3D Engineering

...Лучшее из общего.

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

Свойства материала SSS Physical Material удобнее будет понять на практическом примере

Свойства материала SSS Physical Material удобнее будет понять на практическом примере. Смоделируем светильник, у которого источник света будет геометрически изолирован, а свет будет выходить наружу по световодам из материала на основе SSS.

Светильник типа ночник:

Источник света помещен в герметично закрытый корпус, из которого выходят четыре световода (рожки), которые будут выводить свет наружу, рожки сделаем загнутыми, чтобы максимально осложнить распространение света.

На корпус назначаем любой непрозрачный материал. А рожкам-световодам SSS Physical Material (mi)

Первый слот Material – сюда назначается материал который будет отвечать за функцию BRDF, проще говоря, внешней оболочки материала, на которую потом будет добавляться эффект SSS.

Я назначил в этот слот стекло, так как световоды в основе своей прозрачны.

Использовался специализированный шейдер стекла Glass(lume).

Если нет шейдера подходящего для конкретной ситуации, то можно создать материал на основе любого другого материала и установить его сюда через Material to Shader.

Transmission – фильтр и яркость для SSS эффекта. Значение 0,5 по всем трем составляющим цветов не оказывает влияние на  результат , уменьшение или увеличение веса составляющих делает эффект ярче или темнее, но в любом случае на рассеивание и поглощение не влияет.

Index of refraction – коф преломления материала.

Ближе к  концу урока я дам табличку со значениями четырех основных параметров подслойного рассеивания для самых распространенных материалов

Absord. Coeff -  Коэффициент поглощения света, величина обратно пропорциональная пробегу фотона в толще материала до полного поглощения. Чем меньше величина, тем дальше свет проникнет в материал.

Scatter. Coeff. – Коэффициент рассеивания света в материале. Чем больше значение, тем сильнее материал рассеивает свет внутри себя.

Нужно не путать эти понятия, поглощение снижает интенсивность света с расстоянием, а рассеивание, не снижая интенсивности распределяет свет внутри объема материала, при этом подсвечивание объекта изнутри возрастает.  Оба коэффициента даны в трех значениях для каждой составляющей цвета – R G B.

Scattering anisotropy – Анизотропия рассеивания, принимает значения от -1 до 1.  При положительных значениях рассеивание происходит вперед ( по ходу движения фотона), то есть у фотона больше шансов выйти с противоположной освещенной стороне материала и «подсветить» теневую сторону объекта (Рис №1). При отрицательных значениях происходит обратное рассеивание, то есть дополнительно подсветиться область рядом с местом падения света(Рис №2). Анизотропия равная нулю, равномерно распределит рассеивание во все стороны (Рис №3)

Далее в настройке материала идут вспомогательные параметры, о них позже, а пока заставим работать ночник.

Для работы физического SSS материала необходимо включить непрямое освещение, удобнее использовать Каустику.

- В свойствах объекта (рожки) ставим галку для участия в расчете каустики

- Включаем каустику в настройках рендера

Все параметры, кроме слота для материала оставляем без изменения, так как предлагается редактором по-умолчанию. Но для наглядности картины уменьшим коэф. рассеивания до 0,01

Свет от источника света (ИС) я умышленно сделал светло-голубым.

Можно делать первую визуализацию

Уже сейчас видна работа материала подслойного рассеивания, рожки проводят свет, но пока не в той мере, как хотелось бы.

Очевидно, что нужно уменьшить коэф поглощения. Ставим минимальное значение (Absord. Coeff  = 0.001 0.001  0.001  ) это означает что свет в полном спектре будет распространяться с минимальным поглощением:

Свет закономерно распространился дальше.

Сравните изменение цвета излучаемого света. Во втором случае у нас явно начала пропадать синяя составляющая спектра. Происходит это из-за того, что учитывается  поглощение света  по составляющим цветам – синий поглощается больше, красный меньше. Чем больше пройденное расстояние в материале, тем это больше заметно. При настройке материала, нужно учитывать этот факт и корректировать значения с учетом цвета.

Продолжим улучшать результат.

Поглощение  сделали минимальным, а свет пока не хочет бежать по всему объему рожек. Все дело в том, что рожки светильника кривые, и чтобы заставить свет «завернуть за угол» нужно повысить его рассеивание в материале. Увеличиваем параметр рассеивания  до 0,5 (Scatter. Coeff = 0.5  0.5  0.5 )

Почти совсем хорошо, но слишком хорошо видна граница между светом по линии распространения и боковому рассеиванию.

