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マテリアル編集

これはMaxwellのもっとも重要な部分です。
マテリアルエディターはMaxwellマテリアルの先進的な編集のためのパワフルな
パラメーターの設定を提供します。
マテリアルエディターは以下のようにエリアが区分けされています。

A)マテリアルコンポーネント
Maxwellのマテリアルは、いろいろなレイヤーとそれぞれのレイヤーに含まれる
一つのBSDFといくつかのコーティングレイヤーから成り立っています。
エミッターもまたここで定義できます。

B)マテリアルプレビュー
マテリアルのクイックプレビューを提供します。

C)マテリアルプロパティ
マテリアルを構成する光の特性と表面のパラメーター(BSDF、コーティングなど)群です。


Material layers(マテリアルレイヤー)

Maxwellマテリアルは、いくつかのレイヤーを保持できます。
そして、それぞれに一つのBSDFレイヤーと一つまたは複数のコーティングレイヤーを保持することができます。
Maxwellマテリアルの一般的な形は以下の通りです。

Maxwellマテリアル
  • Basic layer 1
    • Coating N...
    • Coating 1
    • Coating 2
    • BSDF
  • Basic layer 2
    • Coating M...
    • Coating 2
    • Coating 1
    • BSDF
  • Basic layer X...


BSDFは(Bidirectional Scattering Distribution Function)は、媒質表面の散乱特性を表すものです。
自然な物質の光学モデルをとても正確に表します。
BSDFは、ディフューズかどうか、メタリックか、透過物か、またはこれらの間をスムーズに移り変わるような、オブジェクトの大半を占める光学的性質を表します。
これはBSDFパラメーターで制御されます。

コーティングはBSDFの上にあるとても薄いレイヤーです。
例えば、光沢のある白いプラスチックはディフューズのBSDFと一つのコーティングで出来ています。
コーティングの主なプロパティは厚さです。
厚さはウェイトマップを通して数値によって明確に表されます。
カラーリングの干渉を無視するには1mm(1000000nm)厚を使います。

レイヤーは積み重ねることができ、度合いやウェイトマップで制御できます。
また、混合タイプを"normal(通常)"や"additive(加算)"に設定したりもできます。

普通のマテリアルは一つのレイヤー、一つのBSDFとおそらく一つのコーティングを保持しています。
しかしながら、このシステムでは無限の可能性があります。
BSDFがどんな種類のマテリアル(透過物、ディフューズ、金属など)にもなれること、
また、コーティングはいつもとても薄く透明であるということを覚えておいてください。
これらのレイヤーはいずれもBSDFだけでなく、エミッターや、単独のコーティングにもなれるのです。
これはマテリアルがユーザーがそれを必要とするような、とても複雑な構成であることを意味します。



Adding/Removing Layers(レイヤーを加える/削除する)

マテリアルレイヤーパネルでは、レイヤー、BSDF、エミッター、サブサーフェイスレイヤー、
そして、コーティングはコンテキストメニュー(パネルを右クリック)で作成/削除できます。
機能は以下です。

''Add basic layer''
このオプションは一つのBSDFレイヤーを作ります。
ひとつのレイヤーにはひとつのBSDFのみ作成できます。

''Add emitter''
光源を加えます。光源は、基本マテリアルを表すことや、
光を発することを切り替えることができる単独または、複雑なレイヤーで共存することが出来ます。

''Add coating''
選択中のレイヤーにコーティングを追加します。

''Add subsurface''
選択中のレイヤーにサブサーフェイスプロパティを追加します
(一つのレイヤーに一つのサブサーフェイスのみ追加できます)

''Embed MXM file''
マテリアルへMXMファイルをインポートします。

''Reset layer''
選択中のレイヤーを初期パラメーターに戻します。

''Delet layer''
選択中のレイヤーを削除します。


Basic layer properties(基本レイヤーのプロパティ)

唯一のレイヤープロパティはウェイト値またはウェイトテクスチャです。
それぞれのレイヤーで制御されるこのウェイト値は同時にブレンドされます。
例えば、2つのレイヤーがある場合、両方のレイヤーを50にすることで、
それぞれのレイヤーの効果を50%ずつにします。
ウェイトテクスチャはまた違ったブレンド効果をもたらします。

