Sklo nejmenšího odporu - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

18. června 2009, 00.00 | Na diskuzním serveru cgtalk.com, sekci CINEMY 4D probíhala debata na téma skla v CINEMĚ 4D bez modulu Advanced Render a tak jsem také přispěl svou troškou do mlýna. Troškou velmi jednoduchou až triviální, založenou na primitivním triku.

Co budeme potřebovat. V zásadně skoro nic, jen nějakou skleničku, vlastně jakoukoliv a také vhodnou HDRi mapu. Osobně jsem využil mapu vytvořenou Maxonem a umístěnou v knihovně CINEMY 4D R 11, sekce Materials/HDRi. A tím jsme si odbyli vše, co jsme si museli v úvodu říci...

Vizualizace skla, značka: nahatá

V úvodu jsme si zmínili cože vlastně všechno budeme potřebovat a nyní bychom si asi měli náš výčet dokončit. S ohledem na zadání, které bylo zaměřeno na „katalogové“ vizualizace, je totiž pravdou, že není zapotřebí takřka ničeho, a dokonce ani světel (jakkoliv jsem je úplně v prvopočátečním testu pro onoho uživatele použil). Naším cílem je slušný výsledek za slušný čas, výsledek který nadále můžeme, pokud budeme chtít, ještě upravit v nějaké post produkční aplikaci.

Prvním naším krokem tedy bude, že si vypneme automatické světlo v nastavení renderingu. Není zapotřebí, není vlastně zapotřebí žádného světla. Další, co si připravíme, je náš objekt, který budeme chtít renderovat a jeho vzhled ponechám na každém z Vás, protože jeho tvar není z pohledu naší situace naprosto podstatný. Co ale podstatné je, je nastavení kamery.

Obecně vzato bychom vždy měli uvažovat nad tím, jaký objektiv bychom v jaké situaci použili v reálné světě. V této situaci, při fotografování nějakého menšího předmětu asi můžeme bez obav tvrdit, že asi vezmeme většinou zavděk nějakým sklem s delší ohniskovou vzdáleností, než záklaďákem, a tak si i kameru v CINEMĚ 4D připravíme podle tohoto tvrzení. V uvedeném příkladě je použita kamera s ohniskovou vzdáleností okolo 105 jednotek.

Pokud máme nastavenou kameru v poloze odpovídající našim představám (zaměřenou samozřejmě směrem k objektu, který chceme vizualizovat), pustíme se do dalších příprav. S ohledem na situaci můžeme použít dvě cesty, cestu pozadí, nebo cestu zahnutého „plátna“ zadní stěny a podlahy. Využil jsem v tomto případě cestu druhou, ačkoliv by šly použít obě.

V případě tohoto pozadí potřebujeme krychli, ze které smažeme všechny nadbytečné stěny tak, aby nám vznikl objekt ve tvaru velkého „L“. Měli bychom pro jistotu správně zarovnat normály objektu, aby tyto směřovaly směrem ke kameře, a následně si upravíme polohu a velikost objektu tak, aby na něm stála naše/vaše sklenička a zároveň tento objekt zaobíral celou plochu pozadí.

Vybereme si hranu spojující oba polygony tvořící velké „L“ a tuto hranu pomocí funkce Zkosení (Bevel) v režimu Bézier zkosíme v dostatečném počtu segmentů. Vznikne nám tak objekt pozadí, na který si připravíme materiál pozadí.

Když pozadí, tak pozadí. Materiál bude velmi jednoduchý a není třeba se nějak obávat. V zásadě nám bude stačit jen směs několika přechodů s důmyslněji řízenou odrazivostí. Barvy samotné jsou jistě otázkou vkusu, ale když již jsme u toho...

Přechody jsem použil dva a následně jsem je smíchal pomocí Fůze. Můžeme také použít shader Vrstvy, je to v tomto případě zcela jedno. Ve spodním podkladovém shaderu jsem využil přechod 2D-U s tmavě šedomodrou a světle šedou barvou (49, 54, 65 a 180, 180, 180) Přechod má nastavené drobné turbulence.

S podkladovým přechodem jsem míchal přechod se čtyřmi rohy a to pomocí režimu krytí Měkké světlo (opakuji ale, že nastavení barev pozadí je opravdu na Vás a Vašem citu). I tento přechod byl laděn do šedých tónů s barvami 95, 95, 95 / 0, 0, 0 / 74, 80, 84 / 121, 123, 123.

Další kanál, který je vhodné aktivovat, je kanál odrazivosti. V mém případě jsem opět v tomto kanálu využil shader Přechod a to typu 2D-V s tím, že spodní partie byly odrazivé a horní nikoliv. Shader jsem v tomto případě ladil podle směřování kamery tak, aby byly odrazivé plochy jen v prostoru pod skleničkami. Pokud by byla situace složitější, promítal bych uvedený kanál pomocí shaderu Projektor podle UV s tím, že celý materiál má projekci čelní. Musel bych v takovém případě připravit i UV mapu, ale to je otázka na pár vteřin, protože objekt je skutečně velmi primitivní.

Tedy zdůrazňuji, že je důležité nastavit projekci materiálu jako čelní (v tomto případě). Mimo to na objektu scény vytvoříme vlastnost kompozice, ve které aktivujeme volbu „Zahrnout pozadí“.

A co je ještě zapotřebí pro dokončení přípravy scény? Vlastně velmi málo, jen zmíněná HDRi mapa, která bude simulovat odrazy a celkové okolí. V uvedené ukázce jsem využil mapu s číselným označením 024 již výše uvedené knihovny Maxonu (najdete v prohlížeči obsahu). Aplikace materiálu byla zcela jednoduchá, tedy použil jsem jej jen na objekt Obloha a ten jsem ponechal jak je. Jediné co můžeme případně upravit je gammut a expozice načtené mapy (gammut jsem nastavil na standardní hodnotu 2,2).

