Material gratuito sobre teoria da computação gráfica 3d com YafaRay

O processo de planejamento de qualquer curso ou atividade educacional relacionada com computação gráfica 3d é sempre um desafio, pois é preciso separar o quanto de teoria relacionada ao assunto é necessária para que os alunos consigam atingir os objetivos do curso. Por exemplo, logo no inicio desse ano tive a oportunidade de ministrar um curso sobre visualização de projetos para arquitetura, voltado para artistas 3d. Esse curso tem uma carga de teoria bem pequena e envolve muito mais a parte prática relacionada com a criação e composição de imagens realistas. Boa parte do curso é dedicado a prática e exercícios.

Mas, quando o assunto envolve o ensino de computação gráfica 3d para cursos de graduação ou mesmo pós-graduação o sentido deve ser exatamente o oposto, por mais que seja interessante passar a parte prática da aplicação dos conceitos, os próprios alunos apresentam certa resistência a assimilar esse tipo de conhecimento. Por isso, as minhas aulas preparadas para cursos de graduação e pós, acabam sempre direcionando o conteúdo para a parte teórica, até pela vocação de pesquisa desses alunos.

Existem cursos que fazem o balanço desses dois conteúdos? Claro que sim! O material é um pouco difícil de encontrar, mas é perfeitamente possível. Veja esse exemplo de material sobre renderização com YafaRay e Blender 3D, disponibilizado pelo Alvaro Luna nos fóruns do Blenderartists.org. O material foi organizado para um curso sobre o YafaRay ministrado pelo Alvaro, que é um dos líderes da comunidade de artistas e usuários do YafaRay.

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O material da aula está organizado em uma apresentação de 64 slides que perfaz um pouco da história da computação gráfica, até o uso das tecnologias de renderização mais recentes. Essa é uma lista dos assuntos abordados no curso:

  • História do desenho e computação gráfica
  • Como acontece a renderização
  • A equação do render
  • Processos de renderização e iluminação global
  • Métodos de render usados pelo YafaRay
  • Materiais e shaders
  • Exercícios práticos

Além de explicações acompanhadas de diagramas sobre todos esses métodos e assuntos, o material ainda é composto pode diversos exercícios práticos, propostos no final dos slides. Junto do arquivo PDF existem diversos arquivos do Blender 3D, prontos para uso nas situações indicadas no enunciado dos exercícios.

Se você é aluno de algum curso de graduação ou pós, precisando de material para pesquisa e referência, os slides devem ajudar significativamente com a parte chata da teoria. Aos usuários do Blender 3D interessados em desenvolver suas habilidades com o YafaRay, o download é mais que recomendado.

Metal escovado no Blender 3D e YafaRay

Os materiais metálicos já demandam de uma boa quantidade de trabalho para conseguir gerar efeitos de reflexão e o aspecto de metal. Entre os diversos tipos de metal que podemos criar em ambientes 3d está o chamado metal escovado, muito comum em projetos envolvendo o design de interiores e visualização para arquitetura. Alguns softwares disponibilizam as configurações para esse tipo de metal já pré-instaladas nos softwares, mas quando não temos essa facilidade disponível é preciso partir para a configuração do material diretamente nos shaders do software.

Caso você use o Blender 3D e o YafaRay para criar os seus projetos, encontrei um tutorial interessante que mostra os procedimentos necessários para criar esse tipo de material, usando uma técnica que mescla o uso de texturas baseadas em bitmaps e os ajustes do material Glossy do YafaRay. O vídeo mostra o processo completo, inclusive com a aplicação dos filtros e efeitos para criar as ranhuras no Photoshop.

A configuração do material no YafaRay é bem simples e consiste apenas no ajuste do material do tipo Glossy para refletir o seu entorno, como faríamos com metal cromado. O segredo para criar esse tipo de metal escovado é usar uma textura. O procedimento para criar essa textura consiste na aplicação de um filtro Add Noise e depois a deformação da imagem com o Free Transform.

Assim que o processo de configuração está concluído, na própria janela do YafaRay é possível visualizar o resultado do efeito com metal escovado. Mas, antes é preciso alterar os ajustes do mapeamento da textura no painel de materiais do Blender 3D.

Nesse caso é recomendável ter um pouco mais de prática na criação desse tipo de textura, pois os projetos envolvendo metal escovado na maioria das vezes demandam o uso de padrões e desenhos pré-definidos pelo autor do projeto. Isso faz com que seja necessário deformar e tratar a imagem para conseguir criar o efeito do escovado para o projeto. Se você quiser usar a mesma cena de testes usada pelo autor do tutorial para aplicar o seu material, visite esse link para acessar o arquivo com esse mesmo modelo 3d, usado no tutorial com a iluminação pronta e texturas aplicadas.

Novo shader para criar vidro jateado no Blender 3D e YafaRay

Assim que já havia comentado aqui no Blog quando publiquei um artigo sobre o uso de luzes fotométricas no YafaRay, o renderizador que melhor se integra com o Blender 3D está com uma versão em desenvolvimento apresentando diversas novidades e novas opções. Entre as opções na área de materiais e texturas encontramos um novo shader que deve melhorar bastante da representação de vidro jateado. Esse tipo de superfície de video é muito usada em projetos de design para interiores e visualização para arquitetura. O shader se chama Rough Glass e tem exatamente o objetivo de representar superfícies transparentes com pequenas deformidades na sua composição.

