Disseny i generació d'efectes

Els efectes que es realitzen en una producció audiovisual són importants a l’hora de mostrar un realisme addicional. D’altra banda, també es tracta de productes en què l’objectiu principal és poder vendre’l i mostrar els resultats d’una manera més vistosa. Això vol dir que heu de saber diferenciar els efectes que es generen per donar un cert realisme, mitjançant efectes de visionament que es generen simulant les accions o els fenòmens que es donen en la vida real, i també els efectes creatius, que es generen per donar un acabat més vistós per tal de poder ensenyar un producte o treball personal.

Heu de saber també que darrere de la generació dels efectes visuals o creatius hi ha un procés de correcció de color o etalonatge. Aquest procés serà l’última etapa abans d’exportar un producte multimèdia i, per tant, per portar a terme correctament aquesta fase s’ha de respectar una línia cromàtica des de l’inici de la producció.

Anàlisi d'efectes en visionament

Els efectes que es reprodueixen amb les eines de programari 3D com Autodesk Maya tenen el seu origen en la realitat. Si més no, quan es crea un projecte de caràcter realista en 3D la finalitat és sempre emular allò que passa en la vida real. D’aquesta manera tindreu uns resultats més fotorealistes en els vostres treballs, ja que incorporaran efectes que s’esdevenen a la vida quotidiana.

Emular la rugositat d’una paret o simular els reflexos de la llum que es generen en superfícies transparents o translúcides poden ser exemples d’efectes que es poden crear en el procés de renderització sense fer servir gaires recursos. D’aquesta manera s’agilitza el flux de treball, però en alguns casos el temps de renderització pot ser elevat, ja que molts dels efectes requereixen un càlcul més elevat. Dins dels efectes en visionament més utilitzats trobareu el desplaçament de superfície i les càustiques.

Desplaçament de superfície

Els mapes de desplaçament o displacement maps poden ser una bona eina per generar petits detalls a les superfícies. Faria falta massa temps per crear aquests tipus de detalls fent ús dels mètodes estàndards de modelatge. Un mapa de desplaçament és diferent del mapa de relleu o bump, ja que altera la geometria i, per tant, en ser geometria real, la llum incideix de manera natural respectant la forma segons el mapa aplicat i es produiran les ombres. Recordeu que el mapa de relleu o bump només simula una superfície rugosa; pel contrari, un mapa de desplaçament crearia geometria nova.

El desplaçament de superfície és un efecte produït per una imatge en blanc i negre que genera una geometria extra durant el procés de renderització. Similar al mapa de relleu, un mapa de desplaçament altera de forma real la geometria, tenint així un model més complex. Aquest efecte només es dóna quan es realitza un render; per tant, al visor no podreu visualitzar els resultats.

Per fer l’efecte de desplaçament de superfície haureu d’assegurar-vos que la geometria base i la seva malla tinguin un nombre suficient de polígons; en cas contrari es poden generar imperfeccions i resultats no desitjats al model. Per subdividir una geometria teniu dues opcions:

  • Podeu subdividir el model de forma real i col·locar-li més subdivisions amb l’eina Smooth del menú Mesh.
  • Subdividir el model només en el procés de renderització.

Per fer aquesta última heu d’anar al menú Attribute Editor seleccionant la geometria que voleu subdividir al render, seleccionar la segona pestanya que pertany al node de forma o Shape i desplegar l’opció Arnold. Desplegueu també dins d’aquesta opció l’apartat Subdivision i canvieu el paràmetre Type per Catclark. Heu d’augmentar també el valor Iterations per obtenir millors resultats (vegeu la figura).

Figura Passos que cal seguir per subdividir una geometria en el procés de renderització
subdivision_01.jpg

Igualment, assegureu-vos d’utilitzar un format de 32 o 16 bits per a les imatges que es faran servir per produir el desplaçament de superfície. Un format a 8 bits no funcionarà de manera correcta, ja que aquests valors no mostraran de forma correcta l’histograma de la imatge, deixant així un rang de blancs i negres massa pobre (en podeu veure un exemple en la figura).

Figura Exemple d’imatge emprada per al desplaçament de superfície
mapa_displacement_01.jpg

Un mapa de desplaçament l’haureu de connectar a l’atribut de desplaçament del grup d’ombrejat o ShadingGroup del material que porta aquella superfície a la qual voleu fer aquest efecte (vegeu la figura).

