Archives de catégorie : Simulations

3dsmax – Simulation de la salle de cours

Avant-propos.

Les résultats des simulations issues de 3dsmax Design doivent pouvoir être validées par quelques mesures expérimentales afin de mesurer les dérives éventuelles entre le monde réel et les algorithmes de calcul. Il est possible de trouver quelques articles scientifiques décrivant des différences des logiciels en eux : (http://download.autodesk.com/us/3dsmaxdesign/B3241.MentalRayValidation_v3.pdf) ou (http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic541048.files/L14.DaylightSimulations.pdf) ou les outils de simulation avec la réalité (http://radsite.lbl.gov/mgf/comparison/ComparingImages.pdf). Dans tous les cas, si l’opportunité d’une mesure réelle peut se présenter dans le contexte de la simulation, il faut la saisir.

En même temps, il doit être accepté que les enjeux de la simulation sont moins les valeurs absolues que l’observation des tendances. Si la valeur absolue ne peut refléter que le résultat d’un calcul simplifié dans un monde contrôlé, il ne représente qu’elle-même. En revanche, l’ensemble des mesures donne un comportement général, une dynamique, souvent proche de la réalité.

La simulation va se faire ici avec les outils de 3Dsmax Design 2015.

Unités

Dans un premier temps, il s’agit de régler les échelles. Une approximation à cette étape invalide tout le reste du processus.

clip_image004

Création de la salle de cours

Créer une salle de 5m x 10 m

clip_image006

On part d’une boite segmentée que l’on va petit à petit adapter pour lui faire avoir l’aspect de la vraie salle de classe. Cette façon de procéder permet de rester dans des polygones carrés ce qui accélère le traitement ensuite.

clip_image008

La couleur générale est passée en gris clair, mais ce ne sont que des considérations esthétiques.

clip_image010

Fenêtres et portes sont dégagées.

On donne de l’épaisseur aux murs

clip_image012

Création d’une table de cours

clip_image014

clip_image016

Le mobilier est placé, l’outil Slice permet de faire une coupe de la salle afin de s’y mieux repérer.

clip_image018

Première évaluation sans portes ni vitrages.

Deux méthodes vont être employées : la méthode de la radiosité et celle issue du moteur MentalRay.

Mise en place du système solaire pour évaluation en lumière naturelle.

clip_image020

MentalRay

La procédure MentalRay est celle qui apparait par défaut dans 3dsMax Design. Par défaut le moteur est activé, le MrSun et MrSky choisis.

clip_image022 clip_image024

On va utiliser l’utilitaire d’analyse lumineuse.

clip_image025

Dans l’onglet général, on voit qu’il n’y a pas de soucis pour les réglages de rendu. En revanche il y a deux problèmes, que l’on peut anticiper comme étant liés aux textures.

Pour les paramètres de lumière, tout va bien.

clip_image026

On voit ici que ce sont les matériaux qui posent problème, ils n’ont pas de propriétés physiques. Ils vont être remplacés par des matériaux MentalRay – Arch & Design.

clip_image028

En faisant une mise à jour, on voit que les matériaux sont maintenant bien paramétrés, il reste une erreur.

clip_image029

Il faut ensuite placer un Light Meter, autrement dit un plan de calcul. Cela sera fait dans un 2ème temps.

clip_image030

IL faut compléter avec une image overlay, autrement dit une image affaichant les résultats du calcul.

clip_image031

clip_image031[1]

clip_image033

Lancement du rendu.

clip_image035

Les premiers résultats nous donnent ces valeurs.

clip_image037

Elles vont être vérifiées en plaçant un plan photométrique.

Le calcul du plan photométrique ne réclame pas de rendu. C’est donc assez rapide.

clip_image039

Nous avons ici le calcul de l’éclairement total.

clip_image040 clip_image041

Calcul de l’éclairement direct : autrement dit la flux directement reçu sur les surfaces :

Cela correspond au découpage ombre et lumière.

clip_image043

L’éclairement indirect :

clip_image045

Le facteur de jour est le quotient de l’éclairement intérieur reçu en un point du plan de référence (généralement le plan de travail ou le niveau du sol) à l’éclairement extérieur simultané sur une surface horizontale en site parfaitement dégagé. Il s’exprime en %.

clip_image046

(http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=10719)

Pour calculer le Facteur de Jour, il nous faut changer de type de ciel. Le résultat doit en effet traduire le phénomène dans la durée et non en instatané comme nous l’avons fait jusqu’à présent. Il faut donc choisir un ciel CIE

clip_image047

Que l’on va configurer en ciel couvert.

