LightWave用のシェーディング&ライティングプラグイン「Gaffer」がリリースされました。
http://www.worley.com/gaffer/gaffer.html
高度なシェーディング、ライティング、合成ツール
Gafferとは、撮影現場でシーンの照明を担当する人のことです。また、粉をまぶしたり、磨いたり、あるいは化粧を施したりして、うまく反応しない表面の問題を修正します。
GafferはLightWave 3Dのプラグイン・シェーダで、本物のGafferと同じような仕事をします。これは、LightWaveが照明面の外観を決定するために使用するアルゴリズムを変更します。Gafferの新しいモデルは、LightWaveのシェーディングオプションの小さな変更ではなく、かなりの拡張です。これは、新しいスペキュラとディフューズのシェーディングオプション、サーフェスごとの光の除外とブースティングのコントロール、エリアライトシャドウ、明るい反射の周りのブルーム、背景プレートに影を合成するための新しいツールを追加します。これらすべての機能については後述します。
Gafferは、ハリウッドの大手スタジオ数社との密接な協力のもと開発されました。フォトリアリスティックなレンダリングに対する彼らのニーズが、オブジェクトのアピアランスをよりコントロールできるツールの開発を後押ししました。年以上の開発期間と、数え切れないほどの追加、実験、研磨を経て、このツールはついに一般ユーザーへの商用リリースが可能となりました。
ギャファーの特徴
- 選択ライト： 任意のサーフェス上のライトの除外、ネガティブライト、新しいフォールオフオプション
- 高度なスペキュラリティコントロール： 複数の鏡面反射、独立した強度と色のコントロール
- 異方性スペキュラリティ： ブラシをかけた金属、髪、糸による不均一なスペキュラリティ
- 高度なディフューズシェーディング： ディフューズ透過と、岩のような粗い表面のための新しいモデル
- 高度なシャドウイングオプション： 真のフォトリアルのエリアライトシャドウ
- シャドウ合成モード： 背景プレートへの影のシームレスな統合
- スペキュラー・ブルーム： 非常に明るい反射の周囲で自動的に輝きます
- 高度なインターフェイス： フルGUI、シェーディングプレビュー、エンベロープ数値表示
Gafferが必要な理由
1) フォトリアルレンダリングのため
Gafferの特別なシェーディングコントロールは、サーフェス上のライトの真の挙動にマッチさせるために重要です。Gafferを使えば、各サーフェスに対する拡張されたコントロールにより、よりリアルなイメージを作り出すことができます。エリアライトの影だけで、オブジェクトに突然説得力を持たせることができます。
2) より迅速な制作のために
Gafferはより多くのライティング・コントロールを提供し、他のサーフェスに影響を与えることなくライティングの「問題エリア」に対処できるため、多くのライティングの問題を素早く解決することができます。最適な外観を得るために照明を調整する代わりに、必要な部分だけの照明を調整することができます。この外科的なコントロールは、ほんの一瞬で問題を解決するのに役立ちます。
3) 迅速で完璧な合成
コンポジットは、特に影が自動的に背景プレートに落ちる必要がある場合、厄介なことがあります。Gafferのコンポジットツールを使えば、1回のパスで自動的に影を追加できます。
4) 特殊効果に
Gafferの新しいシェーディングはフォトリアリズムのために設計されていますが、余分なコントロールはクリエイティブにも使用できます。見る方向によってサーフェスがカラーシフトするのを想像してみてください。ブルームは、何百ものライトフレアを使うよりも簡単に、色のついたフリンジや光る領域を作るために奇妙な方法で使うことができます。
システム要件
- システム Intel、DEC Alpha、またはSun LightWave 3D 5.0以上
- ディスプレイ GafferのGUIには800×600以上の画面解像度が必要です
ご注文
GafferはWorley Labsからのみご購入可能で、価格はわずか199ドルです。これにはScreamernet経由の無制限レンダリングが含まれます。Gafferは現在出荷中です。詳しくは注文ページをご覧ください。
選択ライト
シーンを照らすのは大変なことです。それぞれの面にちょうどいい量の光を当てるには、現実的な問題があります。1つのサーフェスが暗すぎるので、それを明るくするためにライティングを変更すると、他のサーフェスすべてのライティングも変更することになり、同様に微調整することを余儀なくされます。
Gafferを使えば、各サーフェスで、個別またはグループのライトの強さを異なるようにコントロールできます。好きなライトの効果を除外して、悪影響を完全に防ぐことができます。つまり、必要なサーフェスだけに影響を与えるフィルライトをシーンに追加できます。あるサーフェスからライトを完全に除外する代わりに、その強度を下げることもできます。
