Свойства материалов, имитируемые картами текстур

Мах 6 позволяет применять карты текстур к разнообразным характеристикам стандартных материалов, перечисленным в свитке Maps (Карты текстур). Ниже поясняется использование карт текстур для имитации оптических характеристик стандартных материалов и управления ими на примере простой сцены, показанной на рис. 16. 3.

Swirl

Swirl

Процедурная карта текстуры Swirl (Завитки) позволяет генерировать спиральный узор из двух цветов, как показано на рис. 16. 62, причем каждый цвет может быть заменен картой текстуры.

Thin Wall Refraction

Thin Wall Refraction

Карта текстуры типа Thin Wall Refraction (Рефракция в тонкой пластине) позволяет имитировать эффект преломления, то есть отклонения световых лучей от прямолинейной траектории при прохождении через тонкий слой прозрачного материала, как показано на рис. 16. 116.

Tiles

Tiles

Карта текстуры Tiles (Плитки) - процедурная карта, имитирующая изображение плиток, уложенных в ряды одним из восьми способов. При соответствующей настройке с помощью данной карты легко имитировать изображение кафеля или кирпичной кладки, как показано на рис. 16. 49.

и наиболее широко используемым типом

Типы материалов max 6

Основным и наиболее широко используемым типом материала является Standard (Стандартный). Визуальное сходство с объектами реального мира обеспечивается подбором таких характеристик стандартного материала, как цвета отдельных компонентов света (диффуз-но рассеянного, зеркально отраженного или пропущенного материалом), сила блеска поверхности, степень светимости и прозрачности. Кроме того, можно имитировать многие свойства материала с помощью текстурных карт (maps) - фотографий или синтезированных изображений, воспроизводящих характерный рисунок той или иной поверхности.

В max 6 применяется множество карт текстур, назначение и использование которых будут рассмотрены в главе 16 «Карты текстур».

Состав материалов, доступных в max 6, зависит от выбора текущего алгоритма визуализации сцены. При использовании исходного сканирующего визуализатора (Default Scanline Renderer) в max 6 доступно 15 типов материалов, из которых оригинальными, помимо стандартного, являются еще четыре:

Architectural (Архитектурный) - материал, воспроизводящий с высокой точностью физические свойства поверхностей предметов реального мира. Рекомендуется к применению в архитектурных проектах, в которых для освещения используются фотометрические осветители, а для визуализации - алгоритм Radiosity (Перенос освещения); Ink'n Paint (Обводка и заливка) - материал, позволяющий выполнить стилизацию синтезируемого изображения объекта под картинку, нарисованную пером и раскрашенную кисточкой, как принято в традиционной мультипликации или при рисовании комиксов; Matte/Shadow (Матовый/Затеняемый) - материал, воспроизводящий на своей поверхности изображение фона сцены, но непрозрачный для объектов и способный воспринимать тени от них. Поставленная на переднем плане сцены «ширма» с таким материалом полностью сливается с фоном сцены, маскируя расположенные позади нее объекты. Тени, отброшенные объектами на такую «ширму», кажутся падающими прямо на фон сцены; Raytraced (Трассируемый) - материал, подобный стандартному, но обеспечивающий формирование эффектов отражения и преломления методом трассировки световых лучей. Остальные 10 материалов относятся к числу составных (Compound Materials), образуемых на базе четырех вышеназванных оригинальных материалов:

