Mental Ray

MENTAL RAY

Mental Ray temel olarak ışığın hareketini gerçek dünyadaki gibi taklit edebilen , raytraced (ışın izlemeli) reflection(yansıma)-refraction(kırılma) oluşturabilen , Caustic ve Global Illumination gibi ışık olaylarını simule eden bir render motorudur. Bu derste Mental Ray in bazı temel özelliklerini açıklayıp birkaç değişik sahnenin canlandırılması ile ilgili örnekler yapacağız. İlk olarak klavye den F10 tuşuna basıp Common sekmesinden Assingn Renderer menusune girip Production kısmından Choose Renderer ikonuna tıklayarak MentalRay i aktif etmekle işe başlayalım. Mental Ray i aktif ettikten sonra ilk inceleyeceğimiz kısım Sampling Quality.

SAMPLING QUALITY (Anti-Aliasing)

Anti-Aliasing i kısaca render sonrası cisimlerin kenarlarında oluşan kırıkları önleme işlemi olarak tanımlayabiliriz. 3D Studio Max te default olarak Anti-Aliasing ,cisimlerin malzemelerindeki Supersampling özelliğiyle yapılır. Mental Ray de ise Anti-Aliasing cisimleri değil sahneyi temel alacak şekilde yapılandırılmıştır. Aşağıda Sampling Quality menusu görülmektedir.

Şimdi Sampling Quailty Menusunun bazı özelliklerini açıklayalım. Bu menunun en önemli kısmı Samples Per Pixel değerleridir.İlk olarak bilmemiz gereken şey Max in neresinde görmüş olursanız olun Sampling (Örnekleme ) değeri arttıkça kalite ve render süresi artar.Anti-Aliasing ile ilgili asıl olayımız Samples Per Pixel menusundeki Minimum ve Maximum değerlerinin en iyi optimizasyonudur. Minimum değeri pixel başına düşen örnekleme (Sampling) sayısıdır. Default olarak gelen 1/4 değeri dört pixel için bir örnekleme anlamına gelir. Test render larında makul bir değer olmakla birlikte son render için en az 1 en ideal 4 değerini kullanabilirsiniz.Yüksek değer yüksek kalite ve render süresi demektir.Maximum değeri ise örneklemeler arasındaki kontrast farkını giderir. Yine default olan 4 değeri test render için uygun olmakla birlikte son render da 16 yada daha yüksek bir değer kullanabilirsiniz. Maximum değerini her zaman Minimum değerden yüksek tutun ve ikisine de aynı değeri girmeyin.Processing sekmesindeki Diagnostics menusunden Visual özelliğini Enable edip Sampling Rate i seçerseniz alacağınız şematik render Sampling i daha iyi anlamanıza yardımcı olacaktır.

Filter menusu pixeller arasındaki geçişleri kontrol etmek için bazı özellikler sunar. Filter Type = Box test renderlar için idealdir. Son renderlarda birçok sahne için en iyi sonucu Mitchell verir. Width değeri sahneyi genişliğine , Height değeri ise yüksekliğine yumuşatır. Filter Type Box iken default değerleri 1 , Mitchell iken 4 tür. En fazla 8 değerini alabilirler.

CAUSTICS

Caustic ışık demetlerinin yansıma yada kırılma sonucu simetrik olarak odaklanmaları olayıdır. Güneşli bir havada denizin dibinde kırılma sonucu oluşan , suyun üstündeki teknelerin yüzeylerinde ise yansıma sonucu oluşan caustic etkilerini görebilirsiniz. Mental Ray de her cisim caustic etkilerini gösterir fakat oluşturmaz. Caustic oluşturmak için en az bir adet caustic oluşturmaya ayarlanmış yansıma yada kırılma malzemeli cisim , bir adet caustic etkisini göstermeye ayarlanmış cisim ve bir adet caustic oluşturmaya ayarlanmış ışık kaynağı gereklidir. Oluşturulan her cisimde Receive Caustics özelliği standart oarak açıktır.Son olarak render menüsündeki Indirect Illumination sekmesinden Caustic i aktif etmeniz etkiyi görmek için yeterli olacaktır. Aşağıda Caustic ayarlarken bizi ilgilendirecek menuler görülüyor.

