Lom a odraz světla v 3D Studiu Max - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Navigace:  » Úvodní stránka  » Rubriky  » 3D grafika  

5. srpna 1999, 00.00 | Nástin možností simulace odrazu a lomu světla v 3D Studiu Max verze 2.5

Tipy do 3D Studia max v2.5+
dil 1.

Lom a odraz svetla

---

S lomem svetla se ve skutecnosti setkavame velice casto. Svet, ktery nas obklopuje je plny zajimavych optickych (svetelnych) efektu a mnoho z nich se snazi grafici (a obzvlaste ti '3d') napodobit. Casto pomuze nejaky ten figlik, protoze ne vsichni si muzeme dovolit koupit kazdy hyper-realisticky plugin do sveho oblibeneho programu a s jeho pomoci pak tvorit ty nejuzasnejsi efekty. Casto vsak lze podobnych efektu docilit nejakym trikem. 3D Studio k vyuziti takovychto oklik primo vybizi. Samo se jimi jen hemzi. Ne vzdy se totiz na simulaci realistickych efektu musi pouzit prave raytraceovani (ktere stejne ve verzi 2.5 neni dotazeno do konce - viz sekce POKROCILI). K dispozici v zakladni (pluginy neprecpane) verzi mame na vyber takoveto typy map pouzitelne v nasi siuaci:

• Reflect /Refract
• Raytrace
• Thin wall refraction
• Flat mirror

Prestoze lze vsechny tyto mapy priradit jak polozce Reflect v Material editoru tak i polozce Refract, mapy Thin wall refraction a obzvlaste Flat mirror maji sve omezeni. Pro zacatecniky jen pripomenu, ze polozka Reflection se pouziva k vypoctu prispevku okolnich teles na vzhled povrchu (vidime jejich odrazy) a polozka Refraction se pouziva k vypoctu lomu svetla (kapka vody, sklo..) avsak pouze pri pohledu na dany objekt - tudiz efekt lupy (mam na mysli 'zhusteni' svetelnych paprsku za lupou) se musi pouze napodobovat a to se silnymi omezenimi. Obecne se pri zkoumani lomu svetla v MAXu vyplati ecperimentovat s ruznymi nastavenimi IOR (index of refaction - index lomu). Jeho hodnotu pro nektere materialy najdete v matematicko-fyzikalnich tabulkach, nebo v HELPu v MAXu. Hodnota 1.0 ma nulovy efekt.

Nyni k praktickemu pouziti: ke kazde mape uvedu jeji klady a zapory a ukazi prakticke (a doufam efektivni) uplatneni..

---

Reflect/refract
Mapa se diky svoji univerzalnosti da pouzit jak pri simulaci lomu, tak odrazu. Kladem je rychost vypoctu pri pouziti mene objektu (nevyplati se nasazovat ji do deste stribrnych lesknoucich se kulicek), zaporem vsak nedostatecna realisticnost v jistych situacich diky pouzite metode vypoctu. V principu Mapuje na objekt 6 map (2D map) stejnym zpusobem jako se mapuje pomoci UVW souradnic typem mapovani 'Box mapping'. Ve verzi 2.5 podporuje Max nacitani jiz predem vyrenderovanych map (tzv. 'Cubic maps') (pro usetreni casu pri opakovanem renderovani kde se nezmenilo okoli,ale pouze objekt, na ktery se odrazy mapuji). Tytez mapy se daji pomoci MAXe vytvaret.

V pricipu nam nic nebrani priradit nektere konkretni pozici (nahore, dole, vpravo, vlevo, vpredu, vzadu) treba texturu (napr podlaha) a na nasem objektu se bude odrazet tato textura, zde treba zespoda. Mapa se diky pouzite technologii nehodi pro iregularni (zvrasnene, drsne, hrbolate) povrchy jelikoz nereprodukuje verne lokalni zmeny tvaru objektu (a tudiz vzhedu odrazu/lomu)
zpet nahoru

