Maxwell Render: Введение, 1-я часть

Введение

Здравствуйте, меня зовут Павел, я хочу рассказать о физически-корректном рендере “Maxwell Render” от фирмы Next Limit. Это вводная статья, в дальнейшем я планирую описать каждый аспект рендера более подробно.

Начнем с основных отличий Maxwell Render, как одного из ярких представителей unbiased (то бишь физически корректных) рендеров, от обычных biased рендеров (коими являются привычные для большинства пользователей v-ray, mental ray, final render и др.)

image001.jpg

Главным образом Maxwell Render отличается от других biased рендеров тем, что имеет физически корректный подход ко всем аспектам визуализации -Brute force GI, физическая камера, физически правильные материалы, физические источники света, система симуляции дневного света physic sky. Прямой/непрямой свет, прямая/непрямая каустика от отражений/преломлений рендерится, одновременно составляя GI (для всего используются Brute force алгоритмы типа MLT, никаких фотонов, оптимизаций и интерполяций). И хотя эти слои освещения можно выключать (теряя ту или иную часть реалистичности изображения) можно сказать, что рендер всегда идет с GI и всеми видами каустики (тогда как в других рендерах только предлагается включить их и настроить)

image002.jpg

Также отличается  подход Maxwell Render к получению финального изображения. В то время как прочие рендеры оперируют с различными картами свечения для просчета GI, делая это зачастую препассами, Maxwell Render получает часть финальной картинки уже с первыми сэмплами (в данном случае сэмпл - это единица качества, возрастающая по мере просчета изображения; 11 сэмплов уже выглядят неплохо, 19 и выше будут выглядеть просто отлично). Не используя какие-либо бакеты, Maxwell обновляет изображение целиком по мере увеличения количества просчитанных сэмплов. Таким образом, примерную картину финального изображения можно получить уже через несколько минут или секунд. Просчет картинки идет указанное пользователем перед рендером время или до указанного количества сэмплов.

image003.jpg

 Для получения качественной статики можно выставить любое большое количество времени и максимума сэмплов. Таким образом, картинка будет рендериться, пока пользователь не сочтет, что качество уже стало приемлемым и не нажмет стоп. Подобный подход к визуализации позволяет производить изменения яркости,  интенсивности свечения отдельных источников света (Multilight) и применения пост-эффектов не только после завершения рендеринга, но и во время него. Также это позволяет останавливать и продолжать рендеринг позже, если сохранены файл сцены mxs и файл рабочего изображения mxi.

В левой части изображения представлено изображение после 40 сек рендеринга. В правой рендеринг продолжался более длительное время, в конце я немного изменил настройки яркости и убрал виньетирование непосредственно с помощью Maxwell Render.

image004.jpg

Использование брутфорс алгоритмов для просчета света, включая каустику и SSS (подповерхностное рассеивание), позволяет избежать многих артефактов, связанных с методами просчета GI (эффектов каустики и SSS)  у других рендеров, добиваясь максимального качества освещения, при этом пользователь не тратит время на настройку GI, так как она попросту отсутствует.

На рисунке изображена ситуация с тонкой стенкой (Действительно тонкой, 1 полигон). Различные карты свечения грешат при просчете GI в подобных местах, так как часть сэмплов GI попадает на поверхности за тонкими преградами, и хотя с этим можно бороться, оптимизируя настройки GI , данная ситуация может вызвать определенные затруднения. С другой стороны в Maxwell Render подобной проблемы не может быть ни при каких условиях (кроме щелей между геометрией). Если посмотреть на нижнюю часть рисунка, где изображена версия сцены c тонкой стенкой с сильно увеличенной выдержкой, в результате которой увеличилась общая яркость картинки, можно увидеть, что вторая половина остается абсолютно черной, несмотря на то, что толщины у стенки нет вообще.

image005.jpg

Также стоит отметить, что размер источника света (эмиттера) и его сложность (форма, кол-во полигонов), влияют только на то, насколько сложно свету будет просчитываться исходя из формы и размера эмиттера, не провоцируя при этом появление артефактов ГИ. Также отсутствуют артефакты антиалиасинга, сэмплинг оптимизирован выдавать наиболее правильный результат без вмешательства пользователя, поэтому его настройка отсутствует.  Хотя не буду врать, в Maxwell Render (как и в других unbiased рендерах) могут быть специфические артефакты, связанные с особенностями используемых алгоритмов.

