Segunda práctica de programación de Laboratorio de Diseño

Quinta Práctica de Laboratorio de Diseño Gráfico y Animación por Ordenador. Curso 05/06
Se estudiarán los modelos de iluminación local de Phong, Blinn y Metal, así como la aplicación
mapas de reflexión y refracción y la generación de sombras.
1) Primero definiremos una cámara CAMARA tipo Target colocada en (0,0,25), mirando al
punto (0,0,0) con un ángulo de apertura horizontal de 30 grados (
). Como color de
Background (Menu principal Rendering, selección Environment) se elegirá RGB (178, 178, 255) además
se elegirá una luz ambiente de (128,128,128). Se colocará una luz omnidireccional en (12.5,0,25).
Seguidamente se colocarán 9 esferas de radio 1, centradas en los puntos (0,0,0), (-3,-3,0), (-3,0,0), (3,3,0), (0,3,0), (0,-3,0), (3,-3,0), (3,0,0) y (3,3,0).
2) Vamos a aprender a utilizar el editor de materiales.
En cualquiera de las esferas pincharemos y
haremos 5x3 Sample Windows, mostrando 15
esferas o materiales distintos.
Elegiremos el tipo de sombreado (Shading) de
Phong (que hemos estudiado en clase).
Seleccionaremos el primer material Material #1, y
elegiremos en el botón Standard la opción New
(nuevo material) y volveremos al editor de
materiales.
Queremos generar 9 materiales de tipo Phong con
sólo luz ambiente y difusa. Para ello pondremos los
parámetros de luz ambiente a (0,0,0), de luz difusa a
(0,0,0), de especular a (0,0,0) y de filtro a (0,0,0).
Esto será un material completamete negro y sin
reflejo alguno. Copia-remos este material en 9
casillas (para ello podemos arrastrarlo con el ratón y
cambiarlo de nombre a Material #2, Material #3,
etc.).
Ahora en Material #2, #5 y #8, cambiamos luz
ambiente por (127,127,127). Y en Material #3, #6 y
#9 por (255,255,255).
Ahora en Material #4, #5 y #6 ponemos luz
difusa a (127,127,127) y en Material #7, #8, #9
ponemos luz difusa a (255,255,255).
A esto le llamaremos hacer una cuadrícula de
materiales en ambiente y difusa con [0, 127, 255]
x [0,127, 255].
Ahora asignaremos estos materiales a las esferas
de la escena desde la inferior izquierda a la superior
derecha. Seleccionamos cada esfera y el material y
pulsamos asignar material
Tras este proceso habremos obtenido la FIGURA 1.
FIGURA 1
3) Ahora vamos a hacer una cuadrícula de materiales en especular
e intensidad de brillo (shin. strength) con [0,127,255] y [25,75,100].
Pondremos ambiente a 50 (lo que quiere decir (50,50,50)), difuso a
140, filtro a 0 y brillo (shininess) a 25. Haga un render de la imagen
resultante y explique lo que ve.
4) Ahora vamos a hacer una cuadrícula de materiales en brillo
(shininess) e intensidad de brillo (shin. strength) con [25, 75, 100] y
[25,75,100]. Pondremos ambiente a 50, difuso a 140, especular a
255 y filtro a 0. Haga un render de la imagen resultante y explique
lo que ve.
5) Escriba la fórmula del modelo de iluminación de Phong que se ha estudiado en los apuntes de
clase incluyendo el tratamiento de colores RGB. Con el estudio que acaba de realizar del comportamiento
del modelo de iluminación de Phong que utiliza 3D Studio MAX debe estar a disposición para identificar
los parámetros que le da 3D Studio MAX con los parámetros del modelo de Phong que se ha estudiado en
clase. Detalle esta identificación junto con sus diferencias. Escriba ahora la fórmula del modelo de
iluminación de Phong que utiliza 3D Studio MAX.
6) Repita los pasos 3, 4 y 5 utilizando el modelo de iluminación de Blinn. Escriba la fórmula de
dicho modelo utilizada por MAX.
7) Repita los pasos 3 y 4 con el modelo de iluminación Metal (observe que no puede controlar el
parámetro especular que en este caso es automático).
8) Coloque las esferas sobre un suelo (box de poca altura). Crearemos un material nuevo, para
ello utilizaremos un mapa (Maps) de reflexión difusa (diffuse); nos aparecerá el Material/Map browser,
elegiremos New y Checker (tablero de ajedrez). Ahora en los parámetros Coordinates seleccionaremos un
mosaico (Tiling) de 4 por 4, y el modo Tile para los dos. Como colores Checker Params dejaremos los
colores blanco y negro que se tienen por defecto. Nos saldremos de este nivel con el botón
, y
aplicaremos este material al objeto suelo.