Yukarıda görülen birinci resim cisme ters tıkladığımızda çıkan properties menusunun Mental Ray sekmesidir. Buradan cismin Caustic oluşturmasını (Generate Caustics) , Caustic ışınlarını almasını (Receive Caustics) sağlayabilir yada engelleyebilirsiniz. Ayrıca cisimleri Global Illumination a dahil edip hariç tutma işlemi de buradan yapılır. Yukarıda görülenler standart ayarlardır. Yansımalı bir cismi caustic oluşturmaya ayarlamak için Generate Caustics özelliğini aktif etmeniz yeterli olacaktır.

İkinci resimde ise render menusunun Indirect Illumination sekmesinde bulunan Caustics menusu görülüyor. Caustics özelliği default olarak kapalıdır. Enable butonuna tıklayarak aktif edebilirsiniz. Maximum Num. Photons per Sample değeri Caustic etkisini oluşturacak fotonların yoğunluğunu belirler. Yüksek değerler görülen caustic etkisini yumuşatır. Maximum Sampling Radius değeri caustic işlemine dahil olan fotonların yarıçap değerini belirler. Yüksek değerlerde fotonlar üst üste binerler ve yumuşak sonuçlar ortaya çıkar.Filter menusunde Box , Cone ve Gauss olmak üzere üç seçeneğimiz var. Bu seçekler caustic etkisinin keskinliğini ayarlamak için kullanılır. Default olarak kullanılan box tipi hızlı render almak için uygundur. Cone keskin caustic efekleri sunar. Kernel değeri Cone filtre tipinin keskinliğini kontrol etmek için kullanılır.

Son resimde görülen ise Sahnemizde bulunan ışığın Indirect Illumination ayarlarıyla ilgilidir. Buradan lokal caustic ayarlarını yapabilir ve birden fazla ışık kullandığınızda her ışığa farklı bir enerji ve foton değeri girebilirsiniz.Default olarak Automatically Calculate Energy and Photons işaretlidir. Caustic ayarlarımızı çoğunlukla global olarak render menusunden yapacağımız için buraları karıştırmamıza pek gerek yok. Sadece Automatically Calculate Energy and Photons özelliğinin aktif olması bizim için yeterlidir.

Aşağıdaki resimde global ışık ayarlarını yapabileceğimiz Light Properties menusu görünüyor. Bu menudeki Caustic ile ilgili önemli kısımlar Average Caustics Photons per Light ve Global Energy Multiplier değerleridir. Average Caustics Photons per Light değeri sahnedeki herbir ışığın caustic etkisinde kullanılmak üzere göndereceği foton sayısını belirler. Caustic etkisinin doğruluğunu ayarlamak için gereken , kalite ve render süresini gözle görülür bir biçimde arttıran en önemli özelliklerdendir. Default değeri 10.000 dir. Bu değer Test render için ideal olabilir. Son render da doğru bir Caustic etkisi görebilmek için bu değeri arttırmanız gerekir (100.000-500.000) . Global Energy Multiplier ise herbir ışığın yayacağı enerji miktarını belirler. Sahne geneli üzerinde ışıklandırma kontorü sağlar. Işıkların değerleriyle oynamadan ışıkların sahne üzerindeki etkilerini arttırabilirsiniz.Render süresi üzerinde fazlaca etkisi olmamakla birlikte oluşturulacak Caustic yada Global Illumination etkisinin daha net görülmesi için (ortama ve ışık yoğunluğuna göre)bu değer arttırılmalıdır.

