3D Engineering

...Лучшее из общего.

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Наверное вы все уже слышали про это подповерхностное рассеивание...

Наверное вы все уже слышали про это под-поверхностное рассеивание и задаетесь вопросом что это, черт возьми, такое? Хорошо, здесь я расскажу вам всё так, что вы сможете обсуждать такие вещи как BRDF и BSSRDF с Вашими коллегами . И так, начнем.

Первое что вам необходимо знать так это свет. После всего, конечным результатом всего этого под-поверхностного рассеивания и BRDF хлама является реалистичный и аккуратный рендеринг, правильно? Правильно. Мы все знаем что свет (идет ли речь о электрической лампочке или солнце или любом другом источнике света) состоит из лучей. Световых лучей, если хотите. Теперь, что делает рендерер (такой как Final Gathering, mental ray, Lightwave и т.д.) когда визуализирует - вычисляет цвет, интенсивность и направление световых лучей льющихся из отдельного источника. Вы всё ещё со мной? Хорошо.

Теперь с введением radiosity (диффузного отражения) в множество популярных 3D пакетов, у нас появилась возможность получать более реалистичные изображения не тратя десятки тысяч долларов на программы (MAYA? хм... Простите). Так что такое radiosity? Это вычисление "отскоков" световых лучей испускаемых источниками света и самосветящимися моделями. Так вы говорите у вас есть стол на кухне и только один источник света над столом? Без radiosity, всё что что будет освещено этим источником света так это верх стола и пол. С radiosity свет отражается от пола и освещает (частично) низ стола также как и его ножки и всё вокруг. Посмотрите на рисунок 1 для примера.


Пример Radiosity

Sub surface scattering (под-поверхностное рассеивание) это ответвление radiosity, но в отличии от него учитывает информацию о материале из которого "сделана" 3D модель (например, из мрамора, древесины, кожи и т.д). Различные материалы отражают свет по разному. Если вы смотрите на лист в солнечный день и поставите под него руку то увидите сквозь лист её очертания. Этот эффект называется полупрозрачностью, в отличии от прозрачности при которой вещи видны насквозь полностью. Полупрозрачность иллюстрируется на таких материалах как кожа, молоко, листья, кусочек бумаги, на тонкой занавеске и др.

Теперь, с типичным рендерером свет влияет материалы в общем то тем же самым способом. У Вас, вероятно, есть средство управления зеркальностью и диффузией, но это не то. Это означает, что прожектор на 3D руку будет влиять так же как и, например, на деревянную 3D доску (так как значения зеркального и диффузного отражения одинаковы). Sub surface scattering принимает во внимание полупрозрачность материала и (используя radiosity) отражает назад нужные световые лучи в правильном направлении.

Но различные материалы поглощаю свет по разному (вздох, другое осложнение). И что, черт возьми, свет делает, когда попадает, скажем, на кожу? Хорошо, в зависимости от материала, он отражается и рассеивается, а затем покидает материал. Это - то, как мы получаем солнечный загар (или в моем случае, загар рубашки). Не взирая ни на что, в попытке описать это поведение света, было сформулировано огромное множество уравнений с ужасно выглядящими переменными и греческими символами.

Это то место где появляются BRDF и BSSRDF. BRDF расшифровывается как Bidirectional Reflectance Distribution Function (Двунаправленная Функция Отражения и Распределения). Звучит интригующе, нет? Тогда вернитесь к заглавию и попробуйте определить, можем ли мы понимать, что это такое только по имеющимся у нас сведениям. Двунаправленная - значит 2 пути. Мы можем предположить что это означает направления (входящее и выходящее) частного светового луча при попадании в материал и при его покидании. Отражательная способность - хмм: я вижу здесь "отражение" и из описанного выше radiosity, можно сделать вывод, что здесь говорится о качестве отражения световых лучей (отражение значит отскок света назад). Функция Распределения - это только претенциозно звучащие слова что бы сказать "уравнение". BRDF это, в основном, стандартная реализация в большинстве сегодняшних движков рендеринга. Он нерасточительный (касательно циклов CPU) и выдает довольно реалистичные результаты.

