Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego

Transkrypt

1 Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego

2 Kliknij na tytuł rozdziału, aby przejść do wybranego zagadnienia RENDERING PROFESJONALNY... 3 Algorytm Radiosity (metoda energetyczna)... 4 Diagnostyka i naprawa sceny... 4 Parametry Global Illumination... 5 Wpływ GI... 5 Kontrast GI... 6 Ambient... 6 Kolory GI... 7 Emisja GI... 8 Algorytm Final Gathering... 8 Algorytm Raytracing... 9 Jakość (Raytracing)... 9 Odbicia (Raytracing)... 9 Załamania (Raytracing)... 9 Opcje zaawansowane Diagnostyka sceny Statystyka Możliwość wczytania własnych plików IES Zaawansowana emisja własnego światła Tonacje barwne DODATKOWE EFEKTY WIZUALNE Głębia ostrości Obrazy anaglifowe Obrazy stereo Postprocesowe filtry artystyczne Przejście tonalne Prezentacja filmu w filmie Dodawanie znaku autorskiego

3 Moduł Renderingu Profesjonalnego to nowoczesne narzędzie służące do generowania zaawansowanej, fotorealistycznej wizualizacji. Jest to moduł dodatkowy do programów CAD Decor i CAD Kuchnie, dostępny w standardzie w naszym najbardziej wszechstronnym programie CAD Decor PRO. Głównym zadaniem Modułu Renderingu Profesjonalnego jest zapewnienie doskonałej jakości wizualizacji, przy niedługim czasie obliczeń. Skrócenie czasu uzyskano dzięki współdziałaniu procesora karty graficznej (GPU) i wielordzeniowej natury nowoczesnego procesora (CPU). Działanie modułu opiera się w głównej mierze na zaawansowanych obliczeniach algorytmów Global Illumination (oświetlenia globalnego): metody energetycznej Radiosity, analizującej absorpcję, odbijanie i tłumienie światła przez różne obiekty i powierzchnie w scenie, niezależnie od położenia obserwatora, metody obliczeń odbić i załamań promieni Raytracing, analizującej promienie trafiające do oka obserwatora. Przykładowa wizualizacja wykonana w Module Renderingu Profesjonalnego W mniej zaawansowanej wizualizacji, bazującej na oświetleniu lokalnym, po uwagę bierze się wyłącznie światło emitowanego przez występujące w projekcie źródła światła. Global Illumination to nowoczesny model oświetlenia, uwzględniający również promienie odbite od ścian, podłóg, sufitów i wszystkich obiektów w scenie. Tylko zastosowanie tej metody pozwala uzyskać naprawdę realistyczny rozkład światła we wnętrzu, co jest podstawowym warunkiem naturalnego wyglądu wizualizacji. Poniżej opisujemy pokrótce nowoczesne rozwiązania, które oferujemy Państwu w tym nowatorskim module. 3

4 Algorytm Radiosity (metoda energetyczna) metoda wyznaczania globalnego rozkładu oświetlenia scen 3D światłem pośrednim, uwzględnia stopień odbijania i pochłaniania światła przez różne przedmioty i materiały, wyliczone parametry są pamiętane przez program i używane do wyświetlania wyrenderowanej wizualizacji w czasie rzeczywistym, poprawia wydajność renderingu, pozwala na uzyskiwanie rzeczywistego wyglądu pomieszczeń, uzyskane efekty są niezależne od położenia obserwatora, proces obliczeń przebiega w dwóch etapach pierwszy to przygotowanie danych do obliczeń, a drugi to cykliczne pokazywanie wyliczonego oświetlenia w wizualizacji, ostateczny wygląd jest osiągany przez stopniowe ulepszanie renderowanej sceny, czas waha się od kilkunastu do kilkudziesięciu sekund Rozpoczęcie obliczeń Radiosity - scena jedynie z oświetleniem bezpośrednim Po upływie 16 sekund obliczeń Radiosity scena z oświetleniem bezpośrednim i pośrednim Po upływie 60 sekund obliczeń Radiosity scena z oświetleniem bezpośrednim i pośrednim. Plamy widoczne wcześniej na suficie i ścianach zostały zastąpione przez naturalistyczny światłocień Diagnostyka i naprawa sceny każdą scenę poddawaną obliczeniom rendera należy najpierw odpowiednio przygotować, służy do tego funkcja naprawiania błędów w scenie, takie błędy to głównie odwrócone powierzchnie modeli 3D, wyrysowane w inną stronę, niż przewiduje program, odwrócone powierzchnie powodują nieprawidłowośi w rozkładzie oświetlenia po zapaleniu świateł są znacznie ciemniejsze, niż by to wynikało z rozkładu światła w scenie, i zaciemniają swoje otoczenie (pochłaniają światło zamiast je odbijać), uporządkowanie powierzchni ma kluczowe znaczenie dla wyliczenia prawidłowego rozkładu oświetlenia, w związku z czym funkcja ta jest domyślnie włączona i aktywuje się wraz z rozpoczęciem obliczeń Radiosity. 4

