تويت
شرح مصير الماكسويل .... ( تطبيق عملي و نظري)
السلام عليكم و رحمة الله وبركاته ...
شرح مبسط للماكسويل من تجربتي له اتمنى انها تفيدكم ولكم مني خالص الشكر اخوكم ...
مقدمة
كما نعلم أن التقدم اصبح واضحاً في مجال البرمجيات و ذلك يرجع ايضاً لتقدم معدات الحاسب الآلي (Hardware). و في مجال الثريدي اصبح التنافس اكبر بين تلك الشركات المعدة للبرامج التصميم ثلاثي الأبعاد ولكن الأساس يعتبر واحد وهو تسهيل برمجياتها و جعلها في متناول الجميع. وهو عبارة عن تصميم المضلعات و المثلثات في طرق مختلفة و شتى و كم هائل في بعض الأحيان للوصول الي أشكال ثلاثية الأبعاد تمثل او تجسد منظور واقعي لهذه الأشكال. وبعد ذلك يأتي دور المصيرات لترجمة موقع الإضاءه و نوعها واماكن الكاميرا و المجسمات و الأشكال ثلاثية البعد لإخراجها بألوان و تلبيسات كثيرة لمحاكاتها بالواقع من صور نقطية.
كلام مبسط جدا عن دورة حياة هذا المجال المليء بالتقنيات المختلفة و البرمجيات الذكية التي هدفها الوصول الى لقطات تشبة لقطات فيلم تصويري ...
ومن اهم المواضيع في هذا التطبيق العملي هو استخدام مصير الماكسويل وهو احد المصيرات الحديثة الذي احدث نقلة نوعية في مجال التصيير وسمي بهذا الأسم نسبة الى James Clerk Maxwell احد العلماء الذي طور مجموعة من المعادلات و الحسابات في الفيزياء منها اساسيات الكهرباء و المغناطيسية و ايضا نظرية كنيتك للغازات كان عنده منظورعرض به أن الضوء عبارة عن مجال من الموجات الكهرومغناطيسية .
و سمي هذا المصير بأسم هذا العالم لأنه المصير الأول من نوعة الذي استخدم معادلات الضوء و كانها عبارة عن موجات كهرومعناطيسية مما جعل التصيير اقرب ما يكون للواقع بنسبة كبيرة اكثر من السابق.
ويستخدم هذا المصير طريقة (unbiased) التي معناها الغير جزئية أو الغير قابلة للحكم في ما معناه انه لا يتم حسابات الضوء و المعادلات الأخرى قبل عملية إظهار الصورة بل تتم عملية حسابات الضوء على مراحل جزئية وبهذا نلاحظ ان عملية التصيير بالماكسويل هو عبارة عن مجموعة صور متتالية تزداد وضوحا بعد الوصول الي مراحل متقدمة . ومفهوم هذا المصير هو الوقعية البحته مع اعدادات قليلة جدا حيث لا تحتاج الى معرفة كم عدد Photon أو Energy Photon أو Radiance Map لحساب الإضاءه في المشاهد فقط استخدام اضاءات و خامات و كاميرات مناسبة ..
الكاميرا :
في مصير الماكسويل الكاميرا تعني الة التصوير الذاتية ليس مجرد فتحة (pinhole) التي تتيح مجال للرؤية فقط . كامير الماكسويل يوحد بها اعدادات كاميرات التصوير العادية مثل قيمة توقف الوضوح (FStop) و قيمة سرعة الإفقال (Shutter Speed) التي تسمح للضوء بالدخول الى عدسة الكامير بطرق مختلفة و ايضا قيم اعدادات تلك العدسة مثل ( type diaphragm ) الى تحدد شكل الإقفال حول العدسة .