また、ライトの効果を上げたり、マイナスにすることもできます。「ダークライト」 は、「熱く」なりすぎたサーフェスの近くに配置したり、領域を滑らかに暗くすることでラジオシティエフェクトをごまかしたりするのに便利です。
左上の画像は、サーフェスからライトを除外した効果を示しています。左のオブジェクトはすべてのライトを「見て」いますが、右のオブジェクトはGafferが適用されており、マゼンタのライトを除外するように指示されています。
Gafferのライトコントロールには、より物理的に正しいライティングを可能にする新しい強度フォールオフオプションも含まれています。LightWaveのライトは、単純な範囲限定コントロールである限定半径オプションを使用しない限り、距離とともに減少しません。実際のライトは、距離に応じて素早く、しかし滑らかに強度を落とす「逆2乗」と呼ばれるフォールオフ率を持ちます。これは、夜の街灯や、暗いコントロールパネル上の点滅ライトのように、1つのライトの効果が遠くまで見える状況で特に顕著です。
Gafferを使用すると、ライトのフォールオフ率を変更できるため、LightWaveライトをより物理的なライトのように動作させることができます。このフォールオフを、なし（LightWaveのデフォルト）から逆二乗の範囲で調整できます。異なるフォールオフ率を異なるライトに割り当てることができます。
異なるタイプのフォールオフの一例を、左の中央と下の写真に示します。真ん中の写真はLightWaveのフォールオフ・コントロールです。洞窟の床は薄暗いですが、フォールオフにコントラストがあまりないことに注目してください。Gafferのフォールオフ・オプションは下の画像のようなルックを与えることができ、光量がライトに近いほど目に見えて明るくなります。Gafferのライトビヘイビアが必ずしもすべてのシーンで優れているわけではありませんが、Gafferはエフェクトに必要なライティングオプションを追加してくれます。
高度なスペキュラリティコントロール
LightWaveの内蔵シェーディングでは、サーフェスのスペキュラリティの強さ、4つの固定光沢設定の1つ、およびハイライトシェードとしてサーフェスの色を使用するオプションを選択できます。スペキュラの強さを決定するために、古典的だが単純なアルゴリズムを使用します。残念ながら、これだけでは十分なコントロールができません！
新しいスペキュラリティモデル
Gafferは、リアルな動作のために特別に開発された、より高度な物理ベースの数式を使用してスペキュラハイライトを適用します。「HTSG」モデルとして知られるこのモデルは1991年に導入され、コンピュータグラフィックスにおいて（現在のところ）最も物理的に正確なモデルです。
数値光沢
4つの固定された光沢設定が、完全な数値コントロールに置き換えられ、希望する正確なスペキュラリティ形状をダイヤルできます（アニメーションも可能）。これにより、超タイトなスペキュラ形状や超ワイドなスペキュラ形状も可能になります。
スペキュラリティカラー
LightWaveでは、ハイライトにサーフェスカラーまたはライトカラーを使用するオプションがあります。Gafferでは、これらの色を任意の割合でブレンドすることができます。また、任意のカラーレスポンスをハイライトに選択し、表面カラーとブレンドすることもできます。多くの場合、金属には、メインの表面色やライトカラーとは異なる色合いに着色されたスペキュラがあります。
レイヤースペキュラリティ
スペキュラリティを重ね合わせ、その効果を合計することができます。車の表面には、表面塗装による非常に広範な色のハイライトがありますが、その上に透明な表面塗装とワックスによるタイトで白いハイライトが重なっています。Gafferを使えば、このようなハイライトを簡単に重ね合わせることができます。これは、金属（複数の色反応を持つことが多い）、塗料（表面反射は通常、浮遊する塗料粒子からの散乱よりもきつく、色が少ない）、濡れた表面（水の表面層が通常の表面挙動に独自の鏡面性を加える）にとって非常に重要です。
フレネル効果
表面の反射は見る角度によって変化します。フレネル効果として知られているように、表面は、ちらっと見える角度でより反射しやすくなる。オブジェクトのエッジは通常、平らな状態で見たときよりも、ちらっと見える角度でより強いハイライトを持ちます。Gafferでは、このフォールオフの強度、位置、トランジション幅の設定など、この効果をコントロールできます。
注：上の左の画像は、ギャファーのエリアライト・シャドウ、選択照明、照明強度のビフォー・アフターの例も示しています。詳しくは関連セクションをご覧ください。
異方性スペキュラリティ
多くの金属、特にアルミニウムやステンレススチールが 「つや消し 」のように見えることにお気づきでしょう。これは、金属の反射を和らげる小さな傷によるものです。これは、製造の副次的な効果として、あるいは視覚的なデザインのために行われることがあります。
このようなブラッシュド・メタルは、非常に特徴的な視覚的挙動を示す。スペキュラーハイライトは広がりますが、ブラッシングに垂直な方向にのみ広がります。これは異方性反射として知られています。特に手すりのような備品では、予想以上によく見られる現象です。