レイヤーごとにウェイト値を持っており、その値はマテリアルレイヤーリストに表示されます。

基本レイヤーにより、マテリアルの振る舞いでは干渉しません。
基本レイヤーごとの貢献はウェイトとブレンドモードで決定されます。

上の図に見られるように、それぞれのレイヤーは異なるタイプのプロパティから成っています。


BSDF properties(BSDFプロパティ)

BSDFがマテリアルリストで選択されているとき、
BSDFプロパティが右のパネルに表示されます。
マテリアルプロパティとサーフェイスプロパティという2つのコントロールセットがあります。


Material properties(マテリアルプロパティ)


Reflectance 0°/ 90°(反射率)
これはマテリアルによって反射する光です。
カラーピッカーをクリックするか、テクスチャボタン""をクリックしてテクスチャを適用して、反射する色を選びます。
テクスチャボタンの近くのチェックボックスを使って、テクスチャのオン/オフを切り替えられます。
白の反射は全ての光が反射していることを意味します。
黒は全ての光が吸収されていることを意味します。
赤はその物質の反射では赤成分のみの光を放射することを意味します。

物質が0°(正面から)または、90°(微かに見えるアングル)で見える時、光の反射によって反射カラーは2つあります。
それぞれの角度でのこの2つの反射効果は、フレネル効果として知られています。
(90°に近づくほど反射が増え、透過率が下がります)
一般に、Reflectance 90°は普通の物質では白です。
しかしながら、下のサンプルのようにオブジェクトの端が様々な色に設定できるようになっています。
Reflectance 90°もまた、フレネルカラーとして知られています。
次の図は、Reflectance 0°と90°の様々な組み合わせです。



Transmittance(透過率)
物体を透過する光やその振る舞いを制御します。カラーピッカーをクリックして、透過色を選択します。
または、""ボタンを押してテクスチャを適用できます。
光が減衰して見えなくなる距離まで達するとき、透過カラーは光がもたらす色を表します。

Attenuation distance(減衰する距離)
このパラメーターは、透過率と減衰する強さに密接に関係しています。
減衰する距離がとても小さい(1nm)場合、物体は不透明で、逆に、その距離が大きいと物体はほとんど透明です。
減衰率は、指数曲線で判定しています。
ですから、より厚いオブジェクトは、次の例のように、光がより減衰させられます。


減衰の概念をより理解するには、海を思い浮かべてください。
水の層がとても薄いとき、(手のひらにすくった水のように)あなたには減衰がわかりません。
むしろ、水は透明に見えます。
十分に厚みのある水の場合、典型的な海の色が見えます 。(深い場所での暗い青緑、または浅瀬の明るい青緑)
透過色はあなたが減衰する距離で見える色を表します。
この距離を越えると、光はより弱まり、遂には見えなくなります。(黒になる)

透過カラー 青/Attenuation distance減衰距離(18cm)/ラフネスなし(1)

透過カラー 青/Attenuation distance減衰距離(18cm)/ラフネス中位(40)

透過カラー マップ適用/Attenuation distance減衰距離(18cm)/ラフネス中位(40)


技術的に、反射カラーと透過カラーを選ぶと、それらは、Maxwell内でスペクトルエネルギーに変換されます。
(Maxwellは内部では色を使わないということを思い出してください。)反射と透過は従属要素です。
Maxwellの数学的な堅牢さは、エネルギーが保存されるような現実的な要素を必要とします。
ですから、反射と透過カラーはこれによって調整されます。
調整された色が2つ目の四角に表示されます。
2つ目の四角にマウスポインタを重ねるとRGB値が表示されます。



( Custom IOR ) ND / Abbe
ND/Abbeオプションは光を透過する屈折要素をコントロールします。
NDは指標または、屈折率として知られています。(例えば、水は1.33)

オブジェクトが光を通さなくても、NDはとても重要です。
1.00のように低い値のNDは、視点からの角度にかかわらず、光が反射しないことを意味します。
一方で、高いND値(80.0)は、視点からの角度にかかわらず、光が均一に反射するようにします。

