Este tópico contém informações para ajudar a utilizar o Material de arquitetura e design do mental ray.
Desempenho de coleta final
O algoritmo de coleta final na versão atual do mental ray é bastante aprimorado a partir de versões anteriores, especialmente com relação à adaptabilidade. Isso significa que é possível utilizar contagens de raio e densidades muito menores do que anteriormente.
Em muitos casos, é possível renderizar imagens estáticas com configurações extremas, como, por exemplo, 50 raios e uma densidade de 0.1. Se isso fizer com que os artefatos sofram uma “suavização excessiva”, utilize a oclusão de ambiente interna para resolver esses problemas.
Quando você utilizar a coleta final com GI (fótons), assegure-se de que a solução de fóton seja bastante suave ao fazer uma renderização primeiro com a coleta final desativada. Se a solução de fóton for difusa, aumente o raio de pesquisa de fóton até ele se "acalmar" e, em seguida, ative a coleta final.
Guia rápido para alguns materiais comuns
A seguir, estão algumas regras gerais para a criação de vários materiais. Cada uma assume as configurações padrão básicas como um ponto de partida.
Regras gerais para madeira com brilho, piso e assim por diante.
Estes são os tipos de materiais “híbridos” que podem ser necessários para renderizações arquitetônicas: madeira envernizada, linóleo e assim por diante.
Para esses materiais, defina BRDF para a Função de reflexão personalizada; ou seja, é possível definir uma curva BRDF personalizada. Comece com 0 grau de reflexibilidade de 0.2, 90 graus de reflexibilidade de 1.0 e aplique um mapa de textura adequado à cor difusa. Defina a reflexibilidade entre 0.6 e 1.0.
Qual o nível de brilho do material? São reflexões limpas ou distorcidas? Elas são fortes ou fracas?
- Para reflexões limpas e fortes, mantenha o brilho de reflexão em 1.0.
- Para reflexões levemente distorcidas, porém fortes, defina um valor menor para o brilho de reflexão. Se o desempenho tornar-se um problema, tente ativar a opção Rápida (interpolar).
- Para reflexões levemente distorcidas, porém muito fracas, é possível "trapacear" ao aplicar um valor menor de brilho de reflexão para realces maiores ao definir as Amostras de brilho de reflexão como 0. Isso atira somente um raio de simetria nas reflexões, mas se as reflexões forem fracas, geralmente, o visualizador não conseguirá dizer.
- Para superfícies moderadamente distorcidas, defina um valor menor do brilho de reflexão e talvez aumente o valor das amostras do brilho de reflexão. Novamente, para um desempenho aprimorado, ative a opção Rápida (interpolar).
- Para superfícies extremamente distorcidas ou com reflexões muito fracas, tente ativar Somente realces+FG.
Um piso de madeira típico pode usar um brilho de reflexão de 0.5, amostras de brilho de reflexão de 16, reflexibilidade de 0.75, uma textura de madeira boa para cor difusa e, talvez, um pequeno mapa de saliência. Se a saliência aparecer somente na camada de verniz, ative a implementação de Mapas de objetivos especiais 
Não aplicar saliências ao sombreamento difuso.
O piso de linóleo pode usar as mesmas configurações, mas com uma textura ou mapa de saliência diferentes e, provavelmente, com valores de reflexibilidade e brilho de reflexão um pouco menores.
Cerâmica
Materiais cerâmicos são envidraçados; ou seja, eles são cobertos por uma fina camada de material transparente. Eles seguem regras similares para os materiais gerais mencionados acima, mas defina o Método BRDF com a opção Por IOR (Reflexões Fresnel), defina a IOR como 1.4 e a reflexibilidade como 1.0.
Defina a cor difusa como uma textura ou cor adequada. Um exemplo é a cor branca para ladrilhos brancos de banheiro.
