Maxwell Render

Maxwell Render  je softwarový renderovací engine vyvinutý společností Next Limit Technologies , kterou založili vývojáři Victor Gonsels a Ignacio Vargos v roce 1998 v Madridu. První alfa verze byla vydána v prosinci 2004 po 2 letech vývoje.

Program využíval algoritmus globálního osvětlení založený na variantě algoritmu MLT ( Metropolis light transport ). V současné době je k dispozici verze 4.2.2.

Paradigma

Maxwell Render je první (podle doby vydání) vizualizačním systémem, ve kterém je tzv. fyzické paradigma[ neznámý termín ] . Celý systém je založen na matematických rovnicích, které popisují chování světla. Z tohoto důvodu je vizualizace objektů prováděna podle principu "bez předpokladů" .

Zavedením skutečných fyzikálních zákonů se Maxwell Render vyhne dlouhému a choulostivému procesu úpravy parametrů vykreslování, který probíhá v případě většiny rendererů pracujících na jiných algoritmech ( FinalRender , Brazil , mental ray a podobně). Proto v systému existují různé fyzikálně správné modely pro různé jevy.

Základní modely

Model fyzického osvětlení

Fyzikálně správné světelné zdroje jsou součástí fyzického modelu osvětlení. Takže například barvu světelného zdroje lze nastavit nejen hodnotou RGB kanálů, ale také barevnou teplotou světelného zdroje nebo přímo spektrem .

Systém také implementuje realistický model atmosféry, který umožňuje získat osvětlení odpovídající skutečnému osvětlení z oblohy a Slunce . Tento model reprodukuje vše denní a povětrnostní vzorce charakteristické pro nebeskou klenbu změny. Například blíže k západu slunce převládají ve spektru červenooranžové paprsky.

Je také možné použít jednoduchý (Simple) model přirozeného světla, který reprodukuje světlo oblohy za oblačného počasí .

Díky tomuto modelu osvětlení je možné se vyhnout artefaktům atp. "fotonové pasti"[ termín neznámý ] , což je případ nefyzických rendererů.

Fyzikální model povrchu

V Maxwell Render určuje povrch pouze povahu interakce světelného proudu s ním (jak se to děje v reálném světě). Například barva povrchu je určena pouze paprsky odraženými od něj. Jakékoli vzhledové charakteristiky (leskost, míra odrazu, průhlednost, zákal atd.) jsou určeny pouze vlastnostmi materiálu.

Tento přístup ušetří uživateli na jedné straně dolaďování mnoha materiálových parametrů. Na druhou stranu to vyžaduje přijetí jiného paradigmatu pro vytváření objektových materiálů. Zejména barva povrchu je barvou odraženého světla. Pro povrch jsou definovány dva parametry, které jsou zodpovědné za barvu - barva při sklonu 90 stupňů k přímce a barva při sklonu 0 stupňů k přímce. To je nezbytné pro správný výpočet lesklých a reflexních povrchů, u kterých se viditelná barva mění v závislosti na úhlu sklonu k linii pohledu.

Druhým důležitým aspektem je práce v jednotkách SI . Takže například průhlednost materiálu se neměří v relativních jednotkách, jako je Opacity nebo Transparency, ale je určena schopností materiálu absorbovat světlo. Proto je stupeň průhlednosti definován jako maximální hloubka pronikání světla do povrchu (při tloušťce předmětu větší než tato hodnota bude předmět neprůhledný nebo ne zcela průhledný).

Fyzikální model povrchu rovněž umožnil realizovat realistickou reprodukci efektu podpovrchového rozptylu (SubSurface Scattering), jehož míra je rovněž určena fyzikálními charakteristikami povrchu.

Dalším aspektem použití fyzického modelu povrchu je možnost vytvořit zdroj světla z libovolného geometrického objektu. To nebude vyžadovat, aby uživatel upravoval ne vždy jednoznačné parametry podobných světelných zdrojů v jiných zobrazovacích systémech. V případě Maxwell Render stačí upravit povrchovou teplotu světelného zdroje (teplota světelného zdroje) a stupeň světelného výkonu (účinnost). Můžete také nastavit výkon světelného zdroje ve Wattech .

