Как начать рендер в блендере
blender-handbook
Итак, у нас есть объект с материалом и наложенной текстурой – пора, наконец-то, отрендерить его! Рендерингом (или визуализацией) в компьютерной графике называют процесс перевода математической модели объектов в графическое представление. В Blender это делается путем проецирования вершин, составляющих объекты, на экранную плоскость и вычисления пикселей между ними путем растеризации полигонов.
Существует также другой подход – расчет траекторий лучей (или, как говорят специалисты, трассировка лучей). Для каждой точки растрового изображения проводится луч в некоем известном направлении (это может быть, например, вектор от позиции наблюдателя). Затем происходит перебор всех объектов-примитивов трехмерной сцены. Трассировщик проверяет луч на пересечение с примитивом и получает координаты точки пересечения. Если на сцене присутствуют источники света, проводятся дополнительные лучи от полученной точки к источникам света. На основании полученной информации (а также заранее определенных констант), вычисляется цвет пикселя в данной точке.
Blender использует трассировку лучей при расчете зеркального отражения и преломления. Кроме того, на основе трассировки лучей построен новый рендер-движок Cycles, который теперь также является частью Blender (впрочем, Cycles, будучи большой и достаточно сложной в освоении системой, выходит за рамки охвата этой книги).
Камеру можно перемещать и поворачивать, как и любой другой объект. Чтобы понаблюдать, как сцена видна через камеру, можно сменить вид: выберите в меню View → Camera. Теперь нажмите клавишу N и в появившейся левой панели инструментов найдите вкладку View. Поставьте галочку напротив Lock Camera to View. Рамка паспарту теперь станет красной, а камера будет привязана к точке наблюдения навигации. То есть, если вы повернете точку наблюдения средней кнопкой мыши, камера тоже повернется соответствующим образом – это позволяет быстро настроить камеру наилучшим для вас образом. Не забудьте только отключить этот режим привязки, когда закончите позиционировать камеру.
Добавим, что любое отрендеренное изображение можно не только сохранить, но и использовать внутри Blender для дальнейшей работы – в качестве текстуры для объекта или где-нибудь еще.
Рендер и обработка в Blender
Привет, меня зовут Сергей Мингулин, я — 3D-художник и преподаватель курса по созданию стилизованных 3D-персонажей в XYZ. Посмотреть на мои проекты можно здесь. Это — третья статья из цикла о визуализации в Blender.
Последняя наша тема, — это настройка рендера и обработка: рассмотрим инструменты, которые есть в самой программе и в Photoshop. Также я расскажу об особенностях настоящего плёночного снимка и способах их имитации, и покажу, какие функции Photoshop может спокойно заменить Blender.
Настройка рендера
Как я уже рассказывал в предыдущем материале, чтобы сохранить volume иллициев и избежать некорректного отображения, мы рендерим в Cycles.
Заходим во вкладку Render Properties. В разделе Sampling мы можем контролировать качество финального рендера, изменяя числовое значение в строке Render. Но это прямо влияет на производительность и скорость рендера, так что в своей работе я обычно выставляю значение для Render — на 1200. При этом настройки Max Bounces в разделе Light Paths остаются практически без изменений.
Единственный параметр, который мы незначительно меняем — это Volume (ставим «2» вместо «0»). Это сильнее нагрузит систему, но улучшит отображение тумана и свечения.
Вторая вкладка, которая нас интересует, — Output Properties. Выставляем разрешение «2000». Этого будет достаточно для портфолио на Artstation, с учётом того, что алгоритмы сайта «пожмут» итоговую картинку.
Наконец, перед рендером включаем во вкладке View Layer Properties необходимые renderpass`ы в разделах Data, Light, Cryptomatte. И вместо Denoising, который находится в самом низу этой же вкладке, активируем Denoising Data из раздела Data.
После того, как изображение отрендерилось, переходим во вкладку Compositing и ставим галочку на Use Nodes и Backdrop в выдвигающейся панели справа. Перед нами появились отрендеренная картинка и ноды, с которыми мы теперь можем работать, редактируя изображение прямо в программе.
По умолчанию будет доступен только нод Render Layers, в котором активны ранее выбранные нами аутпуты. Для этого мы и включали все те настройки на предыдущем этапе.
