechts te zien is: de shadow maps houden geen rekening met doorzichtige materialen, waardoor de paaltjes nooit een kloppende schaduw zullen werpen.

Ook doorzichtig glas werpt met shadow maps diep zwarte schaduwen. In het geval van een raam is dit simpel op te lossen door bij de preferences van het raam (rechter muisknop op het object om de preferences te kunnen zien) cast shadows uit te zetten. Maar bij ons hekje levert dat niet het gewenste resultaat.

Speciaal voor dit soort situaties heeft 3d Studio nog een andere, veel zwaarder om te berekenen type schaduw: raytraced shadows. Deze hebben minder instellingen en geven direct al het resultaat dat hier links te zien is.

Ook ray traced shadows hebben een instelbare bias, maar deze is door de veel exactere berekening niet erg relevant. 2 Sides shadows houdt hetzelfde in als bij shadow maps.

De max quadtree depth mag je lekker laten staan waar die staat, die hebben we verder niet nodig.

Deze ray traced shadows worden zeer exact berekend door vanuit elke pixel een lijn naar elke lamp te trekken en te kijken of daar objecten op liggen. Ray traced shadows worden zo precies berekend, dat ze ook bruikbaar zijn voor gekleurd licht door glas-in-lood ramen.

Maar waarom worden dan nog shadow maps gebruikt en ben ik daar zo diep op ingegaan? Daarvoor zijn twee redenen. Ten eerste kunnen goed ingestelde shadow maps vele malen sneller berekend worden dan ray traced shadows. Ten tweede kunnen shadows maps met de sample range vaag gemaakt worden, terwijl ray traced shadows altijd haarscherp zijn. Haarscherpe schaduwen zijn in de werkelijkheid echter vrij zeldzaam en ogen meestal erg lelijk. Om deze twee redenen worden in de praktijk vaak shadow maps gebruikt.

Belichting van complete scenes in de praktijk

Een goed ingestelde belichting is de sleutel voor een sfeervolle afbeelding. Een combinatie van verschillende lampen kan erg mooie effecten opleveren en daar zijn vele technieken voor. Daarom is het nu volgende deel van deze tutorial het meest interessante deel: een aantal praktijkvoorbeelden van handige belichtingstechnieken wordt kort besproken. Hoe alles exact is ingesteld wordt niet besproken, alleen het idee achter bepaalde technieken wordt uitgelegd. De precieze instellingen kun je zelf uitproberen met de kennis die je hierboven al hebt opgedaan.

Drie-punts belichting

Drie-punts Belichting is een mooie manier om een scene waarin eigenlijk maar één belangrijke lichtbron is toch een stuk mooier te belichten. Drie-punts Belichting bestaat uit drie lampen:
-key-light: de behoorlijk felle hoofdlamp die de omgeving belicht, bijvoorbeeld omdat daar een raam of een lamp is in de scene;
-fill-light: een extra lamp op een hoek van ongeveer 45 graden met de key-light; deze lamp is een stuk zwakker (ongeveer de helft) dan de key-light en is bedoeld om de scene wat beter uit te lichten;
-back-light: een lamp die achter het object staat, schuin er boven, en is bedoeld om de randen van het object te accentueren.

Hier links is het resultaat van drie-punts-belichting te zien:
1. alleen de key-light
2. de key-light en de fill-light
3. de key-light, de fill-light en de back-light

Hier onder is de bijbehorende scene te zien. Voor een uitgebreidere uitleg van deze techniek raad ik deze tutorial van Jeremy Birn aan.

Dome of light

Een erg mooie manier om een scene te belichten die zich buiten bevindt is de dome-of-light. Deze simuleert licht dat van alle kanten komt, zoals op een bewolkte dag buiten. Dan is te zien dat alles behoorlijk belicht is, maar dat het bijvoorbeeld onder een auto wel degelijk donker is.

Een dome-of-light bestaat uit een groot aantal lampen die identiek zijn (met instance gekopiëerd om ze snel allemaal tegelijk aan te kunnen passen). Al die lampen hebben een lage multiplier, een vrij lage shadow map size en een vrij hoge shadow map sample range. Let op dat al die lampen spots of directs moeten zijn en geen omni's, want omni's vragen veel meer rekenkracht om te berekenen.

Het aantal lampen is afhankelijk van de kwaliteit die je wilt bereiken en de waarde van de multiplier is afhankelijk van het aantal lampen. Zie hier onder voor hoe de lampen stonden in de scene waarvan hier links het resultaat te zien is.

