Mapowanie tekstur – UVW Mapping

Materiały V Ray  mogą składać się z różnych textur, odpowiedzialnych m. in. za podstawowy wygląd materiału (diffuse), refleksy świetlne czy na zniekształcenia na materiale (bump). Kiedy w tak przygotowany materiał „ubieramy” nasz model, najczęściej pojawia się potrzeba mapowania obiektu, czyli określenia sposobu”owinięcia” go naszą texturą, (co można w uproszczeniu porównać do owijania cukierka w papierek). W zależności jak skomplikowany jest kształt obiektu, może to nie być łatwe zadanie, a sam temat mapowania jest dość rozległy. Poniższy tutorial przedstawia jeden z prostszych sposobów mapowania (UVW Map) oraz przypadek, kiedy różne textury tego samego materiału musza zostać inaczej mapowane,czyli każda textura musi trochę inaczej owinąć naszego cukierka. Jako przykład posłuży prosty model książki.

Na początek będzie nam potrzebny oczywiście sam model. Poniżej krótki tutorial jak w prosty sposób wykonać model książki w 3ds max:

1. Wrzucamy do sceny box’a, o wymiarach np. 19 x 27 x 4 cm (rys.1) i następnie na model wrzucamy modyfikator Edit Poly.

2.W opcjach selection klikamy na czerwony trójkąt lub wciskamy na klawiaturze „2”(oznacza to że będziemy wybierać krawędzie box’a). Po jednej stronie box’u  zaznaczamy dwie najdłuższe krawędzie. Używając narzędzia do edycji chamfer zaokrąglimy rogi box’a ustawiając wartości jak na rys 2.

3.Teraz w selection klikamy na czerwony kwadrat lub wciskamy na klawiaturze „4”( będziemy wybierać poligony). Zaznaczamy poligony, które będą tworzyć okładkę naszej książki, jak na rys. 3
4. Wybieramy z dostępnych narzędzi extrude polygons. Jako sposób extrudowania wybieramy local normals, a poligony wyciągamy na wysokość ok 0,5 cm (rys. 4).

5. Stworzymy teraz krawędzie okładki, zaznaczamy poligony jak na rys.5 i kolejny raz używając extrude polygons wyciągamy poligony na wysokość ok 0,5 cm

6. Następnie będziemy edytować krawędzie naszej okładki. Mając zaznaczone poligony jak wyżej, trzymając wciśnięty klawisz Ctrl, klikamy na ikonkę wybierania krawędzi (czerwony trójkącik). Mamy teraz zaznaczone krawędzie poligonów, które zostały wcześniej przez nas extrudowane. Niektóre krawędzie będziemy musieli odznaczyć (odznaczamy z wciśniętym klawiszem alt) tak jak na rys. poniżej.

7. Możemy teraz wygładzić krawędzie okładki naszej książki używając narzędzia chamfer. Wartości możemy ustawić jak na rys poniżej.

8. Na koniec musimy pogrupować poligony w zależności od tego jaka textura będzie się na nich znajdować. Stworzymy trzy grupy: front okładki, krawędź książki i kartki pomiędzy okładką. Aby oznaczyć grupy, zaznaczamy potrzebne poligony i następnie w Edit Poly w sekcji  Poligon Material IDs w okienku Set ID nadajemy numer „1” (tylko dla zaznaczonych poligonów). Następnie naznaczamy kolejną grupę poligonów i w Set ID wpisujemy numer „2”. To samo powtarzamy dla trzeciej grupy poligonów (rys. 8,9,10 ).

Model książki można jeszcze dopracować, ale do potrzeb tego tutoriala powinien w zupełności wystarczyć. Mając tak przygotowany model możemy zająć się tworzeniem materiału.
Z listy dostępnych materiałów wybieramy Multi/Sub Object. Możemy teraz ustawić kilka różnych materiałów nadając im odpowiednie numery ID. Ustawiamy trzy kolejne materiały VRay (rys poniżej), ich kolejne numery będą odpowiadać przyporządkowanym wcześniej numerom ID poszczególnym poligonom.

Ustawiając pierwszy materiał jako okładka książki, wrzucamy w poszczególne sloty odpowiednie textury (wszystkie textury wraz z modelem do pobrania na końcu tutoriala) czyli w Diffuse, Reflect, oraz RGlossines a także Bump.