Figura Jerarquia de connexions per establir un desplaçament de superfície
displacement_01.jpg

Assegureu-vos d’utilitzar mapes de textura d’alta qualitat per a aquesta tasca. Arnold funciona bé amb imatges d’alta resolució i les autoconvertirà al format d’imatge propi “TX” per optimitzar el procés de renderització. En col·locar una imatge al mapa de desplaçament, aquesta s’ha d’establir com a format RAW a l’espai de color per garantir un bon resultat.

Un cop heu subdividit la geometria i connectat la imatge dins del node correcte podeu fer un render de prova. Els resultats que obtindreu dependran dels valors que feu servir a les opcions de desplaçament, que les trobareu dins del node displacementShader connectat al grup d’ombreig o ShadingGroup del material (podeu veure un exemple d’aquestes opcions en la figura).

Figura Opcions del desplaçament de superfície
opcionesdisplacement_01.jpg

El paràmetre més important i el que donarà l’efecte de desplaçament és l’escala. Aquest valor té relació també amb l’escala general de la vostra escena; per tant, heu d’utilitzar valors en relació amb la grandària dels objectes. Podeu variar aquest paràmetre segons els resultats que s’obtinguin al render; en el cas de la figura s’han utilitzat diferents escales per donar-li més o menys profunditat a l’efecte de desplaçament de superfície.

Figura Diferents paràmetres d’escala per a un mapa de desplaçament de superfície
displacementex_01.jpg

Recordeu que un valor de subdivisió amb més de cinc iteracions pot alentir el vostre render a causa de la qualitat de la geometria; per contra, un valor de subdivisió amb menys de tres iteracions afavoreix el temps de renderització, però la qualitat de la geometria no serà la desitjada.

Càustiques

Quan es genera un render, un dels aspectes que sempre s’intenta aconseguir és el fotorealisme. Les càustiques tenen un paper important a l’hora d’arribar al punt de realisme desitjat.

  • Càustiques produïdes per un got d'aigua. Font: www.flickr.com
  • Càustiques produïdes per un got d'aigua. Font: www.flickr.com

Aquesta propietat es manifesta quan la llum passa a través dels elements que posseeixen la característica de refracció, ja que té a veure amb la distorsió que pateix la llum quan incideix a través d’un objecte. Per exemple, en el cas d’una lupa i el Sol, sense aquesta propietat és cert que la llum travessaria de totes maneres perquè és un objecte transparent, però no es generaria el característic raig de llum concentrat.

En òptica, una càustica és la concentració dels rajos de llum reflectits o refractats per una superfície transparent. Una situació molt comuna en què es pot observar aquest fenomen és quan la llum brilla a través d’un got d’aigua. El got projecta una ombra, però també produeix una regió corba de llum brillant on es concentren els rajos de la font lumínica.

Per generar les càustiques en el programari Autodesk Maya i fent servir Arnold heu de saber que aquest motor de render no té i mai ha tingut la possibilitat de simular unes càustiques molt realistes. Si més no, Arnold deixa constància en la seva guia d’usuari i n’explica el motiu.

Molts dels motors de render, quan treballen amb càustiques, fan servir un traçat de fotons. Això significa que a través de qualsevol font de llum, sigui puntual o global, es poden llençar una quantitat de partícules anomenades fotons que xoquen amb la superfície dels objectes. Els fotons es dispersen per l’escena, i quan aquesta es renderitza es formen les càustiques.

Arnold no disposa d’aquest mètode, ja que aquest motor de render està basat en el traçat de rajos des de la càmera; per tant, és impossible llençar rajos des d’una font de llum i a més a més calcular-ne un emissor de fotons del qual no disposa.

Si més no, Arnold deixa una solució a aquest efecte per tal d’utilitzar-lo en certa mesura en les escenes i poder simular les càustiques de forma més suau. A partir d’un pla geomètric se li aplica un material aiStandardSurface on el pes o Weight del paràmetre Emission es col·loca en un valor mínim de 10 per tal que sigui un objecte que emeti llum (vegeu la figura).

Figura Propietats del material d’un pla emissiu

D’aquesta manera, Arnold identifica una font de llum emissiva que pot interactuar amb la resta dels materials que posseeixen la característica de les càustiques, la qual s’haurà d’activar a les opcions del material dins del paràmetre Advanced (vegeu la figura).

