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Tutorial enviado por Andre Vieira

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Enviado por: Andre Vieira

Campinas - SP

Registrado em 03-01-2003

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Utilidades - Artigos - O que é Sub-Surface Scattering Recomendar

Figura 1 - Exemplo de SSS renderizado no V-Ray


A partir do começo deste século, novas tecnologias de renderização passaram a permitir a criação de efeitos de iluminação e materiais impossíveis até então. Imagens criadas em 3D, que ficavam com aquele aspecto característico de feito no computador, começaram a chegar muito próximas da realidade.


O GI (Global Illumination) e o Caustics são os efeitos mais importantes e visíveis nesta questão, mas já podiam ser criados desde o Max 3 com a conexão com o Mental Ray. Fora eles, ainda existem muitos outros efeitos de iluminação e de materiais que ainda não eram possíveis de reproduzir, principalmente porque a conexão com o Mental Ray era fraca e limitada. Hoje em dia, todos os efeitos de iluminação e materiais podem ser criados dentro do 3ds max sem necessidade de nenhum plug-in.


Um destes efeitos de iluminação e material se chama Sub-Surface Scattering (SSS), ele é um recurso avançado de translucência e permite reproduzir a ação da luz em determinados materiais que eram impossíveis de serem criados com realismo em 3D, como pele humana, cera, tecidos finos, folhas de plantas ou uma simples uva.

Figura 2 - Exemplo que o Shader Translucent consegue reproduzir




O primeiro renderizador que ofereceu toda essa gama de recursos no 3ds max foi o Final Render, da Cebas, mas em pouco tempo os usuários perceberam que ele apresentava muitos problemas e não foram solucionados a contento. Surgiram muitas reclamações na época e a Cebas perdeu terreno quando outros renderizadores foram lançados, como o Brazil Render e depois o V-Ray, que apesar de também estarem em desenvolvimento e terem seus problemas, sempre foram muito mais estáveis e confiáveis do que o Final Render.


Figura 3 - Exemplo usando o Translucent do Material Raytrace /

















Figura 4 - Exemplo usando o Shader Translucent do Material Standard

O material RayTrace do 3ds max tem um parâmetro para criar translucência, mas ela só funciona em determinadas situações, por exemplo, uma folha de papel na frente da mão contra uma luz, você verá o contorno da mão na folha, essa situação pode ser reproduzida perfeitamente com o parâmetro Translucency dentro do menu Extended Parameters do RayTrace. Também pode ser reproduzida com o Shader Translucent do material Standard, disponível a partir do Max 5. Mas uma situação mais complexa, como um tubo de PVC com uma luz forte dentro, não pode ser reproduzida com estes dois recursos, eles deixam a superfície do objeto auto-iluminada, nos exemplos das figuras 3 e 4 você percebe isso, mesmo no ambiente escuro, o objeto ficou claro e não mostrou a luz atravessando o tubo.



Figura 5 - Render padrão do 3ds max 4.2 com material RayTrace usando recurso de Translucency em 100% e 2 de Transparency















Figura 6 - Render padrão do 3ds max 4.2 com material RayTrace usando recurso de Translucency em 100% e 20 de Transparency















Figura 7 - Final Render no 3ds max 4.2 com material próprio do Final Render usando recurso de Translucency

Os recursos ilimitados do Mental Ray só ficaram realmente disponíveis a partir do 3ds max 6, quando ele foi integrado ao corpo do programa e passou a aceitar todos os seus Shaders.
No 3ds mnax 6 é necessário usar Shaders de terceiros para gerar SSS, os mais conhecidos são o Diffusion e o Transvol, você podem ser baixados aqui na seção Texturas do site www.tresd1.com.br. Só no Max 7 que o Mental Ray veio com Shaders próprios para este fim, são vários, tem um exclusivo para simular pele e um Shader de SSS fisicamente correto, que é bem demorado para calcular e difícil de configurar.

