АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

Стекло, которое не бьется

• Все журналы \ Номер 20/243 `2003 от 19.05.2003 \ Стекло, которое не бьется

Сергей БОНДАРЕНКО, Марина ДВОРАКОВСКАЯ blackmore_s_night@yahoo.com

Среди большого числа работ профессиональных 3D-художников наибольший интерес всегда вызывают те, в которых изображены стеклянные предметы. А самые известные производители 3D-софта демонстрируют возможности своих продуктов, производительность рендеров на примере картинок с большим числом отражений и преломления лучей света.

Для того чтобы созданное в 3D стекло выглядело реалистичным, над ним нужно хорошенько попотеть. Подбирать «методом научного тыка» настройки рендера очень трудно, ведь для просчета каждого из вариантов потребуется довольно много времени. Поэтому кроме большого желания и художественного вкуса, для создания отменного стекла вам понадобятся элементарные знания физики. Давайте вспомним что-нибудь из школьного курса. Ну, скажем, фразу «угол падения равен углу отражения» или понятие «коэффициент преломления» (на этом месте можно сделать небольшую паузу, выпить чаю и освежить память).

Теперь, когда вы уже почти готовы снова сдавать экзамен по физике, напомним вам также, что коэффициент преломления напрямую зависит от типа материала. Если мы решили создавать стекло, значение коэффициента будет одно, если бриллиантовое кольцо — совсем другое. Таблицу с соответствующими значениями можно найти в любом справочнике, но если вам лень искать, то можете воспользоваться этой кратким перечнем.

А теперь, когда мы подкованы теоретически, самое время перейти к практике. Попробуем получить в 3D Studio MAX стеклянный бокал и просчитать его двумя разными рендерами. Но сначала поработаем над моделью.

Создадим в окне проекции Left L-образную форму сплайна. Теперь на закладке Modify командной панели необходимо выбрать режим редактирования вершин (vertex), после чего выделить угловую вершину. Перейдем в настройках сплайна на свиток Geometry и, воспользовавшись кнопкой Fillet, закруглим угол нашей кривой. Теперь применяем стандартный максовский модификатор Extrude, задаем ему некоторое значение и в свитке Rendering отмечаем опцию Generate Mapping Coords. Созданная нами «загогулина» :-) будет выполнять роль фона сцены. Чтобы наблюдать ее в окне проекции, необходимо либо назначить отображение обеих сторон материала (опция 2-Sided). Либо в свойствах отображения окна проекции (клик правой кнопкой мыши по заголовку окна вьюпорта Configure…, закладка Rendering Method) установить режим Force 2-Sided.

Бокал будем создавать методом вращения сплайнового профиля будущей модели вокруг некоторой оси. Для этой цели воспользуемся еще одним стандартным модификатором —Lathe. В окне вьюпорта Front нарисуем ломаный сплайн таким образом, чтобы его форма приблизительно напоминала половинку бокала. Если сейчас применить модификатор Lathe, то объект, который мы получим, будет иметь слишком угловатые грани, поэтому форму сплайна необходимо переделать, избавив ее от острых углов. Делается это точно так же, как и тогда, когда мы закругляли угол на L-образном сплайне. Переходим в режим редактирования вершин, выделяем по очереди каждую точку излома нашего сплайна и при помощи инструмента Fillet округляем углы. В итоге мы придем к тому, что изображено на рисунке (рис. 1).

После того, как сплайновый профиль будет готов, можно применять стандартный максовский модификатор Lathe. По умолчанию ось вращения проходит через середину сплайнового профиля, и поверхность вращения будет мало чем напоминает бокал. Для того чтобы сместить ось вращения на самый край, нужно нажать кнопку Min в группе настроек Align свитка Parameters. Теперь наша модель полностью готова.

Что ж, самое время заняться материалами. Для моделирования стеклянных изделий в 3D используется огромное число шейдеров и даже специальный тип материала —Glass. Кроме этого, существует много способов для имитации прозрачных материалов. Остановимся на некоторых из них.

В популярном сегодня рендере для 3D Studio MAX Brazil от Splutterfish применяется новый тип материала —Brazil Glass, который позволяет управлять большим количеством настроек материала типа «стекло». Если его использовать в сцене, это позволит более корректно и с большей скоростью визуализировать прозрачную поверхность. Пользователь может управлять параметрами отражения и преломления поверхности. Brazil Glass понимает два шейдера —Phong и Blinn.

Другой тип материала, добавляемый Brazil, —Brazil Basic Mtl — также позволяет создать реалистичное стекло. Делается это следующим образом. Используя «горячую» клавишу М, вызовем настройки редактора материалов. Там выберем тип материала Brazil Basic Mtl и установим такие его характеристики: значение параметра Specular Level (яркость блика) —190, величина Glossiness (величина блика) —60.

