Можливості mental ray

Можливості Mental Ray

Отже, мова піде про небезизвестного рендер "mental ray" і 3D Studio Max, а точніше, їх спільному "творчості". Але для початку з'ясуємо, як справляється з завданнями прорахунку сам Max.

Default Scanline A-Buffer Render

Якщо ви пам'ятаєте, 3D Max, а точніше, його вбудований рендер, завжди лаяли за "пластмасові" одержуваних при візуалізації сцен. Хоча останнім часом ситуація сильно змінилася і Scanline Render видає цілком "переварювані" речі. Але в основному це заслуги Raytrace'ра від Blur Studio, з недавніх часів міцно "вшитого" в тіло всіма улюбленого пакета. Трасувальник променів (Raytrace'р) бере на себе такі завдання, як розрахунок карт відображення / заломлення на основі фізичних законів поведінки світлового потоку в різних середовищах (рідина, скло, дзеркальна поверхня і т.д.). За допомогою Raytrace Material, або використовуючи Raytrace Map в створюваному матеріалі, можна отримати, наприклад, цілком реалістичне скло або хромовану ложку. погравши з параметром просвечиваемости (Translusency) можна створити "живу" свічку.

Награвшись досхочу і трохи звикнувши до всього пишності "фотореалістичного" прорахунку сцен, заснованого на реальних законах фізики, починаєш замислюватися: а чи так хороші і реалістичні всі ці речі? Давайте придивлятися.

Якщо хто-небудь вважає, що я "занадто багато чого хочу від життя", нехай першим кине в мене камінь :) - істина дорожче! А ось вам і "життєвий досвід":

Зобов'язаний зробити застереження: це mental ray! (Далі - MR)

Отже. де ж "собака порилася".

Чого Max (мається на увазі базова версія, без додаткових плагінів, як наприклад, RadioRay від Digimation) ніколи не вмів і не вміє по сей день, так це працювати зі світлом. Щоб домогтися потрібного результату, деколи доводиться годинами "ставити" світло, використовуючи масу Omni, Spot та ін. Його джерел, хоча за логікою речей досить одного-двох. Робота прямо-таки для маніяків, але діватися нікуди.

Основна маса проблем при постановці світла виникає саме з тінями, при тому, що загальну освітленість сцени і окремих її об'єктів контролювати куди простіше. Джерела світла в Max'е забезпечують реалізацію двох типів тіней: Shadow Maps і Ray-Traced Shadows. Розглянемо, в чому полягає їх відмінність.

Shadow Maps (тіньові карти)

Shadow map - карта (текстура), яку генерує рендер під час попереднього проходу сцени (pre-rendering'а). Shadow map не реагує на колірний відтінок прозорого або напівпрозорого об'єкту. З іншого боку, за допомогою shadow map можна отримати м'які розмиті тіні, чого не зробиш, використовуючи ray-traced тіні. Shadow map - карта, яку проектує направлене джерело світла. Цей метод забезпечує м'якші переходи між тінями і освітленими ділянками сцени і швидший рендеринг, ніж ray-traced.

Ray-Traced Shadows (тіні на основі трасування променів)

Ray-traced shadows прораховуються і Рендер майже таким же способом, що і зображення, що формуються в векторних програмах малювання, і, як наслідок, є незалежними від дозволу. Ray-traced shadows завжди мають різкі кордону, що може бути перевагою чи недоліком, в залежності від бажаного ефекту. Рендер генерує ray-traced shadows, простежуючи шлях світлового потоку, що випускається джерелом світла. Ці тіні більш точні, ніж shadow map. Наприклад, тільки ray-tracing може генерувати точні тіні від прозорих і напівпрозорих об'єктів, враховуючи їх колір.

Ясність внесли, але на чому зупинитися. ) Адже, зробивши вибір, доводиться чимось нехтувати, або ухіщряются до неподобства, і в підсумку - незадовільний результат.

А уявіть тепер абсолютно "чесні" ray-traced тіні з м'якими розмитими краями. реалістично освітлену сцену, всього лише з одним джерелом світла. відблиски, що відкидаються блискучими предметами (без особливих витрат). і це - не межа фантазії, які не проекція сну, що не потік свідомості - це "Луч розуму".

MR - самостійний (незалежний) програмний продукт, який використовується для візуалізації (рендеринга) тривимірних сцен. Його можна підключити до Max'у, як плагін, використовуючи т.зв. "3D Studio MAXR Connection to mental rayR" від Discreet. При цьому, в Preference Settings, в розділі Rendering / Current Renderer з'являється новий рендер - mental ray. З цього моменту можна рендерить з Макса безпосередньо в MR, або створити за допомогою транслятора mi2-файл, який містить опис сцени для подальшого прорахунку.

Mental ray призначений для моделювання реальних джерел світла, а також для динамічного прорахунку проходження світлового потоку (фотонів) через різні природні середовища і розподілу освітленості з урахуванням фізичних властивостей поверхонь.