Обработка в Blender после рендера
Помимо того, что количество сэмплов влияет на скорость рендера, от него зависит «шумность» картинки. Вот так, к примеру, выглядит в нашем случае отрендеренное изображение, если установить значение в 300 сэмплов.
Избавиться от шумов можно несколькими способами, самый простой из которых — установить большее значение сэмплов. Оптимальное количество сэмплов зависит от конкретной сцены. В моём случае достаточно 1200.
Чем больше освещён объект, тем меньше шумов. Больше всего их появляется в затенённых местах (см. пример выше).
Конечно, получить качественную картинку без денойза можно, установив, к примеру, 2000 сэмплов. Но всё зависит от ограничений железа и времени, которое вы можете потратить на ожидание.
Второй способ — тот самый денойз. Нажимаем в композиторе «Shift+A» и через поиск вводим «Denoise». Теперь появившийся нод подключаем к Render Layers.
Если нажать «Shift+Ctrl+лкм», изначальное изображение сменится на превью выбранного нода. Так можно просматривать каждый выбранный нод в отдельности, — например, изображение после денойза, АО, тени и т.д.
После того, как избавились от шумов, нужно настроить свечение. Соединяем аутпут Image денойза с нодом Glare, который вызывается также через панель Search. Нажимаем «Shift+Ctrl+лкм», и теперь можем настраивать, ориентируясь на превью.
По умолчанию в Glare стоит Streaks — режим, в котором свет тянется от источника полосами. Переключаемся на Fog Glow и получаем более-менее правдоподобное свечение.
Здесь же есть следующие настройки:
4. Size — интенсивность излучения (от 6 до 9)
Cryptomatte — ещё один полезный нод, который представляет собой аналог PhotoShop в блендере и работает по принципу масок. Чтобы его использовать, необходимо перед рендером активировать соответствующие настройки в панели справа.
Далее вызываем нод через Search и подключаем к Render Layers (CryptoMaterial и Image).
Здесь у нас есть 3 режима:
Image — изображение, полученное на выходе с рендера;
Matte — показ выбранной области;
Pick — выбор;
Переключаемся между ними, нажимая «Shift+Ctrl+лкм».
В режиме Pick выбираем инструмент «пипетка» (Add) и щёлкаем область, которую хотим изменить. Теперь переходим в режим Matte: выбранный нами фон отобразился серым и мы можем работать с ним, например, подкрутив контраст (RGB Curves) или настроив цвет (Hue Saturation Value, Color ).
Закончив, миксуем итоговый Image с рендером. Вот так, например, выглядит изменённый фон:
Особенности плёночного изображения
Теперь поговорим об отличиях плёночной фотографии от цифрового рендера и инструментах, с помощью которых можно добиться ощущения реалистичной фотографии.
Плёночное фото имеет:
1) меньший динамический диапазон в сравнении с рендером;
2) искажения, связанные с особенностями оптики;
3) искажения, появившиеся во время проявки и сканирования.
Кроме того, любая оптика имеет своё фокусное расстояние и светосилу, от которых зависит глубина резкости кадра.
Чтобы кадр вышел достоверным в воспроизведении плёночного снимка, возвращаемся на этап до рендера и в настройках камеры выставляем нужное значение Focal Lenght (фокусное расстояние), активируем Depth of Field.
В Depth of Field нас интересует настройка Distance, которую мы можем изменить вручную в попытке поймать в фокус нужный объект или зону кадра, либо выбрать пипеткой конкретный объект, который должен остаться резким.
Ещё один способ настроить фокус на части объекта — создать объект Empty и разместить в нужной точке, после чего выбрать его в Focus Object.
На размытие также влияет параметр F-Stop (светосила): чем ближе значение к единице, тем сильнее размытие.
Итак, у плёночных фотоаппаратов динамический диапазон меньше, чем у цифрового кадра. Это значит, что в тени и на свету изображение не будет таким же проработанным, как в рендере. Кроме того, точки чёрного и белого в случае плёнки смещены.
Добиться аналогичного эффекта можно через compositor в самом Blender с помощью RGB Curves, или же в Photoshop.
Кроме того, плёночный фотоаппарат неизбежно даёт ряд искажений. Чтобы сымитировать их, вызываем в композиторе Lens Distortion и подключаем Image.
