Tutorial de ambient occlusion con VRay

La oclusión ambiental es el efecto de oscurecimiento que se genera en aquellas zonas de las superficies donde llega menos energía lumínica o menos rebotes de luz, típicamente las esquinas, los encuentros entre superficies, ranuras, oquedades, etc.

Sin oclusión ambiental las escenas tienden a mostrarse planas, poco contrastadas y con los encuentros mal definidos:

Para evitarlo, hay varias maneras de generar oclusión ambiental con VRay.
La primera es simplemente activar la casilla On en la sección Ambient occlusion de la persiana V-Ray::Indirect Illumination (GI). Este método es muy rápido porque se limita a oscurecer los encuentros entre las superficies, sólo hay que configurar tres parámetros, la intensidad del oscurecimiento, su radio de acción y las subdivisiones, que conviene aumentar para evitar una oclusión ruidosa:

La segunda es activar la casilla On en la sección Detail Enhancement de la persiana V-Ray::Irradiance map. Según tengo entendido, esto lo que hace es calcular un "brute force" en las zonas donde se producen los encuentros, por tanto, es un método muy preciso, pero tiende a generar ruido, a menos que se aumente bastante las subdivisiones, con lo cual el tiempo de render se incrementa bastante:

El tercer método, probablemente el mejor de todos, es hacer un pase de ambient occlusion con el mapa VRayDirt. Se hace de la siguiente manera:

- Activa la casilla Elements Active de  la pestaña Render Elements.
- Presiona el botón Add... y añade un VRayExtraTex.
- En la persiana VRayExtraText parameters, presiona el botón None y añade un mapa VRayDirt.
- Arrastra ese mismo botón hacia el editor de materiales para crear una instancia del mapa y así poder configurarlo. Normalmente es suficiente con cambiar el valor radius, en función del tamaño de los objetos en la escena, y aumentar las subdivisiones para eliminar el grano:

- El botón Exclude... nos permite excluir los objetos de la escena que no deben verse afectados por la oclusión ambiental, por ejemplo, los cristales o las luminarias.
- Al tirar el render, desplegando el canal VRayExtraTex en el FrameBuffer de VRay, se puede ver la imagen generada con este mapa. Si sólo se necesita el pase de ambient occlusion, se puede generar muy rápidamente desactivando todas las luces de la escena y la iluminación global (la casilla On de VRay::Indirect Illumination). No importa que el render salga todo negro en el canal RGB Color , el mapa VRayDirt se genera correctamente:

- En Photoshop esta imagen se coloca como una capa encima de la capa del render, con el modo de fusión Multiplicar, siguiendo más o menos el siguiente esquema de capas:



- El valor de la Opacidad nos permite atenuar el efecto de oclusión ambiental, por tanto, no importa si el mapa VRayDirt ha salido muy oscuro.
- Para evitar que el fondo salga negro (en este caso lo que se ve a través de los huecos del muro), se puede añadir a la capa VRayDirt una máscara con el canal alpha que haya generado el render. O bien se puede editar directamente la capa VRayDirt rellenando de blanco esos huecos.
- Opcionalmente también se puede añadir una capa de ajuste de Niveles para atenuar o bien incrementar el efecto de oclusión ambiental en la imagen.

La gran ventaja de este método es que nos permite tener un control absoluto sobre el efecto de oclusión ambiental deseado sin necesidad de hacer pruebas de render adicionales, porque se ajusta en postproducción:

Callejón

Composición de un callejón utilizando técnicas de modelado "Low poly". En la primera imagen quise transmitir un ambiente otoñal y húmedo, propio de cuando escampa. La segunda es el mismo encuadre pero con una iluminación nocturna.

En esta composición utilicé fotografías de fachadas sacadas de internet y trabajadas en photoshop, para eliminar la perspectiva y crear los mapas de relieve y de opacidad. La calzada es una textura medieval sacada de cgtextures. No encontré ninguna textura convincente para el acerado y el bordillo, así que al final los hice combinando distintos mapas procedurales.

Ambas escenas están iluminadas con un cielo HDRI y una luz Target direct estandar (para el sol y la luna). En la escena nocturna utilicé además 4 luces planas vray situadas detrás de las fachadas. Los mapas de opacidad se combinaron con la propia textura de la fachada para que cada ventana proyectara una luz diferente.

Las luces de las farolas fueron un poco más complicadas, con una simple luz VRay esférica no conseguía que iluminaran lo suficiente sin quemar la fachada. Tras muchas pruebas opté por utilizar dos luces superpuestas: una VRay esférica para la iluminar los elementos más próximos, y otra omni estandar de max, con los parámetros de atenuación configurados para iluminar a media y larga distancia. Si entonces hubiera conocido las bondades del "linear workflow", seguro que no hubierta tenido tantos problemas.

Las bombillas son simples esferas autoiluminadas con un VRayLightMtl. Para el cristal de la farola el reto fue crear un material capaz de atrapar la luz en su interior y a al mismo tiempo dispersarla. Lo logré con un material VRay2sided en el que introduje un "cristal" con efecto glossi, tanto en la reflexión como en la refracción.

Como de costumbre, el render final fue retocado en postproducción haciendo uso de los "render elements". El charco con sus reflejos, y los efectos "lens flare" de las farolas también fueron añadidos en postproducción.











