راهنمای ماده mia material
*به نام خدا*
و با سلام خدمت دوستان.
با اجازه شما بزرگان
در این بخش قصد دارم آموزش کار با ماده قدرتمند و بسیار کاربردی mia_materialx که از متریال های
اساسی Mental Ray محسوب میشه رو برای شما بذارم .به امید اینکه بکارتون بیاد.
قسمت اول:تشریح تئوریک پارامتر ها
منبع:
Help مایا
اینترنت
مقدمه:دو ماده mia_material و mia_material_x با وجود ماده های پیچیده دیگر در منتال ری به دلیل
راحتی کار و عمومی بودن دستورات آن از کاربردی ترین مواد مورد استفاده در ساخت متریال های معماری بحساب می آیند.
این ماده از که مواد یکپارچه بحساب میاد برای طراحی اجسامی که دارای سطوح سخت هستن بکار میره مانند:انواع سنگ،چوب،شیشه،فلزات،پلاستی ک و ...
موارد برتری این متریال :
1-Easy to use: استفاده از آن آسان هست حتی برای مبتدی ها و مشکلات فهم مواد متناظر دیگر را برای عموم ندارد.
2- Physically Accurate:به علت خصلت برنامه ریزی شده energy conserving (ذخیره انرژی)،
شبیه سازی دقیق فیزیک طبیعت حتی مواقعی که اشیا از قوانین فیزیک سرپیچی میکنن نیز ممکن خواهد بود!
3-Glossy performance :اجرای سریع جلوه glossiness(جلا و براقیت)
4-Tweakable BRDF:شبیه سازی تغییر حد رفلکت با تغییر زاویه دوربین
5-transparency:شبیه سازی حالت توپر یا تو خالی بودن شیشه.
6- Round corner:ایجاد حالت انحنا در لبه های تیز اجسامی که نمی توانند بازتاب داشته باشند.
7-Indirect Illumination control:تنظیم دقیق تکنیک Final Gather و Global Illumination در بنیان ماده.
8-Oren-Nayar diffuse-شبیه سازی جلوه پودری اجسام مانند خاک رس و غیره.
9-Built in Ambient Occlusion:امکان ترکیب تکنیک پیچیده انسداد محدود برای شبیه سازی نوع
خاصی از حالت نورپردازی که در آن سایه ها بشدت واقعی می شوند(تقلید شده از قوانین نور در طبیعت)
10-All-in-one shader:عملیات تشکیل فوتون و سایه نور را همزمان انجام میدهد.
11-Waxed floors:شبیه سازی حالات برفک زدگی اجسام و یا فلز زدایش شده
12-Multiple outputs:امکان گرفتن خروجی های متعدد. مناسب برای کار در رندر لایه ای.
*نکته:عمده ترین کاربرد این ماده اساسا برای شبیه سازی
بسیار دقیق قوانین انعکاس و انکسار در اجسام مطابق با قوانین فیزیک طبیعت میباشد
همانطور که دیدید تصور چنین امکاناتی شگفت آور هست در ادامه این مباحث رو بیشتر مورد بررسی قرار میدهیم.
**********************
خوب میرسیم به تشریح دستورات و پارامترهای این تابع پیچیده ریاضی.
.................................................. ....................................
Diffuse
این قسمت سه تا گزینه داره:
1=color-همان رنگ ماده و کانال ورودی بافتها هست که متناظر با پارامتر رنگ در متریال های مایا می باشد.
2-Weight-مقادیر پراکندگی رنگ و پراکنش اشعه های بازتابش رو معیین میکند و با diffuse در مواد مایا
متناظر هست که بین 0 تا 1 متغییر میباشد وقتی مقادیر به 0 نزدیک تر شوند یا نور را جذب میکنند و مات
بنظر میرسند یا نور را عبور میدهند و شفاف دیده میشوند.
نکته: برای داشتن یک بازتاب و رفلکت خوب این پارامتر تاثیر گذار هست هر چه بیشتر بهتر.
3-roughness:این دستور همواری یا نا همواری سطح ماده را تعیین میکند اگر 0 باشه همان ماده Lambert
مایا هست واگه مقادیر بالاتر داشته باشیم حالت پودری در سطح ماده ایجاد میشود.
از موارد مورد استفاده می توان :
* در مقادیر متوسط_ بمانند لاستیک ماشین
* در مقادیر بالاتر_ بمانند آجر و سنگ، اشاره کرد.
.................................................. ........................................
Reflections
1-color_رنگی که highlight (سوسو) بازتاب با آن دیده میشود را تعیین میکند مترادف اون در مایا specular color میباشد.