Advanced Lighting Override (Замена свойств улучшенного освещения) - материал-модификатор, специально разработанный с целью управления свойствами других материалов max 6, которые принимаются в рассмотрение при решении задачи переноса излучения. В частности, он позволяет изменять способность исходного материала отражать, пропускать или подкрашивать отраженные световые лучи. Этот материал применяется не к объекту, а к уже готовому базовому материалу, нанесенному на этот объект; Blend (Смесь) - материал, представляющий собой смесь двух других типов материалов, наносимых один поверх другого. Управлять тем, в каких местах будет виден один материал, а в каких другой, можно с помощью маски; Composite (Многослойный) - материал, включающий до десяти слоев других материалов с регулируемой прозрачностью, которые могут просвечивать друг сквозь друга с суммированием или вычитанием цветов; Double Sided (Двусторонний) - материал, состоящий из двух материалов, один из которых предназначен для лицевой, а другой - для изнаночной стороны граней объекта; Lightscape Mtl (Материал для Lightscape) - материал, который не может быть использован в max 6 и применяется только к объектам, предназначенным для экспорта в программу Lightscape. Данная программа обеспечивает расчет глобальной освещенности трехмерной сцены методом переноса излучения; Morpher (Морфинговый) - многоканальный материал, применяемый совместно с модификатором морфинга и позволяющий имитировать плавные изменения материалов на отдельных фазах преобразования морфинга; Multi/Sub-Object (Многокомпонентный) - материал, состоящий из множества различных материалов, которые можно назначать отдельным граням объекта с учетом идентификаторов материала этих граней; Shell Material (Материал-оболочка) - материал, представляющий собой просто контейнер для двух других материалов, один из которых, Baked Material («Запеченный» материал), автоматически создается в результате выполнения новой операции max 6 - визуализации в текстуры. В результате оказывается возможным применение к объектам «готовых к употреблению» текстур, «запеченных» вместе с тенями и зеркальными бликами света; Shellac (Шеллак) - материал, подобный многослойному, но состоящий всего из двух слоев: слоя базового материала и слоя шеллака (так называется специальная смола, применяемая в живописи) с регулируемой прозрачностью, цвет которого суммируется с цветом базового материала; Top/Bottom (Верх/Низ) - материал, состоящий из двух материалов, один из которых назначается граням объекта, нормали которых направлены вверх, а другой - граням, нормали которых направлены вниз. При переключении на модуль визуализации mental ray (mental ray Renderer) список доступных материалов меняется. Из него исключаются материалы Advanced Lighting Override (Замена свойств улучшенного освещения), Lightscape Mtl (Материал для Lightscape), Morpher (Морфин-говый) и Shell Material (Материал-оболочка). В то же время появляются три новых материала: DGS (Diffuse, Glossy, Specular) Material (Диффузный, глянцевый, зеркальный - ДГЗ-материал) -материал, способный при визуализации модулем mental ray с физической точностью воспроизводить такие свойства реальных материалов, как диффузное рассеивание света (Diffuse), глянцевитость (Glossy) И зеркальное отражение (Specular); Glass (Стекло) - материал, с физической точностью воспроизводящий как поверхностные свойства стекла, так и его способность пропускать свет; mental ray - материал, позволяющий выбрать из обширного набора и настроить 10 алгоритмов раскраски, или шейдеров (shaders), с помощью которых имитируются все основные свойства реальных материалов.

Типы проекционных координат

Типы проекционных координат

Выбор проекционных координат нужного типа производится за счет установки переключателя в разделе Mapping (Проекционные координаты) свитка Parameters (Параметры) в одно из следующих положений:

Planar (Плоские) - служат для проецирования растровых текстур на ровные плоские поверхности объектов. Вид значка плоских проекционных координат показан выше на рис. 16. 21. На тех гранях объекта, которые расположены перпендикулярно плоскости проекции, изображение текстуры сильно растягивается и искажается, как показано на рис. 16. 23;

Трехмерные карты текстур

Трехмерные карты текстур

Трехмерные карты текстур (3D maps) - это процедурные карты, генерируемые расчетным путем. Рисунок таких текстур меняется в трехмерном пространстве. Материалы на основе процедурных карт занимают очень мало памяти, так как в ней хранятся только коэффициенты математического уравнения, а не множество отсчетов растровой картинки. С другой стороны, в связи с необходимостью выполнения расчетов для генерации изображения процедурные карты требуют несколько большего времени для визуализации, чем карты растровой текстуры.

К данному типу относятся карты текстур Cellular (Ячеистая), Dent (Вмятины), Falloff (Спад), Marble (Текстура мрамора), Noise (Неоднородности), Particle Age (Стареющие частицы), Particle MBlur (Смаз движущихся частиц), Perlin Marble (Перламутровый мрамор), Planet (Планетарная), Smoke (Задымление), Speckle (Крапинки), Splat (Брызги краски), Stucco (Штукатурка), Waves (Волны) и Wood (Древесина).