ですから反射を均質にするなら、
NDはポリゴンの表面で反射が減衰するのを防ぐくらい高い値に設定しなければなりません。
簡単なテストをして見ましょう。
ND=100と、ND=1.0にセットして、それぞれ比較して見ましょう。
最初の方(ND=100)が(荒さがなく)より光沢を持っているマテリアルであることがわかるでしょう。
ラフネスを0から100へ変化させると、この現象は急激に減少します。

Reflectance(90°)カラーは、視野角90°で反射の最大の強度に影響します。
このように、どちらの反射カラーも、強度と色を変え、ND(フレネル)はグラデーションの傾斜に影響します。

簡単に言うと、NDは(光の透過する)屈折効果に使うだけでなく、様々な角度で光が反射する方法に影響を与えます。(フレネル効果)
下の図を見てください。黒い球です。
NDは、[ 1.0、1.2、1.5、20 ] です。ND値が増加することによって、球の端で光を多く反射しているのがわかります。


このことから、フレネルの効果にはND値1.0以上が必要です。

Abbeはスペクトルの分散強度をコントロールします。(高いAbbeほど、スペクトルの分散は狭くなります)
スペクトルの分散はレンダリング時間を増やします。ですから、デフォルトでは切っています。
分散をオンにするには、マテリアルエディターの右部分の上の""ボタンをクリックします。



Load file
このオプションは、表面すべてのフレネル効果を最大限にコントロールできるようにする
'' .r2 ''ファイルをロードすることができます。

Load full IOR data
ND値とAbbe値どちらか一方をMaxwellが提供するそれぞれの波長での精密な指標または、
屈折率として'' .ior ''ファイルを使うことができます 。(詳しくは IORファイルの項をご覧ください)


Sueface properties(サーフェイスプロパティ)


Roughness
表面のラフネスは0(完全にツルツルな表面)から99(ピュアディフューズ)までを指定します。
Lambertian check(ランベルトのチェックボックス)は、完全にディフューズなモデル(ラフネス100%のような)にしたいときに使います。
テクスチャでもラフネスをコントロールできます。

テクスチャを使ってラフネスをコントロールする際に、覚えておいてほしいのは、白は高いラフネスを(よりディフューズ)意味します。
テクスチャを使う際の注意点は、パラメーター上の値で、テクスチャのホワイトポイントを決められるということです。
チェッカー柄のマップを思い浮かべてください。
値30ということは、白の四角には、ラフネス30、黒は0となります。
値70に変更すると、白の四角はよりディフューズになり、黒はそのまま、完全にツルツルな表面です。
ですから、テクスチャを使った時のラフネス値は最高値を表しています。

ラフネスはとても重要な意味でマテリアルの振る舞いを規定します。
ラフネスは、鏡のようなとても光沢のあるサーフェイスから、非常にざらざらなサーフェイス(ディフューズ)までスムーズに変移させることができます。
一般に、このパラメーターは反射、透過、減衰、これらと同じくらい重要に考慮されなければなりません。

Anisotropy
異方性鏡面反射の強さを指定します。(0は等方性鏡面反射、100はフル異方性鏡面反射)
サーフェイスの異方性鏡面反射はマテリアルの一様でない光の反射の主な方向をコントロールします。
テクスチャでも異方性鏡面反射をコントロールできます。

Angle
異方性鏡面反射の角度を指定します(光を反射する主な方向)。
テクスチャでも異方性鏡面反射の角度をコントロールできます。

Bump
バンプテクスチャとバンプ強度を指定します。
''normal bump''テクスチャを指定する追加オプションがあります。
一般的なバンプが色の強さを使うだけなのに対して、
''normal bump''はテクスチャのRGB値で法線ベクターの方向を変更するように機能します。
バンプはとても敏感なパラメーターです。標準値は大体20くらいです。


Clipmaps using transmittance mapping(透過マップを使ったクリップマップ)