تطبيق :
في المشاهد الداخلية من الافضل استخدام الإعدادات التالية :
Fstop = 4.2 ShutterSpeed = 60
Fstop = 5.6 ShutterSpeed = 30
اعدادات الإستوديو :
Fstop = 1.4 ShutterSpeed = 500
في المشاهد الخارجية من الأفضل استخدام الإعدادات التالية :
Fstop = 4 ShutterSpeed = 500
Fstop = 5.6 ShutterSpeed = 250
الإضاءه :
مصير الماكسويل لا يستخدم معدات للإضاءه كما تعودنا في السابق من استخدام (Omni, Spot) بل يستخدم اجسام ثلاثية الأبعاد مثل (Plan, Box, Sphere…etc) وذلك بعد كسوا الجسم بخامة الإضاءه من قسم الخامات.
في الإضاءه يتم اختيار نوع الإضاءه من (Custom,D56,D75,A,B,Coolwhite) وهي انواع معروفة في الإضاءه اللإصطناعية او يمكن استخدام Custom وايضا يوجد معيار الإضاءه وهو يعني قوة الإضاءه و نلاحظ انه يستخدم معاير مقايس الإضاءه مثل الواقع فمثلا لمبة النيون الموجودة غالبا بالمنازل تكون قوتها 40W الى 100W ويمكن تحديد لون للإضاءه اذا استخدمت النوع Custom فقط .. ايضا توجد ميزة اضافية وهي تحميل صور نقطية ديناميكية الوضوح المعروفة بأسم HDRI ولكن يتم استخدامها هنا بعد تحويلها الى نوع خاص بالماكسويل ذو الإمتداد MXI حيث ان الإضاءه تأخذ الوانها من مصدر تلك الصورة ..
تطبيق :
-من الأفضل استخدام اجسام قليلة المضلعات وذلك لكي لا تجعل عملية الرندر بطيئة جدا .
-استخدام خامات زجاجية حول الإضاءه اذا كانت الإضاءه مرئية بالمشهد .
-استخدام الأحجام المناسبة من الأجسام لمحاكاة الواقعية.
الخامات :
مصير الماكسويل توجد به اربعة انواع من الخامات حتى الآن لكنها تغطي معظم انواع الخامات كما هو بالواقع واعدادات الخامات قليلة جدا لكن تجعلك تتحكم بشكلها و اعطاءها القيم المناسبة تجعل الخامة تظهر بالشكل الواقعي الذي تريد و انواعها هي :
-Maxwell Diffuse حيث يمكن استخدام هذه الخامة بالأسطح الغير عاكسة أو الغير لامعة مثل الجدران أو القماش أو الأشجار ...
- Maxwell Plastic حيث يمكن استخدام هذه الخامة بالأسط العاكسة و الامعة الغير شفافة فإذا نظرنا حولنا ووجدنا اي سطح يعكس الإضاءه بشكل من الأشكال او تكون به لمعة الإضاءه فيمكن ان نختار البلاستيك لهذه الخامة ليس مجرد انها ليست بلاستيك لا يمكن استخدام هذه الخامة ! يمكن استخدامها مع الأرضيات الخشبية أو الرخام و السريميك أو المرايا أو الجلد أو الأكواب الفخارية ....
-Maxwell Metal حيث يمكن استخدام هذه الخامة مع الأسطح شديدة اللمعان أو الإنعكاس مثل الخامات الحديدية أو الأسطح المعدنية ...
-Maxwell Dielectric حيث يمكن استخدامها غالبا مع الأسطح الزجاجية الشفافة او قليلة الشفافية مثل الزجاج او الماء ... وحيث توجد بعض انواع من الزجاج يمكن اختيار واحده منها ..
تطبيق :
خامة الأرضيات الخشبية تكون من نوع بلاستيك واللون خشبي ويكون U roughness = 0.1 و V roughness = 2.5 ..
خامة كنب الجلد يكون نوع الماتيريل بلاستيك ولها u,v = 4,5 ...
إعدادات المصير :
Render Control يوجد به قيمة للمراحل العينية وهي التي تحدد جودة التصيير وجودة الصورة ويوجد به قيمة لتحديد الوقت الأقصى لعملية التصيير حيث بعده يتوقف التصيير بعد الوصول الي الوقت المحدد او يتوقف بعد الوصول الي المرحلة المطلوبة اذا كان متبقى من الوقت ..