Materiais de pedra
Um objeto de pedra normalmente tem um acabamento fosco ou reflexões tão distorcidas que são quase difusas. É possível simular o caráter de "pó" da pedra com o parâmetro Rugosidade difusa: tente 0.5 como um ponto de partida. Pedra porosa ou tijolo podem ter um valor maior.
A pedra tem, normalmente, um brilho de reflexão muito baixo (menor que 0.25) e é possível usar a opção Somente realces+FG para obter um bom efeito e desempenho. Utilize uma boa textura de pedra para a cor difusa, algum tipo de mapa de saliência e talvez um mapa que varie o valor do Brilho de reflexão.
A reflexibilidade deve ficar em torno de 0.5 - 0.6 com a opção Por IOR (Reflexões Fresnel) desativada, 0 grau de reflexibilidade a 0.2 e 90 graus de reflexibilidade a 1.0.
Vidro
O vidro é um material dielétrico e, por isso, a opção Por IOR (Reflexões Fresnel) deve ser ativada definitivamente. Uma IOR de vidro padrão é 1.5. Defina o nível difuso em 0.0, a reflexibilidade em 1.0 e a transparência em 1.0. Isso é suficiente para criar um vidro refrativo básico e completamente limpo.
Se esse vidro for para o painel de uma janela, ative as paredes finas. Se for um bloco de vidro sólido, desative a parede fina e considere se os cáusticos são necessários: defina cáusticos refratários de acordo.
Se o vidro for fosco, defina o brilho de refração para um valor adequado. Ajuste as amostras de refração para obter uma boa qualidade, ou ative a opção Rápida (interpolar) para um desempenho mais rápido.
Vidro colorido
Para vidro limpo, utilize as dicas da seção anterior. Vidro colorido, no entanto, é diferente.
Muitos sombreadores definem a transparência na superfície do vidro. E ainda é o que acontece se alguém simplesmente definir uma cor de refração com algum valor, como azul. Para a opção de vidro com parede fina ativada, isso funciona perfeitamente. Mas para objetos de vidro sólido, essa opção não é uma representação precisa da realidade.
A cena na ilustração seguinte contém dois blocos de vidro de diferentes tamanhos, uma esfera com um furo esférico interno e um cavalo de vidro.
Acima: sombreamento incorreto porque a cor do vidro sólido foi modelada exclusivamente com uma cor de refração de superfície
Abaixo: sombreamento correto. O vidro utiliza Refração Distância máxima e uma cor de distância máxima.
Os problemas são evidentes:
- Os dois blocos de vidro são de espessuras diferentes, mas possuem exatamente o mesmo nível de azul.
- A esfera interna é mais escura do que a exterior, em vez de ser mais clara.
Por que isso acontece?
Considere a possibilidade de um raio de luz que entra em um objeto de vidro. Se a cor estiver localizada na superfície, o raio é, de certa forma, colorido conforme entrar no objeto, conservando essa cor através do objeto e recebendo uma segunda coloração (atenuação) quando sair do objeto:
Diagrama para vidro com alterações de cor na superfície
Na ilustração acima, o raio entra a partir da esquerda e na superfície de entrada, diminui o nível e fica um pouco mais escuro (o gráfico ilustra o nível esquematicamente). Ele conserva essa cor ao longo do seu percurso através do meio e, em seguida, diminui o nível novamente ao sair da superfície.
Para objetos de vidro simples, isso é suficiente. Para qualquer vidro que use parede fina, isso é por definição, a coisa correta a se fazer, diferentemente de qualquer outro sólido complexo. Isso é especialmente errado para espaços negativos dentro do vidro (como a esfera em nosso exemplo), porque os raios da luz têm que viajar através de quatro superfícies, em vez de duas, tendo que cumprir duas etapas adicionais de atenuação na superfície.
Em um vidro colorido real, a luz viaja através do meio e é atenuada à medida que é inserida. No material de arquitetura e design, isso é feito ao ativar Opções de renderização avançadas Refração Distância máxima, definindo a Cor na distância máxima e a Cor de refração como branca.