clip_image048

Résultat du calcul

clip_image050

Le résultat est bleu car le facteur de jour est un ratio où la valeur la plus faible (I comme Intérieur) est au nominateur. Il faut donc que les valeurs se répartissent entre 0 et 1.

clip_image052

L’expression des résultats donne ceci :

clip_image054

Le calcul sera plus juste, particulièrement pour le ce qui concerne le facteur de jour avec les véritables données météorologiques. Ces « weather data files » sont disponibles sur de nombreux sites comme celui d’EnergyPlus : http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data3.cfm/region=6_europe_wmo_region_6/country=FRA/cname=France

Le fichier précise :

  • -EnergyPlus Weather Converter V7.1.0.010
  • Statistics for FRA_Nantes.072220_IWEC
  • Location — NANTES – FRA
  • {N 47° 10′} {W 1° 36′} {GMT +1.0 Hours}
  • Elevation — 27m above sea level
  • Standard Pressure at Elevation — 101001Pa
  • Data Source — IWEC Data

Suivent des indications sur la température, l’humidité, la direction du vent et les données d’intensités lumineuses.

 

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

0:01- 1:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1:01- 2:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2:01- 3:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3:01- 4:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

4:01- 5:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5:01- 6:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6:01- 7:00

0

0

0

0

14

39

17

0

0

0

0

0

7:01- 8:00

0

0

0

39

143

152

131

91

5

0

0

0

8:01- 9:00

0

1

4

142

249

241

227

215

101

66

3

0

9:01-10:00

33

72

37

221

348

318

340

346

180

179

63

29

10:01-11:00

109

166

90

269

390

336

361

419

283

228

172

90

11:01-12:00

162

252

155

281

397

341

362

412

341

269

237

141

12:01-13:00

159

293

211

250

393

321

363

381

373

310

266

166

13:01-14:00

155

312

221

266

382

324

386

389

356

332

250

184

14:01-15:00

144

304

203

288

364

348

351

365

331

322

222

187

15:01-16:00

133

278

169

266

333

391

359

339

285

311

179

160

16:01-17:00

73

194

120

250

306

388

337

347

228

216

92

57

17:01-18:00

1

67

42

179

229

307

326

272

120

65

0

0

18:01-19:00

0

0

1

61

106

202

214

137

12

0

0

0

19:01-20:00

0

0

0

0

13

56

72

9

0

0

0

0

20:01-21:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

21:01-22:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

22:01-23:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

23:01-24:00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Max Hour*

12

14

14

15

12

16*

14

11*

13

14

13

15

Min Hour

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

clip_image056

On remarque que les valeurs, instruite d’une situation réelle, sont très sensiblement différentes.

clip_image058

Démarche BIM et lumière : http://thesustainabledesigntoolbox.typepad.com/files/autodesk-sustainability—conceptual-building-performance-analysis-overview.pdf

3dsmax – Intégration d’un modèle dans une photographie.

Tutoriel 3dsmax 2011 et 3dsmax Design 2011, intégration d’un modèle dans une photographie.

Réglage de la vue

Dans un premier temps l’image dans laquelle est intégrée dans la fenêtre de travail. Pour ce faire, la placer en arrière-plan : Aller dans « environnement » (touche huit) et charger l’image dans les paramètres d’arrière-plan.

clip_image001[6]

Un rendu de vérification peut être effectué.

Aller ensuite dans les réglages de l’arrière-plan de la fenêtre de visualisation (ALT+B) clip_image003[6]

Cocher ensuite : utiliser l’image d’arrière plan et afficher l’arrière-plan.

clip_image004[6] : Valider.

La photo s’affiche dans la fenêtre de travail.

Positionner correctement l’objet en perspective puis convertir la perspective en caméra : CTRL+C.

Dans le cas présent, la focale de la caméra ne correspond pas, le régler dans les paramétrages de la caméra -> sélectionner la caméra et aller dans l’onglet modifier. Choisir la valeur qui correspond soit par connaissance de l’appareil qui a pris la photo, soit par tâtonnement. La création d’un objet régulier peut aider.

clip_image005[6]

La vue est en place.

clip_image007[6]

Il faut faire en sorte maintenant que les ombres de la maison se porte sur la photo.


Réglage de la texture du terrain.

Pour que le terrain se fonde dans la photo, il faut lui appliquer un modificateur qui le fera réagir en fonction de la caméra.