5 Parametry Global Illumination po wyliczeniu globalnego rozkładu oświetlenia, użytkownik może dostosować rezultaty do swoich potrzeb i oczekiwań, służy do tego 5 parametrów GI, które można dowolnie zmieniać, niektóre jeszcze w trakcie trwania obliczeń Radiosity, są to: Wpływ GI, Kontrast, Ambient, Kolory GI oraz Emisja GI, opisane poniżej, dzięki ich użyciu można jeszcze udoskonalić wizualizację uzyskaną w naszym oprogramowaniu. Wygląd sceny po włączeniu opcji Pokaż odwrócone powierzchnie Obliczenia Global Illumination dla sceny zawierającej błędne obiekty. Wyraźnie widać, że tam, gdzie występował kolor amarantowy, obraz jest bardzo ciemny Obliczenia Global Illumination - scena naprawiona, ciemne plamy zniknęły Przykład zastosowania algorytmów Global Illumination Wpływ GI zmiana położenia suwaka tej funkcji powoduje zwiększenie lub zmniejszenie wpływu światła odbitego na uzyskiwany obraz, przesunięcie suwaka maksymalnie w lewo spowoduje całkowite wyłączenie jego oddziaływania, widoczne będzie jedynie światło bezpośrednie, zmiany tego parametru mogą się odbywać zarówno podczas trwania obliczeń Radiosity, jak i po ich zakończeniu. 5

6 Parametr Wpływ GI ustawiony na 0% - pod uwagę jest brane tylko światło bezpośrednie Parametr Wpływ GI na poziomie 50% - ustawienie domyślne Parametr Wpływ GI ustawiony na 100% maksymalne oddziaływanie światła rozproszonego Kontrast GI ten parametr Global Illumination jest odpowiedzialny za sposób przedkładanie wartości liczbowych na składowe kolorów RGB, jego zmiana skutkuje zwiększeniem lub zmniejszeniem nasycenia barw, i tym samym - kontrastu, zmiana ustawień jest możliwa podczas trwania obliczeń Radiosity lub po ich zakończeniu. Kontrast równy 0 Kontrast zwiększony o 50% Ambient Ambient odpowiada za światła otoczenia, rozświetlające jednorodnie i bezcieniowo całą scenę, w obliczeniach Global Illumination jest zazwyczaj domyślnie ustawiony na wartość zero, w przeciwieństwie do metod renderingu wykorzystujących modele światła bezpośredniego, które muszą dodatkowo doświetlać scenę światłem ambientowym, jego wpływ na scenę to jednolite wysycenie kolorem białym i w efekcie wzrost ogólnej jasności, funkcja ta jest przydatna w scenach, które mają być bardzo jasne a aktualne ustawienia nie pozwalają na osiągnięcie takiego efektu, 6

