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Tema: Tutorial del Sistema de Render Sunflow

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    Tutorial del Sistema de Render Sunflow

    [CENTER]Tutorial del Sistema de Render Sunflow
    por Christopher Kulla

    [LEFT][JUSTIFY]Introducción

    En este tutorial presentaré algunas características básicas de Sunflow y cómo usarlas desde Blender.

    Sunflow es el sistema de render de código abierto que he creado. Esta construido alrededor de un pequeño pero muy flexible núcleo que le permite ser completamente configurable. Contiene una colección de algoritmos modernos que lo convierten en un buen candidato para generar imágenes realistas. Ha sido recientemente conectado a Blender mediante un simple script de exportación que iré describiendo.

    Instalación
    Sunflow esta programado en Java. Ésto significa que necesitaremos descargar e instalar las librerías java Sun JRE (o JDK) en el caso de que no las tengas ya instaladas. Vete a http://java.sun.com/ y sigue las instrucciones para tu sistema operativo en particular (los usuarios de OS X necesitan dirigirse a la web de Apple). Sunflow requiere Java versión 5 (algunas veces denominada 1.5) o posterior.

    Una vez realizada la instalación, iremos a la línea de comando y escribiremos: java -versión.

    Si aparece el número de versión correcto, la instalación ha tenido lugar correctamente.

    A continuación, descarga el fichero binario desde la web de Sunflow (v0.05.5 en el momento de escribir ésto) y descomprimirlo a un directorio de tu elección. Vete a ese directorio en modo línea de comando y escribe la línea de comando descrita en el archivo README incluido en la distribución. Deberías ver aparecer la siguiente ventana:

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_4.jpg

    Finalmente, consigue el script de exportación de Blender desde la web de Sunflow e instalala en el directorio de Scripts de Blender (Dentro de tu carpeta de instalación de Blender). Cuando arranques Blender podrás ver que aparece una nueva opción en el menú File->Export:

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_3.jpg

    ¡Ya esta todo preparado para que realices el render de tu primera imagen!

    Primer Render: Oclusión Ambiental.
    He preparado una escena muy simple para mostrar cómo funciona. Aunque puedes utilizar cualquiera de tus objetos favoritos. Este es el aspecto que tiene mi escena en la vista 3D:

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_5.jpg

    Vete a la opción File -> Export y selecciona el Sunflow Exporter que acabas de instalar. Nos mostrara la siguiente ventana de opciones:



    Vamos a cambiar algunas pocas opciones esta primera vez. El objetivo es obtener un render simple con oclusión ambiental para tenerlo como referencia en el proceso. No te preocupes por la cantidad de opciones que ves, trabajaremos con la mayoría más adelante.

    En el panel AO Override, pulsaremos sobre "Amb Occ". Con ésto le decimos al exportador que pasaremos por encima todos los sombreados en la escena con el mencionado sombreador "ambient occlusion".

    Las opciones más importantes son samples (número de rayos trazados para calcular la oclusión) y el valor distance (hasta dónde llegan para otros objetos).

    Por ahora, dejaremos el valor samples como esta, y ajustaremos la distancia a un valor razonable para nuestra escena. El valor 0 por defecto se corresponde con una longitud infinita de los rayos.

    Ahora pulsa el botón Export y selecciona dónde guardaras el fichero de escena exportado. Puedes mirar en la ventana de salida de Blender para visualizar los pasos que el exportador esta realizando. Puede llevar un tiempo revisar la escena si hay muchos objetos. Una vez el fichero ha sido exportado volveras a la ventana de opciones del exportador.

    Ahora vete a la ventana de Sunflow que has abierto anteriormente y abre el archivo de la escena que has guardado. Si el proceso de carga se produce sin errores, la opción del menú de Render estará ahora habilitada.

    Selecciona en primer lugar Render -> IPR. La imagen comenzara a procesarse con cuadros grandes que se irán definiendo progresivamente. Tras unos segundos, deberíamos poder ver cómo va a quedar la imagen final. Se puede cancelar el proceso de Render en cualquier momento. La mayoría de las veces sólo es necesario menos del 10% de la imagen antes de lanzar un render en alta resolución.

    Ahora seleccionaremos Render -> Render. Esta vez la imagen comenzara a procesarse con cuadro pequeños. Si posees un ordenador multiprocesador veras varios cuadros inmediatamente. Tras unos segundos deberíamos ver algo similar a la imagen de abajo.

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_9.jpg

    ¡Felicidades! Acabas de realizar tu primer render con Sunflow.

    Tu imagen tendrá una apariencia ruidosa y con muchos pequeños artefactos. No te preocupes. Aprenderemos a mejorar la calidad de la imagen más adelante.

    Ahora, ¡hagamos un poco más interesante nuestra escena añadiéndole algunas luces y materiales!

    Luces y Materiales
    Vuelve a Blender y añade algún material diferente para cada superficie. Recuerda que el exportador no soporta aún todo el amplio rango de sombreadores y texturas de Blender.