Environment توجد بها نوعين من الإضاءه للطبيعة المحيطة وهي Sky Doom أو Physical Sky النوع الأول هو نوع بسيط يجعل الإضاءه تصدر من جميع النواحي و النوع الثاني هو محاكاة لإضاءه الشمس و السماء حيث يمكن تحديد الوقت و المكان لإصدار الإضاءه كما هو في الواقع ...
System حيث يمكن تحديد بعض الإعدادات مثل كم عدد المعالجات المستخدمة في التصيير و حجم القياس للمشهد و ايضا توجد اعدادات اخرى مثل دليل و اسم الصورة للنتيجة و انواع الطبقات المراد اخراجها مثل قناة alpha المفيدة بتركيب الصور على المشهد وايضا مدخل الأوامر حيث يمكن وضع اومر تتيح لك بعض الميزات مثل اكمال عملية التصيير السابقة ...
Direct Layer وهو اعداد واحد حيث يمكنك من تفعيل خاصية حساب الضوء المباشر او عدم تفعيلها ...
Indirect Layer وهو اعداد واحد حيث يمكنك من تفعيل خاصية حساب الضوء الغير مباشر او عدم تفعيلها ...
Caustic Layer وتوجد به عدة خيارات مثل تفعيل او عدم تفعيل لخاصية حساب انكسار الضوء من الأجسام .
Tone Mapping وتوجد به خصائص اختيار نوعية الشريط المستخدم للكاميرا لألتقاط الصورة وهو مفيد لبعض المشاهد مثل المشاهد الليلية او المشاهد الصغير من ناحية المقياس و في الكاميرات الحقيقة يكون غالبا نوع الشريط 100 ..
تطبيق :
ثلاث كورات خاماتها زجاجية من انواع مختلفة تم لها عمل رندر في 15 دقيقة لتجربة ال Caustics >>>
وشكرا ً
سوف يكون هناك مزيد من شرح بعض الخامات بالتصيير لبعض المشاهد في هذا الموضوع ....
شرح مبسط للماكسويل من تجربتي له اتمنى انها تفيدكم ولكم مني خالص الشكر اخوكم ...
مقدمة
كما نعلم أن التقدم اصبح واضحاً في مجال البرمجيات و ذلك يرجع ايضاً لتقدم معدات الحاسب الآلي (Hardware). و في مجال الثريدي اصبح التنافس اكبر بين تلك الشركات المعدة للبرامج التصميم ثلاثي الأبعاد ولكن الأساس يعتبر واحد وهو تسهيل برمجياتها و جعلها في متناول الجميع. وهو عبارة عن تصميم المضلعات و المثلثات في طرق مختلفة و شتى و كم هائل في بعض الأحيان للوصول الي أشكال ثلاثية الأبعاد تمثل او تجسد منظور واقعي لهذه الأشكال. وبعد ذلك يأتي دور المصيرات لترجمة موقع الإضاءه و نوعها واماكن الكاميرا و المجسمات و الأشكال ثلاثية البعد لإخراجها بألوان و تلبيسات كثيرة لمحاكاتها بالواقع من صور نقطية.
كلام مبسط جدا عن دورة حياة هذا المجال المليء بالتقنيات المختلفة و البرمجيات الذكية التي هدفها الوصول الى لقطات تشبة لقطات فيلم تصويري ...
ومن اهم المواضيع في هذا التطبيق العملي هو استخدام مصير الماكسويل وهو احد المصيرات الحديثة الذي احدث نقلة نوعية في مجال التصيير وسمي بهذا الأسم نسبة الى James Clerk Maxwell احد العلماء الذي طور مجموعة من المعادلات و الحسابات في الفيزياء منها اساسيات الكهرباء و المغناطيسية و ايضا نظرية كنيتك للغازات كان عنده منظورعرض به أن الضوء عبارة عن مجال من الموجات الكهرومغناطيسية .
