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Tutorial enviado por Andre Vieira

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Enviado por: Andre Vieira

Campinas - SP

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Utilidades - Artigos - Caustics, o que é e quando aconteceRecomendar

Já falei aqui na Três D1 sobre Radiosity e GI (Global Illumination) e não poderia deixar de falar sobre Caustics, outro efeito muito importante na criação de cenas realistas.

Caustics é o nome dado ao efeito criado pela luz quando é dirigida por um objeto transparente ou refletida por um objeto polido. Sempre que a luz atravessa um objeto transparente ela muda de direção, porque muda de meio físico que está trafegando. Dependendo da forma do objeto transparente, ele acaba funcionando como uma lente que converge os raios de luz para o mesmo ponto, criando áreas de alto brilho. Isso é visível em qualquer copo de água sobre a mesa. Em objetos opacos também acontece, quando são muito polidos como metais de jóias, por exemplo, este material funciona como um espelho, refletindo perfeitamente os raios de luz e criando áreas de alto brilho próximas do objeto. Também é fácil de perceber numa aliança sobre a mesa ou mesmo num espelho. Os exemplos são muitos e o efeito de Caustics pode ser o que falta para tornar uma cena realista, em determinadas situações é um efeito imprescindível, por exemplo na água de uma piscina, que sempre cria os desenhos luminosos no fundo, isso é Caustics, pode até ser simulado, mas se não tiver na cena, fica estranho, fica com aspecto de 3D do século passado.


Exemplo de Caustics na reflexão (Mental Ray)

Depois surgiram outros renderizadores dessa nova geração para o 3ds max, e todos eles aceitam o efeito de Caustics perfeitamente. O Brazil Render da Splutterfish é um ótimo renderizador e permite criar Caustics e Volume Caustics com perfeição em qualquer situação. O V-Ray da Chaos Group também é um ótimo renderizador e permite gerar Caustics sem problemas, mas tem uma pequena limitação quanto a luzes, só aceita gerar o efeito com as luzes próprias dele e com Direct Light, não aceita gerar Caustics com Spot Light e Omni, pelo menos até a versão 1.48. Alguns anos depois surgiu o Maxwell Render, da Next Limit, criadora do Real Flow. O Maxwell é de uma geração mais recente ainda, então, tem muito para evoluir e ainda apresenta muitas desvantagens, mas aposta numa tecnologia nova que trata a luz como ondas eletromagnéticas em vez de partículas, como acontece nos outros renderizadores. Inicialmente a NextLimit quase tomou o mesmo caminho que a Cebas, teve problemas com a venda da primeira versão adiantada e a demora na entrega, aparecendo com uma versão problemática para os clientes, mas depois lançou uma versão estável, só que essa versão não é mais plug-in do 3ds max, é um programa a parte que importa a cena do 3ds max para aplicar materiais, luzes e renderizar, o que torna bem mais trabalhoso. A vantagem do Maxwell é que ele foi feito para quem não entende nada de render e nem quer entender, tudo nele é automático e cria a imagem realista, mas isso tem um custo elevado de tempo de render, ele leva muito mais tempo para obter o mesmo resultado que um profissional experiente obteria no Brazil Render, no V-Ray ou no Mental Ray.

Exemplo de Caustics na reflexão (Mental Ray)




Se você for pesquisar no próprio manual do 3ds max, vai encontrar uma técnica para simular o efeito de Caustics usando uma composição de Falloffs no canal Opacity, mas só fica perfeito numa esfera, não fica bom numa piscina, numa taça de vinho, num copo, num anel de ouro. Nestes objetos você só poderá criar Causics de verdade, com traçamento de Photons (partículas de luz). Todos os renderizadores que geram este efeito usam o sistema de Photon Tracer para isso, porque é a única forma de traçar o efeito de Caustics com perfeição, mesmo nos renderizadores que trabalham com outros sistemas para criação de GI, como Irradiance, Light Cache, Radiosity, entre outros, para a criação de Caustics sempre usam Photons. Só não sei se o Maxwell também trabalha desta forma nessa situação, porque ele usa uma nova tecnologia e podem ter encontrado uma outra forma de fazer isso, mas seja como for, o tempo de render do Maxwell é inviável comercialmente.