O resultado é claramente muito mais satisfatório: O bloco de vidro espesso é de um azul mais escuro que o bloco fino e a esfera oca agora se parece correta. Na forma do diagrama, o processo é como descrito a seguir:
d = distância máxima onde a atenuação é a cor na distância máxima
O raio é inserido no meio e é atenuado ao longo do seu percurso. A resistência da atenuação é tanta que, de forma precisa, a atenuação da distância máxima (d na figura) coincide com a da cor na distância máxima. Em outras palavras, essa intensidade de atenuação é a mesma que foi recebida imediatamente na superfície da cena anterior. O enfraquecimento é exponencial e, portanto, com o dobro do valor da distância máxima, o efeito é o mesmo da cor na distância máxima quadrada e assim por diante.
Há uma pequena compensação: para renderizar as sombras de um material corretamente usando esse método, é necessário utilizar cáusticos ou ter a certeza de que o mental ray esteja renderizando sombras no modo de segmentos (consulte implementação Sombras e deslocamento (agente de renderização mental ray)).
O uso natural de cáusticos fornece sombras com a aparência mais correta (a imagem acima foi renderizada sem cáusticos), mas requer que a cena tenha fótons cáusticos ativados e contenha uma fonte de luz física que atire fótons cáusticos.
Por outro lado, as sombras dos segmentos do mental ray têm um desempenho um pouco mais baixo do que o modo de sombra Simples, amplamente utilizado. Mas se não forem usadas, a intensidade da sombra não levará em consideração corretamente a atenuação através da mídia. No entanto, a imagem ainda pode parecer agradável.
Água e líquidos
A água, como o vidro, é um material dielétrico com uma IOR de 1.33. Portanto, os mesmos princípios usados para o vidro (acima) aplicam-se aos corpos de água, que realmente precisam refratar seu ambiente. Um exemplo é a água saindo de uma torneira. Líquidos coloridos utilizam os mesmos princípios do vidro colorido.
Água no vinho
Para criar um líquido em um contêiner, como na imagem anterior, é importante entender como o material de arquitetura e design administra a refração através de várias superfícies, em comparação com o comportamento da luz no mundo real em tais circunstâncias.
O que é importante para a refração é a transição a partir de um meio para um meio com uma IOR diferente. A transição é conhecida como interface.
Para um copo de limonada, imagine um raio de luz percorrendo o ar (IOR = 1.0). Quando ele entra no copo, é refratado pela IOR do vidro (1.5). O raio sai do vidro e entra no líquido; ou seja, ele atravessa uma interface de um meio com IOR de 1.5 para outro meio com IOR de 1.33.
Uma forma de modelar isso em computação gráfica é tornar o vidro uma superfície fechada e separada, com as normais orientadas para fora da superfície do vidro e uma IOR de 1.5, além de uma segunda superfície fechada para o líquido, com as normais orientadas para fora e uma IOR de 1.33, deixando uma pequena folga de ar entre o recipiente e o líquido.
Essa abordagem funciona, mas pode causar um problema: quando a luz sai de uma IOR superior para outra inferior, há uma chance de ocorrer um efeito conhecido como reflexão interna total (TIR). Esse é o efeito observado ao mergulhar em uma piscina e olhar para cima: é possível ver os objetos acima da superfície somente em um pequeno círculo diretamente acima. Tudo o que estiver abaixo de um determinado ângulo mostra somente um reflexo da piscina e as coisas abaixo da superfície. Quanto maior a diferença na IOR de duas mídias, maior a chance de ocorrer uma TIR.
Assim, em nosso exemplo, conforme o raio sai do vidro (IOR = 1.5) para o ar, há uma grande chance de ocorrer uma TIR. Mas na verdade, o raio deve passar de um meio com IOR = 1.5 para outro com IOR = 1.33, que é uma etapa muito menor e com menor chance de TIR. Isso é diferente:
. Esquerda: Corrigir a refração
Direita: O método de "folga de ar"
O resultado da esquerda é o correto, mas como ele é obtido?