Ustawiamy także opcje fresnel reflection jako włączoną (w nowszych wersjach maxa ta opcja jest już włączona domyślnie) i dla podkręcenia refleksów, możemy zwiększyć parametr Fresnel IOR, ja ustawiłem wartość 2,4 (aby zmieniać wartość Fresnel IOR  przycisk „L” musi zostać wyłączony)
W taki sam sposób konstruujemy materiał grzbietu książki. Natomiast trochę inaczej będzie wyglądał materiał kartek: teksturę wrzucamy jedynie do diffuse oraz bump,  włączamy fresnel reflection ale nie zmieniamy Fresnel IOR, a Refl.glossines ustawiamy na ok 0,8. Przy Reflect ustawiamy delikatne refleksy zmieniając kolor niewiele jaśniejszy do czarnego (RGB 12,12,12). Na temat tworzenia materiałów VRay dowiesz się więcej tutaj.
Tak przygotowany materiał wrzucamy na nasz model książki. Następnie na model dajemy modyfikator UVW Map. W opcjach modyfikatora sposób mapowania ustawiamy na box. Jak możemy zauważyć na modelu, nie wszystkie textury układają się poprawnie, chodzi przede wszystkim o texturę na grzbiecie książki.Aby rozwiązać ten problem grzbiet książki będziemy mapować osobno.
W tym celu ustawimy dla textur grzbietu książki wartość Map Channel  „2”,możemy to zrobić w opcjach każdej bitmapy w zakładce Coordinates. (rys. poniżej) Dostęp do opcji uzyskujemy klikając w materiale na wrzuconą w odpowiedni slot bitmapę. 
Należy pamiętać aby dla wszystkich textur jakie znajdują się w  materiale grzbietu książki ustawić ten sam Map Channel. Jeśli mamy już to zrobione wrzucamy na nasz model ponownie modyfikator UVW Map i w jego opcjach ustawiamy wartość Map Channel  „2” (patrz rys. wyżej) oraz sposób mapowania ustawiamy na planar. Teraz zaznaczając w rozwijanej liście elementów modyfikatora Gizmo możemy ustawiać mapowanie dla grzbietu książki, nie zmieniając położenia innych textur.
Textury oraz model

wizualizacje produktów

Mieszanie materiałów – VRayBlendMtl

W 3Ds max mamy możliwość mieszania ze sobą różnych materiałów, co jest niezwykle przydatne np.przy tworzeniu wszelkiego rodzaju zabrudzeń,które podnoszą realizm naszych wizualizacji. Poniższy tutorial przedstawia w jaki sposób możemy wykonać materiał zabrudzonej ceglanej ściany, korzystając możliwości  VRayBlendMtl.

Zaczynając, z listy dostępnych materiałów Vray wybieramy VRayBlendMtl.

Mamy tam dostępne następujące sloty:

Base material: tu ustawiamy podstawowy materiał, czyli w tym wypadku ceglany mur.W tym materiale jako diffuse map wrzucamy naszą texturę czerwonego muru z cegieł i ustawiamy wstępnie poziom refl. oraz wrzucamy czarno-białą texturę w slot bump.

Coat materials: tu będzie znajdował się materiał odpowiedzialny za zabrudzenia na murze – w tym przypadku ustawiony jest zwykły VRaymateriał z szarym kolorem, może to także być ta sama tesktura cegieł co w base materials tylko, że ciemniejsza (inaczej nie zauważymy efektu). W obu materiałach coat i base w slocie bump umieściłem tą samą czarno-białą teksturę odpowiedzialna za efekt nierówności muru z cegieł.

Blend amount: w tym slocie ustalamy sposób mieszania się tych dwóch powyższych materiałów. Robimy to za pomocą czarno-białej tekstury (maski) w kształcie zabrudzeń. Tekstura ta działa w ten sposób, że tam gdzie mamy biały kolor wystąpi materiał Coat, a gdzie czarny – Base. Kolor szary sprawi, że tam wymieszają się dwa materiały, w stopniu zależnym od poziomu szarości. W powyższym przypadku  użyłem  tekstury, gdzie zabrudzenia są szare co sprawi, że pod materiałem coat będzie też widoczny materiał base.

Po wrzucenia tekstury maski w trzeci slot, uzyskamy efekt odwrotny do zamierzonego (zabrudzenia są na obszarze białym), ale nie stanowi to większego problemu. W materiale Blend amount, w opcjach bitmapy w zakładce Output zaznaczamy opcję invert i wszystko wraca do normy ( materiały zamieniają się miejscami). Można też wykonać podobny zabieg w Photoshopie.