    Por ahora, crearemos materiales tipo difuso regular. Para cada material, simplemente asígnale un único color. Éste es el único atributo que es leído por defecto, mientras que todas las demás opciones son ignoradas. Hay algunas excepciones a esta norma para generar otros sombreadores Sunflow, pero lo veremos más adelante.

    A continuación, necesitaremos luces. Actualmente el exportador sólo soporta luces tipo lamp y square área. Las luces Área proyectan sombras suaves a costa de incrementar el tiempo de Render. Mi escena con sombreadores y luces básicas se parece ahora a la imagen de la derecha.

    Una vez estés contento con tu escena, ¡es hora de exportarla de nuevo! Esta vez, vamos a tratar de entender las diversas configuraciones y cómo afectan a la calidad de la imagen.

    Lo más importante son probablemente las configuraciones AA. Los valores min y max controlan cuanto calculo se necesita para cada píxel. Valores negativos significan que los cálculos serán interpolados a partir de varios píxeles, valores positivos significan más cálculos a llevar a cabo para cada píxel. Cero significa que un simple calculo es realizado para cada píxel. Por ejemplo: los valores por defecto de -2 y 0 significan que el renderizador comenzara calculando cada 4º píxel, y se adaptara a disminuir el calculo a un nivel de píxel simple donde es necesario. Esta vez, intenta establecer tu valores de AA a 0 y 2. Cada píxel será ahora la sombra por lo menos una vez, y hasta 16 veces (nivel 2).

    Si calculamos más de un valor por píxel, tendremos que promediarlos juntos. La forma en que se haga ésto es controlado por la configuración del filtro de imagen. Vamos a elegir el filtro 'Mitchell' puesto que proporciona una buena nitidez de imagen. Este filtro en particular tiene una altura y anchura fijas, de forma que las configuraciones desapareceran del cuadro de diálogo cuando es seleccionado.

    La configuración del servidor de luz (light server) permite controlar la cantidad de rayos que se utilizan por la luz. El valor por defecto de 16 es un poquito alto pero generalmente da buena calidad.

    La pestaña GI controla la iluminación global. Éste es un tema avanzado que vamos a explorar en la siguiente sección. Por ahora deja todos los controles en sus valores por defecto.

    La pestaña Accelerator (Acelerador) contiene ajustes que no tienen influencia sobre la calidad de la imagen pero que pueden tener efectos drasticos en el tiempo de calculo de la imagen. El acelerador por defecto es el kdtree y es generalmente la mejor elección.

    Puedes experimentar con diferentes tipos de aceleradores y ver cual es el que aporta resultados más rápidos para tu escena. Puedes también ajustar la condición bucket en esta pestaña. Cambiar a espiral esta vez para tener la imagen calculada desde el centro.

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_12.jpg

    Bajo la pestaña light (luz), tenemos la opción de ajustar la intensidad de todas las luces en la escena. Puesto que Sunflow utiliza más cálculos basados en la física que Blender, la potencia de las luces no suele coincidir. Este factor de escala global puede ayudarte a compensarlo para ésto. He configurado las minas a 5, pero ésto puede variar de escena a escena. Notar que el factor de escala afecta sólo a las área lights.

    Finalmente, recordar deseleccionar el botón 'Amb Occ' de la pestaña AO Override si todavía es seleccionado a partir de la anterior exportación.

    Podemos ahora exportar y renderizar de nuevo. Si exportas al mismo directorio de antes (sobrescribiera el anterior archivo), puedes simplemente usar la opción del menú File -> Re-open en el Sunflow GUI para recargar rápidamente tu escena.

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_15.jpg

    Usa la característica IPR de nuevo para ver a lo que se parece tu escena rápidamente. Probablemente necesitara un par de ciclos de exportación antes de que obtenga las intensidades de luz adecuadas. Aquí esta mi resultado (Imagen inferior izquierda).

    Incluso con las sombras suaves, esta imagen no es muy realista aún. Le mostraré la forma de abordar ésto en la siguiente sección.

    Técnicas de Iluminación Global
    Como mencioné en la introducción, Sunflow es un renderizador muy personalizable. Por lo tanto, es capaz de incorporar diferentes algoritmos de GI en un marco coherente. Ésto da a los artistas diferentes formas de alcanzar sus objetivos y permite a los desarrolladores introducir nuevos algoritmos, sin estropear viejas escenas.

    Ahora describiré ampliamente uno de los métodos de calculo de iluminación global: path tracing (camino trazado). Éste es el método de aprender más exacto y fácil. Las capturas en él pueden tomar bastante tiempo para obtener resultados de alta calidad.

    En el exportador, ir a la pestaña GI y activar el botón path. El algoritmo es controlado por dos parámetros: samples (muestras) y bounces (rebotes). El primero por defecto vale 32 y controla la calidad del resultado. El segundo por defecto vale 1 y controla cuantos rebotes se le permite hacer a la luz.

    Deja los valores por defecto por ahora para ver sus efectos. Puesto que este algoritmo producirá resultados con mucho ruido, ir a la pestaña AA y poner a 0 min y max. Ésto forzara a tomar sólo una muestra por píxel, lo cual evitara el anti-aliasing al ser obligados a supermuestrear cada píxel debido al ruido.

