Автор: mancunian

Автор: Dead

Автор: toSter

Руководство по YafaRay

« Background settings (настройки фона)

Оглавление

VOLUMETRICS (ВОЛЮМЕТРИКИ)

Введение

Волюметриками (от слова Volume – объём) называется особая способность YafaRay воспроизводить взаимодействие света с мелкими взвешенными в объёме атмосферы частицами, сосредоточенными в определённой области. Наиболее часто наблюдаемый в жизни эффект волюметрики — свет, проникающий сквозь взвеси пыли в комнате и образующий видимый поток. YafaRay использует физически корректную модель рендеринга волюметрики и обеспечивает возможность моделировать не только правдоподобные «пучки света», но и также дым, облака, туман и прочие волюметрики.



Основы
В этом разделе мы рассмотрим общие принципы рендеринга волюметрики в YafaRay. Специфические параметры и настройки будут рассмотрены ниже.

Технология
Чтобы рендерить волюметрику в YafaRay необходимо подготовительная работа. Кратко технология выглядит так:



1. В поле Volume Integrator секции World в раскрывающемся списке (по умолчанию None) выберите пункт Single scatter (Одинарное Рассеивание).
2. Создайте объект в форме параллелепипеда (Add> Mesh> Cube) и отмасштабируйте в объектном режиме. Этот объект будет выступать в роли контейнера для эффекта волюметрики.
3. Выберите объект-контейнер и в секции Object/Light/Camera нажмите кнопку Enable volume (Активировать объём)
4. Убедитесь, что по крайней мере один источник света освещает моделируемый волюметрик.

Типы волюметриков

Важной характеристикой управления объёмной среды,определяющей её конечное визуальное представление является плотность. Интуитивно понятно,что большая плотность,означает большую концентрацию взвешенных частиц в области концентрации объёмного эффекта и более явное его визуальное выражение. Тем более управление плотностью необходимо для рендеринга негомогенных сред с переменной плотностью, таких как облака или дым.

В YafaRay есть три различных типа волюметрики, основанных на различных алгоритмах управления плотностью сред:

UniformVolume: (Однородный объём) — среда однородной плотности. Применяется для тумана, дымки, пыли и т. д.:



ExpDensityVolume: (Объём экспоненциальной плотности) — среда, похожая на UniformVolume, но плотность которой уменьшается вверх по направлению оси Z. Применяется для наземной дымки, позёмки, поверхностного тумана и т. д.:



NoiseVolume: (Процедурный объём) — волюметрик, управляющий плотностью среды с помощью процедурных текстур Blender. Применяется для облаков, дыма и т. д. Хотя этот метод является больше имитацией по сравнению с генераторами плотности реалистичного дыма или облаков, отсутствующими пока в YafaRay:



Один из этих трёх типов плотности моет быть выбран для зоны волюметрики при активации кнопки Enable volume.



Теперь рассмотрим более детально настройки и параметры.

Volume Integrators (Интеграторы объёма)

Панель Volume Integrators находится в секции Settings интерфейса YafaRay внизу, под зоной настроек параметров фона. Здесь находится пока единственный интегратор Single Scatter (Одинарное рассеивание). Его настройки относятся к глобальным параметрам расчёта волюметрики. Установки этих параметров способны оказывать значительное влияние на время рендеринга и важны с точки зрения баланса качество-скорость.



Step Size: Этот параметр — основной в настройке точности рендеринга эффекта объёмной среды. Рассмотрим пример сцены с объёмной средой, камерой, объектом и источником света:



Лучи (синий цвет) трассируются из камеры сквозь объёмную среду. Те фрагменты лучей, которые проходят сквозь неё в границах контейнера, разбиваются на дополнительные отрезки с шагом, задаваемым параметром «Step size» (В Blender-единицах — BU). От каждого шага-отрезка трассируются лучи к источникам света сцены (красный цвет). По длине луча и изменению его свойств средой вычисляется количество света, достигающее источников света от каждого отрезка. Вычисление изменения освещённости каждым отрезком называется ослаблением (attenuation). Из этих данных расчитывается общее значение освещённости для трассируемого луча.