Aşağıda refractive olarak oluşturulmuş bir caustic sahnesi buluyor.Sahnede bir adet Target Spot (Multiplier=0.17) , zemin için plane ve üç tane de Generate Caustics olarak ayarlanmış Torus Knot cismi mevcut. Bu cisimlerin refractive malzemelerini Matlibs klasörünün Raytraced1 kütüphanesinden bulabilirsiniz ( Glass Red ,Glass Green ,Glass Blue).Yansıma için arkaplan a spherical olarak bir bitmap atandı. Render menusunden Caustics aktif edildi. Caustics ayarları : Maximum Num. Photons per Sample=200 , Maximum Sampling Radius=1 , Filter=Cone , Kernel=1.1 . Birinci resimde Average Caustics Photons per Light değeri default olarak bırakıldı. İkinci resimde ise bu değer 500.000. Caustic efektini daha etkili görebilmek için Global Energy Multiplier değeri 50 olarak ayarlandı.

Sanheyi indirmek için link e tıklayın. Causticscene.

GLOBAL ILLUMINATION

Yukarıdaki resimde Global Illumination ve Final Gather menuleri görünüyor. İlk olarak Global Illumination menusunu inceleyelim.Enable kutucuğuna tıklayıp Global Illumination u aktif hale getirebilirsiniz. Maximum Num. Photons per Sample değeri Global Illumination etkisini oluşturacak fotonların yoğunluğunu belirler. Değer arttıkça etki yumuşar ve render süresi de artar. Default değeri 500 dür. Maximum Sampling Radius değeri kullanılan fotonların yarıçapını belirler.Daha iyi bir sonuç için yüksek değerler kullanabilirsiniz. Aşağıdaki iki resmin birincisinde Maximum Sampling Radius aktif ve radius değeri 1. İkinci resimde ise radius değeri 10.

Photon Map kısmında ise hesaplatılan Global Illumination fotonlarını değerleriyle birlikte kaydedip tekrar hesaplatılmasına gerek kalmadan kullanabilirsiniz. Cisimlerin hareket etmediği ve ışık ayarlarının değişmediği kamera animasyonları için oldukça kullanışlıdır. Fotonları Use File kutucuguna tıkladıktan sonra browse ikonuna tıklayıp herhangi bir yere herhangi bir isimle kaydedebilirsiniz.Eğerki cisimlerin yeri , şekli yada ışıkların özellikleri değişirse fotonları tekrar hesaplattırmanız gerekir. Default olarak Rebuild (Do Not Re-Use Cache) seçeneğiyle gelir. Bunun anlamı da her render da fotonları tekrar hesaplat demektir. Light Properties menusunde Average GI Photons per Light özelliğini görüyoruz. Bu da Global Illumination hesaplamasının doğruluğunu kontrol eden bir özellik. Işık başına gönderilen GI fotonlarını belirler. Yüksek değerler daha kaliteli sonuçlar vermekle birlikte render süresinide arttırır. Aşağıda görülen ilk resimde Average GI Photons per Light değeri 10.000 iken ikinci resimde 50.000 dir.

Global Energy Multiplier Caustic bölümündede bahsettiğimiz bu ayar hatırlayacağımız üzere sahnedeki ışıkların yayacağı enerji düzeyiydi. Caustic te oldugu gibi Global Illuminationda da etkiyi daha iyi görmek için değeri yükseltmeniz gerekir.

FINAL GATHER

Global Illumination ile bir sahneyi aydınlatıp değerleri iyi bir şekilde optimize ettikten sonra ortaya çıkan sonuç her zaman istediğiniz gibi olmayabilir. İstediğiniz gibi olsa dahi gerçek dünyadaki gibi bir ışık dağılımı söz konusu olmayabilir. Final Gather , GI kullanımı sonucunda ortaya çıkan ışık dağılım düzensizliklerini ve yüzeylerde dalgalar halinde görülen kontrast farklarını giderip bölgeler arasındaki ışık yoğunluklarını düzenleyip yumuşatan bir sistemdir. Aşağıda görülen resimlerin birincisinde Final Gathering kapalı. Yüzeyler arasında mesafelerle orantısız ışık patlamaları var. İkinci resimde ise Final Gathering açık ve cisimlerin yüzey aydınlanması daha derli toplu.