7 szczególnie dobre efekty można uzyskać manewrując tym parametrem i opcjami globalnego cieniowania Ambient Occlusion, dostępnymi w renderze podstawowym, w zakładce Scena. parametr ten można dostosowywać podczas trwania obliczeń Radiosity oraz po ich zakończeniu. Natężenie światła w scenie celowo zaniżone Dodano 55% ambientu. Scena wyraźnie rozjaśniona Kolory GI zmiana tego parametru powoduje podwyższenie współczynnika odbijania światła dla wszystkich powierzchni w scenie (innymi słowy: obniża współczynnik pochłaniania światła), funkcja ta determinuje intensywność, z jaką kolory powierzchni odbijających światło rozprzestrzeniają się w scenie i wpływają na jej wybarwienie, w efekcie obraz staje się jaśniejszy, warto więc użyć tej opcji gdy w projekcie zastosowano dużo ciemnych materiałów, silnie pochłaniających światło, jednocześnie wyraźniejszy staje się efekt przechodzenia kolorów, tzw. Colour Bleeding, występujący gdy światło odbija się od powierzchni rozpraszającej i przejmuje jej barwę Wizualizacja bazowa przed zwiększeniem parametru Kolory GI Parametr Kolory GI podwyższony o 20% Parametr Kolory GI na poziomie 100%. Wyraźne zjawisko przechodzenia kolorów - na suficie i ścianach widoczny jest kolor różowy, odbity ze ściany pokrytej fototapetą oraz z elementów wyposażenia. 7

8 Emisja GI ten parametr Global Illumination działa jak mnożnik dla natężenia światła wydzielanego przez obiekty z nadaną zaawansowaną emisją, emisję własnego światła można przypisać dowolnym obiektom w oknie Właściwości materiału pod prawym przyciskiem myszy w zakładce Zaawansowane znajduje się suwak, który pozwala nadać właściwość emitowania światła w dowolnym kolorze, mającego realny wpływ na rozkład oświetlenia w otoczeniu, wartość tej emisji jest wyrażona w Watach na metr kwadratowy, wielkość obiektu ma więc wpływ na ilość emitowanego światła, opcja Emisja GI pozwala na błyskawiczną, jednoczesną modyfikację intensywności świecenia wszystkich obiektów emisyjnych w projekcie, bez konieczności edytowania ich jeden po drugim, emisję można zmieniać w zakresie od 0 do 200%. Powierzchnie emitujące światło - parametr Emisja GI w ustawieniach domyślnych (100%) 6 x 5 W = 30 W Powierzchnie emitujące światło - parametr Emisja GI w ustawieniach maksymalnych (100%) 6 x 10 W = 60 W Algorytm Final Gathering obiekty składające się z dużej ilości małych powierzchni mogą być oświetlone światłem pośrednim w niezadowalającym stopniu - można wtedy użyć algorytmu Final Gathering, jest to funkcja dodatkowego przeliczania rozkładu oświetlenia, dzięki jej działaniu dla każdego wierzchołka siatki sceny gromadzone są dokładne informacje o docierającym do niego oświetleniu globalnym, i wygląd obiektów znacznie się poprawia, proces ten jest kosztowny obliczeniowo i w przeciwieństwie do interaktywnego procesu Radiosity, w którym obliczenia odbywają się w małych porcjach i można prezentować ich wyniki w czasie rzeczywistym, ten algorytm używa maksymalnej mocy obliczeniowej wszystkich dostępnych rdzeni CPU. Przed zastosowaniem funkcji Final Gathering Po zastosowaniu funkcji Final Gathering 8