Так, а что же такое BSSRDF? Расшифровывается как Bidirectional Surface Scattering Distribution Function (Двунаправленная Функция Поверхностного Рассеивания и Распределения). Эта функция это намного более аккуратный способ описания путей входа и выхода света из материала. BSSRDF может описать перемещение света между любыми двумя лучами которые попадают на поверхность, тогда как BRDF предполагает что свет входит и выходит из материала в одной и той же точке. Подумайте вот об этом: Сделаем вид что мы сходим в дом BSSRDF и поплаваем его фантастическом, размером с Олимпийский, бассейне. Так как мы находимся в сфере влияния BSSRDF, мы можем нырнуть поглубже, затем поплавать вокруг и в конце концов вылезти на мелководье. С другой стороны, если мы находимся в бассейне BRDF, то, если мы прыгнули в воду с вышки, то и выходить из воды должны тоже через вышку. Звучит глупо, да? Хорошо, в этом приложении это так. Но в компьютерном графическом рендеринге различия между BSSRDF и BRDF могут быть как большими так и малыми. Если мы, например, рендерим машину, то различия могут быть незначительны. Но когда мы рендерим что-то содержащее полупрозрачность (например кожу, молоко, листья, ткань и др.) то результат будет совершенно неверным. Конечно, вы можете включить radiosity, мягкие тени и прочее, но результат всё равно будет неверным.


BRDF против BSSRDF

Так что же такое "sub surface scattering"? Это эффект когда свет входит в материал под определенным углом, а покидает в совершенно ином месте и под иным углом. Всё просто, неправда ли? Но принимая во внимание все то, что мы узнали к этому времени, легко заметить почему настолько желательно достигнуть точности в выражении. Уже проделана огромная работа (Паулем Дебевеком, Университетами Cornell, Brown и Stanford и другими) для восстановления точного уравнения.


Преимущества под-поверхностного рассеивания

Теперь некоторые из Вас могут подумать: "Эй, да эта штука "под-поверхностное рассеивание" не такая уж и сложная!", а другие "Когда этот парень перестанет слоняться?". И тем не менее другие могли бы задаваться вопросом: "Эй, да это "под-поверхностное рассеивание" выглядит подобно преломлению". И эти люди будут в чем-то правы. "Sub surface scattering" это когда свет отскакивает внутри материала и выходит из другой точки. Преломление не имеет никакого отношения к световым лучам, которые оставляют поверхность. Скорее, этот эффект относится к свету, который проходит через материал. Это - свет, который "согнут" и заставляет карандаши казаться согнутым в стакане воды или заставляет вашу ногу казаться согнутой в водоеме. Так что это - то, чем под-поверхностное рассеивание отличается от преломления.


Преломление

Хорошо, ели вы добрались так далеко, то, надеюсь, вы уже лучше понимаете что такое под-поверхностное рассеивание и как оно влияет на рендеринг. Я ни в коем случае не эксперт по этому предмету. Я только думал, что смогу помочь другим понять это явление, как его понимаю я.. Пожалуйста не стесняйтесь посылать мне электронную почту с исправлениями или вопросами.

Ссылки по теме:
A plethora of technical links about everything from lighting to water simulations.
A Practical Model for Subsurface Light Transport by folks at Stanford University.
Monte Carlo Evaluation of Non-Linear Scattering Equations for Subsurface Reflection by the good folks at Stanford.
FinalRender - the first render engine to feature sub surface scattering.

Источник: CG Focus

 

Архив статей

 июл   Август 2019   сен

ВПВСЧПС
   1  2  3
  4  5  6  7  8  910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Julianna Willis Technology

Случайная новость

К.М.: Сколько человек работало в команде над созданием визуальных эффектов и CG к фильму «Азирис-Нуна»?

С.П.: На начальном этапе производства (когда еще не закончился съемочный процесс) мы работали всемером, позже к нам присоединилось еще 3 человека из числа работников нашей студии. И уже практически в последний месяц работ были задействованы еще четверо сторонних исполнителей.

К.М.: На западе ни один рекламный ролик или же фильм, содержащий сцены со сложными эффектами не обходиться без превизуализации(предварительной постановки сцены на компьютере). В России некоторые кинематографисты уже приняли на вооружение эту технологию ( «Дневной Дозор»). А вы использовали данную технологию в работе над картиной?

С.П.: Да, превизы делали, хотя и не везде, где это было возможно.

К.М.: Сколько времени длился пост-продакшн фильма?

С.П.: Если не считать подготовительного периода, а брать только время, реально потраченное на конкретное производство – 11 месяцев. С февраля по декабрь.
График производства был изначально жестко определен. В самом начале производства нам обозначили срок сдачи.

К.М.: Будут ли в фильме сцены с планами целиком выполненные в CG? Расскажите, пожалуйста, о них.

С.П.: Да, такие сцены были, и их в фильме достаточно много. Это планы с космосом, с планетой Венера, несколько планов сделанных по технологии Matte Paint. Если учесть, что съемки закончились в июле, а первые варианты монтажа появились в сентябре - то основное время из тех 11 месяцев, о которых я рассказал выше, было потрачено на производство, как раз Full CG эпизодов, и на R&D.