Final Gather menusunu inceleyecek olursak Samples değeri Final Gather hesaplamasında kullanılacak ışın miktarını belirler. Samples değerinin artması Global Illumination etkisini yumuşatıp render süresini arttırır. Yüksek samples değerleri her zaman en iyi kalite için gereken en uygun optimizasyonu sağlar diyemeyiz. Burada önemli olan şey FG Radius değerleriyle Samples değerinin optimizde edilmesidir. Uygun bir optimizasyon sağlandığında en iyi kaliteyi çok daha kısa bir sürede elde edebilirsiniz. Radius değeri Final Gathering işleminde kullanılan ışın demetlerinin azami büyüklüğünü ifade eder. Düşük radius değeri yüksek kalite ve render süresi demektir. Bu değeri düşürdükçe uygun optimizasyon için deneyerek azar azar Samples değerini de düşürebilirsiniz. Min Radius değeri de asgari ışın demeti boyutunu belirler.Genel olarak Radius değerinin 1/10 u miktarında kullanılır ve değeri arttıkça kaliteyle birlikte render süresi artar.Radius değerlerinin optimizasyonu için şöyle bir yöntem mevcut. İlk önce sahneyi kaplayan bir daire çizilir.Daha sonra bu dairenin çevresi hesaplanır.Çevre formülü şöyledir:S=2πr  (S=Çevre  π≈3.14 , r=Radius=Yarıçap).Örneğin radius u 10 olan bir çemberin çevresi 2.3,14.10≈62.8 olarak bulunur. Bulunan çevre değerinin 1/100 ü FG Radius , 1/1000 i FG Min.Radius değeri olarak kullanılır.  Preview (No Precalculations) seçeneği Final Gathering hesaplatmasını atlayıp radius büyüklüğüne oranla düşük kalitede bir öngörünüm sunar. Radius değeri düştükçe Preview li render kalite değeri artar. Final Gather Map bölümündeki ayarlarda Global Illumination ayarları gibidir. Aynı şekilde hesaplatılan Final Gather değerlerini saklayabilirsiniz.

Şimdi basit bir örnekle Global Illumination ve Final Gathering etkilerini görmeye çalışalım. Yapacağımız sahne ambiyans ışığı ve güneş ışığı ile aydınlatılan bir iç mekan çalışması. Sahneyi indirmek için tıklayın. Sahnede basit primitiflerle oluşturulmuş bir yapı , bir adet target spot light (Multiplier=1 , Light Color=255-224-183 , Shadows=On (Mental Ray Shadow Map) , Shadow Map Size=2048 , Samples=16) , bir adet Skylight (Multiplier=1 , Sky Color=203-236-255) ve birde kamera var.Environment Color=200-235-255.Global Illumination ve Final Gathering kapalı. Render ettiğimizde çıkan sonuç :

Başlangıç için fena sayılmaz. Görüldüğü gibi herhangi bir ışık yansıması olmadığı için ortam oldukça karanlık. Şimdi yansımayı sağlamak için Global Illumination u aktif edelim. Tekrar render ettiğimizde herhangi bir değişiklik görülmeyecek. Bunun sebebi de GI etkisinin zayıf olması. Şimdi Light Properties kısmından Global Energy Multiplier değerini 300 yapalım.

Evet. Sahnemiz yeterince aydınlandı sayılır. Fakat Global Illumination kalitesi epey düşük. Kaliteyi arttırmak için yine Light Properties kısmından Average GI Photons per Light değerini 100.000 yapalım.

GI kalitesi epey bir düzeldi. Fakat ışıklandırmada bir dengesizlik var. Oluşan dalgalanmalar göze çarpıyor ve oluşturduğumuz Skylight ın etkisini hala göremiyoruz. Bunu düzeltmek için Final Gathering i aktif edelim.Radius açık ve değeri 1.Samples değerini 100 olarak ayarladıktan sonra öngörünüm yapmak için Preview (No Precalculations) seçeneğini işaretleyip render i bekleyelim.