Início do ajuste dos Photons


O ajuste dos Photons na cena permite refinar o efeito de deixar como você quiser. Mas em todos os renderizadores, o mais importate de tudo é o material do objeto, porque o efeito de Caustics só acontece quando o material refrata ou reflete muita luz. A segunda questão mais importante é o objeto, a geometria dele tem grande influência no resultado do Caustics e normalmente fica melhor quando o objeto tem alta resolução. A terceira parte mais importante são as luzes, elas devem usar sobra RayTraced ou a sombra própria do renderizador que estiver usando, devem ter boa intensidade e iluminar o objeto de uma boa posição, normalmente a posição da luz modifica bastante o resultado do Caustics.

Ajuste da energia e do Radius

Com estas questões ajustadas corretamente, basta configurar o efeito de Caustics no seu renderizador. No Final Render e no Mental Ray você precisa habilitar os objetos que devem gerar o efeito de Caustics, isso é feito clicando com o botão direito e escolhendo Properties. O Final Render usa o mesmo painel do Mental Ray para fazer essa setagem. Os objetos que geram o efeito devem ter a opção Generate Caustics marcada e os objetos que recebem o efeito devem ter a opção Recieve Caustics marcada. No V-Ray os objetos já estão habilitados para gerar Cautics, mas você pode configurar clicando no botão Object Settings do menu System na janela de render do V-Ray. Nessa janela você pode configurar a intensidade do Caustics no campo Multipler. Ainda tem o botão Light Settings no mesmo menu System, nessa janela você configura a qualidade do Caustics no Subdivisions e pode desabilitar a geração de Caustics de uma luz. O V-Ray também tem um menu para configurar o Caustics na janela de render, mas só trata dos recursos do traçamento, a configuração dos objetos e das luzes são feitas nas janelas que mencionei acima. No Final Render você configura estes recursos no material de cada objeto, ou na janela Environment quando for criar Volume Caustics. O Final Render também tem a janela FRGlobals para configurar os recursos globais do renderizador, ela fica no botão com o mesmo nome disponível no material do Final Render. No Mental Ray você configura todos os recursos relacionados ao Caustics na ficha Indirect Illumination que está disponível na janela de render.

Aumento da quantidade de Photons

O Mental Ray também adiciona novos menus nas luzes padrões do 3ds max, um deles é o Mental Ray Indirect Illumination, onde você encontra uma cópia dos recursos básicos disponíveis no Caustics da janela de render. Estes recursos na luz servem para configurar cada uma individualmente, pois na janela de render você ajusta os recursos para todas as luzes. O Final Render usa exatamente o mesmo menu do Mental Ray para fazer estes ajustes.

O campo Caustic Photons define a quantidade de partículas de luz que serão emitidas por essa luz na cena para criar o efeito de Caustics, a quantidade depende da complexidade dos objetos. A quantidade de Photons tem influência no tempo de render também, portanto, não pode exagerar, mas não pode colocar poucos, poque deixa o efeito ruim e sem definição. O Energy define a intensidade da energia das partículas de luz, quanto maior for, mais visível ficará o efeito de Caustics. O campo GI Photons não se refere ao efeito de Caustics, ele define a quantidade de partículas de luz que serão traçadas na cena para criar o efeito de Global Illumination.

Render no Mental Ray sem GI, apenas com Caustics






Para o efeito de Caustics ser gerado no Mental Ray, é necessário habilitar a opção Enable no início do menu Caustics And Global Illumination que se encontra na ficha Indirect Illumination da janela de render. Normalmente habilita-se o Maximum Sampling Radius também e faz um render, assim, você pode ver a distribuição dos Photons na cena e ajustar o raio, a energia e a quantidade de Photons, refinando o efeito final. É comum ter que fazer várias renderizações até encontrar os melhores valores para a sua cena, mas com um pouco de prática fica bem rápido e fácil fazer essas configurações.


