Написание скриптов для Blender 2.49 - Michel Anders
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
self.offset = vec([1,1,1])
self.scale = 0.5
Заметьте, что код инициализации не определяет входных сокетов. Мы получим нормаль поверхности в позиции пикселя, который мы затеняем, из входа shader (выделено в следующей части кода). Мы определяем три отдельных выходных сокета для x, y, и z компонент наклона для удобства использования в нодовой сети. Так как мы, по большей части, используем именно z-компоненту наклона, то если мы будем иметь её доступной в отдельном сокете, нам не придётся использовать для её извлечения из вектора дополнительный нод обработки вектора.
def __call__(self):
scn=Scene.GetCurrent()
cam=scn.objects.camera
rot=cam.getMatrix('worldspace').rotationPart(
).resize4x4();
N = vec(self.shi.surfaceNormal).normalize(
).resize4D() * rot
N = (N + self.offset ) * self.scale
self.output.SlopeX=N[0]
self.output.SlopeY=N[1]
self.output.SlopeZ=N[2]
__node__ = Slope
Преобразование из пространства камеры в мировое пространство делается в строке, которая ссылается на нормаль поверхности (выделено). Ориентация зависит только от вращения, следовательно, мы извлекаем вращающую часть матрицы преобразования камеры до того, как мы умножим нормаль поверхности на неё. Так как нормализованный результат может указывать вниз, мы заставляем z-компоненту находиться в дипазоне [0, 1], прибавляя 1 и умножая на 0.5. Полный код доступен как slope.py в файле slope.blend.
Есть одна важная вещь, о которой нужно отдавать себе отчет: нормаль поверхности, которую мы здесь используем, не интерполируется, и, следовательно, она одинаковая везде вдоль поверхности единственной грани, даже если был установлен атрибут грани smooth. Это не должно быть проблемой в тонко подразделенном ландшафте, где вход наклона не используется непосредственно, тем не менее, это отличается от того, что Вы могли ожидать. В текущей реализации Pynodes это ограничение трудно, если не совсем невозможно, преодолеть.
Следующая иллюстрация показывает возможный пример.
Эффекты, показанные выше, были реализованы объединением различных материалов в нодовой сети, показанной на следующем скриншоте. Эта настройка также доступна в slope.blend. Два нижних материала смешивались с использованием нашего наклоно-зависимого нода, и результирующий материал смешивается с верхним материалом, основанным на Pynode, который вычисляет высоту.
Мыльные пузыри — шейдер, зависимый от точки зрения
У некоторых материалов вид меняется в зависимости от угла, под которым мы на них смотрим. Перья птиц, некоторые причудливые автомобильные краски, нефтяные разливы на воде, и мыльные пузыри - вот несколько примеров. Этот феномен изменения цветов известен как радужность (iridescence). Если мы хотим осуществить нечто подобное, нам нужен доступ к вектору вида и нормали поверхности. В нашем шейдере мыльного пузыря мы увидим один из способов сделать это.
Сначала немного математики: Почему это мыльные пузыри показывают все эти различные цвета? Мыльные пузыри - это в основном искривлённые водяные плёнки (с небольшим количеством мыла), и свет отражается от поверхности раздела между воздухом и водой. Следовательно, падающий луч частично отражается, когда он попадает на внешнюю поверхность пузыря, и отражается снова, когда он достигает внутренней поверхности. Следовательно, отраженный свет, который попадает в глаз — является суммой света, прошедшего различные расстояния; часть его прошла дополнительное расстояние в две толщины мыльного пузыря.
Теперь учтём, что свет ведет себя подобно волне, а волны, которые интерферируют, могут или ослаблять или усиливать друг друга в зависимости от их фазы, и поэтому, два световых луча, прошедшие расстояния, разница которых не кратна в точности их длине волны, гасят друг друга. В результате, белый свет (континуум, совокупность цветов), отраженный мыльным пузырём с толщиной, равной половине длины волны некоторого специфического цвета, покажет только этот единственный цвет, поскольку все остальные цвета подавлены, так как они "не соответствуют" должным образом толщине между внутренней и внешней поверхностью. (Существует гораздо больше информации о мыльных пузырях. Для большей и более точной информации вот ссылка: http://ru.wikipedia.org/wiki/Мыльные_пузыри.)