Управление положением рисунка текстуры

Для управления положением текстуры в пределах поверхности объекта разверните дерево подобъектов модификатора UVW Map (UVW-проекция), щелкнув на квадратике со знаком «+» слева от имени модификатора в окне стека на панели Modify (Изменить). Выделите строку Gizmo (Габаритный контейнер). Значок проекционных координат окрасится в желтый цвет. Перемещайте, масштабируйте и поворачивайте значок, управляя положением текстуры в пределах поверхности объекта, как показано на рис. 16. 33. Закончив преобразования значка, щелкните на имени модификатора UVW Map (UVW-проекция) в окне стека, чтобы выключить режим работы с подобъектом Gizmo (Габаритный контейнер).

Утилита Channel Info

Утилита Channel Info

Утилита Channel Info (Сведения о каналах) служит для просмотра и редактирования данных, которые хранятся в информационных каналах вершин сетки объекта. Такие данные могут быть занесены в эти каналы или использованы в практических целях с помощью модификаторов VertexPaint (Раскраска вершин) и Select By Channel (Выделить по каналу) (см. описание этих модификаторов в главе 12 «Инструменты модификации объектов»).

Чтобы воспользоваться утилитой Channel Info (Сведения о каналах), выполните команду Tools > Channel Info (Сервис > Сведения о каналах) основного меню max 6. С той же целью можно перейти на командную панель Utilities (Утилиты), щелкнуть на кнопке More (Дополнительно) и дважды щелкнуть на строке Channel Info (Сведения о каналах) в появившемся окне диалога. На командной панели появится свиток Parameters (Параметры), в котором нужно щелкнуть на кнопке Channel Info (Сведения о каналах).

В результате на экране появится окно диалога Map Channel Info (Сведения о каналах карты), показанное на рис. 16. 143.

Верхняя панель инструментов окна Edit UVWs

Верхняя панель инструментов окна Edit UVWs

Вдоль верхнего края окна правки UVW-координат располагаются следующие инструменты:

Vertex Color

Карта текстуры типа Vertex Color (Цвет вершин) позволяет при визуализации раскрасить поверхность материала в соответствии с цветами вершин объекта, назначенными при редактировании сетчатой оболочки, преобразованной к типу Editable Mesh (Редактируемая сетка) или Editable Poly (Редактируемая полисетка), на уровне вершин.

Чтобы цвета вершин проявились при визуализации, просто примените карту типа Vertex Color (Цвет вершин) в качестве текстуры цвета диффузного отражения.

Параметры данной текстуры содержатся в единственном свитке Vertex Color Parameters (Параметры цветов вершин), показанном на рис. 16. 105.

Выбор канала проекционных координат

Выбор канала проекционных координат

К одному и тому же объекту можно применить до 99 типов проекционных координат. Это может понадобиться, скажем, чтобы спроецировать текстуру цвета диффузного отражения в одной системе координат, а текстуру рельефа - в другой.

Waves

Waves

Карта текстуры типа Waves (Волны) позволяет имитировать случайную картину бликов и теней на взволнованной поверхности воды, как показано на рис. 16. 92, за счет сложения заданного числа синусоидальных сферических волн со случайными положениями источников и длинами. Может одновременно использоваться в качестве текстуры цвета диффузного отражения и рельефа.

Wood

Wood

Карта текстуры типа Wood (Древесина) предназначена для имитации рисунка древесных слоев, как показано на рис. 16. 94. Благодаря своей трехмерности эта карта текстуры позволяет имитировать поверхности как поперечного, так и продольного среза ствола дерева, обеспечивая высокую степень правдоподобия изображений деревянных досок и брусков.