Нас интересуют следующие настройки:
Jitter — даёт эффект зернистости плёнки.
На просторах интернета можно найти целые библиотеки шумов, в которых можно подобрать имитацию конкретной плёнки. Но если нет цели добиться максимального сходства, можно просто поставить галочку в программе.
В Photoshop, чтобы добиться зернистости, действуем следующим образом:
Distort — настройка искажения «линзы».
С ней нужно быть аккуратными. Чтобы добиться эффекта съёмки на плёночную камеру, ставим совсем небольшие значения («0,005»), иначе рискуем получить эффект рыбьего глаза. Соответственно, выставляя отрицательное значение параметра, получаем противоположный эффект.
Dispersion — эффект рассеивания света; разложение пучка белого света на пучки различных цветов. Эта настройка поможет воссоздать хроматическую аберрацию, свойственную изображениям, полученным с камеры.
Хроматическая аберрация может быть более или менее выраженной в зависимости от качества оптики. Фотографы, как правило, стараются свести её к минимуму. Нам такое искажение нужно, наоборот, для придания большего реализма. И здесь мы тоже имеем дело с небольшими значениями ( «0,02»).
Важно: настройка Dispersion также даёт небольшое искажение «линзы», растягивая каналы. Применяя этот эффект, не забываем брать изображение с «запасом» по краям.
Следующая особенность фотографии связана с фокусным расстоянием. Это боке — размытие объектов, источников света и/или бликов, которые остались вне фокуса. В результате получаем круги или многогранники, размер и форма которых зависят от глубины резкости и количества пластин в диафрагме.
Контроль над формой боке внутри Blender происходит в этой вкладке при выбранном объекте камеры:
Blades отвечает за количество лепестков в диафрагме, Rotation — за поворот этих лепестков, Ratio — за коэффициент искажения, призванный имитировать анаморфный эффект боке. Значение меньше 1 растягивает боке по горизонтали, «1» означает «без искажения», а значение больше единицы приведёт к вертикальному растяжению.
Здесь, как и в случае с зернистостью, можно найти готовые шаблоны в интернете, но в таком случае результат будет малоконтролируемым. А можно, так как мы имеем дело с физически корректным рендером, создать частицы в самом блендере.
Для этого создаём бокс: нажимаем «Shift+A» и выбираем Mesh — Cube. В этом ограниченном объёме мы создадим партиклы, которые и будут отражать свет от источника и размываться в боке.
Следующим шагом, также с помощью хоткея «Shift+A», выбираем и создаём айкосферу (Icosphere). И выставляем «1» в значениях Subdivision и Radius. Большего нам не требуется, так как объект всё равно будет размыт в итоге, а сцена уже тяжёлая сама по себе.
Хотя, даже при таких значениях объект вышел слишком большой. Так что после я выставил «0,01» во всех осях Dimensions. Дальше, при желании, мы можем настроить форму получившегося объекта и сдвинуть вертексы (здесь всё зависит от ваших вкусов и задач).
Теперь заходим во вкладку Particle Properties, включаем Hair и ставим Emit From Volume. Выбираем Render As Object во вкладке Render и назначаем объектом созданную айкосферу.
Параметр Scale отвечает за размер объектов и по своей сути является множителем для заданного изначально объекта. Ставим «0,1».
Scale Randomness определяет степень различия по размеру наших сфер. Тут ставим по-максимуму, чтобы айкосферы не были все как одна.
В этой же панели нас интересуют Emission, от значения Number которого зависит плотность заполнения куба пылью, и в Source — Jittering Amount, который отвечает за равномерность заполнения. Соответственно, чем больше Number, тем плотнее забит куб, а чем выше Jittering Amount, тем более разнообразно расстояние между объектами.
Активируем Rotation: Randomize, Phase и Randomize Phase отвечают за рандомный поворот объектов по всем осям и здесь нам не нужны большие значения. Ставим ненамного отличающиеся от нуля. В Orientation Axis выбираем Normal.
Наш куб заполняется:
Точки на скриншоте не шумы, а заполнившие куб айкосферы.
Наконец, выставляем куб между камерой и объектом так, чтобы на него падал источник света. Фокусное расстояние у нас определено на лицо модели, и чем дальше от фокуса наш куб, тем больше будет эффект боке.