MR використовує такі методи рендеринга, як алгоритм "растрової рядки" (scanline) для первинного візуального визначення поверхонь і алгоритм "поділу подвійного простору" (BSP / binary space partitioning) для визначення вторинного світлового потоку. MR підтримує поділ вторинного світлового потоку і "тенеобразующімі" потоку, для прискорення розрахунку тіней. MR відтворює "відблиски" (сaustics) і симуляцію "глобального освітлення" (global illumination), використовуючи для їх реалізації так званий "метод фотонного текстурирования" (Photon Mapmethod).

Ray-traced Reflections and Refractions (відображення і заломлення)

Mental ray може генерувати відображення і заломлення на основі трасування променів, простежуючи хід променя з джерела світла, відповідно до фізичними законами. Швидкість прорахунку віддзеркалень і тіней контролюється "глибиною сліду" (trace depth), яка обмежує число відображень і (або) заломлень світлового потоку.

Ідеологічно MR raytracer нічим не відрізняється від MAX'овского, але результати прорахунку сцен говорять про те, що з точки зору "математики" обчислень перший набагато краще (див. Результати рендеринга сцен з ложками і шейкером).

Mental ray renderer крім shadow map тіней може генерувати тіні трасуванням променів, причому як з жорсткими краями, так і з м'якими.

Motion Blur (розмиття переміщається об'єкта)

Motion Blur - спосіб підвищити реалізм анімації, моделюючи роботу справжньої камери. Швидкість спрацьовування затвора камери (витримка) впливає на одержуване зображення, і якщо відбувається активна зміна плану при відкритому затворі, то зображення на плівці виходить змазаним.

Хочеться відзначити, що реалізація motion blur від MR істотно відрізняється від стандартної (природно, в кращу сторону). MAX реалізує цей ефект після рендеринга, не враховуючи характеру руху об'єктів і "забуваючи" про тіні. З тим же успіхом до прорахованою сцені можна застосувати ефект motion blur в Photoshop'е.

Depth of Field (глибина різкості)

Depth of field - спосіб, що емулює глибину різкості (фокусна відстань) реальної камери, при цьому об'єкти, що потрапили в фокус, мають чіткий вигляд, а не потрапили виглядають розмитими.

Тут додати нічого, реалізація DOF MR схожа c MAX'овской.

Caustics - світлові плями, що відкидаються одним об'єктом на інший в результаті віддзеркалення або заломлення променя. Можна створювати Caustics, викликані багаторазовим відображенням і / або заломленням, Caustics, які самі по собі будуть відображенням або заломленням, об'ємні Caustics.

Area Lights (НЕ точкові джерела світла)

Area Light - джерело світла, емітер якого може приймати форму, відмінну від точки - сфера / циліндр (Omni Light) або прямокутник / диск (Spot Light).

MAX Connection to MR додає два нових джерела світла - Area Spot Light і Area Omni Light. Ці по-справжньому об'ємні "світильники" виконані більшого реалізму, ніж стандартні.

Global Illumination (глобальне освітлення)

Global illumination - повна, матеріально і фізично правдоподібна симуляція, за допомогою якої можна змоделювати будь-яку комбінацію розсіювання, проблисків, дзеркального відображення і трансмісії.

У цій сцені використовувався лише один "світильник" типу Area Omni Light. Для точної настройки освітлення використовується закладка Indirect Illumination Params у властивостях джерела світла, де встановлюються потужність джерела і кількість що випускаються фотонів.

Крім усього іншого, MAX Connection to MR виробляє модифікацію MAX'a, оновлюючи властивості наявних об'єктів:

- нові властивості об'єктів (Object Properties)

Як бачите, нічого хитрого - об'єкти "навчилися" еміттірованних / сприймати Caustics і Global Illumination, а також бути видимими (чи ні) безпосередньо і в дзеркалі.

- нові властивості джерел світла

Можете встановити потужність "ліхтаря", кількість фотонів для Caustics і для Global Illumination.

І кілька слів про матеріали. Mental ray renderer трактує матеріали і карти зафарбовування Max'а тим же самим способом, що і default 3D Studio MAX scanline renderer; правда, є деякі винятки, але про них - нижче. Якщо ж рендер MR не розпізнає карту зафарбовування або матеріал об'єкта, то просто "зафарбовує" його непрозорим білим. Це може статися при використанні матеріалів-плагінів сторонніх виробників.

Чи не підтримувані матеріали:

Чи не підтримується лише використання Raytrace карти в компоненті відображення (reflection) Matte / Shadow матеріалу. Замість цього можна використовувати Reflect / Refract map або Flat Mirror map.

В даний час Raytrace матеріал не працює з рендером MR, а то б я запропонував на ваш суд обрахувати їм сцену зі свічок. Замість Raytrace material можна використовувати Reflect / Refract map або Flat Mirror map в компоненті відображення і (або) заломлення.

Крім цього є обмеження на використання MAX'овскіх шейдеров матеріалів - MR не підтримує Strauss shader. Але всі інші: Anisotropic, Blinn, Metal, Multi-Layer, Oren-Nayar-Blinn і Phong - працюють як годинник.

І нехай вас не лякають ці маленькі перешкоди, я впевнений, будь-якому дизайнерові / 3D-графіку / аніматору вистачить волі для творчості.