From BlenderWiki

Läike varjutajad (Specular Shaders)

Kirjeldus

Läike varjutajad loovad heledaid säravaid laike, mida näeb enamasti läikivatel pindadel ning mis jäljendavad seeläbi valgusallikate peegeldusi. Erinevalt hajusvarjutajatest sõltub läike varjutamine vaatenurgast. Vastavalt Snelli seadusele peegeldatakse läikivale pinnale langev valgus edasi nurga all, mis vastab valguse langemise nurgale (sõltuvalt pinnanormaalist) ning seetõttu on vaatenurk väga oluline.

Seaded

Kõik läike varjutajad jagavad kahte ühist sätet:

Specular color (läike värv)

Läikelaigu värv

Intensity (intensiivsus)

Läikelaigu intensiivsus ehk heledus. Selle parameetri väärtus on vahemikus [0–1].

Tulemusena on materjalil vähemalt kaks erinevat värvi: hajususe ja läike oma. Läike värv on tavaliselt puhas valge (sama "puhas valge" nagu peegeldatud valgusallikas), kuid seda saab erinevate efektide saavutamiseks muuta (nt metallidel on värvilised läikelaigud).

Tehnilised andmed

Läikepeegeldus.

Reaalsuses tekivad nii hajusus kui ka läike peegeldus täpselt sama valguse hajumise seaduse tagajärjel. Hajusus domineerib pindadel, mis sisaldavad palju valguse lainepikkusest sõltuvaid erinevaid väikesemõõdulisi konarusi, nii et igalt pisikeselt pinnatükilt, millel on pinna kaldenurgas kas või tillukesed erinevused, peegeldatakse valgust edasi erinevates suunades.

Kuid läikepeegeldus domineerib pinnal, mis on valguse lainepikkuse suhtes sile. See tähendab, et igalt pinna punktilt laiali paisatud kiired on suunatud kõik enam-vähem samas suunas ning mitte hajusalt laiali. Seega on küsimus detailide mastaabis. Kui pinnakaredus on palju väiksem kui langeva valguse lainepikkus, näib pind olevat sile ning töötab peeglina.

Kareduse mõõtkava ja valguse lainepikkuse vahekorda mõista on keeruline: proovi ette kujutada palli (ütleme näiteks sentimeetrise diameetriga): kui viskad selle vastu lihvimata maakividest seina (mille konarused on detsimeetrise läbimõõduga), põrkab pall igal viskel erinevat moodi ning see kaob sul peagi ära! Kui aga viskad seda vastu betoonseina (mille konarused on umbes millimeetri suurused), võid põrkenurka kergesti ette aimata, sest see järgib (enam-vähem!) samu reegleid nagu valguse peegeldumine.

CookTorr

CookTorri varjutaja (Lambert 0.8)

Kirjeldus

CookTorr (Cook-Torrance) on algeline läikevarjutaja, mis tuleb kõige rohkem kasuks läikivate plastpindade loomisel. See on natuke optimeeritum versioon Phongi varjutajast.

Robert L. Cook (Lucasfilm) ja Kenneth E. Torrance (Cornelli Ülikool)

Oma 1982. a artiklis A Reflectance Model for Computer Graphics (PDF) kirjeldasid nad "uut peegeldamise mudelit arvutiga sünteesitud piltide renderdamiseks" ning kasutasid seda mudelit metalli ja plasti simuleerimiseks.

Valikud

Hardness (tugevus)

Läikelaigu suurus

Phong

Phongi varjutaja (Lambert 0.8)

Kirjeldus

Phong on algeline varjutaja, mis sarnaneb CookTorriga, kuid on parem naha ja orgaaniliste pindade jaoks

Bui Tuong Phong (1942–1975)

oli Vietnamis sündinud arvutigraafika pioneer, kes töötas välja esimese läikenähtuste simuleerimise algoritmi. Tema mudel sisaldas lisaks läikelaikudele ka komponente hajumise ja üldvalguse jaoks.