Посмотрите на коэф анизотропии, по-умолчанию он равен 0,8, грубо говоря 80% света проходит в материале прямо и только 20% отклоняется «за угол». Очевидно что нужно уменьшить анизотропию рассеивания, я уменьшил до 0,4

В результате получился материал с минимальным поглощением света и сильным равномерным рассеиванием.

После небольшой доводки получилось следующее:

Коэф. Поглощения для зеленой составляющей цвета Absord. Coeff (G)  выше, чем для красной и синей составляющей, сделано это для поглощения зеленого и пропускания фиолетового спектра.

В итоге:

 Освещение стенки под светильником и окружающих предметов в идеале происходит за счет фотонов и за счет Final Gather. Но в старых версиях 3d max есть определенные проблемы с настройкой фотонов непрямого освещения (неустранимый цветной шум), в этом случае необходимо отключать прием каустики на предметах вблизи работы sss материала.  Проблема в max 2010 устранена.

  скачать сцену для 3d max 9 и выше.

В перечислении параметров я перепрыгнул через параметр Scale conversion, он служит для адаптации значений под единицы измерения сцены. Все коэффициенты рассчитываются на миллиметры и если сцена выполнена в других единицах, то здесь необходимо указать размер масштабирования:

Единица измер

Scale conversion

см

10

м

100

футы

304

дюймы

25,4

Также этот параметр можно изменять для достижения результатов, выходящих за рамки физически корректных, получения сверхпроводящих (свет) и сверхрассеивающих  материалов, для этого достаточно увеличивать масштаб. Правда установив  Scale conversion = 10, не нужно ожидать что материал в 10 раз дальше проведет свет, расчеты не линейные.

Depth – глубина проникновения. Объем объекта, к которому применен SSS Physical Material делиться на внутренний и внешний. Внешний объем начинается от внешней кромки объекта и на глубину Depth. Рассеивание здесь происходит максимально точно. В остальном объеме рассеивание рассчитывается по упрощенной схеме. На практике чем прозрачнее объект, тем желательнее увеличивать этот параметр. Цветные или отдельно висящие «шарики» внутри прозрачного объекта, явный признак недостаточной глубины.

Max samples – величина показывающая максимальное количество отклонений, отражений или преломлений фотона, после чего он перестанет учитываться. Чем больше это значение, тем более точным будет эффект, но потребуется больше места для карты фотонов и дольше будет производиться расчет.

Max photons – максимальное количество фотонов для расчета эффекта, увеличение количества сделает результат более качественным, но ресурсов будет расходоваться больше. Как правило, для окончательной визуализации нужно использовать значение от 3000 и выше.

Max radius – радиус семпла (площадки сбора фотонов) уменьшение делает расчет точнее, но требует повышения количества фотонов.

Lights – активация данной опции с указанием источника света (источников), привязывает эффект к выбранным ИС и не учитывает для остальных.

Все параметры рассмотрены.

Далее приведу табличку с параметрами для некоторых распространенных материалов. Рассеивание и поглощение даны общей цифрой для всех цветовых составляющих. В хелпе к 3d max  есть подробные значения для четырех материалов, полученных опытном путем разработчиками. Но найти такие значения для любого материала проблематично. Поэтому для трех цветов пишется одинаковый параметр, а более точно выравнивается после предварительной визуализации в зависимости от потребностей и взаимодействием с диффузной составляющей объекта.

материал

Absord. Coeff

Scatter. Coeff

Scattering anisotropy

Index of refraction

Парафин

1,01

0,216

0,2

1,2

Воск

0,5

1,5

0

1,3

Мед

0,16

0,012

0,1

1,3

Масло сливочное

0,285

3,02

-0,3

1,4

Мыло

0,56

1,78

-0,5

1,45

Сок апельсин

0,096

0,035

-0,2

1,3

Молоко

0,016

1,82

0

1,3

Кофе раствор

0,045

1,08

0,26

1,3

Шоколад твердый

2,087

0,145

0,6

1,1

Вазелин

0,25

0,23

0

1,4

Кровь свернувш.

5,2

0,18

0,46

1,1

Кровь жидкая

0,06

1,2

-0,2

1,3

Фарфор

1,3

4,2

0,6

1,5

Мрамор чистый

0,012

2,1

0,2

1,5

Мрамор слоистый

0,04

3

-0,3

1,5

Резина, Латекс

0,35

0,087

0

1,2

 

Архив статей

 дек   Январь 2020   фев

ВПВСЧПС
   1  2  3  4
  5  6  7  8  91011
12131415161718
19202122232425
262728293031 
Julianna Willis Technology

Случайная новость

3dgo.ru: Здравствуйте, расскажите нам о себе, как началось Ваше общение с САПРами.