Теперь мы знаем, что расстояние пройденное между двумя отражающими поверхностями, определяет цвет, который мы воспринимаем, мы можем также понять, почему цвет будет варьироваться в мыльном пузыре. Первым фактором является кривизна пузыря. Пройденное расстояние будет зависеть от угла между падающим светом и поверхностью: чем меньше угол, тем более длинное расстояние свет должен пройти между поверхностями. Угол падения изменяется, так как поверхность кривая, и таким образом, изменяется расстояние, и, следовательно, цвет. Второй причиной изменения цвета является неравномерность поверхности: незначительные изменения из-за тяжести или вихри, вызванные воздушными течениями или перепадами температур, также вызывают различия в цвете.
Вся эта информация переводится в удивительно короткую часть кода (полный код доступен как irridescence.py в файле irridescence.blend вместе с примером нодовой сети).
Наряду с координатами, у нас есть ещё два входных сокета — один для толщины водяной плёнки и один для вариаций. Вариации будут добавляться к толщине и этот сокет может быть присоединён к текстурному ноду, чтобы генерировать вихри и тому подобное. У нас есть единственный выходной сокет для рассчитанного расстояния: class Iridescence(Node.Scripted):
def __init__(self, sockets):
sockets.input = [
Node.Socket('Coords', val= 3*[1.0]),
Node.Socket('Thickness', val=275.0,
min=100.0, max=1000.0),
Node.Socket('Variation', val=0.5, min=0.0,
max=1.0)]
sockets.output = [Node.Socket('Distance',
val=0.5, min=0.0, max=1.0)]
Вычисления отраженного цвета начинается с получением списка всех ламп на сцене, так как мы хотим вычислить угол падающих световых лучей. Сейчас, мы принимаем во внимание вклад только первой лампы, которую мы нашли. Тем не менее, более полная реализация должна рассматривать все лампы, и может быть, даже их цвет. Для наших вычислений мы должны убедиться, что нормаль поверхности N и вектор падения света L находятся в одном и том же пространстве. Так как предоставляемая нормаль поверхности будет в пространстве камеры, мы должны трансформировать этот вектор матрицей преобразования камеры, как мы это делали для нашего наклоно-зависимого шейдера (выделено в следующем куске кода):
def __call__(self):
P = vec(self.input.Coords)
scn=Scene.GetCurrent()
lamps = [ob for ob in scn.objects if
ob.type == 'Lamp']
lamp = lamps[0]
cam=scn.objects.camera
rot=cam.getMatrix('worldspace').rotationPart(
).resize4x4();
N = vec(self.shi.surfaceNormal).normalize(
).resize4D() * rot
N = N.negate().resize3D()
L = vec(lamp.getLocation('worldspace'))
I = (P – L).normalize()
Затем, мы вычисляем угол между нормалью поверхности и вектором падения (VecT - псевдоним для функции Mathutils.angleBetweenVecs()), и используем этот угол падения, чтобы вычислить угол между нормалью поверхности внутри водяной плёнки, так как он определяет расстояние прохождения света. Мы используем закон Снелла для его вычисления, а для показателя преломления водной плёнки возьмём 1.31. Расчет расстояния после этого - вопрос простой тригонометрии (выделено ниже):
angle = VecT(I,N)
angle_in = pi*angle/180
sin_in = sin(angle_in)
sin_out = sin_in/1.31
angle_out = asin(sin_out)
thickness = self.input.Thickness +
self.input.Variation
distance = 2.0 * (thickness / cos (angle_out))
Рассчитанное расстояние равняется длине волны цвета, который мы воспримем. Тем не менее, Блендер работает не с длинами волн, а с цветами RGB, так что нам всё еще нужно преобразовать эту длину волны в кортеж (R, G, B), который представляет тот же цвет. Это можно было бы сделать посредством применения некоей спектральной формулы (смотрите, например, здесь: http://www.philiplaven.com/p19.html), но, может быть, будет даже более универсальным вариантом масштабировать это рассчитанное расстояние, и использовать его как вход для цветовой полосы (color band). Таким образом мы можем воспроизвести не-физически точную радужность (если захотим):
