Tutorial Blender 3D, GIMP e YafaRay: Simulando os grupos de luz do LuxRender

Um dos recursos mais legais do LuxRender para quem trabalha com visualização de projetos são os chamados grupos de luz. Já mencionei esse recurso em diversos tutoriais aqui no blog, sendo que esses mesmos grupos de luz podem ser encontrados no Maxwell Render sob o nome de Multilight e também no V-Ray e Mental Ray por meio de um script do 3ds Max. Essa ferramenta consegue fazer alterações em fontes individuais de luz, fazendo com que os objetos do cenário mudem a projeção da cor e até mesmo as interações com a sombra. Isso permite criar versões diferentes de um mesmo render, sem a necessidade de trabalhar com várias renderizações.

Algumas ferramentas como o YafaRay não possuem esse tipo de recurso, mas isso pode ser simulado usando editores de imagem como o GIMP. Essa semana estava navegando e encontrei um excelente tutorial nos fóruns de usuários do SketchUp, em que um artista explicava a técnica para simular o uso do Multilight do Maxwell Render no SketchUp com outro renderizador. Resolvi experimentar a técnica usando o Blender 3D e YafaRay e esse foi o resultado:

Como você pode perceber pelo vídeo, o procedimento no YafaRay e Blender é realmente simples. Para a cena de teste foram usados dois pontos de luz, com intensidades e cores diferentes. O segredo é fazer uma renderização para cada fonte de luz em separado, gerando uma imagem para cada uma. Depois é necessário criar uma composição no GIMP em que todas as imagens renderizadas ficam organizadas em camadas, com adição de um fundo preto.

Cada um dos layers deve ter o modo de mistura alterado para addition. Pronto, agora basta fazer alterações na opacidade e habilitar ou desabilitar a visualização dos layers, para conseguir simular o efeito de a luz ligar ou desligar, e também a alteração da intensidade da mesma.

Essa técnica pode ser usada para gerar diferentes versões da iluminação de um projeto, ou mesmo animações com ferramentas especializadas na captura de tela. O tutorial original comenta sobre o uso do Camstudio, mas você pode usar praticamente qualquer ferramenta.

Tutorial de iluminação usando o render interno do Blender 3D

Uma das coisas que mostra o conhecimento de uma pessoa sobre iluminação de ambientes em 3D é a possibilidade de trabalhar com distribuição de pontos de luz, para conseguir iluminar uma cena sem o uso de técnicas de iluminação global. Essas técnicas de distribuição da iluminação geralmente envolvem a cópia e posicionamento de diversas luzes no cenário em pontos estratégicos, para conseguir bons efeitos e regularidade na iluminação. Hoje em dia esse tipo de técnica é sumariamente ignorada pela maioria das pessoas, devido ao poder e velocidade de alguns renderizadores com capacidade de usar iluminação global. Basta posicionar alguns poucos pontos de luz e configurar de maneira correta os parâmetros do render e uma imagem realista é gerada em pouco tempo.

Os usuários mais antigos de softwares 3d devem se recordar da época em que os renderizadores necessitavam de algumas horas, independente da tecnologia ou plataforma para gerar uma única imagem em boa resolução.

Ainda credito que essa é a melhor opção para gerar imagens para animação é com esse tipo de técnica, pois a velocidade do render para cada imagem é extremamente curto. Se você for usuário do Blender 3D e quiser aprender uma maneira bem simples de usar esse tipo de iluminação, um tutorial foi publicado no Blenderartists.org e pode ajudar você a usar essa técnica.

tutorial-blender3d-luzes.jpg

O procedimento é bem simples e envolve apenas a duplicação de uma luz do tipo Spot usando um modelo 3d bem subdividido e com o DupliVerts. É exatamente a mesma técnica já conhecida dos antigos manuais do Blender 3d, que mostram como se cria um domo de luz. A iluminação gerada com esse tipo de técnica não é tão realista como a que se pode conseguir com renderizadores como o YafaRay ou LuxRender, mas o objetivo aqui é velocidade de render e não qualidade máxima. Mesmo com imagens mais simples, uma animação que exige o render de 2000 frames ou mais, pode ser gerada de maneira bem rápida.