Fyzikální model kamery

Maxwell Render také implementuje fyzikálně správný model fotoaparátu , pro který jsou definovány všechny stejné parametry jako u skutečného fotoaparátu: ovládání expozice, hloubka ostrosti, rychlost filmu , ohnisková vzdálenost , tvar a stav clony . To vše umožňuje pracovat s virtuální kamerou stejně jako s tou skutečnou. V tomto případě lze parametry kamery upravit již během procesu vykreslování.

Další vlastnosti

V systému jsou implementovány také následující funkce: mapy posunu (Displacement), mapy nerovností (Bump), podpovrchový rozptyl v tenkých vrstvách (Thin SSS), jako jsou listy, papír, tenké filmy atd., přiřazení parametrů rozložení světlu zdroj založený na souborech IES a EULUMDAT. Rastrové mapy lze také přiřadit jako typ a tvar clony.

Zobrazování po jednotlivých kanálech je podporováno u následujících kanálů:

• Alfa kanál
• Kanál ID materiálu
• Hloubkový kanál (Z-Depth)
• Stínový kanál
• Kanál neprůhlednosti
• Kanál ID objektu

Výsledek vykreslení lze uložit jako obrázek HDR .

Kompatibilita s 3D grafickými aplikacemi

Systém Maxwell Render je samostatný renderer a má prostředky pro propojení s nejoblíbenějšími programy pro 3D modelování.

Komponenty Maxwell Render

Program se skládá ze tří hlavních modulů, které jsou vzájemně těsně integrovány.

• Maxwell Studio  je hlavní nástroj pro tvorbu scén pro vizualizaci mimo 3D grafické aplikace. Obsahuje kompletní sadu nástrojů pro úpravu vlastností objektů, světelných zdrojů, kamer, parametrů prostředí. Ukládá scény v nativním formátu *.mxs. V tomto formátu lze uložit i scény ve 3D grafických editorech. Uložení do MXS je nutné pro pozdější otevření v Maxwell Studio.
• Maxwell Render  je samotné vykreslovací prostředí, které uživateli poskytuje možnost pozorovat a řídit proces vykreslování scény. Pracuje se scénami ve formátu MXS. Lze jej spustit z externí aplikace (renderovaná scéna je v tomto případě skryta ve formátu MXS).
• Material Editor  - editor materiálů. Editor je těsně integrován do většiny externích aplikací a poskytuje své nástroje přímo v prostředí tvorby scén. Obsahuje všechny potřebné nástroje pro editaci povrchových vlastností objektů, náhled výsledku (mnoho prázdných objektů je nabízeno jako vzorky) a uložení výsledku ve formátu MXM (Maxwell Render material file format).

Spolu s hlavními komponentami jsou dodávány také nástroje pro organizaci a řízení vizualizace sítě.

Kritika

Navzdory četným výhodám, které fyzikální paradigma poskytuje, je čas potřebný k získání kvalitního výsledku obvykle mnohonásobně vyšší než u nefyzických zobrazovacích systémů. Proto je pro práci vhodnější používat vícejádrové a víceprocesorové konfigurace s významným množstvím paměti RAM.

Na druhou stranu Maxwell Render umožňuje soustředit se na kreativní stránku práce, aniž byste se uchýlili ke zdlouhavému a časově velmi náročnému nastavování osvětlení, materiálů a doprovodných efektů. Při zohlednění všech faktorů, které jsou pro Maxwell Render přirozené ( žíraviny , globální osvětlení, rozptyl, interference atd.), se výrazně prodlužuje doba pro kvalitní rendering pro nefyzické systémy.

Mnoho funkcí (například MultiLight) nemá v jiných vizualizačních systémech obdoby.

Odkazy

• Oficiální stránky výrobce
• Web oficiálního distributora v Rusku
• Galerie prací na webu Maxwell Render

Viz také

• Indigo Renderer  - komerční nestranný renderer.
• Kerkythea  - bezplatný nezaujatý renderer.
• LuxRender  – nezaujatý, bezplatný a otevřený zdrojový renderer.
• Vykreslování .