Figura 8 - Exemplo usando o Shader SSS Fast Material do Mental Ray


É muito importante entender perfeitamente a diferença entre transparência e translucência, para poder perceber as diferenças entre transparência, translucência e Sub-Surface Scattering.


Na transparência os raios de luz atravessam quase que perfeitamente o objeto, permitindo que você veja nitidamente o que está atrás, por exemplo, imagine um copo de vidro sobre a mesa, você consegue ver perfeitamente os objetos que estão atrás dele. Obviamente acontece a refração quando o raio de luz muda de meio físico por onde trafega, acarretando uma pequena distorção dos objetos que estão atrás do copo, mas como essa refração é pequena (IOR = 1.5) e acontece poucas vezes, devido a pouca resistência que o vidro oferece, a luz consegue levar todas as informações do que está atrás do copo e você pode ver os objetos.

Figura 9 - Exemplo da penetração da luz no objeto


Na translucência isso não ocorre, a refração é muito mais alta e acontece muitas vezes, porque o material oferece muito mais resistência ao tráfego da luz. Sendo assim, a luz não consegue levar a informação do que está atrás do objeto e você não pode ver os objetos, dependendo do material, você pode até ver um pouco, mas sem nitidez, como acontece num vidro jateado ou num acrílico leitoso.
Estes são materiais aplicados normalmente em objetos planos e finos, como vidros, que não têm diferença de volume na sua superfície, isso pode ser simulado com boa qualidade usando o Shader Translucent padrão do 3ds max. Mas e se aplicar um vidro jateado ou o acrílico leitoso numa estátua, o comportamento do material será bem diferente, porque passa a depender do volume que a luz precisa atravessar.


O Sub-Surface Scattering é um efeito de translucência avançado que permite simular o comportamento da luz em objetos com volume, densidade e camadas variáveis, como acontece na pele humana, por exemplo.
O material de vidro jateado, acrílico leitoso ou cêra aplicado numa estátua, como eu sugeri acima, teria que identificar as diferenças de volume, quando fosse olhado conta uma luz, nas partes finas ela conseguiria atravessar e deixaria o objeto claro, mas nas partes mais grossas ela nem conseguiria atravessar, só penetraria no objeto até certo ponto. É este efeito incrível que o Sub-Surface Scattering consegue reproduzir em 3D.

Figura 10 - Exemplo de SSS renderizado no Max 4.2 com o Final Render

Mas o SSS (Sub-Surface Scattering) vai muito além, imagine uma situação ainda mais complexa. Você está num quarto fechado e sem luz nenhuma, pega uma lanterna, liga e tampa o facho de luz com os dedos, o que acontece?
A luz consegue atravessar um pouco e ilumina completamente os seus dedos, deixando-os avermelhados, porque a luz está atravessando as camadas da sua pele e está sendo filtrada pelo sangue, se o sanque fosse azul, a luz deixaria os dedos azulados. Onde tem os ossos ela não consegue passar, porque os ossos são muito densos, sendo assim, no meio dos dedos fica mais escuro.
O SSS permite simular isso também, pois a luz pode ser filtrada por várias camadas de cores e densidades diferentes, além de respeitar qualquer outro objeto no interior.
No Final Render, os recursos de SSS estão dentro do menu Sub-Surface Scattering do material FR.
No V-Ray, o efeito de SSS é conseguido com o parâmetro Fog do VrayMtl.
No Mental Ray os Shaders de SSS são Materials, não podem ser compostos com o material Standard ou qualquer outro, mas o Shader SSS Physical tem um mapa para composição com materiais padrões e materiais Mental Ray.

André Buttignoli Vieira

Exemplo de animação com efeito de SSS criada no 3ds max 9 com o Shader SSS Physical Material do Mental Ray, onde uma luz Omni percorre um cano que recebeu material SSS.



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ricardo duarte comentou em 22 ago 2011 19:11Ver comentário

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