Небойша Новкович: Большой привет всем участникам и гостям Форума. Меня зовут Небойша Новкович. Я сам из города Белграда (Сербия) а в настоящее время живу и работаю в Харькове, в котором судьбой было предназначено создать семью. Я по профессии строительный инженер-конструктор. С CAD-ом встретился и сразу плотно начал заниматься 90-ых годов (1990 - 1992). В 1993 году стал тренером по AutoCAD в авторизованном тренинг центре Autodesk в Белграде.Зимой 1994 - 1995 с товарищами-тренерами начинал писать книгу по AutoCAD 13. Летом 1995 года уехал в Москву, в которой работал до 1998 года. С 2001 года нахожусь в Харькове, в который приехал как консультант по внедрению компьютерных технологий в проектировании. C 2006 года работаю главным специалистом по программному обеспечению (архитектурно-строительное направление) в фирме НПП "ТИС". Фирма является авторизованным реселером Autodesk и системным интегратором. С Revit первый раз познакомился в 2002 году (он был 5-ой версии) и сразу понял, что такую программу я ждал всю свою жизнь. С того времени мы с ней дружим и развиваемся вместе. В настоящее время являюсь членом команды бета-тестеров и имею честь быть между первыми, которые имеют доступ к новым разработкам Revit платформы. Горжусь тем, что одно мое замечание встроено в Revit Structure 4.0 и надеюсь, что так будет продолжаться в будущем.

3dgo.ru: Что для вас САПР и чему вы учите людей и организации?

Небойша Новкович: Для меня выражение САПР связано со старыми технологиями. Учитывая мое мнение, что будущее архитектурно-строительного (даже и общего) проектирования лежит в 3D проектировании, то я больше использую выражение BIM (Building Information Model) или ИМЗ (Информационная Модель Здания). Суть ИМЗ лежит в построении базы данных проектируемого объекта графическим путем. Данными из такой базы будут пользоваться проектировщики для создания рабочей документации, строители для построения объекта и в конце владельцы для его эксплуатации. Нам очень повезло, что существует программа, обеспечивающая такую работу. Ее зовут Revit. Маленькая история версий: Revit 1.0 появился в апреле 2000-ого года. На сегодняшний день последняя версия имеет нумерацию 2008, но в сути это 10-ка. В течении меньше чем 7 лет Revit стремительно развивался, имея за основу механизм параметрических изменений (Parametric Change Engine). Это дало возможность параметрического моделирования в архитектуре и строительстве. До появления Revit такие возможности были привилегией исключительно машиностроительной отрасли. С 9-ой версии Revit стал платформой, на которой могут работать все архитектурно-строительные проектировщики. Платформа состоится пока из трех продуктов: Revit Architecture 2008, Revit Structure 2008 и Revit MEP 2008. Нумерация такова чтобы понимать какие продукты платформы будут работать вместе, а это значит что, работая с линейкой продуктов 2008 вы сможете сделать все разделы архитектурно-строительного проекта, включая разделы архитектура, конструкции (метал, бетон, дерево), отопление и вентиляцию, водопровод и канализацию и электрику. Но самое интересное, что все разделы делать можно в одном единственном файле, проекте Revit, и то одновременно, если за этим есть необходимость, сохраняя все данные проекта и не меняя их формат. Это является огромным преимуществом платформы Revit, из-за которого на эту платформу уже сегодня переходят целые проектные институты в СНГ.

3dgo.ru: Ваши предпочтения программного обеспечения и что наиболее выгодно приобретать фирмам разного уровня.