Sélectionner le terrain et appliquer le modificateur « map camera » en français et « camera map » en anglais.

clip_image008[6]

Passer en vue de dessus (touche T) et cliquer sur le bouton « choisir camera » (« pick camera) et désigner la caméra définissant la vue.

Pour l’instant rien n’est changé.

Réglage des textures.

Tout va se jouer maintenant dans le réglage des textures. C’est la partie la plus complexe qu’il faut effectuer précisément.

Texture d’arrière plan

La texture d’arrière-plan va maintenant être modifiée pour interagir avec les éléments 3D.

Aller dans « Environnement » (touche huit) et charger à la place de l’image « Environnent Background Switcher »

clip_image010[6]

Faire maintenant un glisser/déposer en instance du bouton environnement dans l’éditeur de matériaux. Pour lancer l’éditeur de matériaux touche M

clip_image011[6]

Cliquer dans la ligne Background et choisir l’image de l’arrière-plan de tout à l’heure.

clip_image013[6]

Le fond de la fenêtre apparait tout noir, c’est normal.


Texture du terrain

Dans l’éditeur de matériaux, choisir un slot libre et charger « Matte/Shadow/Reflexions »

clip_image015[6]

Dans la ligne « Camera Mapped Background » cliquer dans la petite case et choisir « Environment/background Camera Map »

clip_image017[6]

Dans Map, choisir Bitmap et charger l’image d’arrière plan.

clip_image019[6]

Effectuer un glisser/déposer de la texture sur le terrain.

clip_image021[6]

Paramétrage du rendu

Aller dans environnement (touche huit) et régler l’exposition en logarithmique et lumière extérieure.

clip_image022[6]

Effectuer un rendu de contrôle.

clip_image024[6]

Le système fonctionne, mais, le plan est trop sombre et les ombres beaucoup trop noires.

Pour éclaircir le plan, il faut aller dans les réglages du camera map de la texture.

Si le dernier état de la texture ressemble à cela, cliquer sur le bouton aller à Parent pour remonter dans l’arborescence.

clip_image025[6]

On se retrouve ici :

clip_image026[6]

Modifier la valeur du multiplier. Inutile de calculer l’image en entier. Idéalement, il faut faire en sorte que le terrain se positionne sur des éléments remarquables de la photo, pour la fusion soit le plus invisible possible.

Il faut maintenant régler les ombres. Remonter encore d’un niveau.

clip_image027[6]

Aller dans « Ambient/shadows intensity »

clip_image028[6]

Il faut augmenter la valeur pour avoir une ombre moins noire :

clip_image030[6]

Il est possible ensuite d’adoucir la frange de l’ombre. Sellectionner la lumière solaire dans la scène ou dans la liste des objets.

clip_image031[7]

Aller ensuite dans « modifications » pour régler les paramètres de la lumière.

Augmenter la valeur de « Douceur » ou « Softness » des ombres du soleil pour avoir un dégradé plus progessif, correspondant à l’image. Il est possible d’augmenter le nombre de samples pour une meilleure définition.

clip_image032[6]

Il est possible également de rendre compte d’un ciel un peu plus couvert en augmentant la valeur du dôme de ciel.

clip_image033[6]

Pour unifier les tonalités, aller dans les réglages de teinte.

clip_image034[6]

Les valeurs s’étagent entre -1 et 1, de valeurs froides (bleutées) à des valeurs chaudes (jaunes-oranges). Augmenter la valeur des rebonds pour avoir un meilleur rendu.

clip_image036[6]

Améliorations

La dernière partie est post-traitée dans Photoshop.

Les voitures du premier plan sont redécoupées et collées devant la scène.

Dans Max, une sauvegarde au format PNG (format compressé sans destructions) isole de sujet et son ombre de son arrière plan. Ce sera plus pratique pour la composition.

clip_image038[6]

Replacer la photographie en fond. Les effets de superposition vont se retrouver.

clip_image040[6]

Découper le premier plan.

clip_image042[6]

Il reste à équilibrer la colorimétrie de la Villa avec l’image de fond.

clip_image044[6]

Penser à toujours travailler avec des duplications de calques afin de prévenir tout problème. Une couleur ambiante en lumière tamisée peut être ajoutée. Quelques éléments de décor comme des arbres sont également des ajouts intéressants.

clip_image046[6]

Ensuite l’image peut être encore post traitée pour accentuer certains effets. Ou bien au contraire adoucie pour la rendre plus réaliste.

clip_image048[6]

Ou faire en sorte qu’il fasse beau dans l’image…

clip_image050[6]