9) Guarde la escena en este momento. Con los materiales que ha obtenido en el paso (7) vamos a
añadirles reflejos especulares. Escojamos el material de la esfera central; en Mapas, seleccione Reflection
y elija el mapa Reflect/Refract (es decir, un mapa de reflexión). Haga lo mismo con las cuatro esferas que
no están en las esquinas, pero en reflection, normalmente a 100, ponga 25, 50, 75 y 100 (en el orden que
desee). ¿Cuál es la diferencia entre estos valores? NOTA: el tiempo de cómputo es mayor, por lo que
tendrá que esperar un rato.
10) Con los materiales que ha obtenido en el paso (7) (recupérelos de disco, ya que los grabó en
el paso (9)) vamos a añadirles transparencias con refracción (mediante mapas de refracción, es decir, que
no son perfectas). Escojamos el material de la esfera central; en Mapas, seleccione Refraction y elija el
mapa Reflect/Refract (es decir, un mapa de reflexión). Haga lo mismo con las cuatro esferas que no están
en las esquinas, pero en reflection, normalmente a 100, ponga 25, 50, 75 y 100 (en el orden que desee).
¿Cuál es la diferencia entre estos valores?
11) Para la esfera central añada tanto mapa de reflexión como de refracción. ¿Parecen reales las
esferas? ¿Por qué? Nota: entre las opciones de Render puede encontrar número de iteraciones, que por
defecto es 1. Si enfrente un espejo delante de otro, necesitará poner un número de iteraciones mayor que
1, sin embargo, ello requiere mucho más cómputo de máquina.
12) Para añadir sombras, seleccione la fuente de luz y la solapa de modificaciones, y seleccione
la opción Aplicar sombras (Cast Shadows) que utiliza la técnica de Shadow Maps para generar las
sombras de las esferas.
13) Guarde la escena. Vamos a realizar ahora un práctica más libre. Cargue alguno de los
ficheros anteriores en el tuviera definido el objeto PEON (si tiene un fichero con más piezas, cárguelo,
sálvelo con otro nombre y borre los demás objetos). Genere un tablero de ajedrez (3x3) y coloque nueve
peones en los centros de cada uno de los cuadrados. Ponga una cámara a 10 unidades del origen que tenga
una orientación (ángulos respecto a los ejes) de 30, 60 y 45 grados, respectivamente. ¿Cómo ha
conseguido una cámara así (ayuda: rotaciones)? En el plano formado por el vector cámara-origen y el eje
z, diametralmente opuesta a la cámara, coloque un foco objetivo (target) de color azulado (203, 247, 254)
con valor multiplicador 1 y con proyectar sombras activado (cast shadows). Asimismo coloque una luz
omni de color amarillento (248, 236, 186) justo encima del peón central del tablero, a 3 unidades exactas
por encima del punto más alto del peón. Coloque otra luz objetivo (del color que quiera) en la posición
que quiera (detalle su elección). Guarde la escena con otro nombre (FICH13).
14) Introduzca cada uno de los materiales que aparece indicado en la siguiente tabla. Explique
que tipo de material, color con más o menos brillo, más o menos plástico, más o menos metálico, etc.
genera cada uno de estos valores de los parámetros. Además introduzca tres nuevos materiales: un color
parecido al de la pizarra (que hay en la clase), otro parecido al color de la mesa en la que está trabajando y
otro parecido al color del suelo. (No tiene que lograr el color exacto, sólo aproximarse).
Mat
1
2
3
4
5
6
Somb.
Phong
Metal
Phong
Phong
Metal
Phong
Ambiente
26,26,26
26,128,175
26,26,26
26,26,26
40,26,224
255,30,0
Difusa
25,34,217
87,94,227
25,34,217
25,84,157
174,177,241
0,0,107
Especular
0,0,0
0,0,0
229,229,229
238,208,3
0,0,0
229,229,229
Bril. Intens. Autoilu.
40
80
0
80
90
0
40
40
0
40
100
0
80
50
10
20
50
100
Opacid.
100
100
70
100
100
80
¿Detalle los parámetros de los materiales que ha diseñado?