Задание способа выравнивания проекционных координат

Задание способа выравнивания проекционных координат

Задайте способ выравнивания значка проекционных координат в пределах поверхности объекта с помощью параметров из раздела Alignment (Выравнивание) свитка Parameters (Параметры). Установите переключатель выбора оси ориентации габаритною контейнера модификатора проекций в одно из положений: X, Y или Z. Для дополнительного выравнивания можете использовать одну из кнопок:
Fit (Подогнать) - заставляет значок проекционных координат принять размеры выделенной геометрической модели; Center (Центрировать) - выравнивает значок проекционных координат относительно центра выделенной геометрической модели объекта; Bitmap Fit (Подогнать под текстуру) - заставляет значок проекционных координат принять пропорции растровой текстурной карты; Region Fit (Подогнать под область) - позволяет подогнать размеры значка проекционных координат под размеры выделенной области поверхности объекта; View Align (Выровнять по окну), Normal Align (Выровнять по нормалям) - обеспечивают выравнивание значка проекционных координат относительно плоскости окна проекции либо относительно нормалей выделенного объекта; Reset (Восстановить) - позволяет восстановить исходные параметры карты текстуры; Acquire (Получить) - позволяет получить значок проекционных координат из другого объекта, к которому уже применены проекционные координаты.

Создать материал означает задать числовые

Замечание

Создать материал означает задать числовые значения названным выше и всем остальным параметрам материала. Так как параметров достаточно много, существует огромное количество их возможных комбинаций, а значит, можно создать множество разных материалов одного и того же типа. Сходство материалов с реальными объектами достигается в процессе визуализации изображения сцены, когда программа рассчитывает цвет каждой точки поверхности с учетом того, находится эта точка по отношению к наблюдателю в области зеркального блика, в области тени или в области диффузного рассеивания.

О том, как производится переключение

Замечание

О том, как производится переключение с одного модуля визуализации на другой, вы можете прочитать в главе 17 «Визуализация сцен и имитация эффектов внешней среды».

Обычно следует разблокировать цвета подсветки

Замечание

Обычно следует разблокировать цвета подсветки и диффузного рассеивания и назначать компоненту цвета Ambient (Подсветка) более темный оттенок цвета Diffuse (Диффузный), иначе объекты будут выглядеть плоскими. При этом, чтобы цвет материала в области тени можно было увидеть, необходимо, чтобы сама подсветка была несколько более яркой, чем устанавливаемая по умолчанию. Иначе любой материал в области тени будет выглядеть просто черным. Diffuse (Диффузный) - позволяет задать цвет световых лучей, рассеиваемых материалом во всех направлениях при освещении прямыми лучами света - солнечного или от искусственного источника. Этот компонент цвета можно сблокировать с компонентом подсветки, с компонентом зеркального отражения или с обоими; Specular (Зеркальный) - позволяет задать цвет зеркальных бликов на блестящем материале. Размером блика и силой блеска можно управлять с помощью счетчиков Glossiness (Глянцевитость) и Specular Level (Сила блеска), описываемых ниже. В нижней части свитка базовых параметров раскраски по Блинну или Фонгу находится ряд элементов для настройки характеристик зеркальных бликов материала, объединенных в группу Specular Highlights (Зеркальные блики). Ниже поясняется назначение отдельных параметров данной группы:
Specular Level (Сила блеска) - позволяет задать яркость пятна блика на материале (рис. 15.10). Диапазон изменения параметра - от 0 до 999;

