این هم یک پست خیلی قشنگ از دوست خوبم سهیل

 

ساخت  SSS متریال فیزیکی

تفرق زیر سطحی یکی از عناصر مهم در شبیه سازی و رندر بسیاری  از مواد ارگانیک میباشد حتی مقدار بسیار کمی از تفرق تاثیر شگرفی بر هر چه واقعیگرایانه تر شدن مواد ارگانیک مانند پوست دارد بسیاری از از مواد واقعی نور را از سطح خود منعکس نمی کنند بلکه آنرا در زیر سطح خود  متفرق یا جذب می کنند که شبیه سازی  این حالت در کامپیوتر با استفاده از شیوه های معمول نور پردازی ممکن نیست و مستلزم شیوه ایی خاص میباشد که درMental Ray  با استفاده از Shader  های مخصوصی امکان شبیه سازی این حالت ها وجود دارد

Misss_phsical  و Misss_Fast

این دو Shader  دارای ویژگیهای خاصی برای شبیه سازی (Subsurface Scatering) SSS  به دو صورت خاص هستند

·                    Misss-physical   برای شبیه سازی دقیق خاصیت SSS  با استفاده از فوتون ها

·                    Miss_Fast برای شبیه سازی سریع ولی غیر فیزیکی خاصیت SSS  با استفاده از LightMap  

 

 شیدر  Miss-physical حالت SSS  را با استفاده الگوریتم دقیق فیزیکی بر مبنای مکانیسم رخداد این حالت در طبیعت شبیه سازی میکند و هدف آن فراهم آوردن افکت SSS  در مواقعی است که Misss-Fast  شیدر به دلایلی قادر به ایجاد نتیجه مطلوب نمی باشد به عنوان مثال مواقعی که وجود Photon trace  الزامی است  یا حالاتی که فوتون های خارج شده از محیط روی جسم اثر می گذارند به عنوان مثال یک دانه انگور که در این پست سعی داریم با این شیدر  ( Miss_physical )  آشنا شویم

توجه: حتما قبل از مطالعه این پست ، پست SSS   مطالعه شود

 

پخش شدن نور درشیر(  برای درک بهتر عمدا اغراق شده است)

 

با وجود تمام مزیت هایی در  Miss_physical وجود یک مشکل آنرا به روش جایگزین تبدیل کرده است و این مشکل وقتگیر بودن آن است به همین دلیل توصیه می شود از آن تنها فقط در بعضی  از موارد خاص استفاده شود که در زیر بعضی از آنها در زیر لیست شده اند

استفاده از Physical در موارد زیر توصیه می شود

  • زمرد، یشم و سایر مواد معدنی نیمه شفاف ومات
  • شیر ، خون و مایعات نیمه شفاف
  • موادی که نور در عمق آنها نفوذ کرده و متفرق می شود
  • هنگامی که دقت بالا مد نظر باشد

استفاده از Fast در موارد زیر توصیه می شود

  • برگ ، علف ، پلاستیک و ....
  • پوست انسان به خصوص در قسمت گوش
  • وقتی سرعت رندر مد نظر باشد
  • وقتی بهینه سازی حافظه Ram  اهمیت دارد

در خصوص بعضی مواد مانند موم شمع و موادی شبیه در بعضی حالات مثل زمانی که شمع خاموش است یا در محیط نور زیادی وجود دارد نیازی به استفاده از Misss_physical  نیست ولی اگر نور در محیط کم باشد و شمع نیز روشن باشد استفاده از Miss_phisical  الزامی است به هر حال در هنگام کار با SSS  شیدر ها باید توجه داشته باشیم شدت نوری که ما درک می کنیم به دلیل تغییر حساسیت شبکیه به نور در فضاهای نوری مختلف کاملا نسبی است و به عنوان مثال در هنگام روز روشن کردن لامپ اتاق تقریبا بی تاثیر بوده  در حالی که   شب کاملا برعکس است به همین دلیل باید در تنظیم پارامترهای مربوط به شیدر ها بسیار دقت کرد

گام اول

 

یک مکعب بزرگ ساخته و Object  مورد نظرتان را در آن قرار داده سپس یک منبع نور درون مکعب ایجاد کتنید حالا دوربین را نیز وارد مکعب کنید

در این مورد خاص به دلایلی مانند کوچک و بسته بودن محیط ترجیحا از یک PointLight  استفاده شده است ولی اصولا به منظور استفاده از کمترین مقدار ممکن فوتون ها و در نتیجه کوتاهترین زمان رندر بهتر است از Spot light    ایی که دقیقا بروی Object  متمرکز است استفاده شود

 

گام دوم 

ابتدا از Load  بودن MayaToMr.mll اطمینان حاصل کنید سپس RenderOption  را انتخاب کرده وتنظیمات زیر را انجام دهید

  • Render Using = mental ray
  • Caustics on
  • Caustics accuracy = 5000
  • GI on
  • GI Accuracy = 5000

 

 

 

و سپس PoinLight  را انتخاب کرده و در پنجره AttEditor  تنظیمات زیر را انجام دهید

·        Shadow color = 0.35 0.35 0.35

·        Resolution 256~1204

·        Filter Size = 2~4

·        Emit Photons on

·        Photon intensity 5000

·        Caustic Photons 500000

·        GI Photons 500000

 

گام سوم

پنجره  HyperShade  را باز کنید و سپس Creat > Mental Ray Materails > Miss_Physical را انتخاب کنید

تب  Shading Groups    انتخاب کرده حالا روی miss_physical1SG(shadingEngine) دبل کلیک کنید تا AttEditor  مربوط به آن باز شود سپس در این پنجره گره Mental ray را باز کرده  و درکادر مقابل Photon Shader  نامی را که در کادر Materail Shader  نوشته شده است ، بنویسید