این پارامتر بسیار مهمه چون به همراه مقادیر بازتاب BRDF جنس واقعی ماده را تعیین میکند.که در ادامه توضیح داده میشه.
2-Reflectivity_ضریب بازتاب نور از روی سطوح را تعیین میکند هر چه به 1 نزدیکتر باشد جسم بیشتر
شبیه آینه می شود و هر به صفر نزدیکتر باشه مات می شود مثل دیوار.
چندتا از مقادیر مورد استفاده:
آینه:1
کروم:1
استیل:0.9
پلاستیک های براق:0.6
آلومینوم: 0.4
3-glossiness_این پارامتر مقدار جلای و براقیت سطح را معیین میکند هرچه این مقدار به 1 نزدیک تر
باشد لعاب جسم درخشان تر هست و هر چه مقدار آن کمتر باشد ماده بدون جلا خواهد بود.
4-Glossy Sample-این گزینه حداکثر تعداد پرتو هایی که برای ایجاد جلای سطحی لازم است را تعیین
میکند.در مقادیر بالاتر جزییات بسیار نرم تر خواهد بود مقدار 32 برای بیشتر موارد کافیست.
نکته :اگه مقدارglossiness = 1 باشه که اونوقت آینه میشه که در این صورت چون پراکندگی نور نداریم
یک پرتو ارسال و یک پرتو توسط دوربین دریافت میشود یعنی مقادیر بیشتر بی معنی است برای همین غیر فعال هست.
5- Metal Material_اگه جنس ماده شما فقط فلز هست این گزینه رو تیک بزنین تا رنگ بازتاب اون از رنگ ذاتی فلز تبعیت کنه.
مثل مس،طلا،نقره،آلیاژهای برنجی و آلومنیومی و ...
6-highlight only-از این گزینه برای موادی استفاده میکنیم که بازتاب آنچنانی لازم نداریم اما ماتی هم نمی
خواهیم در حقیقت برای حالتی بکار میره که کل سطح جسم یک های لایت یکدست نیاز داره ، نه سوسو نه
بازتاب.مثالا:برای لاستیک خودروها که نور در کل اون به مقدار کمی بازتاب میشه اما های لایت خوبی داره.
.................................................. ......................................
Advance Reflection
پارامترهای این قسمت تنظیم و کنترل بازتاب نسبت به مسافت را بر عهده دارد.
1-ابتدا با فعال کردن عبارت use max distance به مایا اعلام میکنیم که میخواهیم از این جلوه استفاده کنیم.
یک عدد دلخواه بر حسب واحد گرید به کادر مقادیر max distance بدین.
این کار برد بازتاب را در شی مربوط رو تا همون فاصله ای که نوشتید محدود میکنه.
نکته:تا مدتها من تو این فکر بودم که چطور بعضی از مواد که بازتاب محدود دارن رو شبیه سازی کنم یعنی،
من بلد نبودم. مثل آلومنیوم که فقط وقتی انگشتتو میبری جلوش دیده میشه .
2-:fade to end color
وقتی خاموش هست رنگ بازتاب در هنگام زوال آن همان رنگ محیط پیرامون را دارد
نکته:برای رندر از محیط داخلی خاموش باشه
وقتی روشن هست رنگ بازتاب در هنگام زوال آن با رنگی که در کادر پایین آن تعیین میگردد تعیین میشود
نکته:برای رندر در محیط خارجی روشن باشه.
3-max trace depth-این پارامتر اگر دارای مقدار باشد دقیقا همان کار گزینه Highlight only راانجام
میدهد.یعنی یک حالت روشنایی کلی در سطح جسم ایجاد میکند.
اگه مقدار آن 0 باشه مایا از پرتو های عمومی برای عملیات بازتاب استفاده میکند.
6-cutoff Thesold-این پارامتر تعیین میکنه که از یک تعداد معین پرتو گسیل شده از نور سیستم چه تعداد
مردود بشه
0.01 یعنی یک پرتو برای کل اشعه ها.
دو تا گزینه دیگه داره که از اسمش پیداست کارشون چیه.
.................................................. ...................
Refractions
در این بخش کلیه موارد مربوط به شبیه سازی رخداد انکسار و شکست نور در اجسام دی الکتریک و شفاف
مورد بررسی قرار میدهیم.
1-color- مشخصه که رنگ جسم شفاف را تعیین میکنه
2-transparency- سطح و اندازه شفافیت ماده را کنترل میکنه
3-glossiness- کیفیت شفافیت را برای ماده معین میکنه اگه 1 باشه جسم شفافیت معمولی داره اما اگه مقادیر
نزدیک صفر به اون بدیم یه حالت بلور و تارشدگی در جسم بوجود میاره.
