Объемный свет в mental ray
В стандартных атмосферных эффектах 3d Max есть возможность визуализации объемного света, когда лучи источника света будут видны на сцене, но при пользовании mental ray возникают проблемы при назначении данного эффекта фотометрическим источникам света, а при использовании фотометрической экспозиции эффект не действует. Тем не менее в mental ray данный эффект можно достичь использованием эффекта причастных сред, когда выделенный объем сцены воспринимается, не как набор фигур в вакууме, а с учетом рассеивающих характеристик заполняющей среды.
Плюсы данного подхода:
- работа с фотометриками, включая свет mr Sun, IES Sun.
- визуализация в фотометрической экспозиции
- Визуализация эффектов непрямого освещения (GI и каустики)
- более быстрый расчет
Небольшой минус эффекта, это несложная подготовка сцены.
Урок может быть выполнен начиная с восьмой версии 3d Max, а возможно и на более ранних, но особенности интерфейса и файлы сцен предназначены для 3d Max 2009. Все операции производятся при активном рендере mental ray.
Подготовка к использованию эффекта причастных сред.
Для использования эффекта причастных сред, на сцене должен присутствовать источник света (а иначе зачем мы все это делаем) и нужно отделить объем сцены, где данный эффект будет наблюдаться. При отделении объема необходимым условием является наличие ширмы между камерой и визуализируемым объектом, ширме должен быть назначен шейдер объема – Parti Volume (physics). Задняя часть сцены тоже отделяется ширмой- задником, роль задника могут выполнять и объекты сцены, которые находятся за отделенным объемом. Необходимость в заднике можно понять, взглянув на сцену из окна просмотра камеры – если в камеру попадает фон сцены, то задник необходим, если фон заслоняет объект сцены, то задник, как правило, не нужен (если только в целях экономии времени рендера, так как чем больше объем, тем дольше расчет).
Наглядно необходимые элементы сцены:
На данной сцене визуализируется фотометрический источник света с эффектом причастных сред. Между ИС и камерой установлена ширма в виде обычной плоскости. Обратите внимание, что нормали ширмы должны быть обращены к сцене, а не камере.
Просмотреть направление нормалей и при желании их перевернуть можно путем конвертирования ширмы в мэшь:
Правый клик по выделенному объекту, конвертировать в редактируемую сетку:
Далее войти в редактирование, выделить все полигоны ширмы и активировать пункт отображения нормалей:
Если нормали обращены не в сцену, значит, их нужно перевернуть – спускаемся в свитке, ниже и жмем клавишу Flip:
Источник света от фона сцены отделяет задник (если бы у меня за источником находилась стена дома, то необходимость в заднике отпала бы).
Материал ширмы:
Для ширмы должен быть назначен полностью прозрачный материал (чтобы не портить вид сцены). Для этого выбираем материал «mental ray» и в слоты Surface и Shadow (тени ширма тоже не должна отбрасывать) назначаем шейдер – Transmat (physics). Данный шейдер не имеет настроек.
В слот Volume назначается шейдер Parti Volume (physics).
Материал для ширмы готов.
Материал задника достаточно сделать только прозрачным, то есть в слот Surface и Shadow назначить Transmat (physics), необходимости в шейдере объема нет.
Поскольку ширма теперь будет всегда перекрывать в окне просмотра вид из камеры, то это внесет небольшие проблемы к позиционированию объектов сцены и настройки ракурса, если такая проблема возникла, то отображение ширмы необходимо сделать в виде габаритного контейнера. Для этого нажмите правой кнопкой мыши по ширме и выберете пункт настроек объекта – «object properties», активируете закладку «General», нажмите метку «by Object» и поставьте галку на пункте «Display as Box»
Все настройки по приданию источникам света объема, мы будем проводить в шейдере Parti Volume (physics).
Настройка Scatter color, можно сказать будет самой востребованной, она определяет рассеивание света и настраивается под каждую сцену и положение камеры, цвет в слоте выполняет как бы эффект фильтра - чем темнее цвет, тем темнее на сцене. Как правило, используются варианты значения серого цвета от 0,5 до 0,01. данный параметр подбирается практически.
Параметр Extinction – затухание показывает поглощение света атмосферой. Для имитации источников света в воздухе, данный параметр менять не нужно. Минимальное значение 0,001 вполне корректно. Значение 0,002-0,003 оправдывает себя, когда дополнительно визуализируются фотоны GI, более высокие значения подойдут для имитации света в воде или сильном тумане.
Итак, сделаем несколько рендеров и настроем параметр Scatter color.
Результат работы сцены на вышеприведенной схеме:
Слева визуализация фотометрического источника света холодного белого цвета (6000к), справа теплого (4000к)
И визуализация ИС с назначенной картой IES:
Далее в настройке шейдера идут параметры характера рассеивания – r, g1, g2.
В разрезе темы урока и визуализации объемного света, данные параметры можно не редактировать и пользоваться установленными по умолчанию, или использовать несколько готовых вариантов:
Рассеивание по Релею : R = 0,5 G1 = - 0,46 G2 = 0,46 дает наиболее равномерное рассеивание характерное для чистых газовых атмосфер.
Рассеивание Ми, туманное: R = 0,12 G1 = - 0,50 G2 = 0,70 – рассеивание характерное для атмосфер содержащих взвесь из мелких капель воды - туман
Рассеивание Ми, темное: R = 0,19 G1= -0,65 G2=0,91 – рассеивание для плотного тумана или задымленных сред
Для тех, кто хочет самостоятельно попрактиковать опишу назначение этих параметров поподробнее:
Если рассматривать атмосферу (объем, в котором распространяется свет) в виде массива частиц (молекулы газа, капли воды, частицы дыма) то луч света, проходя сквозь этот массив, взаимодействует с этими частицами и соответственно меняется характер рассеивания света. Рассеивание в этом случае описывается фазовой функцией Хеньи-Гринштейна и Шлика. Где параметр g это величина рассеивания в полусферу вокруг точки паления света. В нашем случае рассматривается рассеивание в обеих полусферах, поэтому используются два параметра g1 и g2. Отрицательные значения параметра обозначают рассеивание назад (внутренние), положительные – вперед (внешнее)
Параметр r показывает степень смешивания g1 и g2 – при r = 0 используется только g2 при r = 1 используется только g1
фазовая функция Хеньи-Гринштейна (XГ):
P(j) = 1 - g2 / ( 4p x ( 1 + g2 - 2g x cos j )1.5)
Отношения для двух полусфер:
ХГ(g1) + (1 – r ) x ХГ(g2)
Значения параметров r, g1, g2 находиться от 0 до 1, неправильно установленные параметры (завышение, несбалансированность) приводят к появлению артефактов или нерабочему эффекту.
Следующий параметр Non Uniform – значение выше нуля активирует в области распространения света неоднородности: значение от 0 до 1 активирует степень неоднородности, значение более 1 усиливают эффект свечения ( значение от 1 и выше недокументированно)
Параметр Height ограничивает действие эффекта на определенную высоту сцены, при этом для работы данного параметра необходимо переключить Mode в единицу, при mode = 0 высота не учитывается.
Далее настройки качества Min и Max Step Length – максимальный и минимальный шаг выборки, для расчета эффекта. Мой совет – сразу отредактируйте данные параметры, иначе