Caustiche

Nota:Ci sono 2 tipi di caustiche in Cinema 4D (Redshift escluso):

Caustiche di Fotoni (descritte in questa sezione):più veloci delle caustiche IG , ma devono essere generate utilizzando singole fonti di luce. Possono essere renderizzate in modo volumetrico.
Caustiche IG: Caustiche non molto precise in combinazione con le modalità IR (un trucco veloce ma con largo dispendio di tempi di rendering: assegnate un tag Compositing all'oggetto che riceve le caustiche con attivo Force QMC ). Tuttavia, reagiscono a tutte le superfici illuminate all'interno della scena.
Entrambi i tipi caustiche sono completamente indipendenti l'uno dall'altro e sono renderizzati utilizzando metodi completamente diversi. Tuttavia, possono essere utilizzati sia separatamente che combinati.

Parametri

Usate le opzioni della tab Caustiche di Fotoni per definire le proprietà base degli effetti.
E’ possibile regolare gli effetti delle caustiche per ogni materiale utilizzando i settaggi Caustiche nella pagina Illuminazione in Gestione Materiali o in Gestione Attributi.

Attivate questa opzione se desiderate che il materiale generi delle caustiche Photon. Definite la forza per l'effetto.

Il materiale deve essere trasparente e /o deve riflettere in modo da creare un effetto caustiche.
E’ possibile passare alla modalità Caustiche con qualsiasi sorgente di luce e ottimizzare gli effetti utilizzando la tab Caustiche della luce in Gestione Attributi.

Cosa sono le caustiche?

Le caustiche sono modelli di luce messa a fuoco create da superfici curve riflettenti o rifrangenti.

Advanced Render permette di creare sia caustiche di superficie che caustiche volumetriche.

L'effetto delle caustiche di superficie si manifesta solo sulle superfici dell'oggetto - ne sono un esempio la sfera trasparente e l'anello (in entrambi i casi, l'effetto si manifesta su una superficie: il pavimento).

Figura 2: L’anello di metallo mostra un effetto di caustiche generate su una superficie riflettente.

Le caustiche volumetriche sono visibili quando passano attraverso uno spazio 3D — non necessitano di una superficie da illuminare.
Vedi Figura 3.

Figura 3: Una coda di luce si estende dalla sfera, è un effetto di causticche volumetriche.

L’algoritmo delle caustiche di superficie

Per le caustiche di superficie, sono necessari:

Una sorgente di luce che emette fotoni — attivate Caustiche di Superficie (in Gestione Attributi, tab Caustiche);
Un oggetto con un materiale che generi caustiche di superficie — il materiale deve essere trasparente o riflettente o avere entrambe le caratteristiche. L’oggetto deve essere curvo in modo che focalizzi la luce;
Un oggetto che riceva le caustiche di superficie.

Le caustiche vengono calcolate in modo molto diverso rispetto all’illuminazione globale e il raytracing. L'Illuminazione Globale e il raytracing inviano raggi dalla camera alla scena. Con le caustiche, invece, i fotoni vengono inviati dalla sorgente di luce alla scena. A ogni fotone viene assegnata un'energia iniziale. L'energia di un fotone si riduce man mano che attraversa la scena e viene riflessa o rifratta dalle superfici degli oggetti (Figura 4).

Figura: Un fotone rifratto da una sfera.

Quando un fotone colpisce una superficie riflettente o trasparente viene riflesso e rifratto. Il fotone perde parte della sua energia nel processo e vengono prese in considerazione le proprietà del materiale.

Ad esempio, se la superficie riflette o rifrange solo la luce blu, il colore del fotone cambia in blu. Se a questo punto il fotone ha ancora dell'energia, continua a volare attraverso la scena. Quando il fotone colpisce una superficie che non è né riflettente né trasparente, termina il suo viaggio e i suoi valori vengono memorizzati in una struttura di dati chiamata albero dei fotoni; in seguito, i valori dell'albero dei fotoni verranno interpolati per calcolare l'effetto caustico.

