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- 확인 maya hypershader mentalray node tab - misss_physical_shader
(mentalray render node에 들어와있는지)
Scene Database와 Shader Assignment
이제 3S에 대해 알아보기 위해 샘플 장면과 재질상태를 확인해보자.
Milk Scene의 장면 구성
- 우유컵 : 닫힌 Nurbs Surface
- 우유 : 우유컵 보다 조금 작게 만들어진 형태 / 윗부분과 우유몸통 부분 분리 - 닫힌 Nurbs Surface
- 빨대 : 닫힌 Nurbs Surface
- 폴리곤으로 구성된 CornellBox
- Focal length 110mm 카메라
- 주조명인 point light(코넬상자의 상단에 위치)
Shader Assignment
- 우유컵 : dielectric_material 과 dielectric_material_photon shader
- 우 유 : misss_physical material 과 photn shader
- 빨 대 : dgs_material 과 dgs_material_photon shader
- 코넬상자 : dgs_material 과 dgs_material_photon shader
- 포인트라이트 : mib_physical_light
(250000 caustics photon / 250000 GI photon / photon intensity 3500)
non-tweaked SSS
우유 재질을 할당하기 위해 misss_physical shader를 아래와 같이 적용하고 전체장면을 위한 GI 셋팅을 해보자.
misss_physical shader를 material 과 photon에 적용
그림을 누르시면 크게 보실 수 있습니다.
- 우선 GI와 Caustics를 위한 기본셋팅을 해보자
Caustics
- Caustics On
- Caustics Accuracy 1000, Radius 1, Filter Type : Box, Filter Kernel : 1.1
Global Illumination
- GI On
- Global Accuracy 1000, Radius 8
misss_physical shader를 위한 기본셋팅
Optical Properties
Material : 0.5, 0.5, 0.5 (RGB)
Transmission : 0.5, 0.5, 0.5 (RGB)
Index of refraction : 1.3
Absorption coeff : 0.001, 0.002, 0.014
Scattering coeff : 0.7, 1.220, 1.900
Scale conversion : 10.000
Scattering anisotrophy : 0.750
Algorithm control
Depth : 10.000
Max Samples : 1
Max Photons : 10
Max Radius : 10.000
Approx diffusion/ single, multi scattering : on
- 렌더링된 이미지 이다.
: 위와 같이 우유의 내부에 포톤이 녹아들어가 있는 모습을 볼수 있다.
: 위의 설정은 기본적으로 포톤이 우유 안에서의 산란 과정을 위한 간단한 테스트 이미지 이다.
- 위의 파라미터에서 제일 중요한 옵션은 scale_conversion 이다. 이것은 산란 (scattering)의 길이를 측정하기 위한 것으로 정확하게 사용해야 한다.
- scattering 과 absorption coefficients(계수)는 일반적으로 많은 물질에서 사용되는 값을 적용한다.
여기서 계수는 inverse milimeter 의 unit이다.
- max radius 는 unit과 유사한 값을 가져야 한다. 만약 장면이 centimeter 단위로 되어 있다면 1/10로 줄여야한다.
- scattering coefficient를 위한 unit을 Us 로 absorption coefficient를 위한 unit을 Ua 로 하면 coefficient의 값과 포톤이 재질을 통과해 간섭이 없다고 가정하는 거리 L은 다음과 같이 정의 된다. absorption과 scattering의 포톤이 전달 될 확률 P는
P=exp (-(Ua +Us)L)
- 현재의 우유에 대한 것은 직진에 대한 scattering 재질이므로 scattering_anisotropic은 우리가 시작점으로부터 depth, max_photon, max_sample, max_radius에 대해 낮은 값을 사용하므로 0.75의 값 정도로 적용한다.
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Photon Scattering
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: 위의 왼쪽 이미지는 기본셋팅에서 쉐이더의 max_radius를 1로 바꾼 이미지이다.