Figura Activació de la característica càustica al material

Així doncs, per tal de crear l’efecte de càustiques a un objecte d’una escena haureu de col·locar un pla geomètric com si fos una llum, aplicar-li un material aiStandardSurface amb les propietats mostrades a la figura i, a l’objecte que voleu amb aquest efecte, col·locar-li un material aiStandardSurface en què les seves propietats simulin el vidre o qualsevol altre material que deixi passar la llum.

Heu de tenir en compte també que el material utilitzat a l’objecte al qual voleu donar-li les propietats per rebre càustiques, en ser un material translúcid o transparent que deixa passar la llum, li heu de treure la propietat opaca de la geometria. Això fa que un objecte que simula el vidre sigui massís o buit per dins. Aquesta propietat la podeu trobar a Shape de la geometria de l’objecte dins del menú Attribute Editor, anant a la segona pestanya i desplegant l’opció Arnold. Dins d’aquesta opció heu de desmarcar el paràmetre Opaque (vegeu la figura).

Figura Desmarcar el paràmetre ‘Opaque’

Problemàtica de les càustiques (soroll i temps de 'render')

Un dels inconvenients més rellevants és l’aparició de soroll al render a causa normalment de la manca de qualitat; és a dir, s’han de col·locar valors elevats al Sampling fent incís en el valor Diffuse per suavitzar l’efecte de la càustica i en el valor Transmission perquè el material transparent sigui òptim. Tanmateix, això comporta un problema afegit, i és que en incrementar aquests valors de qualitat esteu elevant també els temps de render.

En la figura podeu veure una comparativa de qualitat en què s’han fet servir paràmetres diferents per als resultats.

Figura Comparativa de qualitat en les càustiques

El render de l’esquerra està renderitzat amb els valors predefinits de qualitat; el temps de render és mínim però s’aprecia molt soroll en la imatge. Per altra banda, el render de la dreta s’ha renderitzat amb uns valors de qualitat més elevats, donant èmfasi en el paràmetre Camera (AA) i Diffuse. Podeu veure que el temps de render també augmenta a causa de l’alteració dels paràmetres de mostreig.

En el següent enllaç podeu veure un vídeo explicatiu que aporta més informació sobre com preparar una escena i elaborar una càustica:

Creativitat per a la generació d'efectes

Els efectes creatius, que es generen amb les eines del programari 3D Autodesk Maya, serveixen per donar un acabat més vistós per tal de poder ensenyar un producte o treball personal. Un dels efectes més destacables en aquest apartat és mostrar un model 3D amb les línies de la malla per comprovar que la realització del procés de modelatge s’ha fet correctament.

Aquest efecte rep el nom de Wireframe, que significa ‘filferro’ i que té a veure amb les línies que es generen quan es veu un model 3D sense el seu material. En la figura podeu veure un exemple d’un tanc renderitzat amb l’efecte de la representació de línies.

Figura Exemple de l’efecte de la representació de línies

Si més no, aquest efecte s’utilitza molt en arquitectura per mostrar com estan fets els edificis, tot ensenyant les línies del model per veure com s’ha realitzat. Igualment, també es fa servir de manera més personal, com a un dossier o portfoli, per ensenyar els treballs de modelatge; en aquest cas, per exemple, per mostrar com s’ha modelat un personatge.

Demostrar la vostra manera de treballar

L’efecte Wireframe us serveix per mostrar com heu fet un modelatge i per poder defensar la vostra manera de treballar. En la indústria del 3D és molt útil, ja que serveix per demostrar un bon treball. De fet, moltes empreses que es dediquen a la realització de videojocs demanen sempre una mostra dels models amb aquest efecte per tal de veure com s’ha realitzat la pràctica. Una de les maneres de saber si un candidat és vàlid per desenvolupar una feina de modelador 3D és mostrar que el flux de treball de modelatge és el correcte. Normalment es fa servir l’efecte de renderització de línies mitjançant un model que gira 360 graus, que en anglès es coneix amb el nom de turnaround.