Valikud

Hardness (tugevus)

Läikelaigu suurus

Planeedi atmosfäär

Tänu oma hägususele sobib see varjutaja hästi planeeti ümbritseva atmosfääri jäljendamiseks. Lisa planeedi ümber temast natuke suurem kera. Kasuta selle materjalina Phongi läikevarjutajat. Määra selle alfa väga madalaks (0.05), hajusus nulliks, tugevus madalaks (5), kuid läige kõrgeks (1).

Blinn

Blinni varjutaja (Oren-Nayari intensiivsus 0.8, karedus 0.5)

Kirjeldus

Blinn on rohkem 'füüsikaline' läikevarjutaja, mida kasutatakse sageli koos Oren-Nayari hajusvarjutajaga. Seda saab paremini kohandada, kuna lisab varem mainitud kolmele neljanda sättena refraktsiooniindeksi (IOR, index of refraction).

James F. Blinn

töötas NASA Reaktiivjõudude Laboratooriumis ning sai kuulsaks tänu tööle Carl Sagani teledokumentaalis Kosmos (Cosmos). Mudel, mida ta oma 1977. a artiklis Models of Light Reflection for Computer Synthesized Pictures (PDF) kirjeldas, sisaldas muudatusi läike intensiivsuses sõltuvalt valguse suunast ning pinnale täpsemalt paigutuvate läikelaikude arvutust.

Valikud

Hardness (tugevus)

Läikelaigu suurus. Blinni varjutajaga saab teha väiksemaid läikelaike kui Phongi või CookTorriga.

IOR

Kiirte murdumise indeks (Index of Refraction). Seda parameetrit ei kasutata tegelikult materjali läbivate valguskiirte murdumise arvutamiseks (selleks vajaksime kiirtejälitajat), vaid selleks, et Snelli seadust kasutades täpselt välja arvutada läikepeegelduse intensiivsus ja ulatus.

Multifilmi (Toon)

Multifilmi läikevarjutaja (kasutab multifilmi hajusust, mille intensiivsus on 0.8, ning suurus ja siledus on ühesugused)

Kirjeldus

Multifilmi läikevarjutaja vastab multifilmi hajususe varjutajale. Selle eesmärgiks on luua teravaid ühtlase kujuga multifilmilikke läikelaike.

Valikud

Size (suurus)

Läikelaigu suurus

Smooth (siledus)

Läikelaigu äärte pehmus

Vihje

Multifilmi varjutajat saab paremini seadistada värviüleminekuid (Color Ramps) kasutades.

WardIso

WardIso varjutaja

Kirjeldus

WardIso on paindlik läikevarjutaja, mis on kasulik metalli ja plasti jäljendamiseks.

Gregory J. Ward

arendas välja suhteliselt lihtsa mudeli, mis vastas põhilisematele füüsikaseadustele. Oma 1992. a artiklis Measuring and modeling anisotropic reflection tutvustas Ward kahesuunalise peegeldumise jagunemise funktsiooni (BRDF, Bidirectional Reflectance Distribution Function), mida sestpeale arvutigraafikas laialdaselt kasutatakse, kuna selle parameetreid on lihtne määrata. Tema mudel suudab kirjeldada nii isotroopseid (valguse suunast sõltumatuid) kui ka anisotroopseid (suunast sõltuvaid) pindasid. Blenderis kutsutakse Wardi läikevarjutajat ikka veel Wardi isotroopseks, kuigi tegelikult on see anisotroopne. (PDF)

Valikud

Slope (kaldenurk)

Standardne pinna kaldenurga hälve. See parameeter, mida tunti varem ruutkeskmise ehk rms-väärtusena, määrab põhimõtteliselt läikelaigu suuruse, kuid kasutab selleks teistsugust meetodit kui teised läikevarjutajat. Seetõttu on tulemuseks äärmiselt teravad laigud.