A solução é repensar a modelagem e não pensar em termos de mídia, mas em termos de interfaces. Em nosso exemplo, temos três interfaces diferentes, onde é possível considerar a IOR como a relação entre as IORs das mídias interiores e exteriores:
- Interface ar-vidro (IOR=1.5/1.0=1.5)
- Interface ar-líquido (IOR=1.33/1.0=1.33)
- Interface vidro-líquido (IOR=1.33/1.5=0.8)
No caso mais comum de uma interface com o ar, a IOR a ser usada é a IOR de mídia (porque a IOR de ar é 1.0), enquanto em uma interface entre duas mídias diferentes, a situação é diferente.
Para modelar corretamente este cenário, são necessárias três superfícies, cada uma com diferentes materiais de arquitetura e design aplicados:
- A superfície ar-vidro (azul no diagrama seguinte), com normais apontando para fora do vidro, cobrindo a área onde o ar toca diretamente o vidro, com uma IOR de 1.5
- A superfície ar-líquido (verde no diagrama), com normais apontando para fora do líquido, cobrindo a área onde o ar toca diretamente o líquido, com uma IOR de 1.33
- A superfície vidro-líquido (vermelho no diagrama), com normais apontando para fora da líquido, cobrindo a área onde o vidro toca o líquido, com uma IOR de 0.8
As três interfaces de um líquido em um vidro
Ao definir os valores adequados da distância máxima e da cor na distância máxima para os dois materiais líquidos (para obter um líquido colorido), pode-se obter o vidro na esquerda, na imagem renderizada anterior.
Superfícies de oceano e água
Uma superfície de água é um pouco diferente de um líquido visivelmente transparente.
O oceano não é azul; ele é reflexivo. Nem toda a luz que penetra a superfície do oceano é interessante. Uma pequena quantidade de luz é dispersa de volta novamente, fazendo uma espécie de dispersão de subsuperfície.
Para criar uma superfície de oceano com o material de arquitetura e design, siga estas etapas:
- Defina o Nível difuso em 0.0, reflexibilidade em 1.0 e transparência em 0.0. Isso é certo: nenhuma refração é necessária.
- Defina a IOR para 1.33 e ative a opção Por IOR (reflexões Fresnel). Aplique um interessante sombreador não uniforme para Saliência (Oceano (lume) funciona bem aqui) e o oceano será basicamente concluído.
Este oceano tem reflexões guiadas somente pela IOR. Mas isso funciona bem; tente. Apenas certifique-se de que há algo para ser refletido. Adicione um mapa de céu, objetos ou apenas um plano de fundo com gradiente de cor azul. Deve haver algo para refletir ou a água ficará completamente preta.
O oceano não é azul; é o céu que é azul.
Para uma aparência mais tropical, tente configurar a cor difusa em uma cor azul mais esverdeada, defina o Nível difuso em um número baixo, como 0.1, e ative a opção Não aplicar saliências ao sombreamento difuso.
Aparece agora uma cor base na água que emula a menor quantidade de dispersão no nível superior do oceano.
Aproveite os trópicos.
Metal
Metais são reflexivos e isso significa que eles precisam de algo para refletir. Os metais com melhor aparência surgem por terem um ambiente HDRI verdadeiro, a partir de uma foto HDRI mapeada esfericamente ou algo parecido com o céu físico do mental ray.
Para criar o cromo clássico, desative a opção Por IOR (reflexões Fresnel), defina a reflexibilidade em 1.0, 0 grau de reflexibilidade em 0.9 e 90 graus de reflexibilidade em 1.0. Defina a cor difusa como branca e ative as reflexões de metal.