: 위의 오른쪽 이미지는 map visualizer를 이용해 caustics의 포톤 분포를 시각적으로 보여주는 이미지이다.
Increase Photons
Caustic Photons = 100000
Global Photons = 100000
: 이제 포톤의 수는 충분한 것으로 보인다. 이제 우리가 관심을 두어야 할 부분은 포톤의 평균이다. 즉 max_photon 과 max_radius의 크기를 정해주는 것이다. max_photon은 주어진 max_radius에서 최대 얼마의 photon을 찾을것인가에 대한 옵션이다.
Photons Average
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: 위의 이미지는 max_photon을 1000으로, max_radius를 2로 증가시킨 이미지이다.
: output 윈도우를 통해서 보면 우리가 원한 1000개의 포톤을 모으지 못했다. 이것은 7개의 포톤만이 샘플 연산에 사용되어 졌음을 의미하고 있다.
max_radius 값을 증가시켜 추가적인 샘플 연산을 시켜보자.
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: 위의 이미지는 max_radius를 40으로 올린 이미지이다. mean에서 의미하는 포톤 1000개를 모으는데 성공하였다.
: 위와 같이 max_raius를 값을 유사하게 찾는 것이 중요하다고 볼수 있다.
: 이것은 모델링의 unit의 크기가 매우 중요함을 의미하는 것이기도 하다.
control brightness
: 우리는 output 윈도우의 정보를 통해 쉐이더의 에너지 균형을 조절하게 된다. 그러나 항상 원하는 밝기로 되는 것이 아니기 때문에 이 부분을 다시한번 설정해 주어야 한다.
: material 과 transmission color 또는 light의 포톤 에너지를 조작하므로써 일반적으로 밝기를 설정할 수 있다.
1. misss_physical의 material에 값을 추가시키는 방법이 있다.
2. scattering의 영향을 덜 받기 위해 transmission의 사용을 낮추는 방법이 있다.
위의 이미지는 transmission - 0.25, 0.25, 0.25를 적용, 포톤의 이동거리가 그만큼 약해졌다.
Final Quality and better visualize caustics
Final Image
Optical Properties
Material : 0.5, 0.5, 0.5 (RGB)
Transmission : 0.2, 0.2, 0.2 (RGB)
Index of refraction : 1.3
Absorption coeff : 0.0014, 0.0025, 0.0142
Scattering coeff : 0.7, 1.220, 1.900
Scale conversion : 10.000
Scattering anisotrophy : 0.750
Algorithm control
Depth : 10.000
Max Samples : 10
Max Photons : 4000
Max Radius : 50.000
Approx diffusion/ single, multi scattering : on
Caustic Photon : 250000
Global Photon : 250000
다양한 3S에 대한 접근 및 결론
다양한 3S를 구현할수 있는 쉐이더들
Lightengin3d의 Subscattering을 구현하기 위한 쉐이더.
Wang Wei의 Bssrdf 쉐이더를 이용한 Subscattering의 구현하기 위한 Attribute
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결 론
: 3S는 우리 주의에서 흔히 볼수 있는 (심지어 우리의 피부조차도) 현상을 구현하기 위한 시뮬레이션이다.
여러 가지 방법이 있지만 이번에 소개한 내용은 mentalray의 3S를 이용하여 물리학적 시뮬레이션을 이용한 방법이다. 피부 뿐만 아니라 앞서 소개한 여러 이미지에서도 볼수 있듯이 여러 현상들을 사실감있게 표현할 수 있다.
접근 방식만 다를 뿐 위의 다른 쉐이더들을 이용하여도 유사한 느낌을 구현할 수 있다.
사실적인 photorealistic한 이미지를 구현하는 노력은 계속 되어지는 듯 하다. 지금도.....
노트 : Subscattering에 대한 분석은 Alias maya 6.0 bonus tool의 내용에 대한 것임을 밝혀 둔다.
글. 이성찬
Nthma Production Team
Render Part TD
Nthma Production Team (http://www.nthma.com)