Overigens wordt deze manier van renderen ook wel "clay render" genoemd, omdat het er een beetje uitziet als klei. Dit wordt dan meestal met een zogenaamde skylight gerenderd. De dome-of-light doet ongeveer hetzelfde als een skylight, maar het renderen duurt ermee minstens tien keer zo kort als met een skylight. Skylights zijn erg mooi, maar enorm traag om te renderen.

Dome of light met zon

Wil je ook nog een zon hebben in de buitenscene met de dome of light, dan kan dat simpelweg door één sterke lamp toe te voegen met scherpe schaduwen en een behoorlijk hoge multiplier. De lampen uit de dome of light moeten dan echter wel een lagere multiplier krijgen, omdat de hele scene anders overbelicht wordt.

Een sfeervollere variant hierop is hier links te zien: de lampen uit de dome of light hebben een licht blauwige kleur (van lucht), terwijl de sterke lamp die als zon dient een licht gele kleur heeft. Dit geeft vaak een erg mooi resultaat. Nu is het flink overdreven om het effect te laten zien. Als je het wat subtieler toepast, kan het echt een magisch mooie belichting opleveren.

TL-buis

Lampen in 3d Studio zijn in principe altijd punt-bronnen: het licht komt maar vanuit één punt. Wil je toch een TL-buis maken, dan kan dat alleen met een trucje: door een aantal lampen in de TL-buis te zetten op verschillende plekken.

Zet hiervoor gewoon een cylinder neer met een hoge self illumination (bij de material instellingen). In de TL-buis zet je dan een aantal omni's neer. Maak al die lampen gelijk aan elkaar (kopiëer met instance) en geef ze allemaal een lage multiplier, een lage shadow map size en een hoge shadow map sample range.

Hoe meer lampen, hoe mooier het resultaat. De scene van het plaatje hier links is hier onder te zien. Let vooral ook op hoe de schaduwen van de objecten steeds vager worden naar mate ze verder van de objecten af zijn.

Interieur

Bij het maken van een interieur is het vaak zo dat het licht uit het raam komt. Om dit mooi weer te geven is vrij ingewikkeld.

De scene hier links is een snel opgezet voorbeeld, maar geeft wel aardig aan hoe het zou kunnen. Deze belichting bestaat uit drie onderdelen (zie ook hier onder voor de scene):

-een sterke direct van buiten die de lichtvlek van het raam op de grond werpt;

-een aantal identieke omni's in het raam die zorgen voor het licht uit het raam;

-een klein aantal identieke omni's in de lichtvlek op de grond die zorgen voor extra licht.

Ons huisje

Voor ons huisje is het waarschijnlijk het mooist om te gaan voor de dome-of-light met zon. Het resultaat zal dan ongeveer zo zijn zoals hier links te zien is.

In het plaatje hier links is nog te zien dat het gras in de verte zwart is, doordat de spot lights daar amper meer op schijnen. De oplossing hiervoor is om niet spot lights, maar direct lights te gebruiken. Zorg dat hun hotspot groot genoeg is om schaduw te werpen van heel het huisje en druk daarna op overshoot om ook het gras in de verte te beschijnen met de direct lights.

Global Illumination (G.I.)

De belangrijkste vormen van belichten hebben we nu al gehad, maar er is nog één techniek die we achterwege hebben gelaten: Global Illumination (G.I.). Dit is een techniek die ik sterk afraadt voor beginners, maar aangezien hij sterk in opkomst is en zeer populair is onder 3D-ontwerpers, wil ik hem toch even behandelen.

Waarom raad ik deze techniek nou bij voorbaat al af? Daarvoor is er een aantal redenen:
-de rendertijden zijn extreem, waardoor animaties en grote scenes een serieus probleem worden om te renderen;
-de meeste effecten van G.I. kunnen door een ervaren MAXer ook zonder G.I. bereikt worden, maar met een fractie van de rendertijden;
-het vergt erg veel ervaring om G.I. goed in te stellen, zo dat de rendertijden nog enigszins acceptabel zijn en de render toch mooi vloeiend is.

Wat doet Global Illumination?