و سمي هذا المصير بأسم هذا العالم لأنه المصير الأول من نوعة الذي استخدم معادلات الضوء و كانها عبارة عن موجات كهرومعناطيسية مما جعل التصيير اقرب ما يكون للواقع بنسبة كبيرة اكثر من السابق.
ويستخدم هذا المصير طريقة (unbiased) التي معناها الغير جزئية أو الغير قابلة للحكم في ما معناه انه لا يتم حسابات الضوء و المعادلات الأخرى قبل عملية إظهار الصورة بل تتم عملية حسابات الضوء على مراحل جزئية وبهذا نلاحظ ان عملية التصيير بالماكسويل هو عبارة عن مجموعة صور متتالية تزداد وضوحا بعد الوصول الي مراحل متقدمة . ومفهوم هذا المصير هو الوقعية البحته مع اعدادات قليلة جدا حيث لا تحتاج الى معرفة كم عدد Photon أو Energy Photon أو Radiance Map لحساب الإضاءه في المشاهد فقط استخدام اضاءات و خامات و كاميرات مناسبة ..
الكاميرا :
في مصير الماكسويل الكاميرا تعني الة التصوير الذاتية ليس مجرد فتحة (pinhole) التي تتيح مجال للرؤية فقط . كامير الماكسويل يوحد بها اعدادات كاميرات التصوير العادية مثل قيمة توقف الوضوح (FStop) و قيمة سرعة الإفقال (Shutter Speed) التي تسمح للضوء بالدخول الى عدسة الكامير بطرق مختلفة و ايضا قيم اعدادات تلك العدسة مثل ( type diaphragm ) الى تحدد شكل الإقفال حول العدسة .
تطبيق :
في المشاهد الداخلية من الافضل استخدام الإعدادات التالية :
Fstop = 4.2 ShutterSpeed = 60
Fstop = 5.6 ShutterSpeed = 30
اعدادات الإستوديو :
Fstop = 1.4 ShutterSpeed = 500
في المشاهد الخارجية من الأفضل استخدام الإعدادات التالية :
Fstop = 4 ShutterSpeed = 500
Fstop = 5.6 ShutterSpeed = 250
الإضاءه :
مصير الماكسويل لا يستخدم معدات للإضاءه كما تعودنا في السابق من استخدام (Omni, Spot) بل يستخدم اجسام ثلاثية الأبعاد مثل (Plan, Box, Sphere…etc) وذلك بعد كسوا الجسم بخامة الإضاءه من قسم الخامات.
في الإضاءه يتم اختيار نوع الإضاءه من (Custom,D56,D75,A,B,Coolwhite) وهي انواع معروفة في الإضاءه اللإصطناعية او يمكن استخدام Custom وايضا يوجد معيار الإضاءه وهو يعني قوة الإضاءه و نلاحظ انه يستخدم معاير مقايس الإضاءه مثل الواقع فمثلا لمبة النيون الموجودة غالبا بالمنازل تكون قوتها 40W الى 100W ويمكن تحديد لون للإضاءه اذا استخدمت النوع Custom فقط .. ايضا توجد ميزة اضافية وهي تحميل صور نقطية ديناميكية الوضوح المعروفة بأسم HDRI ولكن يتم استخدامها هنا بعد تحويلها الى نوع خاص بالماكسويل ذو الإمتداد MXI حيث ان الإضاءه تأخذ الوانها من مصدر تلك الصورة ..
تطبيق :
-من الأفضل استخدام اجسام قليلة المضلعات وذلك لكي لا تجعل عملية الرندر بطيئة جدا .
-استخدام خامات زجاجية حول الإضاءه اذا كانت الإضاءه مرئية بالمشهد .
-استخدام الأحجام المناسبة من الأجسام لمحاكاة الواقعية.
الخامات :
مصير الماكسويل توجد به اربعة انواع من الخامات حتى الآن لكنها تغطي معظم انواع الخامات كما هو بالواقع واعدادات الخامات قليلة جدا لكن تجعلك تتحكم بشكلها و اعطاءها القيم المناسبة تجعل الخامة تظهر بالشكل الواقعي الذي تريد و انواعها هي :
-Maxwell Diffuse حيث يمكن استخدام هذه الخامة بالأسطح الغير عاكسة أو الغير لامعة مثل الجدران أو القماش أو الأشجار ...