Также не следует забывать, что стекло обязано быть двусторонним, поэтому в свитке Basic Parameters для отображения обеих сторон нашего материала должна быть включена опция 2-Sided. В свитке Raytracer Controls необходимо включить режим отображения прозрачных теней Transparent Shadows, а также отметить «галочкой» опцию Prevent Internal Reflections. Для того чтобы придать стеклу большую реалистичность, используем в качестве карты отражения Reflect стандартную процедурную карту Falloff. Текстуру для фоновой модели можно создать на основе стандартного типа материала Standard. При этом параметры SpecularLevel и Glossiness лучше всего установить на ноль.

После «разборок» с материалами можно наконец переходить к просчету картинки. Прежде чем делать финальный рендеринг, обратите внимание на некоторые настройки рендера Brazil. Кнопкой F10 вызывается окно с настройками рендеринга Render Scene. В свитке Current Renderers, в строке Production, выбираем вместо Default Scanline Renderer «бразильский рендер» и жмем OK. После этого переходим на свиток Brazil: Image Sampling и устанавливаем: Min Samples=0 и Max Samples=2. Эти значения определяют степень сглаживания рисунка.

В 3D-вакууме наш бокал будет выглядеть неестественно. Причин тому много, и одна из них — отсутствие какого-нибудь отражения. Действительно, что может отразиться в стекле? В реальном мире мы, например, могли бы увидеть отраженные двери в кухню или распахнутое на улицу окно, на худой конец, самого себя :-). В виртуальном мире 3D ничего подобного нет, поэтому приходится хитрить. Позади виртуальной камеры размещаются любые объекты таким образом, чтобы их отражение было видно после рендеринга. Так как стекло — не зеркало, то нам трудно отчетливо разглядеть, что именно отражается — двери, окна или только объекты, слабо их напоминающие. С ролью таких «потемкинских деревень» отлично справится даже обычная плоскость.

Помимо этого, существует еще уйма способов «оживить» стеклянное изделие. Одно из них — применение в настройках материала текстуры, созданной на базе файла HDRI (High Dynamiс Range Image). Формат HDRI содержит информацию о количестве света. Каждый пиксель такой картинки фиксирует вместо экранных цветов (как это делают обычные растровые Bitmap) интенсивность излучения. Польза от HDRI немаленькая, так что если вы не слышали об этом формате ранее, присмотритесь к нему повнимательнее :-) — он может пригодиться во многих сценах. Любой предмет, имеющий отражающую поверхность, смоделированный при помощи HDRI, будет выглядеть очень реалистично. Кроме того, HDRI можно использовать в отражающих и преломляющих материалах либо применять в сценах при моделировании дневных источников света.

Однако вернемся к нашему случаю. Если вы собираетесь отрендерить сцену с HDRI, у вас обязательно должен быть установлен соответствующий плагин (HDRI) Importer/Exporter от SplutterFish (он поставляется вместе с рендером). Для получения красивого эффекта назначим в качестве текстурной карты Environment карту Bitmap, в которой укажем путь на диске к какому-нибудь HDRI-файлу. Кнопка Setup позволяет варьировать параметры этого формата (рис. 2). В основном настройка будет сводиться к тому, чтобы сделать этот эффект ярче или темнее. Разница одной и той же сцены с использованием HDRI и без него — очевидна. Как видно на рисунках 3 и 4, отсутствие HDRI делает стекло более мрачным и тяжеловесным. Темные участки стеклянной поверхности HDRI светлит, что придает реалистичность изображению.

3Dшники часто любят спорить между собой, реалистична картинка или нет. И, пожалуй, нет такой работы, которая понравилась бы всем без исключения. Поэтому многие пытаются отрендерить одну и ту же картинку разными способами, чтобы выбрать самый лучший вариант.

Что ж, поступим так и мы тоже и просчитаем бокал еще и рендером Vray от Chaosgroup (рис. 5). Напомним, что для этого нам нужно будет вернуться к «голой» модели бокала — Vray не понимает «бразильских» материалов. В качестве карты преломления (Refraction) назначим бокалу«родную» текстурную карту рендера —Vray Map. Кроме этого, можно использовать предлагаемый Vray тип материала VrayMtl.

Подробно останавливаться на настройках рендера не будем, поскольку мы уже писали о его возможностях по созданию рефлективной и рефрактивной каустики (см. МК, № 8 (231)).

Объективно о качестве полученного изображения судить трудно, так как для разных типов рендеров источники света должны располагаться слегка по-иному, да и алгоритмы визуализации трехмерных объектов имеют принципиальные отличия. По нашему мнению, Brazil Render просчитывает преломления несколько быстрее, чем это делает Vray. Вместе с тем, во втором случае сцена часто выглядит более реалистично в основном за счет качественного сглаживания (antialiasing).

За сим оставляем выбор за вами и идем пить шампанское из двух отличных бокалов, которые нам удалось создать. Один с помощью Vray, другой — посредством «Бразилии». Чего и вам желаем.

Идёт загрузка...

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:
Введите символы или вычислите пример: * Обновить