 

حالا پنجره AttEditor  را برای شی ای که قرار است نور را متفرق کند باز کنید ومتریال Miss_physical  را به صورت زیر تنظیم کنید

  • Materail  0.5 0.5 0.5
  • Trasmission 0.35 0.35 0.35
  • Index Of Refraction 1.3
  • Absorption coef 0.001 0.002 0.014
  • Scattering coef 0.7 1.2 1.9
  • Scale coversion 10
  • Scattering Anisotropy 0.750
  • Depth 12.000
  • Max Samples 10
  • Max photons 4000
  • Max radius 50
  • Light[0] PointLight1

 

حالا می توانید صفحه را رندر کنید البته توجه کنید نتیجه خروجی بستگی زیادی به اندازه جسم دارد این تنظیمات برای یک جسم با ابعاد 20  سانتیمتری مناسب است 

بررسی پارامترهای Miss_physical

محاسبات لازم برای شبیه سازی تفرق زیر سطحی در Mental ray  به سه بخش تقسیم شده اند که می توان از آنها به صورت جداگانه و یا با هم استفاده کرد

·        Approx multiple Scatter

این شیوه با استفاده از محاسبات جبری دقیق ترین حالت شبیه سازی را بوجود می آورد

·        Approx Single Scatter

بر پایه شدت نور تابیده شده به سطح عمل میکند و نیازی به Photon Map ندارد

·        Approx diffusion

برای  تخمین زدن اثر نور در در لایه زیرین سطح استفاده میشود

 

1-Materail

این پارامتر در واقع همان رنگ پایه ماده میباشد

2- Trasmission

شفافیت جسم یا مقدار نوری که جسم اجازه میدهد وارد سطح آن شود

3-Index of Refraction

ضریب شکست ماده

 

4-Absorption coef و Scattering 

مسافت آزاد میانگین

فرض کنید یک پرنده است  می خواهد از میان یک جنگل حرکت کند متوسط فاصله هایی که این پرنده قبل از رسیدن به یک درخت و در نتیجه تغییر دادن مسیر خود می تواند بپیماید را مسافت آزاد میانگین حرکت آن پرنده می گویند

ضریب جذب و تفرق یک ماده در Mental Ray  عبارتست از عکس متوسط فاصله ایی که یک طیف قبل از اینکه جذب و یا متفرق شود می پیماید یا به عبارت دیگر برابر است با عکس مسافت آزاد میانگین که این مقدار برای هر طول موج متفاوت است

نور مرئی در واقع بازه ای از طیف امواج الکترومغناطیسی بیین400nm  و 700 nm  است  مواد مختلف نسبت به هر  طول موج از امواج الکترومغناطیسی رفتاری خاص نشان میدهند به عنوان مثال آب نور های با طول موج بالا را بهتر جذب میکند (اول قرمز بعد سبز و در اخر آبی) به همین علت در عمق چند ده متری آب مواد قرمز رنگ سیاه دیده میشوند (زیرا نور قرمزی وجود ندارد که آنها منعکس کنند تا قرمز دیده شوند)ولی در همین عمق رنگ آبی هنوز به خوبی قابل تشخیص است 

 

 

 در Mental Ray   تنها سه نور اصلی و وجود دارد و بقیه نورها ازترکیب همین سه نور بوجود می آیند (RGb) سه کادر جلوی Absorption coef و Scattering در واقع عکس میانگین فاصله ازاد هر نور است سمت چپ برای نور قرمز ، وسط نور سبز ، راست نور آبی توجه کنید که واحد این فاصله میملیمتر میباشد در ادامه برای درک بهتر به مثال های زیر توجه شود

 

   

Absorption coef      2    0.5     0.2

در مورد بالا ابتدا نور قرمز سپس نور سبز و بعد از آن نور آبی درون ماده جذب شده است  با عکس کردن ضرایب مسئله روشن تر میشود نور قرمز پس از طی تقزیبا 0.5 میلیمتر جذب میشود نور سبز پس طی تقربا 2میلینمر و آبی 5 میلیمتر

 

 

Scattering coef   1   0.250   0.120

 

در این مورد نیز نور قرمز و سبزهر یک پس از طی یک میلیمتر و 4 میلیمتر  در زیر سطح ماده پخش شده اند ولی مقدار زیادی از نور آبی پس از ورود به ماده به دلیل کم بودن ضریب تفرق و کوچک بودن جسم از طرف دیگر ماده خارج شده است

5-Scale Conversion

این پارامتر در واقع همانطور که از نام آن پیداست بیان کننده ضریب تناسب شی می باشد که می بایست با توجه به اندازه شی تنظیم شود به عنوان مثال برای یک لیوان که 18 سانتیمتر ارتفاع ولی به صورت یک مدل 180 سانتیمتری  طراحی شده است باید Scale Conversion را تقربا روی  10 تنظیم کرد البته تغییر این نسبت میتواند جلوه های بصری جالبی بوجود بیاورد

توجه : چون به صورت پیش فرض یک واحد مایا برابر یک سانتیمتر است معمولا به صورت عادی Scale Conversion    روی 10 تنظیم می شود 1سانتیمتر = 10 میلیمتر پس در نتیجه در مثال بالا باید Scale Conversion  روی100 تنظیم شود( 10*10)

6- Scattering Anisotrop

 بیان کننده اینست که فتون ها بعد از تفرق تمایل به حرکت در کدام جهت دارند ۱ برای هم جهت بودن با فتون متفرق شده و -۱ در خلاف جهت آن