Potete evitare che un materiale riceva l'effetto caustico della superficie. I fotoni che colpiscono tali superfici termineranno il loro viaggio e i loro valori non verranno salvati nell'albero dei fotoni: questo impedisce al materiale di ricevere l'effetto caustico.

Una volta che tutti i fotoni hanno terminato il loro viaggio in un modo o nell'altro, i valori dell'albero dei fotoni vengono interpolati per calcolare l'effetto caustico della superficie dell'immagine.

È possibile che si verifichi una doppia caustica. Questo accade quando un oggetto concentra le caustiche su un altro oggetto che genera caustiche. Vedi Figura 5.

Figura 5: un esempio di doppio effetto di caustiche.

L’algoritmo delle caustiche volumetriche

Le caustiche fotoniche volumetriche sono calcolate in modo simile alle caustiche di superficie. In primo luogo servirà quanto segue:

Una sorgente luminosa volumetrica per inviare i fotoni — attivate caustiche volumetriche (Gestione Attributi, tab Caustiche);
Un oggetto con un materiale che produce caustiche volumetriche — il materiale deve essere trasparente o riflettente o avere entrambe le caratteristiche. L’oggetto deve essere curvo in modo che focalizzi la luce.

Come nel caso delle caustiche di superficie, quando un fotone colpisce una superficie riflettente o trasparente, viene riflesso o rifratto. Il fotone perde un po' di energia nel processo e le proprietà del materiale vengono prese in considerazione. Ad esempio, se la superficie riflette o rifrange solo la luce verde, il colore del fotone cambia in verde. Se il fotone ha ancora energia, continua a volare attraverso la scena.

A differenza delle caustiche di superficie, i fotoni delle caustiche di volume vengono salvati nell'albero dei fotoni a intervalli regolari. Quando il fotone colpisce una superficie che non è né riflettente né trasparente, il fotone termina il suo viaggio. Una volta che tutti i fotoni hanno completato il loro viaggio, i valori dell'albero dei fotoni vengono interpolati per calcolare l'effetto caustico del volume dell'immagine.

Soluzione ai problemi delle Caustiche di Superficie

Le migliori impostazioni di Caustica dei Fotoni dipendono da fattori specifici della scena, come la distanza tra la sorgente di luce e l'oggetto che sta generando la caustica. Tuttavia, i passaggi seguenti dovrebbero aiutarvi a conseguire un buon risultato.

Nella tab Caustiche della luce (Gestione Attributi), impostate Energia su un valore alto (ad esempio 100.000%) e Fotoni su un valore basso (ad esempio 100). In questo modo sarà possibile vedere i singoli fotoni come punti di luce, in modo da poter verificare se un numero sufficiente di fotoni (se ci sono) sta raggiungendo l'area interessata. Se non riuscite a vedere alcun fotone, verificate quanto segue:
La luce punta nella direzione esatta?
le opzioni delle caustiche sono attive nei seguenti punti?: Settaggi di Rendering (tab Caustiche), settaggi della Luce (Gestione Attributi / tabCaustiche) eGestione Materiale (tab Illuminazione).
L’oggetto che deve generare le caustiche ha un materiale riflettente o trasparente?
Una volta riusciti a visualizzare i fotoni, aumentate il valore Fotoni (e forse anche Energia) fino a ottenere un buon effetto caustico. Per perfezionare la nitidezza, regolate Raggio e Campioni nella tab Illuminazione (Gestione Materiali).

Soluzione ai problemi delle Caustiche Volumetriche

Se notate artefatti del tipo illustrato di seguito durante il rendering dei volumi caustici, nella tab Visibilità della luce, provate a ridurre il valore della Distanza Campione. Questo però aumenterà i tempi di rendering.

Provate a ridurre la Distanza Campione per rimuovere i difetti sopra indicati. In questo caso, Distanza Campione è stata impostata a 25 (sinistra) e a 5 (destra).