Здесь можно видеть разные этапы обработки и как на них изменялось боке.
Процесс настройки в Blender затратный по времени. Но, если других вариантов нет или если хочется большего контроля над результатом, функционал программы позволяет создавать различные эффекты.
Хотя, есть и такие, которые действительно проще создать в PhotoShop.
Виньетирование — это затемнение по краям кадра, появление которого зависит от размера диафрагмы аппарата. Чем сильнее та открыта, тем больше темноты по краям кадра.
Чтобы его сымитировать, создаём слой и выбираем на панеле слева Gradient Tool, настраиваем цвета и ставим галочку Reverse. После чего задаём радиус нашему затемнению.
Применяем к слою Multiply и уменьшаем прозрачность.
Ещё одна особенность плёночной фотографии — пыль. Она появляется при сканировании и, можно сказать, является такой же отличительной чертой реальной фотографии, как искажение линзы или хроматическая аберрация. Пыль можно также, как и зерно, скачать из интернета и добавить в PhotoShop.
Напоминаю, так в итоге выглядит готовое изображение, большая часть эффектов которого была исполнена в Blender:
Если хочешь научиться создавать стилизованных 3D-персонажей — записывайся на курс STYL. Стартуем 1 октября — если записаться сейчас, успеешь получить скидку.
Blender, 1001 мелочь
Приёмы работы с Blender версии 2.79, продолжение. На этот раз затронуты материалы и получение финального рендера изображения. Для понимания более базовых принципов и инструментов рекомендуется обратится к предыдущей статье.
Материалы
Для того, чтобы назначать объекту материал и редактировать его свойства, понадобится найти на панели Properies (находится слева, ниже окошка Outliner’а, в котором отображается список объектов на сцене) вкладку Material (обозначена розовым шариком).
Когда объект выделен в сцене (или выбран в списке Outliner’a), то на вкладке Material будут видны параметры материала текущего объекта. Если объект не может иметь материалов (камера, лампа и так далее), то и подобной вкладки у него не появляется.
По умолчанию у добавляемых в сцену примитивов материалы отсутствуют (если выбран рендер Cycles) и в окне вкладки материалов пусто. Чтобы добавить простейший материал нужно нажать в том окне кнопку + New и на объекте появится материал с шейдером Diffuse.Сам объект визуально почти не изменится, оставаясь всё таким же белым, зато теперь можно менять его цвет и насыщенность, щёлкнув по параметру Color.
Добавление нового материала
Из прочих шейдеров можно отметить Anisotropic BSDF (такой же зеркально-бликующий как и Glossy, но с возможностью сильнее искажать отражение), Transparent BSDF (регулирующий степень прозрачности объекта) Subsurface Scattering (придающий поверхности более восковой или органический вид) и Velvet (создающий вычурный эффект бархатистой ткани).
Меняем нижнее окно на редактор узлов
Принцип здесь такой, что цепочку узлов можно усложнять, но в итоге она приходит в финальный узел Material Output (чаще всего на основной его канал Surface), чтобы наконец отобразиться на объекте. Если же к Material Output ничего не присоединено, то объект просто будет отрисован совершенно чёрным.
Открыть Node Editor в нижнем окне
Смешение двух диффузных шейдеров (белого и красного). Образец результирующего материала всегда можно видеть справа (не только на сцене), если раскрыть графу Preview
По сути, фактор смешивания в Mix Shader (параметр Fac) представляет собой элементарную маску, которая в крайних положениях ползунка может быть либо полностью чёрной (виден только первый компонент смешивания) либо полностью белой (виден только второй компонент смешивания), а в промежуточных положениях даёт различные градации серого (оба компонента вносят свою долю в результат).
Если хочется более интересного смешения, можно подключать к MixFactor, например, текстуры. Для простоты, в узлах NodeEditor уже содержится несколько предустановленных текстур, например, процедурные Musgrave Texture, Voronoi Texture и Wave Texture для достаточно наглядных хаотических либо упорядоченных узоров. Если подключить такую текстуру к параметру Color узла Diffuse, то можно увидеть, что объект заполнен тёмными и светлыми областями. Если же эта текстура подключена к параметру Fac узла Mix Shader, то в тёмных областях будет преобладать один из компонентов смешивания, а в белых другой.