Физически корректный подход также используется для представления материалов, и их визуализации - доступны такие эффекты как полностью честный SSS, честная дисперсия, coat эффекты (интерференция тонких пленок, пример – мыльный пузырь), затухание света в диэлектриках.  Представление материалов отличается от стандартного тем, что любой материал представляет собой слои с различным типом смешивания и параметрами, симулирующими свойства реальных материалов. Например, лакированное дерево = слой дерева (шероховатая поверхность почти полностью рассеивает отраженный свет) + слой лака (гладкая глянцевая поверхность рассеивает отраженный свет куда меньше). Также использован иной подход к настройке отражений; отражение не как эффект, а как отражение света и сила его рассеивания, при отражении зависящая от шероховатости поверхности материала.

На скриншоте изображено окно редактора материалов Maxwell Render, с примером материала дерева с глянцевым покрытием.

image006.jpg

Еще существуют full ior файлы, в которых содержатся подробные данные обо всех параметрах материала (кроме рельефа), полученные лабораторным путем, что позволяет получить наиболее точные материалы различных металлов и диэлектриков

На рисунке представлена часть «библиотеки превью full ior файлов», полностью её можно найти по следующему пути - …\Next Limit\Maxwell 2\materials database\ior files\ior thumbnail library

image007.jpg

Конструирование источников света (именно конструирование) также физически правильное. В Maxwell Render отсутствуют «бесплотные» источники света на подобии omni или физически некорректные вроде direct light (даже солнце это огромный «omni», и далеко расположенный). Все источники света (кроме солнца, и IBL) конструируются из геометрии в совокупности с материалом, содержащим слой эмиттера (который в свою очередь содержит данные о температуре света и энергии в ваттах). Для получения пучка света как у IES источника света, конструируется отражатель с соответствующим зеркальным материалом, в результате получается пучок света, сформированный каустикой. Не смотря на это, в последних версиях Maxwell Render стало доступно использование внешних IES файлов для более быстрого и удобного получения требуемого эффекта.

На левой части рисунка изображена «иеска» полученная путем моделирования плафона-отражателя, внутри находится сфера (вернее ромбик, сфера с 4 сегментами) имитирующий лампочку. В правой части изображен эмиттер с прицепленным внешним IES файлом, который симулирует пучок света.

image008.jpg

При работе с Maxwell Render всегда стоит соблюдать масштаб объектов, так как для визуализации используется физическая камера. Соблюдение размеров поможет избежать проблем с глубиной резкости или яркостью источников света. Например, если источник света светит очень тускло даже при высоких показателях мощности, стоит проверить, не находится ли эмиттер в помещении сильно превышающем по размерам обычное. Аналогичная ситуация может быть с глубиной резкости, если кажется, что она размывает все подряд, стоит проверить, не является ли объект слишком миниатюрным.

Еще стоит добавить, что Maxwell Render является stand alone продуктом, т.е.  каждый его инструмент - это отдельное приложение, которое может быть связано, к примеру, с 3ds max’ом через специальный плагин-коннектор. В дальнейшем мы будем рассматривать работу с Maxwell Render на примере 3ds max 2009.

В областях применения Maxwell Render  уступает другим рендерам разве что по скорости, хотя конечное качество того стоит. Он отлично подходит для предметной визуализации и экстерьеров, а для интерьеров желательны более высокие процессорные мощности.

На этом пока все. В следующей статье я детально разберу настройки рендера на примере предметной визуализации.

p.s.

Примеры применения Maxwell Render взяты из официальной галереи.

Автор статьи: Silent Prayer
Все права на данную авторскую статью защищены правообладателем: www.3dmax.ru
Любая перепечатка и размещение материала урока только с разрешения: www.3dmax.ru

 


Возврат к списку

Predator84 | 15 Февраля 2011, 09:02
еще бы сделали по-людски настройку сетевого рендеринга, вообще круть было б
Silent Prayer | 15 Февраля 2011, 12:02
Да, сетевой нада отдельно разбирать, я как-то давно-давно пытался, но не вышло. Может как-нибудь разберусь и напишу об этом.
zemzen | 11 Апреля 2011, 04:04
реалистичность вижу на уровне, а скорость рендера какая? в сравнении с виреем и менталом.