Крупный проект предполагает работу с огромными объемами информации, которые необходимо контролировать и где-то хранить. Каким образом происходил этот процесс? Использовался ли специализированный софт для управления проектами?

С.П.: Ну, с хранением проблем никаких не было. Все находилось централизованно в одном месте на рабочем массиве, с которого с периодичностью в неделю бэкапилось на резервный массив. Специального «управляющего» софта никакого не использовалось, просто были выработаны правила работы и ее учета, каждый работник вел собственную табличку своих задач. Естественно мелких накладок и человеческого фактора при таком подходе не избежать – поэтому, как только руки слегка освободились – по горячим следам начали разработку такой системы. Думаю, через пару тройку проектов это будет очень удобный и мощный инструмент.

К.М.: Помимо компьютерной графики, в каком объеме использовались «классические» визуальные приемы: комбинированная съемка, аниматроника, миниатюры и т.д.

С.П.: Большая доля «живых» спецэффектов в этой картине приходится на сложный пластический грим. Двух персонажей разработали и воплотили ребята из FXDesign Group. Плюс к этому некоторое количество пиротехники и трюков в исполнении каскадеров.

К.М.: Большинство специалистов сходятся во мнение, что современный российский кинематографист, в первую очередь режиссер и оператор, еще не успел в полной мере овладеть технологией использования CG в кадре, что зачастую приводит к осложнениям на стадии пост-обработки. Расскажите о вашем взаимодействии с режиссером картины. Понимал ли он, что супервайзер на проекте с большим количеством спецэффектов - это его левая рука (правая - оператор)?

С.П.: Конечно, некоторые трения были. Причем, режиссер – Олег Компасов, как раз достаточно хорошо знаком с многими технологическими особенностями производства современных визуальных эффектов. Некоторые разногласия возникали с оператором картины – Николаем Немоляевым, который в силу своего громадного опыта больше тяготел к «живым» - классическим методам производства спецэффектов. Но, ни к каким серьезным последствиям это не привело. Всегда удавалось найти общий язык. К тому-же график съемок был достаточно жестким – на долгие споры и обиды просто не было времени.

К.М.: Принимали ли участие в работе над проектом другие 3D студии?

С.П.: Нет. Сторонние студии не участвовали в производстве VFX для «Азирис Нуна». Кроме сотрудников «ДМ Студио» в постпродакшне участвовало еще четверо специалистов, на условиях фриланса.

К.М.: Сделайте, пожалуйста, прогноз на исход битвы в борьбе за «Оскар» в номинации «Лучшие визуальные эффекты». Номинанты: Война Миров, Хроники Нарнии, Кинг Конг. Какой из трех фильмов вас поразил больше всего уровнем компьютерной графики?

С.П.: Думаю, все таки Кинг-Конг, хотя  мне этот ремейк не понравился. Не из-за VFX, с этим там все отлично, просто как кино.

К.М.: Станислав, посещаете ли вы специализированные семинары, форумы и т.д.?

С.П.: Да, бывает время от времени. Даже на «Виагру» в прошлом году попал, чего за мной раньше замечено не было . Род занятий обязывает.

К.М.: Расскажите немного о своем профессиональном пути. Когда у, Вас, появился первый интерес к 3D, и сколько времени прошло, прежде чем область 3D стала вашим профессиональным поприщем?

С.П.: Первый 3D продукт попал ко мне в руки в 93-м году (насколько я сейчас могу вспомнить :). Но и до этого момента интерес к компьютерной графике был силен. Началом профессиональной деятельности на “почве” 3D считаю 98-й год. Долгое время занимался производством телерекламы.

К.М.: Над каким проектом работаете в данный момент?

С.П.: Сейчас, когда закончилась столь масштабная работа, студия занимается множеством небольших проектов. Спецэффекты к нескольким отечественным картинам, подготовка к тиражу DVD версии «Азирис Нуна» (дополненной подробным фильмом о съемках и создании спецэффектов). Занимаемся рекламой. Готовимся к двум собственным телепроектам, съемки, одного из которых начинаются уже в середине апреля.

К.М.: Станислав, большое спасибо вам за интервью.

P.S. Вы ознакомились лишь только с preview, предварительным рассказом о создании CG и спецэффектов. Более полный и детальный обзор спецэффектов картины "Азирис-Нуна" состоится после выхода картины в кинопрокат (16 марта).

далее