Renderització de línies

Per tal d’emular l’efecte “filferro” o wireframe al programari Autodesk Maya conjuntament amb el motor de render Arnold fareu ús d’un tipus de material específic anomenat aiWireframe. Aquest tipus de material us permet fer la representació de línies a un model 3D. No cal una il·luminació prèvia per mostrar els resultats, és a dir, no fa falta tenir una escena il·luminada. Com en el cas de l’oclusió ambiental, es genera un material retroil·luminat al qual no li cal una llum de base. Podeu trobar-lo dins dels materials d’Arnold amb el nom aiWireframe. En la figura podeu veure les opcions d’aquest material.

Figura Material ‘aiWireframe’

Podeu veure principalment el mode de representació que farà el material, és a dir, generalment una representació de les arestes en triangles o polígons. Així determina com es representa la malla de la geometria. Podeu veure un exemple de les representacions en la figura.

Figura Opció del tipus de representació d’arestes del material ‘aiWireframe’

Podeu combinar també el color de línia i el color de farcit; és a dir, podeu canviar el color de les línies que formaran la malla i el color de fons que tindrà la geometria (en la figura en podeu veure un exemple).

Figura Opció del tipus de representació de color del material ‘aiWireframe’

D’altra banda, també podeu escollir l’amplada o el gruix de les línies que es representaran a la renderització, i per fer això només heu de variar el paràmetre Line Width. Podeu veure diferents exemples de gruix en la figura.

Figura Opció del tipus de representació de color del material ‘aiWireframe’

La correcció de color: etalonatge

Des de la versió 2016 del programari Autodesk Maya s’incorpora una gestió de color anomenat Color Management que podeu trobar al menú Windows / Settings/Preferences / Preferences. Encara que aquesta gestió del color és força útil, s’ha de configurar de manera correcta perquè Autodesk Maya i Arnold treballin alhora en els mateixos estàndards de tractament de color.

En les preferències del programari heu de tenir activat Color Management. L’ideal és renderitzar sempre de forma linear i que l’opció del View Transformation sigui sempre sRGB. Això fa que la informació de color, mostrada en pantalla, sigui equivalent per a una correcció de gamma per a monitors, ja que es tracta de la sortida visual. D’altra banda, l’entrada de color o Input Color Space també es deixarà en sRGB, encara que després serà Arnold l’encarregat de dictaminar el color de les textures. Podeu veure un exemple de configuració de Color Management en la figura.

Figura Configuració de ‘Color Management’

Com a prova per veure que tot funciona correctament es farà ús d’una textura Macbeth Chart (vegeu la figura). Aquest tipus d’imatge s’utilitza amb l’objectiu de fer un calibratge de color que consisteix en una disposició de 24 quadres de mostres pintades.

Figura Imatge de calibratge de color ‘Macbeth Chart’

D’aquesta mateixa textura s’utilitzen dos formats d’imatge per fer la comparació: la primera és una textura linear en format RAW i la segona, una textura sRGB en format JPG. Aquests són generalment els dos tipus d’entrada que trobareu en una producció, linear i sRGB. Si es llegeixen ambdues com a linear, a l’hora de fer la renderització veureu que la textura sRGB no es veu de forma correcta, es renderitza amb un color més pàl·lid. Això és degut a la compressió dels formats d’imatge i la configuració incorrecta de les textures dins del programari 3D (vegeu la figura).

Figura Representació de les textures i els diferents formats de compressió

La importància d’aconseguir un color correcte al render recau sobre les textures utilitzades i el seu format d’imatge. Tanmateix, la configuració del programari ha de ser la correcta, i el treball que exerceix el motor de render ha de ser compatible amb la configuració de sortida de color del mateix programari.

En el cas de no poder disposar d’imatges en format RAW, el mateix motor de render Arnold s’encarrega de convertir-les a un format específic vàlid per a una correcta representació del color. És a dir, per molt que es col·loquin textures en formats comprimits, en l’apartat del node de la textura haureu d’indicar sempre l’entrada de color en format RAW.

Això fa que els colors de la textura s’interpretin amb una gamma de colors reals i no surtin apagats. El que fa Arnold és convertir totes les textures de l’escena en un format anomenat TX. Aquesta conversió, a més d’interpretar un estàndard de color, estalvia molt de temps en el procés de renderització. Per tant, és aconsellable substituir les textures originals per les convertides en aquest format.

Anar a la pàgina anterior:
Exercicis d'autoavaluació
Anar a la pàgina següent:
Activitats