Таким образом о параметре шага Step Size могут быть сделаны следующиевыводы:

• Уменьшение значения означает большее количество шагов вдоль расчётного луча и большее количество вычислений значения ослабления. Это даёт большую «подробность» вычислений, более точный результат за счёт, естественно, увеличения времени рендеринга.
• Большая длина участка трассировки в толще объёмной среды означает большее количество расчётных отрезков ослабления и требуют больше вычислений, чем более короткие участки. То есть, чем больше геометрический размер контейнера объёмной среды, тем дольше время рендеринга.

Другие настройки параметров Volume Integrator

Рассмотрим оставшиеся настройки, влияющие на визуализацию объёмных сред:

• Adaptive: оптимизирует некоторые вычисления степпинга ослабления для метода просчёта волюметрики NoiseVolume, что позволяет в некоторых ситуациях сократить время рендеринга. Не оказывает влияния на итоговое качество картинки.
• Optimize: Вычисление ослабления является довольно ресурсоёмким и иногда долгим процессом. Кнопка Optimize позволяет ускорить просчёт с помощью технологии предвычислений ослабления по трёхмерной сетке из точек, нанесённой на весь объём волюметрика целиком. Вычисляется ослабление в каждой точке, затем данные интерполируются. Эти значения используются для назначения ослабления шагам луча трассировки вместо непосредственного расчёта ослабления от каждого шага. Эта функция очень полезна для того, чтобы уменьшить, время рендеринга для волюметриков NoiseVolume и ExpDensityVolume.
• Att. Grid Resolution: Разрешение сетки ослабления. Поскольку сетка ослабления интерполируется, то низкие значения Att. Grid Resolution могут привести к потере детализации в затемнённых зонах. Для некоторых волюметриков значение равное 2 или 3 будет вполне достаточно, для более тёмных может понадобиться его увеличить.

Примеры



Пример1: На картинке слева волюметрик выглядит зернистым из-за слишком высокого значения Step size=0.5. Более мелкий шаг (0.1) исправляет проблему, но время рендеринга увеличивается (в 4 раза в данном случае).



Пример 2: Волюметрики со значениями Att. Grid, равными 1, 3 и 5. И ещё один с отключённой опцией Optimize для сравнения. Отметьте улучшение детальности в тенях с повышением значения Att. Grid. Но даже в случае Att. Grid=5, время рендеринга было в три раза ниже, чем в последнем случае при выключенном параметре Optimize.

Ниже — пример настройки текстур для приведённых выше примеров:



Общие характеристики волюметриков

Волюметрики характеризуются общей формой и особенностями объёмного эффекта. Действие эффекта волюметрики вычисляется только внутри объекта-контейнера, позволяющего определять размещение в сцене. Когда объект-контейнер выделен, то в секции Objects интерфейса YafaRay становятся доступны настройки особенностей рендеринга волюметрики при нажатии кнопки Enable volume.

Некоторые примечания по области волюметрики:

• Размер области волюметрики оказывает прямое влияние на время рендеринга. Из описания параметра StepSize ясно, что больший контейнер потребует большего количества расчётных шагов вдоль расчётного луча, чем меньший контейнер. Таким образом важно для рендеринга волюметрики сохранять объекты-контейнеры как можно меньшими по размеру.
• Как уже упоминалось в роли контейнеров выступают объекты в форме параллелепипеда (кубический меш). Контейнеры не могут быть повёрнуты в пространстве. Их рёбра ДОЛЖНЫ быть параллельными глобальным координационным осям!

Absorption and Scattering (Абсорбция и Рассеивание)

В секции Objects интерфейса YafaRay, при нажатии кнопки Enable volume становятся доступны настройки, специфические для каждого типа волюметрики (UniformVolume, ExpDensityVolume, NoiseVolume). У каждого типа свой набор контролирующих параметров, но есть два базовых параметра, общих для всех типов волюметрики. Это абсорбция (sigma_a) и рассеивание (sigma_s)

• sigma_a — (абсорбция или поглощение) — свойство объёмных сред поглощать некоторое количество проникающего света. Свойственно разным средам в разной степени, например чёрный дым от огня обладает большой степенью поглощения.
• sigma_s — (рассеивание) — свойство частиц объёмных сред рассеивать некоторое количество проникающего света. Рассеивание происходит, когда луч света, проходящий через объёмную среду сталкивается с частицами и отклоняется ими от первоначального пути. Рассеивание оказывает влияние на видимость из камеры. Лучи, первоначально трассируемые к камере, отклоняясь не попадают к ней, а лучи, первоначально трассируемые мимо неё — наоборот могут попасть. Таким образом формируется видимый эффект. Например эффект видимого пучка света.