Кстати, параметр каждого узла справа может быть подключен в разное количество мест одновременно. Например, текстура через параметр Color может быть подключена сразу и к цветам нескольких узлов, или, например, в то же время и к параметру Fac.
Френель в качестве фактора смешивания
Если материал должен просто накладывать на объект произвольное изображение, тогда нужно добавить узел ImageTexture, в котором есть диалог загрузки пользовательского изображения. Далее присоединить его к параметру Color, того же стандартного узла Diffuse (или Principled). Пока изображение не выбрано материал будет фиолетового цвета. Когда мы укажем текстуру, то. скорее всего изображение всё ещё не будет наложено на объект. Происходит это по причине того, что у материала в данном случае нет информации о том, как следует разместить текстуру по поверхности объекта.
Добавление текстуры к шейдеру
Для того, чтобы изображение наложилось хотя бы как-нибудь, при отсутствии нормальной развёртки, можно воспользоваться парой простых методов: создать автоматическую текстурную развёртку для объекта или добавить в материал ещё один узел, который будет задавать принципы проецирования текстуры на объект.
В первом способе нужно просто зайти на вкладку Data текущего выделенного объекта и нажать на плюсик слева в окошке графы UVMaps. После чего сгенерируется автоматическая развёртка и в это окошко добавится строчка UVMap (предустановленное имя для каждой новой авторазвёртки ). Теперь на объекте появится изображение, хотя и будет наложено, скорее всего, с различными растяжками и прочими дефектами.
Упрощённое добавление авторазвёртки
Узел Texture Coordinate
Что в первом, что во втором случае пригодится узел Mapping для изменения размера. Этот и прочие преобразующие/конвертирующие узлы следует подключать в правильные места, например, Mapping подключенный между Texture Coordinate и Image Texture будет вмешиваться в передаваемый вектор (в том числе регулировать размер текстуры), а если его поместить уже после Image Texture к линии Color, то он будет регулировать уже цвет (а не размер, поворот и смещение текстуры).
Для придания материалу эффекта микрорельефа любые текстуры можно подключать к параметру Displacement финального узла Material Output.
Рендер изображения
Нужно понимать, что камера смотрит на сцену со своей точки зрения и обычно показывает не то, что мы видим, работая в редакторе. Чтобы «прилететь» своим взором в текущий ракурс камеры нужно нажать Numpad 0 на цифровой клавиатуре. Повторное нажатие Numpad 0 вернёт нас обратно в тот вид из которого мы «улетели». Если же двинуть мышью с зажатой средней кнопкой мыши, то мы выйдем из ракурса камеры, но в более близкий к нему угол зрения.
Перемещаем и поворачиваем камеру, как обычный объект 
После чего нажимаем Humpad 0, чтобы увидеть сцену из камеры
Для более точной подстройки ракурса можно дополнительно подвигать саму камеру, выделив её, как объект (здесь пригодится переключить систему координат объекта с Global на Local). Если перейти в вид из камеры, когда она выделена, то можно просто потаскать её в стороны, нажав G (либо набирая GX, GY или GZ для перемещения точно вдоль осей) или покрутить, нажав R (соответственно, RX, RY, RZ).
Возможно, когда выбран вид из камеры, то по какой-то причине задний фон обрезается и часть дальних объектов не отображается. Это происходит потому, что у камеры есть параметр дальности отрисовки, отсекающий лишнее. Чтобы камера захватывала большее пространство нужно выделить её, тогда на панели Properties один из последних значков изменится на камеру (вкладка Data). Переходим туда и, находясь в графе Lens, выставляем большее значение, чем стандартное 100 в разделе Clipping: End.
Когда мы смотрим на сцену из камеры и на сцене включен режим рендера, то всё что находится за пределами камеры тоже пытается отрендерится. Для некоторой оптимизации можно поставить галочку на параметре Border (панель Properties, вкладка Render, графа Dimensions, внизу), тогда при виде из камеры то, что выходит за границу её видимости рендерится не будет.
Кроме камеры нам, вероятно, понадобится источник света, так как одного фонового света часто недостаточно. Например, точечный источник света (Point) или солнечный (Sun).
Оптимальный диапазон параметров силы источников света тоже несколько отличается. Свежесозданный Point имеет предустановленную силу света 100 и там обычно выставляются значения в сотнях и тысячах. У Sun предустановленный параметр силы света равен 1 и, как правило, крутится где-то в диапазоне от 0.5 до 3.
