Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Manual_Maxwell_render

.pdf
Скачиваний:
262
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
4.5 Mб
Скачать

МАТЕРИАЛЫ: КОМПОНЕНТЫ_______________________________________________

НАСТРОЙКИ BSDF

При выделении bsdf в слоях материала, ее настройки появляются в правой части редактора материалов. В них два типа установок: контроль оптических свойств материала, и контроль свойств поверхности.

Свойства материала

-reflectance 0°/90°: отраженный материалом свет. Другими словами, цвет материала. Можно выбрать отраженный цвет в выборе цвета (color picker), или выбрать текстуру,

щелкнув на пиктограмме текстуры . Можно включать и выключать использование текстурной карты, ставя или снимая галку рядом с пиктограммой.

Полностью белый цвет отражения (RGB 255) означает, что весь попавший на предмет свет отразится обратно. Черный цвет (RGB 0) означает, что весь свет поглотится.

Существуют два слота настроек отраженного цвета. Цвет отражения под углом 90° (reflectance 90°) это цвет отражения на крайних углах предмета, по которым взгляд может только скользить. Эта настройка полезна, когда желательно получить материал, отражающий один цвет на участках, на которые взгляд направлен, и другой на гранях под более скользящим углом зрения – шелк, бархат и т. д.

Для большинства предметов цвет отражения под углом 90° белый, тем не менее, его можно заменить, для того чтобы изменить отраженный цвет на гранях предмета, как на примере ниже. Reflectance 90° также известен как цвет Френеля (Fresnel color).

Пример различных комбинаций reflectance 0° и reflectance 90° - разные цвета Френеля.

Избегайте устанавливать цвет отражения под нулевым углом слишком высоко, в особенности RGB 255, поскольку это означает, что весь падающий на объект свет отразиться, но поскольку объект существует, некоторая потеря энергии света все же произойдет. Maxwell в процессе рендера соблюдает законы сохранения энергии, даже если reflectance 0° стоит на 255, но это вызовет сильную потерю контрастности и сильный шум в конечном изображении.

-Transmittance (значение проникновения): Этот параметр контролирует цвет света, который проходит сквозь объект, для прозрачных материалов. Можно выбрать цвет прозрачности, щелкнув в выборе цвета, или выбрать карту, щелкнув на пиктограмме

21

текстурной карты . Цвет прозрачности определяет цвет света, достигнувшего глубины проникновения (attenuation distance – см. ниже).

-Attenuation distance (глубина ослабевания): Проникая сквозь предмет, свет теряет энергию, и настройка attenuation distance позволяет определить глубину проникновения света до тех пор, пока он не потеряет половину своей энергии. Например, если стеклянное окно имеет толщину 2см, и глубина ослабевания 2см, то пройдя сквозь стекло, свет потеряет половину своей яркости.

Attenuation distance и transmittance тесно связаны. Чтобы учитывалась глубина ослабевания, цвет проникающего света не должен быть черным. И если attenuation distance

всвою очередь минимальна (1 нанометр), материал останется матовым, так как свет не сможет проникнуть достаточно глубоко. С другой стороны, если для оконного стекла 1см. толщины установить глубину ослабевания слишком большой (например, 900 метров), и цвет проникновения синим, стекло вовсе не окрасится синим, оно будет абсолютно прозрачным, потому что расстояние в 1 см не достаточно чтобы вызвать ослабевание, что

всвою очередь влияет на цвет проникающего света.

Ослабевание рассчитывается по экспоненциальной кривой, то есть, чем толще предмет, тем более ослабевающим будет свет, как на следующем примере:

На толстых зонах свет ослабевает сильнее

Что бы лучше понять принцип ослабевания, представьте морскую воду. Когда слой воды очень тонок (как если бы вы набрали ее в ладонь) вы не видите ослабевания, вода прозрачна. Когда глубина морская, вы видите цвет нормального моря – темный или светлый аквамарин, в зависимости от того, где глубоко, а где отмель. Цвет проникающего света (transmittance color) определяет цвет, который вы хотите получить на исходе дистанции ослабевания (attenuation distance). На протяжении этого расстояния свет ослабевает сильнее и сильнее, теряет все больше энергии, соответственно сильнее темнеет.

22

Синий цвет transmittance/Attenuation distance 18см/roughness 0

Синий цвет transmittance/Attenuation distance 18см/средняя roughness 40

Карта (сине-бело-зеленый градиент) transmittance/Attenuation distance 18см/ средняя roughness 40

23

-Custom ND (индекс рефракции): индекс рефракции материала, названный ND поскольку так принято именовать индекс рефракции, измеренный для волны длиной 583 нм.

Для прозрачных материалов ND определяет величину преломления. Морская вода, например, имеет ND около 1.33.

Даже для непрозрачных предметов ND остается очень важным. ND есть у всех материалов. Матовые материалы имеют более высокий ND, например 3, а у металлов даже выше.