Efekt możemy zobaczyć na poniższych screenach. Należy pamiętać, aby wszystkie tekstury (cegły i maska) zostały odpowiednio zmapowane na obiekcie, aby zabrudzenia występowały w tym miejscu w którym chcemy.(Niezależne mapowanie różnych tekstur na obiekcie w kolejnym tutorialu).

Jest to tylko przykład z wielu możliwości zastosowania materiału VRayBlendMtl. Można go użyć np. przy tworzeniu mokrego materiału, butelki z naklejoną etykietą czy pękniętego szkła oraz wiele innych.

Realistyczny drewniany parkiet – Floor Generator

Tutorial przedstawia jak uzyskać realistyczny drewniany parkietu, korzystając z darmowego scriptu „Floor Generator”, który dostępny jest na stronie www.cg-source.com. Pozwala on w prosty sposób stworzyć parkiet  jako trójwymiarowy model , co daje lepszy efekt niż  zwykłe „położenie” tekstury na płaszczyznę i zastosowanie efektu bump czy displace.

Pierwszym krokiem będzie stworzenie obrysu (przy pomocy narzędzia „Shapes > spline”) powierzchni, którą chcemy pokryć parkietem, lub wrzucenie do sceny zwykłego plane’a. Następnie uruchamiamy script „Floor Generator”  korzystając z górnego menu: MAXScript > Run  Script i następnie odnajdujemy ściągnięty wcześniej plik script’u z rozszerzeniem ms. 

Po uruchomieniu scriptu ukarze nam się bogate menu. Opis wszystkich opcji możemy znaleźć w tutorialu umieszczonym na stronie ze script-em, poza tym możemy na bieżąco podglądać zmiany wprowadzane w opcjach klikając Create a następnie Interactive Update. Należy pamiętać, aby w momencie kliknięcia Create mieć zaznaczoną naszą powierzchnię czy też jej obrys. Otrzymujemy parkiet jako obiekt typu Editable Mesh z możliwością wyboru i edytowania jego poszczególnych elementów, jeśli jest to konieczne. Script można oczywiście wykorzystać do tworzenia nie tylko parkietów na podłogę , ale też płytek na ściany, chodników itp.

Następnym krokiem będzie przygotowanie materiału drewna VRay. Po otworzeniu biblioteki materiałów ( M ) wybieramy materiał typu VRay. Jako Diffuse wrzucamy teksturę drewna – najlepiej, żeby tekstura miała kształt kwadratu i była powtarzalna (tzn. że w przypadku ułożenia powielonej tekstury obok siebie nie były widoczne linie podziału). Następnie w slotach Reflect oraz Refl. glossines dodajemy przygotowaną wcześniej czarno-białą wersję textury naszego drewna na parkiet. Będzie ona sprawiać, że refleksy świetlne nie będą jednolite na całej powierzchni parkietu i uwydatnią fakturę drewna. Ciemniejsze obszary textury będą słabiej odbijać światło niż jaśniejsze. Texture refleksów możemy wyregulować w photoshopie dopasowując ją do naszych potrzeb (najlepszym narzędziem w photoshopie do tego celu jest levels).  Bardziej jasna tekstura sprawi, że refleksy na powierzchni będą intensywniejsze, a im większy kontrast tym mocniej zaznaczymy fakturę drewna. Dopasowując teksturę w 3ds max możemy dodatkowo ją rozjaśnić lub przyciemnić w prosty sposób, klikając w opcjach mapy w zakładce Output, a następnie zwiększając lub zmniejszając wartość RGB Level (domyślnie 1,0).

Zaznaczamy opcje Fresnel Reflections, po odznaczeniu przycisku „L” możemy ustawić wartość kąta Fresnel IOR, pamiętając im większa wartość tym refleksy będą mocniej widoczne, w poniższym przypadku przyjąłem wartość 5 (końcowy efekt będzie można ocenić po wykonaniu wstępnej wizualizacji a efekt jest zależny od położenia kamery czy sposobu oświetlenia sceny).

Przygotowany materiał drewna wrzucamy na nasz model parkietu. Jeszcze nie wygląda to najlepiej, tekstura jednolicie pokrywa parkiet, płynnie przechodząc z jednego elementu parkietu na drugi, co nie jest zbyt realistyczne. Każda deska parkietu musi mieć swoją niepowtarzalną texturę.