透過マップはクリップマップ(切り抜き用マップ)として使われることがよくあります。
クリップマップは透過マップとして、白黒の画像として定義されます。

透過カラーは、色が減衰距離に達したときの色を定義しているということを思い出してください。
しかしながら、例外が2つあります。

  • 透過カラーがピュアブラック(真っ黒、RGB 0、0、0)の場合、オブジェクトは不透明である考えられます。

  • 透過カラーがピュアホワイト(真っ白、RGB 255、255、255)の場合、オブジェクトは透明であると考えられます。

クリップマップの例


BSDF examples(BSDF例)


不透明ディフューズオブジェクト
反射カラーはなんでもOK(Reflectance0°、Reflectance90°)
透過カラーは黒(Transmittance)
非常に高いラフネス値(Roughness)
(または、ランベルトのチェックボックスを入れる)
不透明光沢オブジェクト
反射カラーはなんでもOK(Reflectance0°、Reflectance90°)
透過カラーは黒(Transmittance)
中位のラフネス値(Roughness)
透明な水
反射カラーは黒かとても暗い色(Reflectance0°、Reflectance90°)
透過カラーは白(Transmittance)
高い減衰距離(999m)(Attenuation Distance)
ND=1.33
ラフネス値は最小(Roughness=0.0)
とても光沢のある金属、または、鏡
反射カラーはなんでもOK(Reflectance0°、Reflectance90°)
透過カラーは黒(Transmittance)
ラフネス値は最小(Roughness=0.0)
やわらかい光沢のある金属、または、鏡
反射カラーはなんでもOK(Reflectance0°、Reflectance90°)
透過カラーは黒(Transmittance)
低いラフネス値(Roughness=10.0)
微かな色の透明なオブジェクト
反射カラーは黒(Reflectance0°、Reflectance90°)
透過カラーはなんでもOK(Transmittance)
ND=1.0
高い減衰距離(1cm)(Attenuation Distance)
ラフネス値は最小(Roughness=0.0)


Coating properties(コーティングプロパティ)

コーティングプロパティはほとんどBSDFプロパティと同じです。
大きな違いは以下の通りです。

Thickness
これはコーティングの高さです。(ナノメーターの)
厚みは厚みマップでもコントロールできます。

コーティングの厚みが、入射光の波長(または、その倍数)に近づくと干渉模様が表れます。
スペクトルの可視帯域は380~700nmです。
ですから、干渉模様を出したくないなら、コーティングのthickness(厚み)を増やします。
100万nmが1mmになります。この時、干渉はなくなるでしょう。

There are no surface properties
サーフェイスプロパティはありません。
(コーティングは本質的にとても薄い反射層で、泡のような特定のサーフェイスプロパティを持たないものです。)

基本レイヤーでコーティングを加えることは物質の光学的特性において欠かせません。
コーティングはドラッグ&ドロップで同じ基本レイヤー内でまたは他のレイヤーにまたがって、修正することが出来ます。


Subsurface properties(サブサーフェイスプロパティ)

サブ・サーフェイス・スキャッタリング(SSS)プロパティは、それぞれのBSDFレイヤーにある一つの基本レイヤーに対して一つ加えることが出来ます。

  • Absorption(吸収値)
物質の表面を通して吸収する光の量を決めます。
増やすと、サーフェイスはより光を内側へ集めます。

  • Scattering(分散値)
表面から戻ってくる光の量を決めます。
増やすと、サーフェイスはより半透明になります。



Emitter properties(エミッタープロパティ)

発光レイヤーはオブジェクトが光を発する機能を提供します。
光の発光をコントロールするパラメーターがあります。

Input:

これは、ユーザーがどのように発光するかを指定しなければならない最も重要なパラメーターの一つです。
幾つかの種類があります。

Color + Luminance

Color:
このパラメーターは、光が発光する色を指定します。
色を指定するには2通りの方法がります。
  • RGB
RGBは、Red(赤)、Green(緑)、Blue(青)を表しています。
色のついた四角をクリックして、Maxwellカラーピッカーで色を選んでください。
  • XYZ
XYZは、X=赤、Y=緑、Z=青を表しています。
色のついた四角をクリックして、Maxwellカラーピッカーで色を選んでください。
  • Correlated color at(ケルビン温度における相関色):
ケルビン温度を指定することで、それに相当する色が選ばれます。
このオプションを選ぶ際の注意点は、輝度は変更できないということです。
このオプションでは色だけを変更します。
低いケルビン温度は赤っぽい色になり、上げると白に近づきます。
さらに高くすると発光色は青に変わります。