Как отмечалось во введении, ND контролирует то, насколько предмет является отражающим. Для матовых материалов низкое значение ND, например 100, означает, что свет не будет отражаться независимо от угла зрения (исключение - lambertian материалы, для которых ND не учитывается). Для прозрачных материалов ND со значением 1 означает отсутствие преломлений. С другой стороны, высокое ND (80) будет означать, что свет будет преломляться равномерно, независимо от угла зрения.

Reflectance 90°-цвет также испытывает влияние ND на свой максимум ближе к тем граням, которые попадают под скользящий угол зрения. Даже оба reflectance меняют силу и цвет, и ND (Френель) влияет на уклон этой растяжки. Поэтому ND полезен не только для преломлений проникающего света. ND также влияет на то, как свет отражается под разными углами зрения (эффект Френеля). На картинке ниже приведено несколько примеров с черным шариком, со значениями ND 1, 1.2, 1.5 и 20. С повышением ND, свет, отраженный от граней под скользящим углом зрения становится сильнее.

В любом случае, эффект Френеля требует значение ND выше 1.

-Abbe (число Abbe): проходя сквозь материал, различные волны различной длины могут преломляться слегка по-разному, это то, что вызывает эффект дисперсии (dispersion), мы можем наблюдать этот феномен на альбоме Pink Floyd “The dark side of the Moon”. Число Abbe называется так по имени немецкого физика Ernst Abbe, предложившего его использовать.

Abbe контролирует величину дисперсии, и чем оно выше, тем уже спектральная дисперсия, то есть с увеличением значения эффект исчезает.

Дисперсия сильно увеличивает время рендера; она выключена по умолчанию. Если нужно ее включить, щелкните на пиктограмму в верхнем правом углу редактора материалов.

24

Спектральная дисперсия

-load file (загрузить файл): можно загрузить файл .r2 чтобы получить максимальный контроль над эффектом Френеля. r2-файлы и их использование в деталях описано в этом руководстве: руководство. Перевод обещан.

-load full IOR data(загрузить полную информацию об индексе рефракции): Как альтернативой Reflectance, ND и Abbe величинам, можно пользоваться .ior файлом из которого Мaхwell получит данные об индексе рефракции для каждой из длин волн света.

Complex IOR (также называемый полным индексом рефракции), это информация, полученная благодаря точным измерениям в лабораториях и описывающая оптические свойства материала предельно аккуратно. Эти материалы получатся предельно реалистичными при рендере, но у такого метода есть два недостатка:

Долгое время рендера. Maxwell благодаря большему количеству данных, проводит больше вычислений. Расчеты Complex IOR требуют выполнения большего числа математических функций, также меняющихся в зависимости от различных углов зрения, длин волн, так же, как и при расчете спектральной дисперсии. Тем не менее, «металлические» .ior файлы считаются гораздо быстрее.

Отсутствие контроля над параметрами материала. Другими словами, возможности пользователя ограничены только .ior файлами-материалами из имеющейся базы данных, в которые нельзя вносить изменения. Тем не менее, можно изменять параметры roughness(шероховатости), anisotropy(анизотропии), bump(рельефа). При этом разные .ior файлы могут быть смешаны между собой с помощью системы слоев, чтобы получить, к примеру «сплав» двух металлов.

-Цветовые слоты (Color chips): Параметры reflectance (отраженного света) и transmittance (проникающего света) влияют один на другой. Например, чем больше света отразит предмет, тем меньше света пройдет насквозь. Поэтому эти значения корректируются согласно друг другу. Второй слот в параментре демонстрирует результат такой коррекции. Можно увидеть всплывающую подсказку со значением цвета в RGB, если поместить над слотом курсор.

25

Свойства поверхности

- Roughness (шероховатость): шероховатость поверхности от 0 (абсолютно гладкая) до 99 (почти полностью рассеивающая). Галка Lambertian задаст абсолютно рассеивающую 100 %-ю модель. Roughness можно задавать черно – белой текстурной картой.

Помните, что использование шероховатой, белой текстуры, означает что необходимо более высокое значение roughness. Также, при наложении карты шероховатости, заданное число roughness продолжает действовать, но ориентируясь на самые светлые участки – если значение 30, то белый цвет будет 30, а черный 0.

-Anisotropy (анзотропия): определяет силу анизотропии: (0 для изотропных поверхностей

– 100 для полностью анизотропных). Значение можно контролировать текстурной картой.

-Angle (угол): определяет угол анизотропии (преобладающее направление отражаемого света). Для того чтобы его задавать, можно использовать текстурную карту.

На картинке показана карта, использованная для оснований цилиндра (для боковых граней карта не использовалась).

-Bump (рельеф): Определяет текстуру рельефа и его силу. Можно включить дополнительную функцию, чтобы определить карту нормалей как основу рельефа. Для карт направления нормалей можно разворачивать X,Y,Z в выборе текстуры. Bumpчувствительный параметр, и его стандартное значение около 20. Сила рельефа не учитывается, если используется карта нормалей.