в окне Редактора материалов только

Замечание

Свиток mental ray Connection (Подключение mental ray) появляется в окне Редактора материалов только в случае, если установлен флажок Enable mental ray Extensions (Разрешить расширения mental ray) на вкладке mental ray окна диалога Preference Settings (Настройка параметров), вызываемого по команде Preferences (Параметры) меню Customize (Настройка). В каждой группе отображаются сведения о свойствах материала, имитируемого соответствующим шейдером, с флажком его включения, а также кнопка выбора шейдера, на которой изначально написано None (Нет). Справа от некоторых кнопок имеется маленькая кнопка со значком в виде замка, с помощью которой производится блокировка возможности загрузки шейдера. Это значит, что данное свойство материала будет определяться настройками, выполненными в других, ранее рассмотренных свитках. Всего имеется 9 свойств, которые можно имитировать шейдерами mental ray:
Surface (Поверхность) - обеспечивает основную раскраску поверхности объекта, использующего данный материал; Shadow (Тень) - обеспечивает раскраску материала в областях тени; Photon (Фотон) - данное свойство определяет способность материала многократно отражать световые лучи (фотоны световой энергии) и воспринимать свет, отраженный от других объектов, что важно при расчете глобальной освещенности; Photon Volume (Фотоны в объеме) - данное свойство определяет способность прозрачного объекта многократно отражать свет внутри себя; Displacement (Смещение) - замещая шейдером это свойства материала, можно создавать неровности на поверхности объекта за счет деформации его сетки; Volume (Объем) - обеспечивает имитацию рассеивания света во всем объеме сцены, как будто она заполнена дымкой или туманом; Environment (Окружающая среда) - обеспечивает возможность создать впечатление, что материал отражает или преломляет изображение фона окружающей среды; Contour (Контур) - позволяет при визуализации обрисовать контур объекта линией; Light Map (Карта света) - управляет распределением фотонов, испускаемых источником света. Каждое из перечисленных свойств материала можно замещать одним из набора шейде-ров, поставляемых в виде библиотек. Подробное рассмотрение каждого такого шейдера выходит за рамки этой книги. При необходимости обратитесь за сведениями к документации на программу или к электронному справочнику max 6. Процесс выбора шейдера аналогичен назначению текстурной карты с помощью свитка Maps (Карты текстур), который будет рассматриваться в следующей главе.
В самом низу свитка имеется флажок Flag Material as Opaque (Пометить материал как непрозрачный). Установка этого флажка указывает модулю mental ray, что для данного материала нет смысла рассчитывать эффекты прозрачности и преломления света. Это ускоряет работу алгоритма.

Если вы забудете установить флажок

Замечание

Если вы забудете установить флажок Generate Mapping Coordinates (Проекционные координаты), то max 6 автоматически выполнит процедуру генерации встроенной системы проекционных координат при попытке нанести на поверхность стандартного объекта материал, включающий в свой состав текстурную карту. Проекционные координаты присваиваются вершинам сетки объекта. Они являются относительными, измеряются в долях соответствующего габаритного размера объекта и меняются в пределах от 0 до 1. Например, если для каждой из боковых сторон примитива Box (Параллелепипед) начало системы проекционных координат, где U = 0 и V = 0, располагается в одном из углов (условно говоря, в левом нижнем), то в диагонально противоположном углу той же стороны (то есть в правом верхнем) будет помещаться точка с проекционными координатами U = 1, V = 1. Карта текстуры, имеющая, как правило, прямоугольную форму, наносится на поверхность так, чтобы ее левый нижний угол попал в точку с текстурными координатами (U=0, V = 0, а правый верхний угол - в точку U = 1, V = 1.
Если вы своевременно не установили флажок Generate Mapping Coordinates (Проекционные координаты) и преобразовали стандартный геометрический объект к одному из редактируемых типов, скажем, Editable Mesh (Редактируемая сетка), то восстановление исходной системы проекционных координат становится невозможным. То же самое происходит после преобразования стандартных объектов в составные, например, за счет булевского объединения или вычитания.
Если применить к объекту, не имеющему проекционных координат, материал с картой текстуры, то при попытке выполнить визуализацию будет выдано сообщение об ошибке в виде окна диалога Missing Map Coordinates (Отсутствие проекционных координат), показанного на рис. 16. 20.

Чтобы обеспечить одинаковый масштаб изображения

Замечание

Чтобы обеспечить одинаковый масштаб изображения текстуры на всех сторонах объекта в виде прямоугольного блока, примените к нему модификатор UVW Map (UVW-проекция), установите проекционные координаты типа Box (Прямоугольные трехмерные) и придайте габаритному контейнеру модификатора форму куба с одинаковыми размерами по всем трем осям проекционных координат U, V и W. Face (Координаты граней) - обеспечивает размещение отдельной копии текстурной карты в центре каждой грани объекта. Это может служить средством создания сложных узоров из текстур, если грани объекта равномерно распределены в пространстве (рис. 16. 31);

При стыковке копий образцов текстуры

Замечание

При стыковке копий образцов текстуры могут возникать заметные швы. Создание так называемых бесшовных текстур - задача не простая. Она может быть решена, например, с помощью программы Adobe Photoshop. Установка соответствующих флажков Flip (Перевернуть) позволяет зеркально отразить изображение текстуры при проецировании относительно любой из трех осей.