---

Raytrace
Mapa je ze vsech vyse uvedenych 'nejpoctivejsi'. Je v podstate pouze derivatem raytrace materialu, ktery je dodavan standardne s MAXem ve verzi 2.5, avsak do verze 2.0 jej (tento material) lze ziskat z internetu. Mimochodem, vetsina (drtiva) pluginu z verze 2.0 funguje i ve verzi 2.5, avsak kompatibilita do nastupujici verze 3.0 neni (a nebude) zachovana, tudiz grafikum, kteri se rozhodnou pro "upgrade" nezbude nez sehnat si svoje oblibene pluginy znovu (at uz jakoukoliv cestou). Zalezi take na tom, do jake miry vyjdou vstric velke spolecnosti produkujici pluginy vstric svym zakaznikum, a budou poskytovat prechod na novou verzi zdarma, nebo budou vyzadovat nejake penize ... uvidime. Ale zpatky k Raytrace mape. Muzeme ji bud primo urcit jakou cinnost ma vykonavat (jestli vypocitavat lomy nebo odrazy) nebo to nechat na jeji vlastni detekci. Tato mapa ma spoustu nastavitelnych parametru, a pro jejich popis zde neni misto, ale doporucuji vam si pohrat s nastavenim optimalizaci (antialiasing,iterace atp..). Obcas to urychli vypocet az o 100%. Zvlaste pak simulace lomu je casove velice narocna, proto pro nahlad radeji vypinejte veskery antialiasing. Pro podrobny popis parametru doporucuji prostudovat prislusne polozky v HELPu.
Shrnuti: pro:realisticnost proti:rychlost!

srovnani metod: prvni obrazek IOR=1.6 druhy pak IOR=1.1
sklenicka vlevo Raytrace, vpravo Reflect/Refract

 

odraz :prvni obrazek Reflect/Refract druhy obrazek Raytrace - rozdil je zrejmy

ukazka aplikace Raytrace a Flat mirror map

zpet nahoru

---

Thin wall refraction
Tato mapa se temer vyhradne prirazuje k polozce Refract a diky svemu jednodussimu charakteru se snad ani jinam nehodi (rejpalove urcite pookreli). Simuluje efekty typu sklenene desky posouvajici se po papire apod. V podstate pouze posouva pixely pod objektem o dany offset a pripadne muzete jeste volit znasobeni efektu Bump map mapy. Obecne se tato (bump) mapa pouziva velice casto pri simulaci nerovneho povrchu diky sve casove (a pametove) nenarocnosti, jelikoz se aplikuje az na objekt pri samotnem renderingu.
vyhoda:rychlost! nevyhoda: omezeni efektu

ukazka efektu:

a nastaveni :

zpet nahoru

---

Flat mirror
Tato mapa se pouziva temer vyhradne pro objekt zrcadla diky sve jednoduchosti a tedy rychlosti vypoctu. Ma vsak jedno podstatne omezeni. Muze byt prirazena pouze planarnimu (plochemu) objektu a tedy pouze ploskam, ktere lezi v jedne rovine. (U objektu Editable mesh a pri pouziti modifikatoru edit mesh muzeme pouzit fukce Make planar na sub-object selekci FACEu (plosek).
vyhoda:rychlost! nevyhoda: omezeni na rovne plochy

ukazka efektu s troskou Bump mapy:

a opet nastaveni:

zpet nahoru

---

Pokrocili
V teto rubrice bych chtel trosku podrobneji rozebrat problematiku lomu svetla a efektu s tim spojenych. Jelikoz je na trhu nekolik pluginu, ktere dosahuji vysokeho stupne realisticnosti diky pouziti komplikovanych fyzikalnich modelu (napr Mental Ray (pouzity jako raytracer v programu Softimage) nebo Raygun). Zmineny Mental Ray umi dokonce poctive pocitat tzv Caustic - zmena intanzity osvetleni na zaklade lomu svetla (lupa). Zatim jsem se vsak nesetkal se softwarem (pluginem) ktery by uspokojive resil sireni svela globalne (spojeni Radiozity, raytracingu a reseni distribuce energie techto svetelnych paprsku ve scene, vicenasobne lomy uvnitr objektu diky vnitrnim porucham v krystalove strukture, kazum apod.). Zkuste napriklad vytvorit realisticky diamant, ktery by se choval stejne (rozkladal bile svetlo na jednotlive monofrekvencni slozky nebo napr. obycejny skleneny hranol. Odraz svetla take neni uspokojive resen - napr plosne svetlo osvetlujici kout skrze odraz v zrcadle. Pravda je vsak i takova, ze grafici se podobnym 'oriskum' vyhybaji jak cert krizi - a snazi se (pokud jsou do daneho kouta zahnani) tyto efekty nejak 'obalamutit'. K prostudovani doporucuji tutorial nazvany "Faking caustic", ktery se potuluje po internetu na mnoha strankach zabyvajicich se 3D Studiem Max - nejsem si jisty, ale namatkou zkuste Max 3D anebo hledejte v Altaviste
zpet nahoru

Autor se omlouva za jakekoliv nepresnosti a omyly kterych se mohl dopustit pri psani tohoto textu.
Ondrej Marek 1999