15) Guarde la escena anterior. Recupere la escena anterior sin materiales (FICH13). Vamos a
realizar ahora un práctica con las texturas y mapas estándares. Vamos a utilizar un material estándar, de la
biblioteca de materiales Mtl Library, el material es Wood Checker (Standard). ¿Cuáles son los parámetros
básicos de dicho material? Nota: al ser la madera un dieléctrico, tiene poco brillo especular, como puede
observar en el material. Este material está formado por un Checker de dos materiales de madera, para
observarlo, visualice los Mapas de este material, sólo está seleccionado el mapa de reflexión difusa, que
es el básico que da color a un objeto, y está seleccionado a Checker. Seleccione este mapa para ver sus
parámetros: Coordinates (textures), Tiling (2x2), y los Checker Params que son dos texturas para los
colores de madera: Burloak.jpg y Oakqrtrt.tga. Es decir, los dos colores se obtienen mediante ficheros
gráficos. Ahora asignaremos este material al suelo de la escena. ¿Cuántos cuadritos observa en el suelo?
¿Cómo cambiaría el tiling para que aparecieran 3x3 cuadritos? Pruebe a cambiar el Offset UV. ¿Qué pasa
si cambia de coordenadas UV a VW ó WU? Nota el sistema de coordenadas UVW es un sistema XYZ
asociado al mapeado de texturas (materiales).
16) Asigne el material Wood Checker a todos los peones. ¿Parecen todos los peones exactamente
iguales? Haga un Render si procede. Seleccione uno de los peones. Vamos a modificar su mapeado UVW
para que parezca distinto, para ello iremos a la solapa Modificar y elegiremos Mapa UVW. Podemos
aplicar la textura de forma Plana, Cilíndrica, Cilíndrica con Tapa, Esférica, Torcionada, con Caja o Cara a
Cara. A 7 de los peones aplíquele estas 7 formas. Puede alinear la textura en X, Y, Z (Elija diferentes
variantes para cada peón). En el mapeado cilíndrico, esférico etc. se puede ajustar el objeto mapeador
(Fit) al objeto al que se le aplica, comprueba la diferencia entre hacerlo y no. También puede aplicar la
textura en forma de mosaico U, V, W Tiles. Experimente un poco con estos tipos de mapeado y comente
sus experiencias. Su objetivo: conseguir 7 peones del mismo material que parezcan claramente distintos.
17) Para los más osados. Vamos a crear un vaso recto de tipo tubo, con un líquido imbebible y 4
cubitos de hielo. Todos semitransparentes. (a) crea un vaso en forma de tubo mediante un curva corner y
Lathe. Cuatro cubitos de hielo cuadrados que quepan bien en vaso. Un cilindro (la bebida) que también
quepa ajustado en el vaso. Un suelo/mesa para el vaso. Pon los cubitos, como si fueran de verdad dentro
del vaso (algunos inclinados, otros rectos) (b) En el editor de materiales crearemos todos los materiales y
luego los aplicaremos. El material para la mesa será Wood Parquet, lo asignamos a la mesa y en
Modificar, Mapa UVW, elegiremos Box y lo Alinearemos. Volviendo el editor de materiales, crearemos
del cubito de hielo. Difusa (54, 100,247), ambiente (63,76,253), especular (255,255,255), filtro
(32,152,244), brillo (20), intensidad (30), autoilum. (10) y opacidad (50), con sombreado Phong, por los
dos lados (2-sides) y mapeado por caras. Con ello conseguimos que al ser el material transparente, se vea
la otra cara (oculta) y que se represente en todas las caras del cubo. Aplicaremos un Mapa de Relieve
(Bump) de tipo 3D Maps, Water, al que cambiaremos la amplitud a 25. Aplicaremos el material obtenido
a todos los cubitos de hielo. Para la bebida crearemos un material con ambiente (1,1,1), difusa (253, 0,0),
especular (193,237,252), filtro (50,50,50), de tipo Phong, brillo (40), intensidad (80), autoilum. (50) y
opacidad (40). Aplicaremos los Mapas estándares: a especular (100, Droplets), Brillo (90, Sky), Opacidad
(50, Droplets) y a Reflexión (Sky) (es decir, una especie de bebida con burbujas de color rojizo
imbebible). La aplicaremos al cilindro de la bebida y en Modificar, Mapa UVW, seleccionaremos cilindro
con tapa. Para el material de cristal del vaso, tienes completa libertad. (c) crea tres luces target un justo
encima del vaso y dos a los lados. (d) define tres cámara un justo encima del vaso mirando para abajo,
otra lateral y finalmente otra inclinada con un ángulo a tu gusto.
COMENTA la escena, ¿es fácil obtener un material cristalino? ¿Por qué?