Небойша Новкович: Думаю что большое светлое будущее перед платформой Revit. Она позволяет уже сейчас изготовление всей проектной документации, не выходя за рамки ИМЗ (BIM) и не теряя ни зернышко информации. Но в проектной фирме, какого бы она не была размера нужно иметь еще несколько программ, потому что одной программой не охватить весь спектр работ бюро. Autodesk хорошо это знает, поэтому Revit продается вместе с AutoCAD. Кроме программ для проектирования еще будет нужно работать в растровом редакторе Photoshop, в котором обрабатываются результаты всех рендеров. Кстати о рендерах. В Revit имеется встроенный Accurender но для тех, которые предпочитают картинки получать в других программах скажем что надо иметь 3DS MAX (или Autodesk VIZ). Есть и другие моделеры, но думаю что эти два самые распространенные в мире архитектурной визуализации. Одна идея не покидает меня больше года, поделюсь ею с вами: что является самой большой проблемой визуализации? Для меня это длительность рендера. Всегда мы стремились и мечтали о решении, которое бы позволило рендер в реальном времени. В 1996 году работая в Москве, я своими глазами увидел такое решение, даже рукой погладил, было это невероятное ощущение трогать комп стоимостью больше 1 миллиона долларов. Это был сервер Silicon Graphics Onyx, если память не подводит. Вот такое железо позволяло рендер делать в реальном времени. Все это красиво, но нам обычным людям оно недоступно. И вдруг технология рендера в реальном времени стала доступна всем. Появилась программка под названием SketchUp, на сегодняшний день являющаяся продуктом Google-а. Она позволяет делать не-фотореалистичный рендер в реальном времени, прекрасно принимает файлы dwg, созданы экспортом в Revit и лучше всего недорого стоит (относительно). Конечно же SketchUp не является конкурентом MAX-VIZ, он не может делать то что они делают но думаю что стоит обратить внимание на него.

3dgo.ru: Каковы перспективы и тенденции в России и СНГ развития САПР технологий?

Небойша Новкович: Revit платформа набирает обороты, все больше проектных организаций переходит на платформу Revit. Это так в России и в странах СНГ. Говорю из личного опыта, потому что в настоящий момент помогаю нескольким фирмам из Уфы и Алма-Аты внедрить Revit технологию. В будущем ожидаю только ускорения и увеличения количества переходящих компаний. Сейчас как раз время запрыгнуть на этот поезд. Многие фирмы интересуются, кто уже начал проектировать в Revit. В данный момент таких фирм довольно мало, но тот, кто сейчас не перейдет на новую технологию навсегда отстанет от тех первых, пионеров в освоении нового. Процесс перехода сложный, но это всегда было так. Вспомним, как проходил переход на компьютерное проектирование с ручного.

3dgo.ru: Знакомы вы с технологией работы зарубежных компаний?

Небойша Новкович: Мне не приходилось проектировать на зарубежную компанию, но будучи из Сербии и закончив один из сильнейших строительных институтов (Строительный факультет-Белград) могу сравнить то с чем здесь на территории бывшего СССР встречаюсь с тем чему нас учили в Белграде. Чтобы понимать, что за сербское строительство и проектирование надо знать, что наши строители и проектировщики в истории (и сейчас тоже) строили очень много за рубежом: по всему СССР, в Азии, Африке, и так далее. Это мне дает право делать какие-то выводы, и они таковы: технология проектирования на самом деле в разных странах похожа. Отличается только в стандартах и нормативах, но наука одна и та же. Если что-то бросим вверх, оно обязательно упадет назад, на землю и это случается везде, по всему миру, даже в Африке. Стандарты и нормативы в строительстве существуют во всех странах, это вполне нормально. Но таких стандартов, которых придерживаются в странах СНГ, нет нигде в мире. Нас учили думать при проектировании, конечно придерживаясь стандартов, но все-таки у нас была свобода хотя бы оформления документации. Существовали (и существуют) рамки, за которых нельзя было выходить, но внутри этих пределов была полная свобода. Здесь (Украина, Россия, СНГ) такого нет. В Москве, говорят, немного легче, фирмы могут отступить от стандартов и защитить свои стандарты предприятия. У нас в Харькове один большой проектный институт так поступил: создал стандарт своего предприятия, учитывая государственные нормативы там, где это возможно и делая свой там, где это не получалось. Поэтому у них нет проблем связанных с соблюдением стандартов. Думаю, этот подход правильный ведь государственные стандарты созданы, когда вся проектная документация делалась в ручную. Суть сказанного следующая: мы сегодня выбираем технологию проектирования на минимум 10 лет вперед. К этому вопросу надо относится со всей серьезностью. На сегодняшний день вполне вероятно, что некоторые программные продукты имеют легкое преимущество, но будущее (не так далекое как некоторым кажется) однозначно за Revit платформой. Хочу всем сказать: не бойтесь перехода, он всегда будет тяжелым и трудоемким и поэтому сразу надо начать этот процесс. Кто сегодня это поймет, у того всегда будет преимущество первопроходца.