.................................................. ...........
Advance Refractions
موارد این بخش یکم مهمه
1-max distance-این گزینه کارش مثل قبلیه فقط برد رویت اجسام پشت جسم شفاف رو با مسافت محدود میکنه
2-thin walled-این گزینه میگه که جسم باید توخالی باشه یعنی نور وقتی میخواد شکست پیدا کنه با عبور از
لایه اول سطح و برخورد به لایه درونی، برگشت نکنه(چون اشعه از جهت بردار نرمال پیروی میکنه).
3-solid -این پارامتر میگه که جسم باید توپر باشه.
4-refractive caustics -این پارامتر تعیین میکنه که هنگام فعال سازی جلوه کاستیک شیشه چطور رفتار
کنه یعنی اگه این جلوه رو در کارمون داریم باید این گزینه فعال بشه.
5-transparent shadows-زمانی که ما جلوه کاستیک را در صحنه نداریم مثلا شیشه یک پنجره، مایا از
شیدر سایه برای تولید سایه های روشن استفاده میکنه.این گزینه پیش فرض روشن هست.
بعدا بیشتر توضیح میدم.
نکته:علت جدا کردن این دو حالت.
به طور معمول گزینه کاستیک باعث میشه که تمام متریال های منتال ری عملیات محاسبه سایه های روشن را
متوقف و جلوه کاستیک را محاسبه کنند در کار های معماری این خوب نیست مثلا:
من میخوام یک لیوان روی میز، در حالی که جلوه کاستیک را روی میز میندازه (refractive caustics )
همزمان شکست نور و سایه پنجره را هم رد کنه یعنی رو میز بندازه( transparent shadows) مثل واقعیت .
بابراین ما میتوانیم با گرفتن دوتا رندر در دو حالت و میکس کردن اونها این مشکل را بر طرف کنیم.
6-backface_cull-این گزینه وقتی فعال بشه این امکان رو میده که دوربین از بیرون یک شی داخلشو رندر
کنه مثلا دیدن داخل یک اتاق از بیرون در واقع مثل یک دیوار جادویی عمل میکنه در حالی که آثار ایجاد سایه و موارد دیگه باقی میمونه.
نکته :بردار نرمال صفحات روبروی دوربین به سمت داخل باشد.
7-propagate_alpha-این گزینه مهمه_وقتی ما بخواهیم اطلاعات کانال آلفای جسم دیگر که در صحنه
فعلی رندر نشده است (یعنی در ترکیب لایه ها) رااز جسم شفافی مثل لیوان عبور دهیم اونو را فعال میکنیم.
.................................................. ...........
anisotropy
این تابع بازتابهای غیر یکنواخت تولید میکنه.
از نمونه کاربرد های این پارامتر میشه به پارچه مخمل،اطلسی،ابریشم، مو و همچنین یک سری از آلیاژها و
فلزات که با ماده هایی خاص لعاب داده میشن را نام برد که دارای های لایت یکنواخت نیستند.
و اما تنظیمات:
1-anisotropy-این گزینه همان مقدار هایلایت را کنتترل میکنه ،مقادیر بیشتر و کمتر از یک معتبر هستند و هایلایت رو بیضی شکل میکنند.
2-Rotation-این گزینه هایلایت رو میچرخونه بسته به نیازتون میتونین ازش اشتفاده کنین
3-Chanel-
نکته:موقعی که ما هایلایت را میچرخونیم اگه ماده ما دارای بافت باشه باید اینو مد نظر داشته باشیم که بافت
ما anti-aliased نباشه چون کار مصنوعی میشه اونوقت همه از کارتون ایراد میگیرن برای رفع این مشکل
باید پارامتر Chanel را تنظیم کنید تا به نتیجه دلخواه برسید.
فواید این گزینه:
الف-مبنای چرخش رو با مبنای خود آبجکت یکی میکنه
ب-مبنای چرخش رو با بردار مبنای Bump یکی میکنه
ج- مبنای چرخش رو با مشتق سطوح یکی میکنه (یعنی هر سطحی که از صفحه اصلی مشتق بشه)
.................................................. .......
BRDF:
(Bi-directional Reflectance Distribution Function)
این تابع بسیار مهمه و در بیشتر موارد با اون سر و کار دارین، برای همین یکم دربارش توضیح میدم.
یکی از قاعده های طبیعت اینه که بازتاب از روی یک سطح با تغییر زاویه دید عوض میشه.علت هم مستقیم بودن خط سیر نور هست.