Luminance:
このパラメーターは、光の輝度を指定するために使います。
幾つかの方法があります。

  • Watts and Efficiency.(ワットと能率)
毎日の生活では、ワットで計られた電球を目にします。
これらのワットは電球が供給できる能力です。
このエネルギーは、光だけでなく、熱なども、光源によって発せられます。
これら可視光ではない他の放射物はロス(エネルギーロス)と呼ばれます。
Efficiency(能率)はこのロスを意味します。
高いEfficiency(能率)は低いロスを意味します。
最大683です。これは1ワットが683ルーメン(単位)を発する時の値です。(エネルギーロスがない状態)
1つ例を挙げると、タングステンランプはEfficiency(能率)13くらいです。

  • Luminous Power:ルーメン(lm)
ルーメンは明るさを測定するとても一般的な方法です。
確実な仕事、または、方法としてルーメンを推奨します。

  • Illuminance: Lux(lum/m^2)
ルクスもまた明るさを測定する一般的な方法です。

  • Luminous Intensity:Candela(カンデラ)(cd)
明るさを指定する様々な方法があります。

  • Luminance nit: ルミナンス(cd/m^2)
明るさを指定する様々な方法があります。

Load Preset:
Maxwellはとても使いやすいプリセットを提供します。


Temperature of emission
ケルビン温度を選びます。
これは色だけでなく、輝度にも影響を与えます。
高い温度の時、より明るい発光になり、色は、赤からオレンジ、黄色、白、青へ変化します。

MXI texture
MXIはMaxwellの画像フォーマットです。
ハイダイナミックレンジデータを保持します。
そして、このフォーマットでは、レンダー情報を保持することができ、また後からそれを再開できるというような、他のHDRフォーマット以上の先進的な機能を多く持っています。
より詳しい情報は、MXIフォーマットの項目をご覧ください。

ですので、この発光オプションはMXI/HDRマップとして光源にテクスチャを適用できます。
オブジェクトはこの情報により、ピクセル毎の輝度と色情報を得ることができるのです。


Emitting materials(光源マテリアル)

発光を指定する方法としてもう一つ、発光レイヤーは他のマテリアルとブレンドすることが出来ます。
マテリアルのオンオフを切り替えて、発熱電球のようにユーザーで制御できます。



Blending layers(レイヤーをブレンドする)

レイヤーをブレンドする2つのモード、ノーマル(標準)とアディティブ(加算)、があります。
マテリアルエディター右側上部の"N"ボタンで変更できます。


Material preview(マテリアルプレビュー)

このパネルは現在のマテリアルをプレビュー表示します。
マテリアルをプレビューするにはマテリアルエディター右上にある""ボタンをクリックするか、
プレビューイメージをダブルクリックするか、ショートカットのCTRL+Pを使います。
加えて、マテリアルプレビューを右クリックすると、その他のオプションにアクセスできます。

Material preview右クリックメニュー

  • Load scene to preview
このウィンドウはどのMXSファイルもプレビューできます。
defaultMXS(previewフォルダーにあるdefaultpreview.mxs)を使います。

  • Set preview options
このオプションはプレビューエンジンの質と反射回数を指定します。
複雑なマテリアルはハイクオリティプロパティが必要かもしれません。
これらのオプションもまた、Preferencesパネルにあります。
RSOと呼ばれるプレビュー用と、RS1と呼ばれる最終レンダリングに使うものと、2つのエンジンがあります。

プレビューオプション

マテリアルプレビューウィンドウはいくつものMXSを収納することができます。
特定のシーンやオブジェクトをプレビューするのに便利です。
右クリックメニューが表示されると、previewフォルダーにある全てのMXSファイルが表示されますので、希望するものを選んでください。



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