    Puedes también necesitar ajustar el filtro de nuevo a box (anchura y altura 1) para evitar la introducción de artefactos de filtrado del ruido.

    Exporta y renderiza de nuevo. He añadido algunas paredes detrás de mi escena para ver el efecto de los rebotes. Compara estos dos resultados, con y sin iluminación global:

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_16.jpg

    Escena con GI
    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_19.jpg

    Escena sin GI
    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_20.jpg

    Tal vez te resulte difícil deshacerte del ruido en la imagen en un plazo de tiempo razonable, incluso si tomas un número de muestras muy elevado. Ésta es una limitación teórica del algoritmo del camino trazado. "Photon maps" e "irradiance caching" son dos algoritmos que cuando son combinados pueden dar lugar a una solución mucho más eficiente; sin embargo son mucho más complicados de configurar, incluso para usuarios experimentados.

    En lugar de entrar a detalles de estos métodos avanzados, tal vez sería mejor saber que muy probablemente pronto aparecerán en Sunflow algoritmos más simples y eficientes.

    Iluminación basada en imágenes
    En esta sección cubriremos el uso de mapas ambientales HDRI para iluminación. De regreso a tu escena Blender, carga un mapa ambiental HDRI longitude-latitude como textura en el nivel world. Asegúrate de desmarcar 'relative paths' al cargar el mapa. Renombra el objeto textura a 'ibllight' como se muestra. Ésto permite al exportador conocer que deseas tratar este mapa como una fuente de luz ambiente.

    Vete por delante y oculta todas las luces que estabas usando antes (el exportador respeta las capas Blender), y asegúrate de que tu escena esté 'open' (abierta). Este tipo de iluminación asume que la luz viene de lejos, desde el infinito, por lo que es mejor adaptarla a representaciónes al aire libre. Las escenas de interiores se llevaran muy mal con esta técnica.

    Sunflow apróxima el mapa ambiental con un número fijo de luces direccionales. Ésto es controlado por la configuración 'Direct samples' en el exportador. Usando el valor por defecto de 16 es probable que se vean algunos bordes afilados en las sombras de las luces individuales utilizadas. Basta con aumentar el número de muestras de luz hasta que las fronteras de las sombras afiladas se reduzca a un nivel aceptable.

    Exportando y rederizando de nuevo, debería obtener algo parecido a ésto:

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_22.jpg

    Nota como las regiones sombreadas ya no son completamente oscuras y como hemos obtenido algunos sutiles sangrados de color sobre el suelo y entre los objetos.

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_21.jpg

    Esta imagen es bastante realista, a pesar de que no hemos utilizado ninguna iluminación global. Por supuesto que puedes activar el path tracing como lo hicimos antes para simular los rebotes extra de luz.

    Materiales brillantes
    Por último, vamos a hacer nuestros sombreados un poco más interesantes. Hasta ahora hemos usado sombreadores completamente difusos.

    Comencemos con el shiny shader (sombreador brillante). Simplemente añade una fina capa de reflexión sobre la parta superior del color difuso. Renombra uno de tus materiales objeto de forma que su nombre comience con 'sfshiny'. El exportador leera ahora el atributo 'RayMirr' para determinar la cantidad de reflexión a aplicar.

    El siguiente es el phong shader que produce reflexiones borrosas. Renombra el material que desees editar de forma que comience con 'sfphong'. El specular color (color especular) ahora controla la cantidad de reflexión, mientras que el valor 'hard' (duro) controla la borrosidad. Valores de dureza mayores dan lugar a reflexiones más nítidas. Para mi escena he utilizado valores en el rango de 5 a 50.

    Ahora que hemos agregado varias capas de reflexiones, tenemos que poner atención a la configuración 'Max Depth' en la ventana de diálogo del exportador. Ésto controla cuantos niveles de reflexión son permitidos. El valor por defecto de 9 es bastante alto así que lo reduciremos a 3 esta vez.

    Aquí esta el resultado final, renderizado con la iluminación basada en imágenes de la sección previa:

    Tutorial del Sistema de Render Sunflow-8435656-2_img_24.jpg

    Conclusión
    Espero que hayas disfrutado con este rápido recorrido por algunas de las características del sistema de renderizado Sunflow.

    Un tutorial no es suficiente para cubrir todo lo que es posible hacer con este software. Muchas más cosas están soportadas, como texturas, refracciones, profundidad de campo, caústicas, e incluso procedimientos de sombreado. Por favor, visita la página principal de Sunflow (http://sunflow.sourceforge.net) y los foros Elysiun (http://www.elysiun.com/) para obtener más información. ¡Feliz renderizado!

    Christopher Kulla es el principal programador del sistema de Renderizado Sunflow. En su ocupación diaria trabaja como desarrollador de software para Reel FX Creative Studios en Dallas, Texas, trabajando en proyectos de comerciales, directo-a-DVD y largometrajes de animación. http://sunflow.sourceforge.net
    Última edición por 3dpoder; 06-05-2009 a las 01:36
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