این تابع در حقیقت برای شبیه سازی این خصلت طبیعی بازتاب پایه ریزی شده یعنی میشه با تغییر زاویه دوربین رفلکت یک جسم رو کم کم تغییر بدیم.
برای نمونه چوب های رنگ لاک زده شده و پلاستیک های براق این حالت را نشان میدهند.
در ادامه با تشریح کارکرد پارامترهای این دستور بیشتر متوجه میشین
.
1-fresnel-وقتی روشن باشه ماده فقط از تغییرات بخش IOR(ضریب شکست و انکسار نور) پیروی میکنه و بازتاب نداریم.
از جمله موارد استفاده اون میشه شیشه معمولی و آب رو نام برد.
اما وقتی این گزینه خاموش باشه:
2 brdf_0_degree_refl :این پارامتر مقدار بازتاب زاویه صفر درجه رو نشون میده. یعنی وقتی که بردار نرمال عمود بر سطح، با زاویه دید دوربین در یک راستا هستن.
در این حالت ، بازتاب کمرنگ هست
3-brdf_90_degree_refl - این پارامتر مقدار بازتاب زاویه 90 درجه رو نشون میده. یعنی وقتی که بردار نرمال عمود بر سطح، نسبت به زاویه دید دوربین وضعیت عمود دارد .
در این حالت بازتاب آینه ای هست.
4-brdf_curve - این پارامتر انحراف یا آهنگ تغییرات منحنی بازتاب رو از 0 درجه به 90 درجه نشون میده
نکته:بیشتر فلزات بازتاب خوبی دارن در نتیجه بازه تغییرات اونها بین 0.8_1 در نوسان هست یعنی:
صفر درجه=0.8
نود درجه=1
اما بعضی مواد که هیبرید و چند لایه هستند مثل چوب لاکی شده تغییرات زیاده مثلا:
صفر درجه=0.3
نود درجه=1
طبعا اگه جسم زیاد بازتاب نداره مقدار نود درجه رو کمتر از 1 بدین.
.................................................. ...................................
translucency
این تابع نیمه شفاف بودن مواد رو شبیه سازی میکنه.
از کاربرد های آشنای اون میشه به در خونه های ژاپنی اشاره کرد که از بیرون سایه فرد داخل اتاق مشخص هست.
چند نکته:
الف-این خصلت به تنهایی نمی تونه ایجاد بشه و حتما باید قبلش مقداری transparency تعیین کنین.
ب-weight- تعیین میکنه که چقدر نور عبور کنه و چقدر جذب بشه مثلا مقدار 0.5 یعنی نصف به نصف.
ج-وقتی مقدار اون 1 بشه مانند جسم مات بنظر میاد اما کاملا مثل اون نیست بلکه اجسام پشت رو به صورت سایه نشون میده.
د- تابع translucency اصولا برای حالت thin walled بکار برده میشه مثل
کاغذ های نازک و پرده ها.
***هرچند در حالت Solid هم این محاسبات انجام میشه اما با این حال یه رخداد ساده هست که فقط نور رو
از پشت ماده به جلوی ماده منتقل میکنه و با نمونه هایی که مشابه این کار و انجام میدن مانند توابع پیچیده SSS اساسا قابل مقایسه نیست.
*نکته:یک تابع SSS:sub surface scattering میتونه هر دو جفت glossy و transparency رو همزمان با translucency استفاده کنه.
* شرح این ماده رو در یک مبحث دیگه به طور کامل براتون میذارم.
.................................................. ..................................
Interpolation
حتما تا حالا دیدید که بعضی از سطوح مثل شیشه بخار زده بازتابهای تار و بلور دارن برای ایجاد چنین حالتی از این گزینه استفاده میکنیم.
چندتا نکته:
الف- این تابع بر روی درخشندگی تصویر بازتاب تغییرات ایجاد میکند.
ب- این تابع شبکه ای بر روی تصویر بازتاب میاندازد و با تغییر رزولوشن اون کیفیت را کم و زیاد میکند.
ج- بیشتر بروی سطوح تخت کاربرد داره و با سطوح موجدار و پیچیده و بامپ شده میونه خوبی نداره.
د- هم برای Reflect و هم برای Refrect کاربرد دارد.
grid_density- این گزینه تراکم شبکه مذبور را میرساند .
double زمان رندر رو دوبرابر میکنه.
fifth زمان رندر را 5/1 میکنه.
refl_samples- این گزینه دفعات نمونه گیری رو نشون میده هر چه بیشتر کیفیت رندر بهتر زمان بیشتر.
