Caustiche

Con il potente motore per le caustiche di Advanced Render, è possibile creare realistici modelli di luce come quelle che si ottengono nella realtà quando la luce attraversa un bicchiere di whisky e lascia su un tavolo di legno una traccia di luce creata dalla curvatura del vetro. Per un’introduzione generale sulle caustiche, inclusi i termini comunemente utilizzati, guarda Cosa sono le Caustiche? nell’indice.

Puoi utilizzare tre finestre di dialogo per settare le caustiche. Nella pagina Caustiche nei Settaggi di Rendering, imposta le proprietà base degli effetti delle caustiche su resistenza. Nella pagine Caustiche di ogni sorgente di luce (Gestione Attributi), dove raffinare gli effetti per le sorgenti luminose. Nella pagine Illuminazione nell’editor Materiali, dove mettere a punto gli effetti delle caustiche per ogni materiale. Nota che puoi anche accedere ai settaggi caustiche per i materiali attraverso la Gestione Attributi, a condizione che tu abbia selezionato il materiale desiderato.

Parametro

Utilizza le opzioni sulla pagina Caustiche Photon per definire le proprietà base degli effetti.
E’ possibile rifinire gli effetti delle caustiche per ogni materiale utilizzando i settaggi Caustiche nella pagina Illuminazione nella Gestione Materiali o nella Gestione Attributi.

Attiva questa opzione se vuoi che il materiale generi delle caustiche Photon. Inserisci la forza dell’effetto nel box input.

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

Nota:Ci sono 2 tipi di caustiche in CINEMA 4D:

Caustiche di fotoni (descritti in questa sezione): più veloci delle caustiche IG, ma devono essere generate utilizzando singole sorgenti luminose. Possono essere renderizzate in modo volumetrico.
GI-Caustics: Caustiche non molto precise in combinazione con le modalità IR (un trucco veloce ma efficace: assegnare un tag compositing con attivato Abilita Campionamento QMC forzato), ma che 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.

Cosa sono le caustiche?

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

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

Un effetto di Caustiche di superficie visualizzato su un oggetto di sola superficie - alcuni esempi possono essere sfere o anelli (in entrambi i casi, l’effetto si manifesta su una sola 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 — esse 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 — attiva caustiche di superficie (nella Gestione Attributi, nella pagina luce);
Un oggetto con un materiale che generi caustiche 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 superficie.

Le caustiche vengono calcolate in modo molto diverso rispetto all’illuminazione globale e il raytracing. Illuminazione Globale e il raytracing mandano raggi dalla camera alla scena. Con le caustiche, invece, i fotoni vengono mandati dalla sorgente di luce alla scena. Ogni fotone dà un’energia d’inizio. L’energia del fotone diminuisce quando passa attraverso la scena e viene riflessa o rifratta da superfici degli oggetti (Figura 4).

Figura: Un fotone rifratto da una sfera.

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

Ad esempio, se la superficie riflette o rifrange solamente una luce blu, il colore dei fotoni diventerà blu. Se il fotone deve avere la stessa energia a sinistra di questo punto, esso continuerà a passare attraverso la scena. Quando il fotone colpisce una superficie riflettente o trasperente, esso termina il suo percorso e il suo valore viene immagazzinato in una struttura dati chiamata ‘albero fotone’ — successivamente, i valori nell’albero fotoni verranno interpolati per il calcolo degli effetti delle caustiche.

Puoi fare in modo che un materiale non subisca gli effetti caustiche di superficie. I fotoni che colpiscono queste superfici termineranno qui il loro percorso e i loro valori non saranno salvati nell’albero fotoni — questo previene che gli effetti caustiche abbiano effetto sui materiali.

Una volta che tutti i fotoni hanno terminato in un modo o nell’altro il loro percorso, i valori dell’albero fotoni verranno interpolati per il calcolo degli effetti caustiche di superficie nell’immagine.

E’ anche possibile creare caustiche doppie. Questo succede quando un oggetto focalizza le caustiche su un altro oggetto che le genera. Vedi Figura 5.

Figura 5: un esempio di doppio effetto di caustiche.

L’algortimo delle causitche 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 — attiva caustiche volumetriche (Gestione Attributi, pagina Caustiche delle sorgenti di luce);
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 con le caustiche di superficie, quando un fotone colpisce una superfice riflettente o trasparente, il fotone viene riflesse o rifranto. Il fotone perde una parte della sua energia nel processo e vengono prese in considerazione le proprietà del materiale. Ad esempio, se la superficie riflette o rifrange solamente una luce verde, il colore dei fotoni diventerà verde. Se il fotone ha ancora energia, esso continuerà a passare attraverso la scena.

Contariamente alle caustiche di superficie, i fotoni delle caustiche volume vengono salvate nell’albero fotni ad intervalli regolari. Quando il fotone colpisce una superficie che è riflettente o trasparente, esso completa il suo percorso e il valore nell’albero fotoni verrà interpolato nel calcolo degli effetti caustiche volumetriche per l’immagine.

Soluzione di Errori nelle Caustiche di Superficie

I migliori settaggi delle caustiche fotoniche dipendono da fattori specifici della scena, come la distanza tra la sorgente di luce e l’oggetto che genera le caustiche. Tuttavia, i seguenti punti potrebbero aiutarti ad ottente buoni risultati.

Sulla pagine luci delle Caustiche (Gestione Attributi), imposta Energia ad un valore alto (come 100,000%) e Fotoni ad uno basso (come 100). Questo di permetterà di vedere i singoli fotoni come punti di luce, in modo che tu possa controllare se troppi fotoni (o se non ce ne sono affatto) stanno raggiungendo un’area importante. Se non rieci a vedere alcun fotone, controlla:
la luce punta nella direzione esatta?
le opzioni delle caustiche sono attive nei seguenti posti?: settaggi di rendering (pagina Caustiche), settaggi luce (Gestione Attributi / pagina Caustiche) e Editor materiale (pagina Illuminazione).
l’oggetto che deve generare le caustiche ha un matariale riflettente o trasparente?
quando riuscirai a vedere i fotoni, aumenta il valore Fotoni (e, in caso, anche Energia) per ottenere i migliori effetti caustiche. Per mettere a punto l’acutezza, regola raggio e Campione nel tab Illuminazione (Editor Materiali).

Soluzione ai problemi delle Caustiche Volumetriche

Se noti dei difetti del tipo sopra illustrato quando renderizzi le caustiche volumetriche, prova a ridurre il valore Distanza Campione nel tab Visibilità luce. Questo però, aumenterà anche i tempi di rendering.

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