Примеры:



Пример 3: Слева — волюметрик с назначенным значением только для поглощения (sigma_a=0,5; sigma_s=0) имеет вид чёрного дыма, справа с добавленным значением рассеивания (sigma_a=0,5; sigma_s=0.05) имеет более плотную и сложную структуру.

Текстура, используемая в примере 3:





Пример 4: Эффект видимого конуса света от ИС типа Spot. Отметьте как освещаемый объект блокирует падающий свет, создавая затенённые области в объёмной среде, а также отметьте взаимодействие в ней цветных ламп.



Пример 5: Эффект рассеивания объёмной средой света от плоскостных ИС типа Area. Отметьте, что такой мягкий свет рассеивается средой в более широких пределах.

Настройки для разных типов волюметрики

Рассмотрим различные типы волюметрики и связанные с ними параметры настроек.

UniformVolume

Производит эффект однородной плотности в пределах контейнера



Настройки для этого типа волюметрики ограничены уже рассмотренными настройками поглощения и рассеивания.

ExpDensityVolume

Производит эффект волюметрики с уменьшением однородной плотности среды по высоте, вдоль направления положительной оси Z. Уменьшение плотности производится в виде экспоненциальной функции, контролируемой параметрами высоты (Height) и резкости перехода (Steepness)



Данный тип волюметрики используется для воспроизведения эффектов типа стелющегося тумана над землёй, где туман у земли имеет большую плотность.

В дополнение к настройкам поглощения и рассеивания (Absorption – то же, что sigma_a, Scatter – sigma_s) имеет следующие настройки:

• Height (Высота) — характеризует высоту однородной области волюметрика, до той отметки, с которой начнётся уменьшение плотности. Большие значения означают большую плотность слоя над землёй.
• Steepness (Резкость перехода) — контролирует, как резко изменяется переход между зонами волюметрика с высокой плотностью и нулевой плотностью.

Примеры:



Пример 6: Здесь H-Height, S-Steepness. Заметьте, что увеличение значения H даёт большую плотность тумана над землёй. Уменьшение значения S даёт более протяжённый по высоте и более плавный переход от плотной среды к прозрачной.

NoiseVolume

Этот тип волюметрики позволяет управлять изменением плотности объёмного эффекта с помощью процедурных текстур. При этом текстура пересчитывается в маску изменения плотности, где тёмным зонам текстуры соответствуют участки волюметрика с низкой плотностью, а светлым зонам — участки высокой плотности среды. Это позволяет моделировать среды с переменной плотностью — такие как облака, дым, пар и т. д.

Настройки NoiseVolume:



NoiseVolume имеет следующие специфические настройки:

Sharpness: (Резкость) — регулирует резкость границ между областями с высокой и низкой плотностью. С высокими значениями волюметрик будет выглядеть более жёстким и контрастным по краям.
Cover: (Покрытие) — определяет какому проценту волюметрика с низкой плотностью будет установлено значение нулевой плотности. Шкала значений Cover регулируется от 0 до 1. Чем выше значение, тем большим участкам процедурки с низкой плотностью будет присвоена нулевая плотность, а значит волюметрик будет выглядеть более «разреженным», иметь больше пустот.
Density: (Плотность) — глобальный коэффициент плотности. Иногда при значении по умолчанию 1 структура волюметрика может выглядеть слишком плотной при подходящей процедурной текстуре. Регулировка этого параметра позволит назначать плотность в желаемых пределах.

Примеры:



Пример 7: Иллюстрация действия параметров Sharpness и Cover (S=sharpness, C=cover). Ниже — пример настроек процедурной текстуры для этого примера:



Процедурные текстуры для волюметрики типа NoiseVolume

Процедурные текстуры Blender используются для управления плотностью среды и определяют как будет выглядеть эффект. Имена текстур имеют временные ограничения, поэтому повторим ранее приведённую важную информацию:





Все параметры настроек, относящиеся к использованию процедурных текстур для NoiseVolume, могут быть найдены в группе кнопок панели текстур Blender (F6). Любая процедурная текстура, поддерживаемая YafaRay, может использоваться как текстура для NoiseVolume. Больше информации относительно YafaRay и процедурных текстур смотрите в разделе текстур данного руководства.

« Background settings (настройки фона)

Оглавление