- Maxwell Plastic حيث يمكن استخدام هذه الخامة بالأسط العاكسة و الامعة الغير شفافة فإذا نظرنا حولنا ووجدنا اي سطح يعكس الإضاءه بشكل من الأشكال او تكون به لمعة الإضاءه فيمكن ان نختار البلاستيك لهذه الخامة ليس مجرد انها ليست بلاستيك لا يمكن استخدام هذه الخامة ! يمكن استخدامها مع الأرضيات الخشبية أو الرخام و السريميك أو المرايا أو الجلد أو الأكواب الفخارية ....
-Maxwell Metal حيث يمكن استخدام هذه الخامة مع الأسطح شديدة اللمعان أو الإنعكاس مثل الخامات الحديدية أو الأسطح المعدنية ...
-Maxwell Dielectric حيث يمكن استخدامها غالبا مع الأسطح الزجاجية الشفافة او قليلة الشفافية مثل الزجاج او الماء ... وحيث توجد بعض انواع من الزجاج يمكن اختيار واحده منها ..
تطبيق :
خامة الأرضيات الخشبية تكون من نوع بلاستيك واللون خشبي ويكون U roughness = 0.1 و V roughness = 2.5 ..
خامة كنب الجلد يكون نوع الماتيريل بلاستيك ولها u,v = 4,5 ...
إعدادات المصير :
Render Control يوجد به قيمة للمراحل العينية وهي التي تحدد جودة التصيير وجودة الصورة ويوجد به قيمة لتحديد الوقت الأقصى لعملية التصيير حيث بعده يتوقف التصيير بعد الوصول الي الوقت المحدد او يتوقف بعد الوصول الي المرحلة المطلوبة اذا كان متبقى من الوقت ..
Environment توجد بها نوعين من الإضاءه للطبيعة المحيطة وهي Sky Doom أو Physical Sky النوع الأول هو نوع بسيط يجعل الإضاءه تصدر من جميع النواحي و النوع الثاني هو محاكاة لإضاءه الشمس و السماء حيث يمكن تحديد الوقت و المكان لإصدار الإضاءه كما هو في الواقع ...
System حيث يمكن تحديد بعض الإعدادات مثل كم عدد المعالجات المستخدمة في التصيير و حجم القياس للمشهد و ايضا توجد اعدادات اخرى مثل دليل و اسم الصورة للنتيجة و انواع الطبقات المراد اخراجها مثل قناة alpha المفيدة بتركيب الصور على المشهد وايضا مدخل الأوامر حيث يمكن وضع اومر تتيح لك بعض الميزات مثل اكمال عملية التصيير السابقة ...
Direct Layer وهو اعداد واحد حيث يمكنك من تفعيل خاصية حساب الضوء المباشر او عدم تفعيلها ...
Indirect Layer وهو اعداد واحد حيث يمكنك من تفعيل خاصية حساب الضوء الغير مباشر او عدم تفعيلها ...
Caustic Layer وتوجد به عدة خيارات مثل تفعيل او عدم تفعيل لخاصية حساب انكسار الضوء من الأجسام .
Tone Mapping وتوجد به خصائص اختيار نوعية الشريط المستخدم للكاميرا لألتقاط الصورة وهو مفيد لبعض المشاهد مثل المشاهد الليلية او المشاهد الصغير من ناحية المقياس و في الكاميرات الحقيقة يكون غالبا نوع الشريط 100 ..
تطبيق :
ثلاث كورات خاماتها زجاجية من انواع مختلفة تم لها عمل رندر في 15 دقيقة لتجربة ال Caustics >>>
وشكرا ً
سوف يكون هناك مزيد من شرح بعض الخامات بالتصيير لبعض المشاهد في هذا الموضوع ....
تعليق