A técnica é conhecida como Fakeosity por alguns artistas e exige mais conhecimento artístico do que técnico para conseguir bons resultados. Como forma de estudar iluminação, é um excelente exercício.

Tutorial e guia sobre termos e técnicas de iluminação global com o Cinema 4D

Os diversos tutoriais e guias sobre renderização, usando técnicas de iluminação global são uma grande ajuda para qualquer artista 3d que precise melhorar a iluminação dos seus projetos. Mas, apesar da ajuda a maioria dos tutoriais se limita a explicar os procedimentos para configurar uma cena, e não explicam o funcionamento ou os conceitos usados por cada um desses recursos, para gerar essa iluminação. Apesar de o resultado final ficar realista, ainda acredito que é muito importante conhecer as diferenças entre aspectos mais teóricos da iluminação.

Por exemplo, você saberia explicar as diferenças entre os métodos de iluminação Path Tracing e Photon Mapping? Ou melhor, Irradiance Cache? Esses são termos bem comuns de encontrar nos painéis de configuração de softwares e renderizadores, como o V-Ray, Mental Ray, YafaRay e LuxRender. Se você quiser aprender um pouco mais sobre o funcionamento desses métodos de renderização e ainda conhecer o funcionamento do Cinema 4D para renderizar com essas técnicas, existe um tutorial de renderização com iluminação global no Cinema 4D dividido em três partes, que explica os conceitos de duas técnicas importantes na iluminação global: Quasi Monte Carlo e Irradiance Cache.

tutorial-cinema-4d-iluminacao-global-irradiance-cache

A primeira parte do tutorial fala basicamente da técnica conhecida pela sigla QMC, que é muito usada nas configurações do V-Ray para gerar iluminação. Além da explicação teórica de como funciona o método e também de uma excelente explicação sobre outros parâmetros de configuração do render, ainda é possível visualizar diversos exemplos com imagens renderizadas com os parâmetros descritos no texto.

Já a segunda e terceira partes do tutorial são focados no método chamado Irradiance Cache que está presente em diversos softwares também. Esse é um poderoso método para reduzir o tempo de processamento das cenas que usam iluminação global. Com ele é possível armazenar boa parte das informações de distribuição da luz em arquivos externos a cena, o que faz com que o tempo de renderização para cenas com animação seja reduzido drasticamente. No tutorial é possível acompanhar o processo de configuração de diversas cenas de exemplo com o uso de Irradiance Cache em conjunto com o Quasi Monte Carlo também.

Tutorial de Radiosidade com Blender 3D e YafaRay

A radiosidade é uma das diversas técnicas usadas para melhorar a iluminação em ambientes 3d, inclusive é um método de representar a luz que não é muito usado hoje nos diversos renderizadores comerciais V-Ray, Mental Ray e outros. No Blender 3D a radiosidade é mais utilizada para adicionar cores em vértices para projetos que usam render em tempo real na Game Engine. A configuração de uma cena com radiosidade no Blender 3D apresenta algumas particularidades, como a necessidade de um objeto do tipo Mesh que emita energia luminosa na cena. Sim, a maneira com que a radiosidade funciona exige que criemos um objeto que emita luz.

Caso você queira aprender a técnica necessária para reproduzir a iluminação com radiosidade com o Blender 3D, usando o YafaRay para renderizar a cena, o tutorial abaixo mostra a técnica necessária para criar uma simulação dessa maneira. No YafaRay existe uma opção chamada Meshlight que permite aos objetos emitir energia luminosa na cena.

O tutorial está disponível em 720p e também pode ser uma excelente introdução a renderização com o YafaRay com o Blender 3D.

O objetivo do vídeo é criar uma cena em que o cubo com várias faces fragmentadas, apresenta cores e níveis de iluminação diferentes. Para isso será necessário transformar as faces dos objetos em entidades independentes, assim será possível editar e ajustar de maneira mais fácil os materiais. Na modelagem da cena o procedimento é exatamente o mesmo que usamos normalmente no Blender 3d.

No momento da renderização é que usamos as opções de iluminação global do YafaRay, para determinar que os objetos devem emitir luz. Você deve escolher o script que faz a integração entre o Blender 3D e YafaRay. Assim que o YafaRay for acionado, você deve acessar a opção Object/Light/Camera e pressionar o botão “Enable Mesh Light”. Apenas se esse botão estiver pressionado é que os objetos podem ser habilitados para emitir energia luminosa. Podemos escolher opções como a cor da luz e também a intensidade.

Esse procedimento é realizado para cada um dos objetos que emite luz na cena. Depois que está tudo configurado na parte de materiais e objetos que emitem luz, o próximo passo é determinar o método de renderização usado na cena. No YafaRay existem vários métodos, sendo que nesse em particular o autor usou Pathtracing.

Pronto! Agora é só acionar o render e a cena será gerada com os objetos coloridos na cena emitindo energia luminosa. O efeito é exatamente o mesmo que a radiosidade cria em renderizações.

Exemplo de iluminação com três pontos para fotografia e ambientes 3d

As técnicas de iluminação para ambientes virtuais são muito parecidas com o que os fotógrafos e cenógrafos de teatro usam, por isso estou sempre recomendando aos meus alunos, um curso de fotografia como complemento ao aprendizado de iluminação. Uma das técnicas mais usadas em fotografia e em 3d é a iluminação com três pontos. Esse tipo de iluminação é próprio para iluminar personagens ou objetos em foco pela câmera, sendo que a sua aplicação para cenários mais amplos é um pouco limitada.

Depois de pesquisar um pouco, para tirar uma dúvida de um dos meus alunos, encontrei um vídeo que mostra o teste de um sistema real de iluminação com os três pontos de luz.

O vídeo é muito instrutivo, mesmo não sendo diretamente relacionado com modelagem 3d ou renderização, ele mostra o comportamento dos pontos de luz e as diferenças, entre as configurações no mundo real.


3 Point Lighting with Eddy! from Karen Abad loves Dinosaurs. on Vimeo.

O personagem usado no vídeo não é bonito, mas vale pelo exemplo.

Nesses sistemas com três pontos de luz, existem as seguintes luzes:

  • Key Light: Essa é a luz principal do sistema, ela deve ser uma luz forte para gerar a maior parte da iluminação. Como a fonte de luz é forte, o personagem ou objeto fica com um lado da sua superfície muito bem iluminado, e outro com áreas de sombra intensa.
  • Fill Light: A intensa sombra gerada pela Key Light é compensada pela Fill Light, que tem como objetivo iluminar as áreas com sombras fortes. Essa luz deve ser mais suave e dispersa que a Key Light, para poder completar bem a iluminação no objeto.
  • Back Light: As duas luzes anteriores são frontais ao objeto, deixando a parte posterior sem iluminação. Para amenizar isso, um ponto de luz chamado de Back Light é posicionado na parte posterior, para completar a iluminação.

Mesmo que você não entenda as explicações no vídeo, repare nas diferenças de iluminação, indicadas no vídeo com textos.

O vídeo não borda o uso de cores nas luzes, mas esse é um artifício muito comum também para atribuir um ar mais dramático a cena, quando o artista 3d precisa ter mais controle sobre a iluminação. Com isso em mente, você pode usar o seu software 3d favorito para realizar testes! Os fotógrafos precisam de um espaço real e pontos de luz para praticar, os artistas 3d têm a vantagem de possuir uma ferramenta que permite realizar simulações e testes de maneira ilimitada!