Işık dağılımı dengeli. Skylight ın etkiside görünüyor. Fakat Preview dediğimiz için kalite düşük. Şimdi sıra geldi ölüm vuruşunu yapmaya. Preview (No Precalculations) seçeneğini iptal edip Samples değerini 500 yapın.FG Radius u iptal edin.Renderer sekmesinden Sampling Quality menusune gidin. Samples per Pixel Minimum = 1 , Maximum = 16 değerlerini girin.(Eğerki bilgisayarınız yeterince güçlü değilse ve sizde yeterince sabırlı değilseniz kendi kendinize ölüm vuruşu yapmış olabilirsiniz.)

İdare eder. Artık buradan sonrası sizin kaplama ve ışıklandırma keyfinize , becerinize kalmış. Skylight Color , Spot Color , Global Energy Multiplier gibi ayarlarla oynayıp daha güzel sonuçlar alabilirsiniz. Şimdi değinmek istediğim ikinci örnek , tamamı ile Mental Ray a ait bir konu olmayan fakat işe yarayabileceğini umduğum araba renderi ve sahne konfigürasyonu. Bu işlem için birçok seçim ve yöntem mevcut. İlginizi çekebilecek bir yöntemi çok fazla derinlere inmeden en önemli noktaları ile anlatmaya çalışacağım. Link´e tıklayıp sahnenin bitmiş halini indirebilirsiniz. Ve yine arkaplanda kullanılan bitmap e ulaşmak için tıklayın.Sahnede sadece araba hazır modeldir. Arabayı çıkarıp , malzemelerle birlikte sahneyi istediğiniz gibi kullanabilirsiniz.Sahnenin son hali aşağıdaki gibidir.

Şimdi en başından başlayalım. Sahnede malzemeleri tamamlanmış bir araba ,bir kamera , uygun bitmap atılmış bir zemin ve arkaplanda da kenar bentleri var. Environment e material editörde sağlı sollu kırpılmış Mapping tipi Environ/Screen olan yüksek çözünürlükte (2400X1600) bir bitmap atıldı. Resmi kırpmamızın sebebi şu : Aynı resmi arabadaki yansımalar içinde kullanacağız. Eğeri resmi kırpmasaydık arabanın cameraya bakan kısmındaki yansımaların kaynağı olan resmin ilgili yerleri arka planda da görünecek ve arkaplanda görülen bir bölümün yansımasının arabanın cameraya bakan kısmında görünmesi mantıksal olarak yanlış olacaktı. Devam edelim. Arabadaki yansımaları oluşturmak için sahneyi kaplayacak şekilde bir yarıküre oluşturuldu. Bu küre Editable Poly e çevrilip tüm poligonları seçilerek Flip komutuyla ters çevirildi. Daha sonra küreye Spherical UVW Map atıldı. Şimdi sıra kürenin malzemesinde. Küre malzemesi için herhangi bir slotun Diffuse kanalına environmentte kullandığımız bitmap kırpılmamış haliyle atıldı. Arabadaki yansımaların daha belirgin ve sahneninde daha aydınlık olması için Self Illumination değeri 100 yapıldı. Ve yine aynı sebeplerden ötürü bitmap in Output menusunden RGB Level değeri 3 yapıldı. ( Bu değeri istediğiniz gibi düzenleyebilirsiniz.Aşırı değerler aşırı parlaklık demektir) . Malzemeyi hazırlayıp küreye attıktan sonra yapmamız gereken şey kürenin render sırasındaki görünürlüğünü iptal etmek. Bunu da kürenin üstünde ters tıklayıp Properties menusune girdikten sonra Visible to Camera seçeneğini iptal ederek yapabilirsiniz. Bunu yaptıktan sonra küremiz render da görünmeyecek fakat kürenin oluşturduğu yansımaları arabanın üzerinde görebileceğiz. Sahnede genel ambiyans ışıklandırmasını sağlaması amacıyla bir adet Skylight var. Skylight ta Use Scene Environment işaretli. Daha sonra Final Gathering aktif edildi ve Samples değeri 600 olarak girildi. Son olarakta Sampling Quality menusunden Samples per Pixel Minimum=1 Maximum=16 değerleri girilerek 1024X768 çözünürlükte render edildi.

Mustafa ŞEN

[email protected]