O painel do novo shader pode ser visualizado na imagem abaixo:

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Como fazer para testar esse shader? Se você quiser fazer o download da versão experimental do YafaRay, visite esse endereço e faça o download do instalador próprio para seu sistema operacional, existem versões para windows (32 bits) e Mac OS X. Sempre é importante lembrar que essa é uma versão experimental e que não deve ser usada para abrir arquivos importantes, pois os dados podem ficar corrompidos. Outro detalhe que deve ser levado em consideração é que você precisa desinstalar qualquer versão anterior do YafaRay, para que esse build funcione. Nesse artigo estou usando o build 420.

O procedimento para criar vidro jateado é bem simples com o uso desse shader, pois basta aplicar o material em qualquer superfície e configurar o valor do IOR e Exponent. A imagem abaixo mostra como a alteração dos dois parâmetros pode resultar em vidro com mais ou menos transparência:

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Para conseguir um bom efeito de luminosidade no painel de vidro, é interessante adicionar uma fonte de luz na parte posterior da cena. Nesse caso, precisei adicionar uma Area Light próxima a parede no fundo da cena, caso contrário a iluminação fica muito escura no vidro. Como essa é uma versão experimental do YafaRay, espere por pequenos problemas ao testar o renderizador, como pequenos pontos pretos na cena. Isso aconteceu comigo ao misturar vários planos transparentes na mesma cena.

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Isso é perfeitamente normal e deve ser corrigido ao longo do desenvolvimento do renderizador. Espero que com o tempo o YafaRay ganhe mais shaders que ajudem na composição dos materiais, ao menos para se equiparar ao LuxRender na variedade de opções que temos disponíveis para criar materiais e texturas.

Caso você tenha curiosidade, esses renders de teste foram todos realizados usando Photon Mapping como método de renderização.

Dicas de renderização para design de interiores com Blender 3D e YafaRay

Entre os tipos de projetos envolvendo representação de ambientes para arquitetura, podemos classificar os projetos em dois tipos bem distintos. O mais simples de trabalhar e reproduzir é a chamada visualização externa de projetos, que nada mais é que o posicionamento do modelo 3d em espaços abertos, simulando da melhor maneira possível a luz do sol. Como a maioria dos renderizadores e softwares 3d, inclusive o Blender 3d, possui sistemas para reproduzir a luz do sol. Esse tipo de simulação é conhecida como Daylight. No que se refere a complexidade dos projetos, a visualização externa é simples de configurar e conseguir bons resultados em pouco tempo. A facilidade é conseqüência do reaproveitamento dos parâmetros da luz do sol, que mudam pouco de projeto para projeto.

Mas, quando o assunto é renderização de ambientes internos a coisa complica significativamente. Os ambientes fechados apresentam sempre desafios para artistas 3d, pois na maioria das vezes fazem uma mescla de iluminação natural com artificial. Sendo assim, o artista precisa trabalhar com múltiplas fontes de luz e equacionar níveis de reflexão para luz indireta nos materiais, para conseguir bons resultados.

Caso você use o Blender 3d com o YafaRay para renderizar os seus projetos de visualização para interiores, existe uma discussão nos fóruns de usuários do YafaRay que pode ajudar muito na seleção de parâmetros para o método baseado em Photon Mapping. Um artista 3d chamado Yaroslav_L resolveu fazer testes para ajustar os parâmetros do Photon Mapping do YafaRay para design de interiores, usando a cena que ilustra esse artigo. Isso acabou gerando uma série de mensagens e renderizações de teste extremamente úteis para usuários do YafaRay.

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Na discussão, o artista aborda o uso de parâmetros e as características do YafaRay e Blender para conseguir o resultado apresentado na imagem. Por exemplo, qual a melhor combinação de valores entre Diff Radius, Search e Photons? Essa é uma dúvida muito comum entre artistas 3d que estão começando a trabalhar com parâmetros e configurações de renderizadores, seja ele o YafaRay ou outros. No artigo indicado, podemos encontrar diversas combinações de valores entre Diff Radius, Search e o número de photons.

Entre os temas abordados no link indicado está a influência que a construção do modelo 3d e a topologia podem ter na solução do render, se o acréscimo ou remoção de paredes faz diferença e a escala do modelo 3d. Além de tudo isso, ainda é possível fazer o download da cena completa no formato do Blender 3D, para que possamos abrir e verificar os ajustes e configurações.

A vantagem em consultar esse tipo de artigo, é que os testes de render já estão prontos e disponíveis para consulta. No processo de aprendizagem desse tipo de recurso, os testes de renderização acabam fazendo o tempo de estudo se prolongar bastante, com a espera para conferir os resultados. Esse tipo de artigo, em que os valores dos parâmetros já estão disponíveis com os resultados visuais, ajudam muito no entendimento do renderizador.

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.