El siguiente vídeo, realizado para la demo reel, refleja el proceso de colocación y modelado de los elementos de las fachadas. Es muy corto, pero contiene numerosas claves de animación, y fue un auténtico lío coordinar el recorrido de la cámara con el movimiento de las fachadas y la animación de las texturas.

Finalmente una animación que muestra la transición entre el día y la noche. Están animados el cielo, las condiciones lumínicas, las texturas y la exposición de la cámara. Las luces de las ventanas que se van encendiendo son en realidad planos que se van desplazando para dejar pasar la luz.

Recorrido por la City

Práctica de animación de cámaras (llena de errores) realizada sobre la maqueta virtual de una ciudad con un edificio singular. Mi objetivo era realizar, en una única secuencia de un minuto, continua y sin transiciones, un recorrido que incluyera una vista aérea alrededor del edificio, un pequeño paseo por las calles de la ciudad y un recorrido por el interior del edificio:

También está animado el sol recorriendo la bóveda celeste, la imagen de fondo para mantener la línea del horizonte, y la exposición de la cámara para adaptarla a las condiciones lumínicas cambiantes.

Camera Match

Con la técnica Camera Match se puede crear una cámara que reproduzca fielmente la perspectiva de una fotografía real, de forma que podamos integrar en ella nuestros modelos 3d en su correcta posición, orientación y escala, o insertar, por ejemplo el modelo virtual de un edificio sobre una fotografía de la calle o del solar donde se va a construir.

Para ensayar esta técnica, tomé una fotografía del escritorio donde trabajo habitualmente, con la intención de integrar sobre ella algunos modelos 3d.

Utilicé la guirnalda navideña que hay sobre la mesa a modo de "Mirror ball", para obtener un mapa de reflejo del entorno.


Luego modelé en 3ds max una versión simplificada de la escena: la mesa, el monitor, la impresora, la lámpara, las paredes, el techo y el tragaluz. Estos objetos eran necesarios no sólo para tener superficies que reflejaran los modelos, sino tambien para reproducir correctamente la iluminación de la escena.

Una vez creada la cámara con la misma perspectiva mediante la mencionada técnica Camera Match, introduje luces vraylight para reproducir lo más fielmente posible la misma iluminación: una luz principal iluminando desde la derecha, la luz del tragaluz, la de la lámpara y la del monitor:

El modificador Camera Map Binding nos permite proyectar la imagen fotográfica sobre los objetos, de forma que la propia fotografía nos sirve para texturizarlos.

Finalmente integré algunos modelos 3D en la escena: la tetera, 3 muñecas kimmidoll, un vaso de cristal, la cabeza del post anterior, y una esfera dorada que contiene el mapa de reflejo obtenida con mi "mirror ball".

Como puede verse, estos objetos proyectan y reciben sombras, reflejan el entorno y se reflejan en los objetos de la escena, es decir, están integrados. Misión cumplida.

Vídeo resúmen:

Sponza Atrium

Mi propia versión del Atrio del Palacio de Sponza, iluminado con un sistema VRaySky - VRaySun. La imagen fue retocada en photoshop utilizando una vez más los "Render elements", añadiendo además un efecto de desenfoque en la lejanía.

¡Qué facil es aumentar la profundidad de la escena añadiendo simplemente un espejo al fondo!
El cesped se creó mediante un VRayDisplacementMod aplicado a un plano, con una textura "Splat" como mapa de desplazamiento. Comprobé que no merece la pena usar este método, es mejor modelar las briznas de cesped, crear proxys y distribuirlos con un scatter (ver tutorial), se renderiza mucho más rápido y el resulta mucho más realista.
Para el efecto luminoso del agua de la fuente no utilicé ni cáusticas ni luces ocultas. Simplemente aumenté el valor de "Generate GI" de las "VRay properties" a 2. Más sencillo y más rápido imposible.

Recorrido de cámara animada hacia atras:

Lounge Chair - Imagen de estudio

El célebre diseño "Lounge Chair" de Charles Eames, alojado en un set de iluminación (una "C" extruida), con tres vraylights planas que proporcionan la luz principal desde diferentes ángulos, dos fotométricas para enmarcar las esculturas, y algunas otras pequeñas luces accesorias.







Para obtener la imagen final, se combinaron en photoshop los distintos canales que se obtienen con la herramienta "Render elements" de V-Ray, lo que permite retocar por separado los distintos aspectos de la imagen: la iluminación directa, la iluminación indirecta (GI), refracciones, reflexiones, brillos especulares, autoiluminados, cáusticas, etc:

Al material neutro del set le introduje un mapa Gradient Ramp radial en el nodo de reflexión, para centrar los reflejos bajo la butaca, sin que afectara al resto del escenario.

Modelado arquitectónico básico

Sencillo ejercicio de modelado arquitectónico para practicar con la edición de mallas poligonales, iluminación y texturizado.
Realicé tres vistas exteriores para experimentar con la iluminación mediante mapas HDRI:

Iluminación diurna

Iluminación nocturna

Iluminación al atardecer

A excepción del cielo, todas las texturas son procedurales (granito, marmol, ladrillo, hormigón, etc). Pude comprobar que se pueden lograr resultados bastante buenos sin necesidad de recurrir a texturas de tipo bitmap.
A continuación una vista del interior del edificio, mostrando un conjunto de primitivas de 3ds Max materializadas con cristales de colores. Lástima que entonces no sabía nada de Fog, cáusticas, abbe o SSS.

Vídeo resumen: