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[Vray] Effetti di dispersione interna (SSS )

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Effetti di dispersione interna (sub-surface scattering) con materiali VRay

Vlado (tradotto da rIO)

post-530-1093600512.jpg

Effetti di dispersione interna (sub-surface scattering) con materiali VRay.

Traduzione di Corno "rIO" Dario, originally wrote by Vlado at VRay Render.

Molta gente parla ultimamente di cose quali assorbimento, traslucentezza, o dispersione interna (da qui in poi sub-surface scattering o dispersione interna n.d.rIO). Lo scopo di questo tutorial e' quello di darvi un'idea di cosa siano questi effetti e di come simularli con VRay.

Avremo a che fare esclusivamente col materiale di VRay, una buona parte diquesti effetti e' possibile ottenerla anche col le mappe di Vray (VRay map).

Questa e' la scena con cui lavoreremo per la maggior parte del tutorial (click per una versinoe ingrandita). Notare che la teiera non e' quella standard di max, in quanto quella standard ha dei buchi, cosa sconsigliabile. Questa teriera e' invece una superficie chiusa.

basicView.jpg

Click qui to per scaricare la scena.

Tutti gli effetti elencati sono degli effetti interni - hanno a che fare con la luce che passa dalla superficie degli oggetti verso il loro interno (e nuovamente ne esce n.d.rIO).

Rifrazione

L'effetto interno (sub-surface) piu' semplice e' la rifrazione. In VRay tutti gli effetti sub-surface sono delle modifiche di questo effetto base. Per rendere la nostra teiera refrattiva, impostate il colore refrattivo del materiale a qualcosa diverso dal nero, un grigio medio ad esempio. Il risultato dovrebbe essere qualcosa di simile :

basicRefraction.jpg

Se impostiamo l'indice di rifrazione (IOR) a 1.0 otterremo un caso particolare della rifrazione - la trasparenza, che ha questo aspetto :

basicTransparent.jpg

Una cosa molto importante da notare nella precedente immagine e' che l'ombra della sfera non e' visibile, anche se e' proiettata sulla teiera. Questo avviene perche' il materiale della teiera e' impostato per default a "double-sided" (appare identico da ambo i lati n.d.rIO). Cio' nonostante,e questo e' importante,per un gran numero di effetti interni saremo interessati a cosa avviene sul lato esterno delle superfici, anche se le staremo inquadrando dall'altro lato. Per questo motivo disabilitiamo il parametro Double Sided del nostro materiale. Questa volta otterremo la seguente immagine :

singleSided.jpg

Una versione modificata della rifrazione e' la "glossy refraction" (rifrazione lucida), anche chiamata frosted o blurry refraction.(o rifrazione ghiacciata o sfocata) Questo tipo di rifrazione e' causata dai raggi di luce rifratti che vengono dispersi dalla superficie dell'oggetto.

(i raggi di luce cambiano velocita/direzione cambiando il mezzo in cui vengono trasmessi. Passando dall'aria al vetro ad esempio cambiano direzione, e' per questo che vediamo gli oggetti "distorti" attraverso il vetro o l'acqua, questo fenomeno e' detto rifrazione. Per via della rifrazione alcuni raggi vengono dispersi durante il passaggio nel materiale, questo fenomeno e' detto dispersione. n.d. rIO)

Nei materiali VRay la quantita' di dispersione e' controllata dal parametro refraction Glossiness. Quando il parametro e' impostato ad 1.0 il materiale produce una rifrazione perfetta, quando il parametro e' a 0.0 il materiale produce una completa dispersione in tutte le direzioni allinterno dell'oggetto. Ad esempio impotando la refraction glossyness a 0.6 otterremo il risultato seguente. Notare come tutto cio' che si vede attraverso la teiera appare sfocato. (Notare che le glossy refractions tenderanno a produrre delle caustiche se usate con la GI. Se questo effetto non e' intenzionale bastera' abilitare le caustiche nei parametri del renderer, senza abilitare le caustiche per ogni singola luce).

glossyTransparent.jpg

Assorbimento (nebbia)

L'assorbimento avviene quando l'interno di un'oggetto non e' compeltamente trasparente, ma assorbe la luce mentre essa lo attraversa. L'effetto e' che l'oggetto sembra fatto di nebbia, dove le parti piu' sottili sembrano piu' trasparenti di quelle spesse. In VRay questo effetto e' controllato tramite il parametro Fog Multiplier (Moltiplicatore Nebbia). Impostiamo per un momento la rifrazione ad un colore bianco e rimettiamo la glossyness a 1.0 (in modo da ottenere un oggetto idealmente perfettamente trasparente). Impostaiamo il colore della nebbia ad un blu chiaro (RGB 200, 226, 247). Potremo per cui impostare l'effetto nebbia usando il Fog multiplier. Notare che il colore della nebbia e il suo moltiplicatore dipendono dalle dimensioni dell'oggetto. Oggetti piccoli sembreranno piu' trasparenti, mentre oggetti grossi sembraranno opachi.

transparentFog.jpg

Fog transparency = 1.0

transparentFog1.jpgFog transparency = 0.1

In teoria il colore della nebbia dovrebbe influire anche sul colore dell'ombra. In questo caso potete ottenere la colorazione abilitando la Translucency (traslucentezza o translucidita') del materiale :

fogTranslucent.jpg

usando esclusivamente gli effetti elencati sin qui, e' possibile ottenere dei risultati piuttosto interessanti. Ecco alcune combinazioni di glossy refractions, nebbia e differenti indici di rifrazione.

mix1.jpg

mix2.jpg

mix3.jpg

mix4.jpg

mix5.jpg

Dispersione interna (Sub surface Scattering)

La dispersione interna (da qui Sub Surface Scattering, SSS n.d.rIO) avviene quando un materiale non solo assorbe la luce, ma la disperde al suo interno (la fa rimbalzare in varie direzioni). Al momento VRay simula esclusivament un singolo rimbalzo all'interno del mezzo (matriale). Andremo ad analizzare gli effetti del SSS sulla scena seguente. C'e' una luce omni con delle ombre di VRay piazzata sopra al cubo (notare ceh sarebbe stato possibile utilizzare le shadow maps). Cliccare qui per scaricare la scena di partenza.

basicsss.jpg

Ecco i passaggi che trasformeranno il materiale del cubo in un materiale che disperde la luce. (Questo suonava mlto meglio in inglese! n.d.rIO)

Prima di tutto, disabilitate Double-sided. Poi dovremo abilitare la rifrazione, per cui impostate il colore della rifrazione a RGB (85, 85, 85). Il risultato di queste operazioni dovrebbe assomigliare a questo :

sss_step1.jpg

Successivamente, rendiamo la rifrazione glossy (lucente) - ad esempio impostando la glossyness a 0.4 :

sss_step2.jpg

Poi abilitiamo la Translucency :

sss_step3.jpg

Non e' impressionante (non ancora), ma ci sono due cose da notare - il cubo appare leggermente piu' chiaro, ed inoltre l'ombra e' trasparente (per via anche del colore della nebbia impostato a bianco). Impostiamo dunque il fog color (colore della nebbia) a RGB (105, 150, 115) ed il suo moltiplicatore a 0.3. A questo punto dovremmo ottenere il risultato seguente:

sss_step4.jpg

Notate come le ombre siano piu' scure (se le ombre sono troppo trasparenti si possono usare le shadow maps). Abbiamo quasi finito ora. L'effetto di dispersione interna (sub surface scattering) e' gia visibile, ma e' troppo lieve per essere chiaramente visibile (come accade solitamente in natura). Per rendere l'effetto piu' evidente, basta aumentare il moltiplicatore della luce del materiale (nota bene, non il moltiplicatore della luce omni!) sino a 15.0 :

sss_step5.jpg

Notate come ora la parte superiore e gli spigoli del cubo siano piu' chiari, questo perche' la luce penetra all'interno della superficie. Gli spigoli sono piu' chiari perche' ho utilizzato la GI (con el mappe irradiance maps, mappe di irradiazione), come ho fatto per le immagini precedenti. Ecco come appare l'immagine senza GI:

sss_noGI.jpg

Si puo' controllare quanto la luce scenda in profondita' nell'oggetto aggiustando il valore dello spessore (thickness) Questo e' quello che otterremo impostandolo a 20.0:

sss_step6.jpg

Notate come l'oggetto sembri piu' "morbido" e come la luce gli passi attraverso piu' a fondo. La nostra immagine finale, con la GI attivata, avra' questo aspetto. Clicca qui per scaricare la scena finale.

sssFinal.jpg

Di seguito alcune immagini che mostrano l'effetto della glossy refraction su oggeti translucidi; la GI e' stata disabilitata e la nebbia e i moltiplicatori della lce sono leggermente cambiati, in modo che le differenze siano piu' visibili (Il moltiplicatore della luce e' 30.0 e il moltiplicatore della nebbia e' 0.1). Da notare come l'immagine contiene meno rumore al salire della glossyness.

sssGlossiness0.jpg

Glossiness 0.0

sssGlossiness2.jpg

Glossiness 0.2

sssGlossiness4.jpg

Glossiness 0.4

sssGlossiness6.jpg

Glossiness 0.6

sssGlossiness8.jpg

Glossiness 0.8

sssGlossiness999.jpg

Glossiness 0.999

Di seguito un'altro set di immagini, che mostrano gli effetti del parametro spessore (Thickness) (il moltiplicatore della luce e' sempre a 30.0, quello della nebbia e' ancora a 0.1, la glossiness refraction e' a 0.8) Osserviamo bene l'ombra proiettata dalla sfera. Aumentare lo spessore a valori piu' alti di 60.0 non produrra' alcun cambiamento, dato che diverra' piu' grande delle dimensioni del cubo.

sssThickness01.jpg

Thickness 0.1

sssThickness02.jpg

Thickness 2.0

sssThickness10.jpg

Thickness 10.0

sssThickness20.jpg

Thickness 20.0

sssThickness30.jpg

Thickness 30.0

sssThickness60.jpg

Thickness 60.0


Modificato da luhna

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Le immagini seguenti mostrano l'effetto dell'indice di rifrazione (IOR) sull'effeto di traslucidita (translucency) (Lo spessore thickness e' impostato a 20.0, mentre glia ltri parametri sono invariati). Questo sarebbe maggiormente visibile in un'animazione nel quale il cubo viene inquadrato da angolazioni differenti.

sssIor10.jpgIOR 1.0

sssIor12.jpgIOR 1.2

sssIor16.jpgIOR 1.6

sssIor20.jpgIOR 2.0

sssIor30.jpgIOR 3.0

sssIor50.jpgIOR 5.0

Parametri avanzati per la dispersione interna

Sino ad ora non abbiamo mai toccato i due parametri rimanenti per il SSS : il coefficente di dispersione (scattering coefficent) e il coefficente di avanzamento/arretramento. (forward/backward coefficent). Per dimostrare il loro effetto, useremo la scena seguente (cliccare qui per scaricarla).

advsssFront.jpg

Vista dal lato illuminato (fronte)

advsssBack.jpgvista dal lato in ombra (retro)

Se apriamo il material editor, noteremo un materiale chiamato Translucent. Applicatelo al box. Se eseguite il render delle due viste otterrete il seguente risultato. Notare che se osserviamo il lato in ombra, potremo vedere l'ombra sfocata del cilindro passare dall'altro lato del box.

advsssFront1.jpg

Lit side

advsssBack1.jpg

Shadowed side

Ora impostiamo il parametro forward/backward a 0.0. Dovremmo ottenere il risultato seguente. Da notare come il lato illuminato e' piu' scuro e il lato in ombra e' piu' chiaro. Questo perche' il materiale ora disperde la luce in modo che essa "viaggi" all'interno del materiale (forward scattering).

advsssFront2.jpgLato illuminato advsssBack2.jpgLato in ombra

Impostiamo ora il valore di forward/backward a 1.0 e renderizziamo nuovamente. Questa volta il risultato e' l'esatto contrario - il alto illuminato e' diventato ancora piu' luminoso, e il lato in ombra si e' scurito. Questo perche' la luce e' dispersa in modo da viaggiare indietro verso la sorgente (backward scattering).

advsssFront3.jpgLato illuminato

advsssBack3.jpgLato in ombra

lasciamo il parametro forward/backward a 1.0. Andremo ora a fare delle prove col coefficente di dispersione (scattering coefficent). Il suo valore di default e' 0.0, di seguito quel che otteniamo con questo valore:

advsssFront4.jpg

Se impostiamo questo parametro ad 1.0, otterremo il seguente risultato. Notare come la dispersione e' completamente scomparsa, e otteniamo un oggetto particolarmente piatto (e poco interessante).

advsssFront5.jpg

Ulteriori esempi

Di seguito altri esempi con parametri differenti:

sss_laser.jpg Il cubo e' illuminato da una singola luce direzionale (spot light) con un leggero decadimento (falloff).

marble.jpg Un tentativo di rendere un marmo.

morton.jpgmorton_nosss.jpg

Un eseperimento con una scena standard di Max 3.1 - con e senza dispersione interna.

morton_green.jpgmorton_green_nosss.jpg

Lo stesso esempio ma con una mappa verde.


Modificato da Bebo

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