Er is een aantal dingen die lampen in 3d Studio standaard niet kunnen (maar die overigens wel gesimuleerd kunnen worden door slim te belichten), maar die in de werkelijkheid wel gebeuren. Deze dingen worden met G.I. alsnog berekend. Dit zijn vooral:

-Diffuus weerkaatst licht: een wit lichtstraaltje dat op een wit oppervlak terecht komt, wordt alle kanten op rondgestrooid en deze zwakkere straaltjes die dus van dat witte opervlak komen, belichten ook weer de omgeving, en stuiteren ook weer door, enz. Een wit lichtstraaltje dat op een rood oppervlak terecht komt, zal rood wegkaatsen, enz. In de scene hier links is de lichtvlek te zien van een enkele spot. Al het andere licht is rondgestuiterd licht. Het aantal stuiters heet het aantal bounces. Normaal gesproken belicht een lamp in 3D Studio MAX de omgeving alleen direct, met G.I. worden ook de rondstuiterende lichtstraaltjes uitgerekend.
-Gereflecteerd en verbogen licht: licht dat op een spiegel valt zal rechtstreeks weerkaatst worden en licht dat door een lens valt wordt gebundeld. Dit fenomeen heet caustics. Hier links is te zien dat licht dat door een glas valt gebundeld wordt op bepaalde plekken.
-Skylight: licht dat van alle kanten komt. Dit is hetzelfde als een dome-of-light, maar dan met veel hogere rendertijden en met een soepeler resultaat. Het zeer vloeiende resultaat dat dit oplevert is hier links te zien.
-Area lights en object lights: in tegenstelling tot normale lampen zijn dit geen punten die licht geven, maar complete oppervlakken. Bijvoorbeeld de TL-buis die we eerder al tegenkwamen, zou met area lights écht goed berekend kunnen worden.

-Naast deze dingen kunnen de meestal renderers die Global Illumination kunnen berekenen nog een groot aantal andere dingen. Die dingen zijn echter specifiek per pakket en nu niet zo heel relevant.

Pakketten die Global Illumination kunnen berekenen

Er zijn tegenwoordig een heleboel pakketten op de markt die Global Illumination voor je uit kunnen rekenen. Standaard worden bij MAX twee renderers meegeleverd die dit kunnen. De standaard renderer kan het een heel klein beetje, op verschrikkelijk slechte kwaliteit en enorm langzaam. Deze is daardoor niet echt bruikbaar voor G.I. Interessanter is Mental-Ray, die in de nieuwere versies van 3D Studio MAX wordt meegeleverd. Mental-Ray is een heel behoorlijke renderer, maar ik geef zelf de voorkeur aan Brazil en Vray. Deze worden echter niet standaard bij 3D Studio MAX meegeleverd, dus als je die wilt gebruiken, dan moet je ze er zelf nog bijzoeken en toevoegen. Andere bekende G.I.-renderers zijn Maxwell en FinalRender.

Ik vertel op dit punt expres niet hoe je een G.I.-renderer aan de praat kan krijgen, omdat je voorlopig met gewone belichting ruim genoeg kunt. Elke G.I.-renderer voegt nog ongeveer 2000 extra knopjes toe aan 3D Studio MAX en dat maakt het niet gemakkelijker om 3D Studio MAX te leren. Het is pas tijd om een G.I.-renderer te installeren zodra je je echt zwaar beperkt voelt door de normale belichtingstechnieken en die goed onder de knie hebt.

Afsluiting van deel 3: het belichten

De technieken die in deze tutorial zijn besproken werden vrij theoretisch besproken, dus na het doen van deze tutorial heb je nog niet veel praktijkervaring. Ga daarom eens uitgebreid aan het experimenteren met instellingen en combinaties van lampen om er handigheid in te krijgen. Zorg er ook voor dat je iedere scene die je maakt goed uitlicht en zorg zo dat je ervaring krijgt met belichten. Bedenk je altijd dit: hoe mooi je model ook is, als je hem lelijk belicht, is het eindplaatje toch ook gewoon lelijk. Mooi belichten is echt heel erg belangrijk voor mooie plaatjes!

Klik hier om door te gaan naar deel 4: animatie

Hiermee is deel 3 afgesloten, heb je nog op af aanmerkingen of zitten er nog fouten in, mail dan naar tsgoo@hotmail.com

Succes met MAX en groeten,
Joost 'Oogst' van Dongen

Quote van de dag:
"Symfo's hoop in bange dagen: Distance. Van deze geweldige prog-rock-band zul je nog veel horen!"
(Oogst, 03-01-2003)

Naar de Oogst-overzichtssite

Meer tutorials door Oogst