9 Algorytm Raytracing podczas gdy Radiosity pozwala uzyskać rozkład światła rozproszonego, niezależny od lokalizacji obserwatora, algorytm Raytracing wylicza promienie odbite i załamane, które trafiają do oka widza (obiektywu kamery), użytkownik może wybrać optymalną jakość w stosunku do czasu, który chce poświęcić na obliczenia, wybierając spośród 4 poziomów jakości, w trybie najbardziej dokładnym, przez każdy piksel ekranu przechodzi aż 16 promieni wysłanych z kamery, których tor jest skrupulatnie badany w celu ustalenia, czy pokrywają się z biegiem promieni odbitych na powierzchniach lustrzanych lub załamanych na transparentnych materiałach (np. szkle lub pleksi), użytkownik sam ustala liczbę analizowanych promieni załamanych i odbitych, Raytracing jest odpowiedzialny za realistyczny wygląda obiektów szklanych i przezroczystych, a także powierzchni z nadanymi właściwościami odbić, to jego zasługą jest również uzyskiwanie efektu wielokrotnych odbić luster w lustrach, efekty Raytracingu mogą Państwo przedstawiać klientom na ilustracjach oraz prezentacjach 3DE (w module Export 3D oraz w aplikacji mobilnej CAD Share-it). Jakość (Raytracing) użytkownik może wskazać jeden z czterech poziomów dokładności obliczeń (1x1, 2x2, 3x3, 4x4), szybkiego trybu 1x1 warto użyć do sprawdzenia wstępnych efektów śledzenia promieni, obliczenia w trybie 4x4 trwają 16 razy dłużej, ponieważ aby wyliczyć 1 piksel docelowy, program wykonuje aż 16 testów - 4 w pionie i 4 w poziomie, wybór optymalnej jakości Raytracingu zależy od mocy przerobowej komputera im wyższa jakość, tym większe zużycie pamięci i dłuższy czas wykonania operacji. Odbicia (Raytracing) Raytracing działa na zadanych przez użytkownika promieniach - można więc samodzielnie dostosowywać liczbę analizowanych promieni odbitych w zakresie od 1 10, standardowe ustawienia to 1 promień odbity i 20 załamanych. Załamania (Raytracing) ustalanie poziomu przetwarzania danych dotyczących promieni załamanych przez obiektu przepuszczające światło w zakresie 0 20, użytkownik sam decyduje o ustawieniu tego parametru, który, podobnie jak opisane powyżej Odbicia, determinuje wygląd obiektów poddawanych działaniu śledzenia promieni, Wygląd szkła po użyciu funkcji Raytracing Wygląd szkła i metalu po użyciu funkcji Raytracing 9

10 Wygląd pleksi i metalu po użyciu funkcji Raytracing Wygląd szkła po użyciu funkcji Raytracing Opcje zaawansowane obliczenie rozkładu światła dokonywane jest w narożnikach siatki sceny, która w przypadku ścian jest domyślnie podzielona na powierzchnie o wymiarach 100 x 100 mm, niekiedy scena po wstawieniu modeli 3D wymaga modyfikacji gęstości podziału siatki, opcja Podział siatki sceny umożliwia samodzielne ustalenie parametrów siatki dla całej sceny w przedziale mm w celu poprawienia rozkładu cieni, Scena przed podziałem, widać szary bok szafki. Rozmiar sceny powierzchni Po podziale minimalną wartością 40 mm - widać więcej szczegółów (np. delikatne światło odbite od blatu). Rozmiar sceny zwiększył się do powierzchni. Diagnostyka sceny opcja Pokaż obiekty z emisją powoduje zaznaczenie obiektów, którym nadano właściwości emisji własnego światła, funkcja ta jest przydatna gdy jest wymagana modyfikacja rozkładu światła w pomieszczeniu a nie wiadomo, którym obiektom został przypisany efekt emisji, opcja Pokaż odwrócone powierzchnie wskazuje powierzchnie modeli 3D wyrysowane w odwrotnym kierunku, niż reszta sceny, dla prawidłowego rozkładu światła istotne jest, aby wszystkie powierzchnie były wyrysowane w tę samą stronę, aby odwrócić błędne wyrysowane powierzchnie, należy użyć funkcji Diagnostyka i naprawa sceny w panelu Radiosity. 10