Нанесение на поверхность объекта каждой

Замечание

Нанесение на поверхность объекта каждой из карт текстур, помещенных в тот или иной раздел свойств материала, например в раздел диффузного цвета, непрозрачности, самосвечения, рельефа и т. п., можно выполнять с применением различных каналов проецирования, если только в этих каналах установлены проекционные координаты. Фактически это означает, что для каждой вершины сетки объекта может быть определена не одна тройка координат U, V и W, а 99 таких троек по числу доступных каналов проекционных координат. Выберите тип канала, установив переключатель в одно из двух положений:
Map Channel (Канал карты) - система проекционных координат будет явно задаваться в одном из каналов модификатора проекций; Vertex Color Channel (Канал цвета вершин) - может использоваться в случае, когда отдельным вершинам объекта, преобразованного в редактируемую сетку, назначены разные цвета. Установить номер канала проекционных координат можно с помощью счетчика Channel (Канал). При автоматической генерации проекционных координат в момент создания объекта они всегда помещаются в канал 1. Для назначения объекту нового набора координат необходимо установить номер канала в счетчике Channel (Канал) и вновь применить модификатор UVW Map (UVW-проекция).

Зеркальное отражение) материала для имитации

Замечание

При использовании растровой текстуры в канале Reflection ( Зеркальное отражение) материала для имитации на поверхности объекта отражений окружающих его предметов имеет смысл использовать вариант проецирования Environ (Фон) с выбором типа проекционных координат, наиболее соответствующих объекту по форме. Так, показанный ранее на рис. 16. 16 пример имитации отражения получен при использовании варианта Environ (Фон) проецирования растровой текстуры с привлечением системы координат типа Spherical Environment (Сферическая фоновая). Если в списке Mapping (Проекция) выбран вариант Planar from Object XYZ (Плоская локальная объекта) или к объекту применен модификатор UVW Map (UVW-проекция), у которого переключатель Mapping (Проекционные координаты) установлен в положение Planar (Плоские), то можно исключить нанесение текстуры на «заднюю» сторону объекта. «Задней» считается сторона, у которой нормали граней обращены в сторону, противоположную направлению плоской проекции. Для этого нужно сбросить установленный по умолчанию флажок Show Map on Back (Показать текстуру на задней стороне). Этот флажок становится доступным, если сброшены оба флажка Tile (Повтор). СОВЕТ Виртуальный мир - не копия реальности, а скорее подобие театральной декорации. В этом мире не требуется прорабатывать те детали объектов, которые не будут видны зрителю. Поэтому никогда не устанавливайте флажок Show Map on Back (Показать текстуру на задней стороне) применительно к материалам тех объектов, которые всегда будут повернуты к зрителям только лицевой стороной. Это обеспечит экономию как памяти компьютера, так и времени визуализации. Задайте величины смещения карты текстуры (в долях ее полного размера) относительно значка проецирования по осям U и V в счетчиках Offset (Сдвиг), а количество копий карты текстуры по каждой из осей проекционных координат - в счетчиках Tiling (Кратность). Продублированные копии изображения текстуры заполнят всю поверхность объекта, если будут установлены соответствующие флажки группы Tile (Повтор). Если же флажки будут сброшены, то изображение текстуры просто уменьшится в число раз, указанное в счетчиках Tiling (Кратность), как показано на рис. 16. 39.

в состав которого входит карта

Замечание

Значение в счетчике Refract Map/Ray Trace I0R (Коэффициент преломления для карт рефракции/трассировки) свитка Extended Parameters (Дополнительные параметры) материала, в состав которого входит карта Thin Wall Refraction (Рефракция в тонкой пластине), также влияет на степень преломления лучей света в тонкой пластине. Bump Map Effect (Влияние карты рельефа) - задает степень влияния карты рельефа (если такая карта текстуры используется) на преломление лучей света в тонкой пластине прозрачного материала.