3dgo.ru: Как Вы видите структуру организацию производства средней проектной фирме в России и СНГ?

Небойша Новкович: На что хочу обратить внимание это то, что переход на новые технологии часто создают новые рабочие места, которых до этого не было. Вспомним, когда проектировали вручную нам не были нужны программисты, системные администраторы, тех.поддержка и т. п. Переходя на платформу Revit нам понадобятся специалисты по созданию семейств (библиотечных элементов). Их наличие будет в значительной степени ускорять работу всей команды. И второй момент, очень важный, но часто пренебрегаемый это то, что все мы добываемся успеха благодаря работе всей команды. Не забывайте, вы являетесь членом команды!

3dgo.ru: С чего посоветуете начать организациям в систематизации своего процесса и возможные результаты данной работы?

Небойша Новкович: Чтобы оптимизировать процесс либо внедрить новую технологию проектирования необходимо начать, как при любом проектировании, со съемки, то есть описать все рабочие и проектные процессы конкретной организации. Это не простая задача, которая делается не один день, без которой нет смысла начинать систематизацию. На основании полученных результатов и с помощью консультантов (или своими силами, если они есть) надо определиться с целями и потом сделать план проведения всех мероприятий. Цели нужны и заказчику и консультанту для определения критериев успеха работы. Только в этом случае планирование будет иметь смысла. Часто консультанты (и клиенты тоже) думают, что планы не должны меняться и в этом сильно ошибаются. То, что не должно меняться это цели! Последняя составляющая качественного проведения всех мероприятий это время. Ни одна работа не имеет смысла, если ее не ограничить во времени. В течение выполнения плана внедрения (либо систематизации) план постоянно надо сравнивать с прогрессом и, если это необходимо, его корректировать.

3dgo.ru: Применение САПР дает возможность получать 3D сцены, а каковы возможности в визуализации и применения сцен полученных из САПР программ?

Небойша Новкович: Изначально работа в 3D меня заинтересовала именно возможностью визуализировать несуществующие объекты для показа заказчику. Поэтому я 15 лет назад стал работать в программе 3D Studio, помните такую? С развитием этой программы развивался и я. Когда увидел Revit, то одна из первых вещей которую пробовал, был рендер. С первых дней своего существования в нем был интегрирован Accurender. Это не поменялось до сегодняшнего дня. Accurender в Revit поддерживает raytrace и radiosity, имеет библиотеку и редактор материалов и, что очень интересно (это козырь Accurender из-за которого некоторые архитекторы по сей день работают в нем), библиотеку и мощный редактор растений. Интересно, что его растения, как и натуральные, меняются в зависимости от времени года. Как все знаем, качество визуализации зависит в первую очередь от умения мастера. Accurender не исключение. Секрет хорошей визуализации лежит в качестве применяемых материалов и работе с освещением. Accurender в этом плане не подведет. Если все-таки качество получаемых картинок не устраивает то всегда можно модель экспортировать в dwg файл, его вставить в 3DS MAX в качестве ссылки, в MAX-е назначить материалы, расставить освещение и сделать супер-пупер рендер. Если в геометрии Revit что-то поменяли, заново сделали экспорт в тот же dwg файл и обновили все в MAX. Назначения материалов в нем не поменялись, а новые объекты появились. И так можно делать пока не получим результат который всех будет устраивать. Я как раз предпочитаю такой процесс визуализации

3dgo.ru: Какова совместимость современных программ с Российскими ЕСКД СНИПами и ГОСТами?

Небойша Новкович: На сегодняшний день в Revit платформе существуют определенные проблемы, связаны с оформлением проектной документации. Но я всем задаю вопрос: неужели из-за невозможности получить одну – две ГОСТ спецификации вы готовы отказаться от самой перспективной платформы в мире? Все мы стали настолько ленивыми, совсем забыли, как с компьютерами начинали, сколько ночей проспали за столом, осваивая новые технологии, были от этого в восторге. А сегодня не хотим даже минуты свободного от работы времени вложить в свое будущее. Мы все находимся на большой развилке, не знаем, в каком направлении двигаться. Я для себя принял решение - это платформа Revit. Что решаете вы?

3dgo.ru: Большое спасибо за интересную беседу! Желаем Вам удачи и творческих успехов, будем с нетерпением ждать новых работ.

Небойша НОВКОВИЧ
главный специалист по ПО,
архитектурно-строительное направление
НПП "ТИС", Харьков, Украина
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
ICQ#: 7165073

далее