Fryrender user manual (Material Editor). Part II

Свойства слоя

Есть два типа слоев материала в Fryrender:
• Emitter layers, генерирующих свет с настраиваемыми тоном и интенсивностью. Они используются для создания искусственных источников света, таких как световые панели, лампочки, и т.д. ... Заметьте, что в Fryrender, источники света добавляются в сцену путем создания геометрии к которой применяется материал с Emitter layers. Emitter layers достаточно прост и имеет только один набор свойств.
• Basic layers, слой используется для любого материала, не только излучающего, но и отражающего/поглощающего свет. Basic layers служит для отражений, преломлений и пропускания света. Его свойства очень гибки, так как они способны воспроизводить все обычные оптические свойства, фиксируемые камерой или человеческим глазом. Все параметры, ответственные за эту гибкость сгруппированы в 4 подгруппы свойств (basic / transmittance / sss / coating).

Обратите внимание, что материалы могут быть изготовлены из любого количества слоев, а также отметить, что оба типа слоев могут быть объединены в случае необходимости. Однако, большинство слабо отражающих свет материалов, пластмасс, металлов и диэлектриков изготовлены из одного или двух Basic layers. ...

Вес слоев

Первая группа свойств используется для настройки веса слоя. Как объяснялось ранее, все слои материала суммируется вместе, после того как они умножены на их веса. Например, в 2-х слойном материале с условными слоями L1 и L2 и весом слоев W1 и W2 общий результат будет рассчитан так:

( W1 • L1 + W2 • L2 ) / 100

Или если вес первого слоя 80%, а второго слоя 20%, получаем следующее:

L1 • 0.8 + L2 • 0.2

Таким образом вес слоя определяет вклад каждого слоя в итоговый результат. Другими словами W1 процентов света будет отражено слоем L1 и W2 процентов слоем L2.
Как говорилось ранее общий вес слоев не должен превышать 100%. Физически правильные материалы - обязаны соответствовать закону сохранения энергии. Это значит, что количество отраженного света должно всегда быть меньше количества падающего света. Т.е. выражение:

W1 + W2 + … ≤ 100%

служит для соблюдения закона сохранения энергии. В дереве слоев материала отображается предупреждение, если это условие не выполнено, как показано на рисунке.

Вес слоя может быть указан как в процентах так и монохромной картой. Заметьте, что если используется карта, процент перемножается с ней . В этом случае карта интерпретируется следующим образом - абсолютно черные точки это 0%, а абсолютно белые точки карты это вес указанный в процентах. Например если вес слоя задан 75%, то вес карты преобразуется в диапазон [0%...75%]. Однако в большинстве случаев когда используется карта, значения процентов оставляют равным 100%, следовательно карта никак не модифицируется.

пример материала полученного с использованием веса слоев

Нарушение закона сохранения энергии не только приведет к нереалистично ярким материалам, но будет также производить дополнительный шум, который никогда не будет исчезать, ставя под угрозу результат вашей работы.

Основные свойства (Basic properties)


Отражения (reflectance)


Наиболее характерной чертой каждого слоя материала является его отражение (а точнее, его цвет). С теоретической точки зрения, цвет отражения - это та часть цветового спектра, который поверхность не поглощает. Как видно на рисунке ниже, поверхность с голубым отражением - та, где все падающие на поверхность длины волн спектра кроме синей поглощены, в то время как синяя отражается.

Большинство материалов, в особенности полированные, по разному отражают свет на своей фронтальной, с точки зрения камеры или глаза, поверхности (близко к 0º) или боковой поверхности (близко к 90º). Вот почему вкладка отражений слоя имеет два параметра (коэффициенты): REF0º и REF90º. Рисунок ниже показывает, как влияют оба параметра на цвета отражений однослойного материала.

Обратите внимание, что REF0º используется на фронтальной поверхности, REF90 º на боковой, а линейно рассчитываемый переход цветов, используется на промежуточных углах поверхности. Следует также отметить, что для большинства материалов следует использовать полностью белый REF90º. Так обстоит дело у пластмасс, металлов и диэлектриков (в основном), которые становятся практически зеркальными по краям. По умолчанию fryender устанавливает REF90º полностью белым для каждого слоя, для вашего удобства. Небелый цвет REF90º используются только для достижения определенных, необычных эффектов таких, какие есть у атласных или бархатных материалов.
Имейте в виду, что, поскольку Fryrender физически корректный рендер, чем более близким к действительности будет ваш подход к созданию материала, тем более фотореалистичнее будут выглядеть ваши рендеры. Коэффициенты отражений - это то, с чем вы должны быть особенно осторожны. В реальной жизни абсолютно черных, совершенно белых, и даже чересчур ярких насыщенных тонов просто не существует. Таким образом, и это является одним из наиболее важных советов в данном руководстве: всегда назначайте цвета в безопасном, реалистичном диапазоне. Это правило, которому можно меньше следовать для коэффициента - REF90º, но к которому никогда не следует легкомысленно относиться для коэффициента - REF0º.