また、毛や糸でできた素材でも異方性を見ることができます。馬の皮には特別な光沢があるし、長い直毛もそうです。クリスマスによく使われるオーナメントは、表面を糸できれいに覆われた球体が極から極まで連なっているものだが、これは非常に特徴的な見た目をしています。シルクハットもこれに似ています。
LightWave（および他のほとんどすべての3Dプログラム）は、異方性マテリアルのシェーディングをまったく行おうとしませんが、Gafferにはその機能が含まれています。一般的に使用されるオプションではありませんが、それを必要とするサーフェスがある場合、単純に代用できるものはありません。
異方性の方向と強さは、線形、円筒形、放射状の「スクラッチ」方向を含めて定義できます。
左の画像は、異方性ハイライトのあるホイールリムとないホイールリムです。下の画像では、スペキュラリティの形状が劇的に異なることに注目してください。この効果は、視点が変化するアニメーションで特に顕著に現れます。
注意：上の画像は、Gafferのエリアライトシャドウとアドバンスド・スペキュラリティ・コントロールの使用前と使用後の例も示しています。詳しくは関連セクションをご覧ください。
高度なディフューズシェーディング
Gafferは2つの新しいディフューズシェーディング効果を可能にします。
1つ目は「ディフューズ透過」として知られるエフェクトで、葉っぱやランプシェード、コウモリの羽のような薄い素材で見ることができます。サーフェスが薄くて半透明な場合、サーフェスをバックライトで照らすと、光が前面にディフューズ透過するのを見ることができます。Gafferでは、簡単なコントロールでサーフェスにこの動作を追加できます。
つ目の能力は、通常のディフューズシェーディングの挙動を変えるものです。実際のオブジェクトの特徴の1つは、実際のサーフェスが粗い場合、滑らかなオブジェクトと同じ外観にならないことです。優れた例は粘土やレンガで、照明の角度を大きく変えても非常にマットな外観になります。この挙動は、粗い表面での光の相互作用と反射効果によるものです。
Gafferは、粗い表面で使用するために、この拡散挙動の物理モデルを持っています。これはマテリアルのシェーディングコントラストを下げる効果があり、サーフェスのあらゆる反応を得るために微調整できます。岩、砂、布、空気のない惑星、そして肌のレンダリングに特に役立ちます。この効果は微妙ですが、サーフェスの感触を変えて、私たちの究極の目標であるリアリズムをさらに高めることができます。
この技法に使用されるアルゴリズムは、実はかなり複雑で、OrenとNayerによる1994年のSIGGRAPH論文の主題となっている。
左の2つの画像は、正面から光を当てた単純な球体に対する効果を示しています。上の画像は通常の拡散シェーディングで、中心からエッジにかけての強度のコントラストに注目してください。下の画像は、ラフサーフェス属性を大きな値に設定したものです。シェーディングのコントラストが減少し、表面が平らな円盤のように見えます。これはまさに夜の満月の真の振る舞いです。
高度なシャドーイングオプション
実際の影がカミソリのようにシャープであることはめったにありません。非常にコンパクトな光源だけが極めてシャープな影を落としますが、私たちの生活には、影がはっきりとぼやけるほどの大きさの光があふれています。
LightWaveでは、このような「ソフトシャドウ」はシャドウマップを使用することで近似できますが、これは単なるぼやけた遷移にすぎません。真のエリアライトシャドウは、シャドウのシャープネスがライトのサイズ、ライトの距離、シャドウを投影するオブジェクトの距離に依存するため、複雑な動作をします。
エリアライトシャドウの適切な動作は、光源の部分的なオクルージョンを扱うため、実際にはレンダリングが難しいものです。Gafferはこのオクルージョンを計算することができるため、適切な動作をする影を与えることができます。このエリアシャドウイングはオプションであり、通常のレイトレースまたはシャドウマップされたシャドウを常に代わりに使用できます。
シャドウマップとは異なり、Gafferのエリアライトシャドウは、ポイント、スポット、遠景の3つのライトタイプすべてで使用できます。
エフェクトが複雑なため、エリアライトはレイトレースやシャドウマップされたライトよりも遅くなります。最後のスピード最適化を終えたら、すぐにタイミングベンチマークをここに掲載します。
適切なエリアライトのシャドウの視覚効果は重要です。左の画像では、異なるシャドウタイプの効果を見ることができます。左上では、LightWaveのデフォルトのレイトレーシングによる峻厳な影が鮮明ですが、非現実的です。中央の画像では、シャドウマップを使用しています。LightWaveの 「ファジーネス 」オプションは、単に影をぼかし、よりソフトな感じを与えます。特にポストの根元で、影がまだ深刻な問題を抱えていることに注目してください。また、影はどこでも均一にぼかされており、非常に奇妙に見えます。Gaffer'sエリアのライトシャドウは下部に表示されています。特にポストの影に見られるリアルな挙動に注目してください。特にポストの影がリアルです。ベース付近の影はタイトですが、遠くではもっと拡散しています。