26

НАСТРОЙКИ ТОНКИХ ОБОЛОЧЕК (COATING)

Coating – это очень тонкие слои, покрывающие сверху bsdf. Благодаря тому что они тонкие, возникает эффект называемый «интерференцией тонких пленок», который преломляет свет и вызывает его похожее на радугу распределение. Например, если капнуть на воду немного масла, на его очень тонком слое будут видны радужные разводы. Coating бывает полезен при создании шероховатых материалов с гладкой оболочкой, например, глянцевый белый пластик может быть составлен из матового bsdf и coating.

Основной параметр оболочки – ее толщина. Толщина указывается в нанометрах (nm). Толщина может указываться числовым значением или через карту влияния. Чтобы избежать радужных бликов, следует использовать большие значения толщины вроде 1мм (1 миллион нанометров).

Для тонких оболочек можно использовать файлы Complex IOR.

Водяной пузырь с исп. Файла H2O.ior Полая оболочка и оболочка на матовой сфере

Оболочки разной толщины

ПАРАМЕТРЫ ПОДПОВЕРХНОСТНОГО РАССЕИВАНИЯ (subsurface scattering)

Под поверхностное рассеивание (SSS) может быть добавлено к любому bsdf. Transmittance должна быть любого цвета, кроме черного чтобы SSS влияло на материал.

-absorption (поглощение): определяет количество света, поглощенного через поверхность. Чем выше значение, тем быстрее поверхность поглощает свет.

-scattering (рассеивание): определяет количество света, рассеивающегося внутри поверхности. Чем выше, тем поверхность больше «просвечивает».

27

Примеры эффекта SSS

НАСТРОЙКИ ИСТОЧНИКА СВЕТА (emitter)

Источник света может существовать в сочетании с bsdf, или быть материалом как таковым. Любой предмет в сцене может стать источником.

В большинстве ситуаций emitter должен представлять собой один плоский полигон. Старайтесь до предела упрощать геометрию источника, так как чем сложнее, тем дольше будет уходить шум.

Input (вводные данные)

Самый важный параметр, отвечающий за тип излучений. Есть несколько возможных:

-Color+Luminance (Цвет+Свечение)

Цвет (color): определяет цвет излучаемого света. Есть два способа указать цвет: с помощью RGB в выборе цвета, щелкнув на цветовой слот, либо указав значение Correlated Color (соответствующий цвет) которые соотносит излучение с температурой

28

по Кельвину. Учитывайте, что это повлияет только на цвет, не на силу. Низкие значения по Кельвину уводят в красноту, 6500К – белое свечение, более высокие значения уводят в синий.

Свечение (Luminance) – определяет интенсивность света. Можно выбрать из нескольких способов:

-Ватты и Эффективность Мощности (Watts and Efficacy): Позволяют указать, сколько вырабатывает источник электрической мощности (Ватты) и насколько эффективно она превращается в видимый свет (Световой поток). Значение Efficacy определяет количество люменов (lumen) которое источник выпускает за 1 Ватт. Например, обычная 40W лампа накаливания имеет замечательно низкую эффективность мощности 12.7 lm/W. Подобную информацию лучше отыскивать на сайтах производителей: лампочка 40W, но с более эффективным энергосбережением, излучает 17.3 lm/W, и горит ярче.

-Световой поток (Luminous power): в люменах(lm). Люмен – единица Си для светового потока. Ей удобно измерять количество света в излучении, и производители часто предоставляют эту информацию.

-Ocвещенность (Illuminance): Lux (=lm/m²) Lux = единица освещенности. Например 1lm на квадратный метр.

-Световая интенсивность (Luminous intensity): Candela (cd). Принята как основная единица Си для интенсивности света (мощности света бьющего в определенном направлении).

Luminance nit – 1cd на квадратный метр... (Все. У меня окончательно плохо с физикой).

Загрузить пред - установки (load presets): Maxwell позволяет выбрать пред - установки стандартных типов источников.

-Температура излучения (temperature of emission)

Здесь можно выбрать температуру в Кельвинах. Это повлияет и на цвет, и на силу излучения. Более высокая температура сделает свет ярче. Цвет будет меняться от красного (низкая температура) –> к оранжевому –> желтому –> белому –> синему.

29

Источники света разной температуры по Кельвину

-Карта MXI (MXI texture)

MXI это формат изображения Maxwell, запоминающий как HDR светимость каждого пикселя, и имеющий преимущества для Maxwell перед другими форматами, в частности, возможностью продолжит рендер после его остановки Эта настройка излучения позволяет использовать в качестве источника текстуру

MXI/HDR. Светимость карты может настраиваться в Maxwell Client. Maxwell Client также можно использовать для конвертации обычных \ HDR карт в MXI.

30