نکته:در عمل این دستور با فرستاده یک پرتو اضافی به ازای هر مقدار اضافه شده یک بار دیگه عملیات شبیه سازی رو تکرار میکنه.
High Detail Distance- این گزینه به اندازه مقداری که به آن میدهیم تداخل در تصویر رو محدود به فاصله میکنه
مثلا اگه طول تصویر بازتاب 100mm باشه و Distance=10mm ،
بجز 10mm اول تصویر که به جسم متصل هست بقیه بلور خواهند شد.در واقعیت هم همین طور هست.
مثلا تشخیص پایه میز از تصویرش که روی کف اتاق افتاده.
نکته:این دستور بسیار کاربردی هست مخصوصا وقتی که Reflect=1 باشه.
interpolation refrection- این گزینه رویداد شکست تصویر در اجسام شفاف
را بلور میکنه.
مثل تار شدگی اشیا،از پشت شیشه یخ زده .
single sample- این گزینه نویز را در درخشندگی تصویر محیط کاهش میده.
*************************************************
Bump Mapping
درباره پامپ مپینگ توضیح نمیدم چون یقینا همه بلدین.میرسیم به کاربرد پارامترهاش.
1-no_diffuse_bump- زمانی که این گزینه خاموش باشه،دستور bump بر تمام صفات ماده اعم ازdiffuse, highlights, reflections, refractions... تاثیر میذاره.
اما اگه روشن باشه روی همه تاثیر داره الا diffuse یعنی تاثیرات نور در شکست و بازتاب و ... رو میشه در جسم دید اما سطح اون صافه.
mia_material سه حالت برای Bump تعیین کرده.دو تا برداری و یکی کنترلی.
1-standard_bump- همون بامپ مورد استفاده در مواد مایا رو انجام میده.
2-overall_bump-این یک بامپ کلی و سرتا سری رو به ماده میده و برای
مواقع خاصی ( مثل استفاده شیدر mia_roundcorners برای گرد کردن لبه های تیز) کاربرد داره.
سوال؟:اگه همزمان از هر دوتا استفاده کنیم چی میشه؟
جواب:standard_bump همواره نتایج اون بر روی overall_bump ظاهر میشه. اینو دقت کنین
bump_mode- این گزینه مختصات فضایی بردارهای بامپ رو نسبت به هم تعیین میکنه.و چند حالت داره.
0:این ماد همساز نام داره یعنی پارامتر old bump رو به جای دو تا بامپ مذکور استفاده میکنه.
1:این mode رو در فضای درونی اضافه میکنه
2:این mode رو در فضای world اضافه میکنه
3:این mode رو در فضای object اضافه میکنه
4:این mode رو در فضای cameraاضافه میکنه
5:این mode رو در فضای درونی تنظیم میکنه
6:این mode رو در فضای world تنظیم میکنه
7:این mode رو در فضای object تنظیم میکنه
8:این mode رو در فضای camera تنظیم میکنه
نکته:add یا اضافه کردن ماد یعنی بردار بامپ باید شامل یک آشفتگی متوسط باشه.
اما set یا نشاندن ماد یعنی بردار نرمال واقعی رو بجای بردار فرعی مینشونه.
همون طور که میبینید با داشتن حالات مختلف، این ماده میتونه به هر ماده دیگه منتال ری ضمیمه بشه
mental ray bump-در این گزینه می تونید ماده مذکور رو با مواد دیگه منتال ری ترکیب کنید با توجه به امکانات bump mode
specular balance- از اسمش معلومه که برای تعدیل اندازه های لایت و نقطه سوسو ماده هست در بیشتر موارد 1 خوبه
Cutout Opacity-این پارامتر خیلی کاربردیه.از اون میشه برای حالت mask ماده استفاده کرد.
اگه بخوام مثال بزنم میشه به یک فنس توری اشاره کرد که شبکه های توری اون پیچ و تاب زیادی داره و عاقلانه نیست که بخواهیم مدلشو درست کنیم
برای این چنین مواردی از این دستور استفاده می کنیم.
فقط کافیه بافتی از یک فنس رو به اون بدین اونوقت مایا جاهایی که سیاه هست رو نشون نمیده و فقط به قسمتهای روشنتر اکتفا میکنه.
additional_color-این گزینه یک حالت خود درخشندگی به ماده میده و میتونیم با دادن رنگ دلخواه جلوه هایی مانند گداختگی فلزات را ایجاد کنیم معادل این دستور همان گزینه incandescence در مایا می باشد.
خب دوستان این قسمت تحلیل توری این ماده بود
در بخش بعدی کاربرد های بی نظیر این ماده رو با مثال براتون میزارم
ممنون.
پایان بخش اول.