Efeito de Caustics renderizado no Mental Ray


Se você aplicar o efeito numa cena e ele não aparecer, tendo certeza que os materiais, as luzes e as configurações para habilitar o efeito estão corretas, você pode aumentar bastante o Energy para verificar se é este o problema, normalmente resolve. Se o Mental Ray mostrar uma mensagem de erro informando que não tem geradores de Caustics na cena, você esqueceu de habilitar o objeto para gerar Caustics, ou então, não habilitou a sombra RayTraced Shadow da luz.










Efeito de Caustics com defração (dispersão)

Se você não tem um bom conhecimento do Mental Ray, não é adequado criar materiais exclusivos dele usando os Shaders que estão disponíveis desde a versão 6. O Mental Ray tem total integração com o 3ds max a partir dessa versão, então, você pode usar materiais normais do 3ds max para criar este efeito, dispensando a configuração de Shaders para controlar os Photons do material, o que certamente será necessário se usar um Shader exclusivo do Mental Ray. Todos os materiais padrões do 3ds max são convertidos para Shaders do Mental Ray na hora de renderizar, o tradutor usa os valores e as cores aplicadas no material padrão para definir as propriedades dos Photons, tanto para Caustics como para GI.

Efeito de Volume Caustics (Mental Ray)

Portanto, se criar um vidro com o material RayTrace padrão do 3ds max, da mesma forma que explico no tutorial Vidros aqui no site www.tresd1.com.br, basta habilitar e configurar os recursos de Caustics para gerar o efeito. Usando um material exclusivo do Mental Ray, é necessário aplicar Shaders para controlar os Photons, porque o material Mental Ray não tem nenhuma configuração prévia. Uma opção é usar o material Glass (Physics Phenomenon), que já vem com um Shader para controlar os Photons, mas normalmente é melhor montar um material para este fim, em vez de usar o Glass que vem pronto, porque o Glass não tem um Shader para controlar a transparência da sombra, ela será definida apenas pelo efeito de Caustics, como acontece em todos os renderizadores, mas o Mental Ray permite que você configure uma sombra transparente junto com o recurso de Caustics, o que não acontece nos outros renderizadores, a não ser no Renderman da Pixar. Por isso é melhor criar o seu próprio material Mental Ray, assim, terá mais controle sobre os efeitos que ele vai gerar. Mas para isso é necessário já ter um bom conhecimento do render, pois a parte mais complexa do Mental Ray é justamente a montagem de materiais, porque ele permite criar qualquer coisa, ao contrário dos outros renderizadores que só podem usar os materiais programados pelos desenvolvedores, no Mental Ray você cria o material que quiser, mesmo que não tenha sido progamado pelo desenvolvedor do render, o mesmo acontece com o Renderman da Pixar.

Efeito de Volume Caustics com defração (dispersão)

O Volume Caustics é o efeito de Caustics junto com efeito volumétrico, que acontece quando tem partículas em suspensão no ambiente. Igual quando vemos os raios de luz entrando pela janela, na verdade estamos vendo a luz refletida por essas partículas em suspensão, dando a impressão que estamos vendo realmente os raios de luz. Quando um objeto gera Caustics, ele emite raios de luz a partir da superfície até atingir outro objeto, onde vai aparecer as áreas de alto brilho. Se tiver partículas em suspensão na cena, ou seja, o efeito de Volume Light, será possível ver o trajeto dos raios de luz que partem da superfície do objeto até o ponto onde cria a área de alto brilho. No Final Render você configura este recurso na janela Environment, no Brazil Render e no Mental Ray você configura este recurso na mesma janela onde estão os recursos de Caustics do renderizador. O V-Ray não possui um recurso próprio para criar Volume Caustics, mas é possível simular este efeito. O Mental Ray tem seus próprios recursos de Volume, ele até aceita renderizar o Volume Light padrão do 3ds max, mas é muito mais demorado e pode apresentar problemas. Para gerar Volume Caustics no Mental Ray com qualidade, é necessário usar os Shaders exclusivos de Volume que ele dispõe, como o Parti Volume e o Parti Volume Photons.

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Marcelo Rezende comentou em 4 out 2011 11:13Ver comentário

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