これらの画像を見るときに自問すべきことは簡単です。どちらが最もリアルだろうか？
シャドウ合成
Gafferには、レンダリングしたジオメトリを背景プレートに合成するショットのために特別に設計されたシェーディングモードがあります。ほとんどの場合、レンダリングされたジオメトリが本当にシーンの一部であるかのように見せるために、プレートの中に影を落とす必要があります。
これは難しい作業です。通常使用される方法は、シーンに「スタンドイン」ジオメトリを配置することです。これは、地面の代わりとなる大きな平面や、机の代わりとなる立方体のような単純化されたジオメトリであることが多いです。背景画像は、LightWaveのフロントプロジェクションマッピングを使用して、このスタンドインジオメトリに適用されます。メインの3Dジオメトリの影がスタンドインジオメトリに投影されると、サーフェスが暗くなり、合成シーンに影ができます。
これは簡単で効果的に聞こえますが、実際には面倒で難しいプロセスです。ライティングによって背景のプレートの強度が変化し、背景が光っているところならどこにでも継ぎ目が見えます。影の色を合わせるのも難しい。スタンディンの輝度とディフューズの値は、適切な動作を得るために調整する必要があり、決して正確ではありません。
Gafferには、このシャドウイングのステップを非常に簡単にする特別なモードがあります。従来通り、スタンダインジオメトリを追加してマッピングしますが、ライティングやサーフェスプロパティの複雑な調整は必要ありません。Gafferの 「Luminous Shadow Darkening 」オプションは、単に影が落ちるエリアを見つけ、あなたが定義した色と不透明度の影でそのエリアを塗りつぶします。
このコントロールのシンプルさは、いくら強調してもしすぎることはありません。Gafferを使う前は、1日中微調整を繰り返せば、背景プレートと完全には一致しないものの、良いものができました。Gafferを使えば、1分もかからずにシャドウの色と不透明度を正確に一致させることができます。エリアライトシャドウやセレクティブライティングなど、Gafferの他のオプションもすべて使用可能なので、シャドウの外観をさらにコントロールできます。
左は、Gafferがこの種の合成にどのように役立つかを示す簡単な例です。左上の原版は何もない部屋です。レンダリングしたおもちゃの車を床に置き、その影が床に落ちるようにしたい。真ん中の画像は、影を受けるために前面投影平面を追加した後の効果を示しています。床の強度がどのように変化しているか、また、平面の終点である後ろの壁に沿って継ぎ目があり、シェーディングされていない背景画像が見えていることに注目してください。一番下の画像は、Gafferの動作です。影の色までもが実際の部屋の照明と一致していることに注目してください。
注：上の画像は、Gafferのエリアライトシャドウ、選択照明、照明強度のビフォーアフターの例も示しています。詳しくは関連セクションをご覧ください。
スペキュラー・ブルーム
レンズフレアはLightWaveの素晴らしいツールの一つです。実際には、「フレア」は単なるカラーディスク効果です。ライト自体の周りの輝きは、通常 「ブルーム 」として知られています。このエフェクトがLightWaveの優れた機能であることは明らかです。
実生活では、反射が非常に明るく、光源のように振る舞う場合があります。晴れた日の正午に、クロームメッキの車のバンパーが非常に強くまぶしく反射することがあります。そのバンパーの写真には、そのまぶしさが写っているはずです。
Gafferには、画像にこのような輝きを加える機能があります。ブルーム機能を有効にすることで、強いスペキュラーハイライトは、実際に画像の中でその周りに明るく輝く後光を形成することができます。これはサーフェスエフェクトではなく、イメージベースのエフェクトです。
この機能は、極端に明るい反射がよく見られる最も一般的な状況でです、日中の金属に特に役立ちます。
高度なインターフェイス
Gafferはもちろん完全なGUIを持っています。 インターフェイスの外観や動作に対して限られたコントロールしか提供しないため、私たちはインターフェイスを作成するために 「LWpanels.p」プラグインを使用しないことを選択しました。
Gafferには、選択したシェーディングオプションのインタラクティブなプレビューがあります。これは特に複数のスペキュラをデザインするときに便利で、正確な反応をリアルタイムで見て調整することができます。
Gafferのすべての数値コントロールは、完全にエンベロープ可能です。異なるコントロールを同じエンベロープにスレーブすることもできます。これにより、例えば、1つのエンベロープを編集するだけで、複数のサーフェスの動作を同時に変更することができます。
