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

 июл   Август 2019   сен

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

Случайная новость


Приветствую вас, дорогие читатели.

Позвольте представиться, меня зовут Дмитрий Чехлов (aka dimson3d), родился и живу в городе Екатеринбурге, и учусь я на 4-ом курсе «Уральского института бизнеса», по специальности «Информатик-экономист». Но основной целью выбрал для себя компьютерную графику. В своих работах использую в основном Autodesk 3ds Max; Autodesk Maya; Adobe Photoshop и изучаю потихоньку Pixologic ZBrush.

Вы можете задать мне любые появившиеся у вас вопросы, по данному уроку и я постараюсь на них ответить. Мои e-mail и ICQ есть в данных обо мне.

далее