Визуализация соприкасающихся поверхностей

Search Keywords: glass, liquid, surface interface

Обзор

Начальная визуализация

Визуализация жидкости

Окончательная визуализация

Обзор

В этом уроке мы будем обсуждать визуализацию соприкасающихся преломляющих поверхностей в V-Ray. Типичный пример этого - визуализация жидкости в стеклянном контейнере. Проблема в том, что мы имеем два отдельных объекта, которые имеют точно такую же границу поверхности.

С точки зрения моделирования, очень сложно обеспечить, что бы два объекта имели в точности одинаковую граничную геометрию. Этого можно добиться (несмотря на сложности) для статических сцен, но это очнь проблематично в анимации.

С точки зрения визуализации, если две поверхности в точности совпадают, система визуализации не может точно сделать различие между ними, что может привести к ошибкам визуализации.

Принимая во внимание эти две проблемы, очевидно, что нам будет необходимо разделить поверхности или моделировать отдельно границу соприкосновения поверхностей. У нас есть следующие три варианта:

Жидкость и контейнер не соприкасаются и между ними есть зазор. Этот подход прост для реализации и не требует специальной поддержки со стороны системы визуализации. Однако он не дает реалистичного результата. Это происходит потому, что зазор между двумя поверхностями радикально меняем визуализацию и жидкость выглядит похожей на твердый объект.

Жидкость перекрывает контейнер. Этот подход потенциально дает гораздо более реалистичные результаты, но требует специальной поддержки со стороны системы визуализации. Это происходит потому, что система визуализации должена сохранить трассы для каждой поверхности, пересекаемой лучем, что бы она могла вычислить корректный коэффициент преломления. Без такой встроенной поддержки этот метод не может быть использован. К счастью V-Ray поддерживает необходимую для этого структуру, которая делает этот подход предпочтительным.

Третий подход - моделирование поверхности соприкосновения жидкости и контейнера отдельно. В общем - это достаточно сложно для реализации, особенно при анимации. Более того, в этом варианте в сцену добавляется третий объект с отдельным материалом, который делает все еще более запутанным. К тому же это не будет работать очень хорошо с такими эффектами как туман в стекле, так как в этом случае V-Ray не сможет сделать соединение между материалом стекла или жидкости и материалом соприкасающихся поверхностей и не сможет применить корректное значение тумана.

Ниже мы будем обсуждать только первые два варианта. Третий метод более сложен и мы не рекомендуем его использовать с V-Ray.

Начальная визуализация

1.1. Откройте исходную сцену, которую можно найти здесь.

1.2. Установите V-Ray как активный визуализатор.

1.3. Что бы получать изображения для предварительногопросмотра быстрее, перейдите на свиток Image sampler и установите параметр Image sampler type в Fixed.

Далее мы хотим получить некоторое ускорене GI:

1.4. В свитке Indirect illumination, включите GI и установите метод просчета GI для Primary и Secondary в Light cache.

1.5. Выключите Refractive GI caustics. Мы будем добавлять фотонно-преобразованную каустику позже для окончательного изображения.

1.6. В свитке Light cache, установите параметр светового кэша Sample size в 0.04 для уменьшения шума сэмплов светового кэша.

1.7. Установите параметр светового кэша Filter mode в Fixed и установите Filter size в 0.08, т.к. мы будем показывать световой кэш непосредственно.

1.8. Выключите опцию Store direct light для светового кэша, т.к. мы хотим вычислять прямой свет отдельно.

1.9. Установите параметр светового кэша Subdivs в 500.

1.10. Опционально: включите штамп на кадре в свитке System.

1.11. Визуализация:

Мы видим контейнер, который мы будем заполнять жидкостью в следующем разделе.

Визуализация жидкости

Сейчас у нас есть контейнер и мы должны добавить жидкость.

2.1. Сделайте видимым (unhide) объект "liquid inside". Если вы посмотрите на вьюпорт Front, то вы заметите, что объект чуть меньше стеклянного контейнера и находится внутри без соприкосновений:

2.2. Визуализация:

Несмотря на то, что расстояние между контейнером и жидкостью действительно мало, визуализированное изображение не выглядит реалистичным: это выглядит как сплошной блок внутри стеклянного контейнера. Для избежания этого мы будем делать так, что бы жидкость чуть перекрывалась с контейнером.

2.3. Скройте (Hide) объект "liquid inside" и сделайте видимым (unhide) объект "liquid overlapped". Во вьюпорте Front вы можете заметить, что объект чуть перекрывает контейнер:

2.4. Визуализация:

Теперь это выглядит гораздо лучше: кажется что жидкость действительно касается стекла.

Окончательная визуализация

Для окончательной визуализации мы будем улучшать антиалиазинг и добавим немного каустики.

3.1. Включите Caustics в свитке Caustics.

3.2. Установите параметр Max. density в 0.2 - мы хотим ограничить плотность фотонов каустики, т.к. это позволит нам сгенерировать больше каустических фотонов для сглаживания эффекта кацустики.

3.3. Установите параметр Search distance в 2.0. Обычно хорошо работают заначения в 5-10 раз превосходящие значение Max. density.

3.4. Установите параметр Max. photons в 0 - это заставит V-Ray учитывать все фотоны в области поиска (Search distance) закрашиваемой точки.

3.5. Визуализация:

Визуализация теперь занимает немного больше времени, т.к. V-Ray также необходимо вычислить каустику.

Теперь у нас есть каустика, но она выглядит очень шумной. Мы можем уменьшить шум увеличением параметра источника света Caustics subdivs.

3.6. Выберите объект VRayLight.

3.7. Щелкните во вьюпорте правой кнопкой мыши и выберите "V-Ray properties..." для появления диалога V-Ray Light settings.

3.8. Установите параметр Caustics subdivs в 4000.

3.9. Визуализация:

Каустика теперь выглядит лучше и эти настройки мы будем использовать для окончательной визуализации. Если вы хотите получить еще более сглаженную каустику, еще больше увеличьте параметр источника света Caustics subdivs и/или увеличьте параметр Search distance.

3.10. Для того что бы избежать повторного вычисления каустики для следующих визуализаций, сохраните фотонную карту каустики в файл, устанивите параметр Caustics mode в From file и укажите файл с сохраненной картой каустики посредством кнопки Browse.

Теперь нам надо улучшить антиалиазинг и уменьшить шум от неточечного источника света.

3.11. В свитке Image sampler, установите параметр Image sampler type в Adaptive DMC.

3.12. В свитке DMC Sampler, установите параметр Noise threshold в 0.002.

3.13. Установите параметр Global subdivs multiplier в 8.0 - это уменьшит шум от неточечного источника света.

3.14. Визуализация:

Это - окончательное изображение.

Хостинг от uCoz