11 Na ilustracji widać zaznaczone obiekty, którym nadano właściwość emisji Widok po zapaleniu świateł widoczna emisja Statystyka w tym panelu wyświetlane są informacje o renderowanej scenie, wskaźnik Powierzchni - łączna ilość powierzchni w projekcie (program zlicza powierzchnie z których zbudowane są wszystkie użyte elementy - liczba ta zależy od wybranej metody podziału sceny), wskaźnik FPS - liczba klatek na sekundę, którą program może wyświetlić, wskaźnik Czas obliczeń - wymagany czas obliczeń dla oświetlenia bezpośredniego, a w przypadku włączenia obliczeń algorytmu Radiosity czas, który upłynął od momentu początku obliczeń, wskaźnik Pamięć - składa się z dwóch części, prezentujących łączne zużycie pamięci (lewa pokazuje obciążenie procesami środowiska CAD, a prawa - procesem Radiosity i działaniem innych programów), Panel Statystyka" w przypadku krytycznie wysokiego zużycia zasobów systemowych, napis Pamięć" zmieni barwę na czerwoną. testowanie pamięci chroni program przed usterkami z powodu braku zasobów systemowych. Możliwość wczytania własnych plików IES wybór stylu oprawy świetlnej jest możliwy już z poziomu renderingu podstawowego; pozwala to na osiągnięcia oryginalnych i realistycznych efektów oświetlenia, do wyboru są 32 gotowe style, w Module Renderingu Profesjonalnego dodatkowo można wgrywać własne pliki IES, pobrane z Internetu lub stworzone samodzielnie, co jeszcze zwiększa swobodę w aranżacji oświetlenia, które jest ważnym elementem dekoracyjnym. Wybór stylu oprawy świetlnej 11

12 Zaawansowana emisja własnego światła funkcja nadawania przedmiotom prawdziwej emisji, mierzonej w watach na metr kwadratowy, która powoduje, że obiekty wydzielają światło do otoczenia i wpływają na wygląd całego pomieszczenia. światło wydzielane przez obiekty z przypisaną emisją zaawansowaną może mieć dowolną barwę, co pozwala komponować niepowtarzalne aranżacje oświetlenia scen, właściwości obiektów emisyjnych można zmieniać w trakcie obliczeń Radiosity i na bieżąco obserwować rezultaty. Przykład pomieszczenia z powierzchniami emisyjnymi wydzielającymi światło o barwie niebieskiej Tonacje barwne funkcja ta zwiększa możliwości oddziaływania światła obliczonego w procesie Radiosity na barwy wyświetlanej sceny do wyboru są 23 filtry barwne, które dają więcej możliwości w kreowaniu docelowej wizualizacji - można ją zaprezentować np. w oświetleniu dziennym i nocnym bez konieczności zmiany wielu ustawień, tonacje barwne zmieniają ekspozycję sceny, zatem warto ustalić natężenie oświetlenia tak, aby dopasować je do konkretnego filtru. Filtr standard Filtr ektachrome-100-pluscd Filtr agfa-scala-200xcdpush1 Filtr ektachrome-400xcd 12

13 Głębia ostrości Funkcja dostępna z poziomu renderingu podstawowego, która pozwala ustawić rozmycie obrazu różnych planach sceny, wywołując wrażenie głębi i przestrzenności. Domyślnie po wybraniu funkcji Głębia ostrości" zaznaczona jest opcja Autofocus". W tej sytuacji wystarczy odpowiednio ustawić widok w odniesieniu do znacznika wyostrzenia (jest to niewielki czerwony kwadrat pośrodku sceny), wskazującego punkt największej ostrości (dystans jest ustawiany automatycznie na wskazany obiekt). Natomiast w przypadku samodzielnego dobierania parametrów należy odpowiednio ustawić suwaki Dystans" (który determinuje odległość największego wyostrzenia od oka widza", czyli wirtualnej kamery w scenie) i Rozmycie" (który odpowiada za stopień nieostrości). W tym przypadku użytkownik sam decyduje, czy wyostrzeniu ulegnie bliższy, czy dalszy plan sceny. Głębia ostrości na pierwszym planie Głębia ostrości na dalszym planie Obrazy anaglifowe Dzięki funkcji Anaglif, dostępnej w zakładce Scena (rendering podstawowy) można uzyskać obrazy anaglificzne, który wywołują wrażenie trójwymiarowości, gdy jest oglądany przez specjalne czerwono-turkusowe okulary. Aby uzyskać optymalny efekt, użytkownik steruje dwoma suwakami: Separacja" (dostosowanie widoku do rozstawu oczu widza) oraz Zbieżność" (odległość, na jakiej zbiegają się osie obu hipotetycznych oczu). Podczas ustalania zbieżności pomocna jest opcja Centruj na zaznaczeniu", dostępna pod prawym przyciskiem myszy po zaznaczeniu obiektu - zbieżność ustawia się automatycznie na obiekcie zdefiniowanym jako centrum widoku. Efekt anaglifu można również uzyskać w oknie zapisywania wizualizacji jako ilustracji i prezentacji 3DE - wybierając tryb zapisu Obraz anaglif". Wartości separacji i zbieżności, wyświetlane w oknie zapisu wizualizacji, są zależne od aktualnych ustawień suwaków tych opcji w zakładce Scena". Opcja Głębia ostrości w zakładce Scena Opcja Anaglifi w zakładce Scena 13