Dlatego konieczne jest wykonanie odpowiedniego mapowania. Na nasz model z dostępnej listy modyfikatorów wybieramy ten odpowiedzialny za mapowanie:

Unwarp UVW

Do osiągnięcia tego efektu skorzystamy z prostej sztuczki: z rozwijanej pod modyfikatorem listy wybieramy Face (będziemy pracować na poligonach). Poniżej w opcjach w zakładce Parameters klikamy Edit…, co spowoduje otwarcie się nowego okna. Z jego górnego menu wybieramy Mapping > Normal Mapping i wybieramy z dostępnych opcji Top/Bottom Mapping. Następnie w menu wybieramy tools>Pack UVs. Spowoduje to „upakowanie” wszystkich poligonów na powierzchni odpowiadającej  jednej wielości tekstury. Losowo ułożone poligony sprawią, że każdy pojedynczy element parkietu będzie miał inny fragment tekstury niż jego sąsiad.

z

Parkiet może wymagać jeszcze paru korekt, np. zwiększenia Tiling tekstury, w przypadku gdy parkiet jest duży i tekstura za bardzo rozciągnięta. Należy pamiętać, że tekstury Reflect oraz Refl. glossines muszą mieć takie same ustawienia Tiling. Ostateczny efekt może być np. taki jak na wizualizacji poniżej:

Oświetlenie sceny 3D za pomocą mapy HDRI

Zdjęcia wykonane w technologii HDR  (High Dynamic Range) mają większą rozpiętość tonalną dzięki temu, że kolory poszczególnych pikseli określane są  za pomocą liczb 32-bitowych (przy standardowej fotografii są to liczby 8-bitowe). W ten sposób uzyskujemy obrazy o pełnym zakresie dynamiki, czyli w takim zakresie kolorów jaki możemy zaobserwować w rzeczywistości. Główną zaletą takich zdjęć jest to, że obszary mocno oświetlone oraz zacienione nie tracą detali.

Zdjęcia HDR możemy z powodzeniem wykorzystać przy tworzeniu wizualizacji 3D  do oświetlenia sceny zewnętrznej, gdzie obiekt (np. budynek mieszkalny) oświetlany jest świtałem bezpośrednim z słońca oraz światłem odbitym od każdego elementu otaczającego środowiska. Do symulacji tego zjawiska przydatne staje się właśnie zdjęcie wykonane w technologii HDR , które będzie źródłem światła w naszej scenie. Należy przy tym pamiętać, że  kolor światła zależeć będzie od kolorystyki naszego zdjęcia.

Darmowe HDRI:  http://texturify.com/category/environment-panoramas.html

http://www.evermotion.org/download/browse/9/0;  

Wczytanie mapy VRay  HDRI do sceny w 3Ds Max.

1. Otwieramy okno” Environment end effects” (skrót klawisz „8”) i zaznaczamy opcje „Use Map„. Klikamy wolne pole poniżej „Environment Map” i z dostępnych mapwybieramy „VRay HDRI”.

2. Przeciągamy załadowaną wcześniej mapę „VRay HDRI ” do wolnego słota w bibliotece materiałów (zaznaczamy przy kopiowaniu opcje  „Instance„).  Po kliknięciu „Browse” odnajdujemy na dysku nasze zdjęcie HRD.

3. Wybieramy sposób mapowania naszego zdjęcia (standardowo jest to „spherical”). Jakość mapowania możemy sprawdzić w podglądzie, korzystając z opcji „rotation”. Intensywność oświetlenia HDRI („multiplier”) możemy regulować wykonując próbny render.

4. Naszą mapę „VRay HDRI” musimy jeszcze skopiować z biblioteki do ustawień VRay’a w zakładce „VRay Environment” . Zaznaczamy opcje „on” przy „GI Environment (skylight)” oraz „Reflection/Refraction”  i kopiujemy do pustych slotów naszą mapę „VRay HDRI” jako „Instance„.

Teraz źródłem światła w naszej wizualizacji jest mapa HDRI która odpowiada za światło odbite, doświetlając najbardziej zacienione obszary sceny 3D.  Oprócz tego do sceny można dodać światło np.  „VRay Sun”,  które będzie odpowiedzialne za bezpośrednie światło słoneczne padające na obiekt.

 Przykład wizualizacji ze strony www.evermotion.org