Всегда держите значения цвета в безопасном диапазоне, а также избегайте нереалистичных перенасыщенный тонов. Слишком яркие материалы могут привести к гораздо большему времени визуализации.


Этот, так называемый, безопасный диапазон формируется всеми цветами RGB, где все три R, G, B компоненты должны оставаться по меньшей мере в 30-40 единицах от 0 и от 255. Например, никогда не использовать RGB = 0,0,0 для черного цвета. Используйте RGB = 32,32,32 или что-то близкое к этому. Что еще более важно, никогда не используйте RGB = 255,255,255 для белого цвета. Используйте RGB = 215,215,215 или опять-таки близкие к этому значения. Обратите внимание, что для того, чтобы не ограничивать вашу свободу Fryrender не ограничивает цвета RGB принудительно. Таким образом, ответственность сохранить цвета в вышеупомянутом безопасном диапазоне, лежит на самом пользователе.
Выход цветовых значений за границы безопасного диапазона, не просто поставит под угрозу реалистичность изображения, это также может быть серьезной проблемой для эффективности расчета сцены. Как объяснялось выше, коэффициенты отражений - это количество падающего света, который материал заставляет отскочить (отразиться). Если материал будет настолько яркими, что он отклоняет весь или почти весь входящий свет, нет поглощения энергии, которая может привести к энергетической перегрузке сцены. Это приведет к гораздо большему времени визуализации, и даже появлению порошкообразного шума, который никогда не исчезнет до конца. Эта ситуация невозможна в реальном мире, поэтому вы должны быть очень осторожны, чтобы избежать этого, когда настраиваете ваши материалы.
Рисунок ниже показывает, какое влияние оказывают на сцену два белых материала, в первом случае для REF0º используется RGB = 215,215,215 (выглядящий правильно) и RGB = 255,255,255 (энергетическая перегрузка).

Индекс преломлений/рефракции (ND)

ND является стандартным индексом преломления слоя. Важно понимать что несмотря на свое название ND не только контролирует силу преломлений в том случае, если слой является прозрачным, но также отвечает и за Френель отражения, независимо от того, является этот слой прозрачным или нет. Отметим, что в оптике величина преломлений и величина отражений по сути две стороны одной медали. Так же имейте ввиду, что даже если слой абсолютно непрозрачен (а значит не может никак преломлять свет), ND все же определяет величину отражений  света в зависимости от угла его падения (называемую эффектом Френеля).

ND управляет индексом преломления материала, а так же и Френель отражениями.

Визуально мы можем контролировать ND как кривую Френеля, представленную оранжевым графиком в окне редактора материалов (см. рисунки выше). Кривая Френеля представляет собой связь между углом падения света (от 0º до 90º)  и величиной отражения материала. Кривая Френеля всегда на максимуме у 90º, а левая ее часть будет выше или ниже в зависимости от значения ND. Слои с низким ND будут давать слабые отражения с фронтальной части объекта (у 0º) и высокие отражения по краям (у 90º), а слои с высоким ND продемонстрируют "тонкий" эффект Френеля (высокие отражения независимо от угла).

ND = 1,3 | 1,7 | 2,5 | 5,0 | 25,0

Диэлектрики, такие как, вода (ND=1,33), стекло (ND=1,51) или алмаз (ND=2,5) имеют низкий показатель ND. Металлы имеют высокие или даже очень высокие показатели ND (от 20 и выше).  Идеально отражающее зеркало можно создать установив значение ND в максимальное значение 100. Точный индекс преломлений для того или иного материала легко можно найти в интернете, например тут или тут.
Обратите внимание, что степень эффективности ND зависит от параметра шероховатости (roughness) и оказывает большее влияние на полированные материалы, чем на нешлифованные. Из-за этого цвет, указанныйв параметре REF90º  менее выражен у нешлифованных материалов, чем у полированных. ND и REF90º абсолютно не затрагивают lambertian-материалы (roughness=100).

"Перевод официального руководства пользователя"	автор: Feversoft (2009)
перевод: мой (2-я часть) В ПРОЦЕССЕ !!!	оригинал: randomcontrol.com