14 Przykładowe obrazy anaglifowe Obrazy stereo Stereoskopia to technika obrazowania wywołująca wrażenie widzenia przestrzennego. Pozwala zobaczyć nie tylko barwy i kształty, lecz również głębię sceny i wzajemne położenie obiektów w przestrzeni. W najnowszych wersjach naszych programów można użyć tego efektu, wybierając tryb zapisu ilustracji Obraz stereo". Uzyskany obraz stereoskopowy składa się z dwóch zdjęć tej samej sceny, wykonanych z różnych punktów widzenia. Ogląda się je przy użyciu specjalnych stereoskopowych okularów 3D. Obrazy stereoskopowe w różnych ustawieniach (góra-dół oraz sidebyside) 14

15 Postprocesowe filtry artystyczne Efekty podobne do używanych w profesjonalnych programach do obróbki zdjęć dostępne podczas zapisywania wizualizacji jako ilustracji i prezentacji 3D (także bez Modułu Renderingu Profesjonalnego). Umożliwiają tworzenie różnorodnych artystycznych wizji projektów. Do wyboru są filtry: Wyostrzenie, Szkic, Akwarela, Kredka, Kredka miękka, Olej oraz Olej Van Gogh. Filtry: Szkic i Akwarela Filtry: Kredka i Kredka miękka Filtry: Olej i Olej Van Gogh 15

16 Przejścia tonalne Funkcja dostępna podczas zapisywania wizualizacji, umożliwiająca tworzenie kreatywnych kombinacji filtrów artystycznych oraz realistycznych obrazów. Użytkownik może określić położenie przejścia (skośne, poziome lub pionowe; z góry lub z dołu; z prawej lub z lewej strony). Definiowanie przejścia tonalnego Przykładowe zastosowanie przejść tonalnych Prezentacja filmu w filmie W najnowszych wersjach naszego oprogramowania można dodawać filmy AVI do folderu Materiały użytkownika" i przeciągać je na obiekty w projekcie w taki sam sposób, jak tekstury. Wymiary naniesionych do projektu plików wideo można dowolnie zmieniać, aby dopasowywać je do wymiarów obiektu. Następnie, po nagraniu ścieżki, wybraniu kodeka, ustaleniu ilości klatek wyświetlanych na sekundę i czasu trwania wideo, oraz po zapisaniu go jako pliku AVI, będą mogli Państwo zaprezentować swoim klientom ruchome obrazy w samodzielnie przygotowanych przez siebie filmach np. chmury płynące po niebie, ogień płonący w kominku, ruch uliczny, film wyświetlany na ekranie telewizora lub laptopa itd. Uwaga: nagrywanie i odtwarzanie filmów w naszych programach wymaga wcześniejszego zainstalowania odpowiednich kodeków. Uwaga: Podczas wyświetlania filmu w filmie nie są pokazywane rezultaty obliczeń algorytmu Raytracing. Panel Zapis AVI 16

17 Odtwarzanie filmu w filmie (Big Bunny Buck Copyright 2008, Blender Foundation / Dodawanie znaku autorskiego Wprowadziliśmy również zmiany w dodawaniu znaków wodnych do zapisywanych plików obrazkowych oraz prezentacji 3DE w oknie zapisu wizualizacji oraz w oknie podglądu wydruku aktualnego widoku. Jako znaku autorskiego można użyć tekstu lub loga obrazkowego (z obsługą przezroczystości dla plików BMP i PNG). Dostępne są następujące opcje: położenie, widoczność (czyli stopień przezroczystości) oraz procent wypełnienia (determinujący wielkość znaku na obrazie). Dodawanie znaku autorskiego 17

18 18