A objekty scény jsou skoro hotové. Až na jeden jediný objekt, který nám bude simulovat nějaké okno. Tímto objektem může být jen jednoduchý objekt Rovina umístěný tak, aby se odrážel na povrchu naší skleničky (můžete použít nástroj Osvětlení, je to pro umístění objektu velmi šikovný nástroj, jen s tou podmínkou, že je zapotřebí vypnout volbu omezující jeho funkčnost jen na světla). Tomuto objektu vytvoříme také materiál konstruovaný z jednoho jediného kanálu – kanálu Svítivosti o vyšší intenzitě jasu. Tím jsme si všechny podmínky scény splnili...

A střepy přinášejí štěstí, i skleněné?

Co nám zbývá je nastavení materiálu skla, což není práce nikterak složitá. Sklo v nové CINEMĚ 4D R11 nepotřebuje definovat barvu, protože je zde efekt Absorpce. Vlastnosti interakce se světlem také nemusíme řešit (odlesk, barva odlesku, iluminační režim), ostatně žádné světlo nepoužijeme, a tak nám zbývají pouhé dva kanály, průhlednost a odrazivost. Ostatní je nadplán a vlastně není zapotřebí, pokud použijeme (hrbolatost, případně povrchovou úpravu), tak nic nezkazíme, ale opravdu nezbytné to není.

Průhlednost a možná i odrazivost

Průhlednost ponecháme na bílé barvě a ve 100% jasu, protože prostup budeme definovat jinak. Nastavíme si totiž Absorpční barvu na přirozeně „skleněně“ zelenou a také nastavíme vhodnou délku absorpce. Zde je těžké radit, protože tento parametr závisí na celkové velikosti scény, a tak je nutné jen ladit podle Vašeho modelu.

Další, co bychom měli nastavit, je drobounké rozostření průhlednosti. Ano, zpomaluje to výpočet (čím vyšší hodnoty tím více, navíc čím vyšší intenzita rozostření tím je zapotřebí vyšší hodnotu vzorků). Aktivujeme parametry Celkové interní odrazivosti a také Výstupních odrazů. Ujistíme se, že je také aktivní Fresnel odrazivosti, a že je nastaven na 100%... Na něco jsme zapomněli. Na zásadní parametr, kterým je parametr IOR, tedy index lomu světla u skla. Ten je, pokud se podíváme do všech možných tabulek, 1,5 až 1,9, můžeme tedy zadat hodnotu 1,5. Více http://cs.wikipedia.org/wiki/Index_lomu

Aktivujeme další kanál, tentokrát Odrazivost. Ono, upřímně řečeno, v případě skla to není ani zapotřebí, protože odrazivost sama o sobě je definována již u průhlednosti, ale v tomto kanále můžeme definovat nezávisle rozostření odrazivosti, a tak i zde nastavíme nepatrné rozostření.

Další kanály

Další kanály nejsou nezbytné, to jsme si již řekli. Ale co je podle mého docela dobrým zvykem, i na zcela hladké povrchy, používat trochu té nerovnosti. Pokud je UV mapa, pak v rámci normálových map, pokud není, můžeme vzít zavděk prostou hrbolatostí, jakkoliv ji nemám rád, a volumetrickou projekcí.

Že to není reálné? Omyl, naopak. Jakákoliv „hladká“ plocha je trochu nerovná, a kdo jezdí metrem ví, že jeho hlava, tělo, či poměry končetin, mění své velikosti podle toho, kde zrovna stojí (pravda, starší vozy před rekonstrukcí měly zábavnější skla než nové, či po rekonstrukci).

Proto můžeme do kanálu Hrbolatosti načíst shader Šum a upravit mu jeho velikost do značných rozměrů. Bude vytvářet pozvolné mírné nerovnosti. A tento šum můžeme mixovat s dalším šumem, který bude naopak malý celkově, ale také zásadně protažený ve vodorovném směru (obou) a zmenšený ve svislém směru. Tím se vytvoří „vodorovné“ mírné zvlnění, které je často patrné u laciného litého skla. Uvedený shader můžeme násobit se shaderem předešlým, a také jej můžeme, pro podporu, umístit i do kanálu Povrchová úprava.

Zpět ale ještě k nastavení Hrbolatosti. Intenzita efektu bude velmi nízká, a také nastavení v povrchové úpravě není zásadní. Týká se, jak překvapující, i odrazivosti.

Nastavení renderingu

Jsme na konci naší cesty, tedy takřka. Musíme ještě zavítat do nastavení renderingu a zde spáchat pár přečinů proti zvyklostem. V první řadě v záložce Volby vypneme parametr Automatické světlo. Nepoužijeme žádné světlo. Ani jedno. Jsme prostě škrti.

A změníme nastavení vyhlazování. Jedná se nám primárně o sklo, a sklo je už takové, že je velmi citlivé na kvalitu vyhlazování. Není v tomto případě potřeba používat vlastností Kompozice, ve scéně není nic jiného než sklenky, tedy upravíme celkovou hodnotu na poměrně vysoká čísla 4x4, 8x8. Nic jiného není zapotřebí.

Vlastně je, ještě jedna jediná věc. Musíme si ten náš zázrak vypočítat. A možná budeme překvapeni. Ano, render není úplně rychlý (to dělá to vyhlazování), ale příprava byla velmi snadná a výsledek je poměrně slušný. Domnívám se přitom, že podobné nastavení je schopen simulovat skutečně každý, protože je velmi nenáročné. A to ostatně bylo cílem. Nenáročné řešení a dosažení slušného výsledku.

Mimochodem, nastavte si skleničku malinko nad podložku, výsledek pak vyjde lépe.