Процесс рендера изображения
Общий прогресс создания рендера отображается сверху, и здесь же его можно отменить, при желании. Когда картинка готова, то для сохранения выбираем пункт Image на панели и далее Save As Image. Если этот пункт горит серым, значит картинка ещё не отрендерилась до конца и нужно дождаться окончания процесса (либо принудительно остановить его, нажав на крестик правее полосы прогресса).
Когда открывается диалог сохранения изображения, то внизу слева можно выбрать формат (по умолчанию PNG), цветность, глубину цвета, качество.
Чтобы вернуться из этого окошка обратно в сцену нужно найти на его нижней панели самую левую иконку, нажать на неё и выбрать пункт 3D View.
Возврат в сцену из окна рендера
Вкладка Render
В следующей графе, Dimensions, показаны настройки текущего разрешения, по умолчанию 1920 на 1080 с уровнем чёткости 50%. Чем меньше каждый из этих параметров, тем быстрее рендерится картинка, но и результат будет более размытым и менее детализированным. Для итогового рендера, когда мы уже вряд ли что-то будем менять в сцене и в настройках, уровень чёткости желательно выставить в 100%.
В графе Sampling находится ещё один важный параметр качества в разделе Samples: Render. По умолчанию для финального рендера установлено 128 проходов на каждый пиксель, а для рендера в редакторе 32. Чем больше проходов тем лучше, но процесс рендера замедляется довольно сильно, поэтому стоит подбирать значения по ситуации (часто 256 или 512 проходов уже смотрятся неплохо). К тому же повышение числа проходов в некоторых сценах может не так существенно влиять на качество.
Нивелирование светового шума
Чтобы снизить количество шума на картинке можно воспользоваться опцией Denoising (включается на вкладке Render Layers, следующей за Render), которая немного сгладит (замылит) картинку. При этом на стеклянных/зеркальных поверхностях могут появиться нежелательные разводы и артефакты. Чтобы сделать фильтр более аккуратным можно дополнительно покрутить настройки раздела Denoising.
Для перевода рендера в формат более реалистичной цветопередачи желательно заглянуть на вкладку Scene и в графе Color Management сменить Default на Filmic в разделе Render: View. А также sRGB поменять на Linear в разделе Sequencer: Color Space.
Прочее полезное
У источников света есть свой отдельный параметр размера лампы и этот показатель может влиять на степень светового шума при рендере. Размер самих объектов в сцене тоже может оказывать своё влияние, если вся сцена содержит по сути гигантские или микроскопические объекты, которые только относительно друг друга кажутся нормальными.
Пользовательская карта HDRI
Если на объекте имеется некий материал, то при создании копии объекта (Shift D) на ней будет создан новый материал с такими же свойствами и его можно будет редактировать независимо. Если же создаётся клон объекта (Alt D), то у клона будет тот же самый материал.
Материалы без носителя
На итоговом кадре не только фон, но и прочие объекты могут создавать область прозрачности. Для этого нужно назначить им материал с шейдером Holdout. При этом у самого фона прозрачность должна быть тоже включена (пункт Transparent).Кстати, объекты с Holdout продолжают отбрасывать тени, хотя сами становятся невидимыми на рендере. Чтобы это убрать нужно выделить объект, зайти в панель Properties, вкладка Object, в самом низу открыть графу Cycles Settings этого объекта и убрать галочку с Shadow.
В Blender можно рендерить и двухмерные изображения, не обязательно трёхмерную сцену. Например, логотипы, значки, прочие плоские картинки. У плоского изображения обычно нет пространственных искажений, часто отсутствуют блики и тени, потому что не требуется делать акцент на его объёмности. Поэтому для плоских рендеров лучше перевести камеру в режим ортографической проекции (Ortographic) вместо перспективной и отключить прочие источники света кроме фона. Плюс можно добавить обводку по краям объектов, отметив галочку на параметре Freestyle (графа на вкладке Render). Тогда после рендера всего кадра Blender будет делать дополнительный проход, чтобы добавить поверх него обводку.
Коррекция загружаемых изображений
Трипланарное наложение: локальные координаты
Трипланарное наложение: глобальные кооридинаты