Isso cria um material reflexivo quase completo. Ajuste o parâmetro do brilho de reflexão para diversos níveis de reflexões distorcidas. Também é possível usar o efeito de Cantos arredondados, que tende a funcionar muito bem com objetos metálicos.
Metais também afetam a cor das reflexões. Como a opção Reflexões do metal foi ativada, isso já estará acontecendo: Tente configurar a cor difusa como uma cor dourada para criar ouro.
Tente diferentes níveis de brilho de reflexão (com a ajuda da opção Rápida (interpolar) para o desempenho, se necessário).
Também é possível alterar o valor da reflexibilidade. Isso terá um significado um pouco diferente quando o material de metal estiver ativado; ocorre uma mesclagem entre as reflexões (coloridas pela cor difusa) e o sombreamento difuso normal. Isso permite uma mesclagem entre as reflexões com brilho e o sombreamento difuso, ambos conduzidos pela mesma cor. Por exemplo, um material de alumínio precisaria de um pouco de difusão mesclada, enquanto o cromo não.
Ouro, prata e cobre
Metal escovado
O metal escovado é um caso especial interessante. Em alguns casos, a criação de um metal escovado requer somente que o brilho de reflexão seja recusado em um nível onde seja possível obter uma reflexão distorcida. Isso é suficiente quando a direção do escovamento for aleatória ou as escovas forem muito pequenas para ficarem visíveis, mesmo tendo um efeito agregado.
Para materiais que tiverem uma direção de escovamento limpa ou onde os traços do pincel forem visíveis, a criação de uma aparência convincente será um pouco mais envolvida.
As pequenas ranhuras em uma superfície de metal escovado funcionam juntas para criarem reflexões anisotrópicas. Isso pode ser mostrado na ilustração a seguir que simula as ranhuras do pincel ao modelar muitos cilindros adjacentes, sombreados com um simples sombreador Phong:
Muitos cilindros adjacentes pequenos
Como você pode ver, os realces especulares nos cilindros trabalham juntos para criarem um efeito agregado que é o realce anisotrópico.
Observe também que o realce não é contínuo: na verdade, ele é dividido em pequenos segmentos adjacentes. Portanto, as principais dicas visuais de que o material é um metal escovado são:
- Realces anisotrópicos que esticam em uma direção perpendicular à direção de escovamento
- Um realce descontínuo com quebras na direção de escovamento
Muitas tentativas de simular metais escovados olham somente para o primeiro efeito: a anisotropia. Outro erro comum é pensar que o realce estica na direção do escovamento. Nenhuma das opções é verdadeira.
Portanto, para retratar metais escovados, é necessário simular estas duas trilhas visuais. A primeira é simples: Utilize Anisotropia e Rotação de anisotropia para fazer realces anisotrópicos. A segunda pode ser feita de diversas maneiras:
- Com um mapa de saliência
- Com um mapa que varia os valores de anisotropia ou de brilho de reflexão
- Com um mapa que varia a cor de reflexão
Cada um tem vantagens e desvantagens, mas o que sugerimos aqui é o último. O motivo para escolher este método é que ele funciona bem com interpolação.
- Criar um mapa para as listras do pincel. As possíveis maneiras de fazer isso incluem a pintura de um mapa em um programa de pintura ou o uso de um mapa de Ruído que tenha sido esticado intensamente em uma direção. O mapa deve variar entre as tonalidades médias de cinza e branco.
- Aplique este mapa à cor de reflexão em uma escala adequada para a escovação.
- Defina a cor difusa como branca (ou a cor do metal), mas defina o Nível difuso como 0.0 (ou um valor pequeno).
- Certifique-se de que o material de metal esteja ativado.
- Defina o brilho de reflexão para 0.75.
- Defina a anisotropia para 0.1 ou um valor semelhante. Utilize a rotação de anisotropia para alinhar o realce corretamente com o mapa. Se necessário, utilize o canal de anisotropia para baseá-lo no mesmo espaço de textura como o mapa.
Metal escovado