January 4, 2007
Written by Hirofumi Kasagi
目次
はじめに
Maxwell Renderには Maxwell Studio, Maxwell Material Editor というシーン、マテリアル作成のためのスタンドアローンソフトウェアが含まれていますが、今回は筆者の環境が3ds
max のため、それに準じたマテリアル、シーンの設定で解説を行いたいと思います。
環境
このレビューを書く段階で使用したマシンの構成です。
レンダリング時間等の参考にしてください。
推奨環境とは違いますのでご注意ください。
- OS / Windows XP SP2
- CPU / Pentium 4 630 (3.0Ghz, L2 cache 2M)
- グラフィックカード / ATI FireGL V5100
- Memory / PC3200 unbuffered 2.0GByte (512M ×4)
- 3D application / Autodesk 3ds max 8.0 SP.3
● Maxwell Render とは？
ここでは、Maxwell Render がどのような特徴を持ったレンダリング・エンジンなのかを解説しています。
レンダリング・エンジンのアルゴリズム等に興味のない方は読み飛ばしてもかまいません。
Maxwell は実際の光を物理的に捉えて開発された、最新のレンダリング・エンジンです。
そのアルゴリズムと方程式は、光の動きを非常に正確な方法で再現します。 ライト・エミッターやマテリアル・シェーダー、カメラなどの全ての要素は、とても正確で物理的なモデルに基づいています。
・スペクトル計算
殆んどのレンダリング・エンジンが特定のカラー・スペース（通常はＲＧＢ）で計算をするのが普通です。
それでもこれは物理的に正しいとはいえません。そこでMaxwell はこのような視点でのアプローチを避け、実際の世界の在り方を念頭におきました。
実世界に合わせて、光をスペクトル周波数によって定義された電磁波のように考えました。 赤外線から紫外線までの範囲にあるスペクトルを考慮しています。
・完全なグローバル・イルミネーション
Maxwell はシーンに存在する光とオブジェクトのあらゆる相互作用を計算します。
これらの相互作用は、ほとんどのレンダーエンジンによって使われている間接的なディフューズ・イルミネーションから、パーティシペーティング・メディアであるボリュメトリック・オブジェクトによって引き起こされる、間接的で光沢のあるコースティクスをもつような、さらに複雑な照明環境にまでいたります。
グローバル・イルミネーションは、表面とその下に
ある層と共に相互作用し、半透明とサブサーフェイス・スキャタリング効果を作ります。. そしてまた、パーティシペーティングメディアがあるとき（吸収と拡散を起こす）、オブジェクトの間にあるスペースでも相互作用をし、この現象が起こす全てのコンビネーションを可能にします。
・実際の視覚的特質に基づいたマテリアル
Maxwell のマテリアルは正しい物理法則をモデルにしています。
それらはBSDFカーブ（Bidirectional Scattering Distribution Function）より定義されていて、BSDF やSSS（サブサーフェイス・スキャッタリング）効果など、同じオブジェクトに物理マテリアルを何層も重ねることもできます。とても精妙でリアルな効果が得られる薄いコーティングも利用できるようになりました。
実験室で測定されたIOR ファイルを直接使用できるようになり、実世界でのマテリアルを簡単にレンダリングできるようになりました。
・実際のカメラをモデルに
Maxwell のカメラは他のレンダラのカメラと全く違う働き方をします。
殆んどのレンダラはピンホールカメラを使っていて、シーンから来る光線をビューアーの表面まで通す小さな穴をシミュレートします。
しかしMaxwell では、開口絞り、ブレード絞り等の付属品レンズのセットと共に、実際のカメラをシミュレートします。このようなタイプのカメラを使うことによって、Maxwell は自動的にフィールドの深さやモーション・ブラー効果、イメージ・ディストーション、そして色の分散をそのレンズ・セットによってシミュレートする事ができます。
現在市場に出回っている他のすべてのレンダラでは、このような効果をあげるためにポスト・レンダリング・フィルターやスペシャル・トリックを使っています。
・オブジェクトを光源として使用したライト・エミッター
Maxwell は物理法則に基づいて計算するレンダラです。
ですから、実際の世界で起こっていることを模倣するエミッターとして、０より大きい面積のあるオブジェクトしか使いません。
このようなアプローチによって、今までのレンダラが作るスムーズな影と比べると、より高度なリアリズムを持つ作品を実現する事ができます。
もう一つの大事なMaxwell のレンダリング・エンジンの特徴は、同じシーンに置けるライトの数です。 殆んどのレンダラでは、かなりの量のパフォーマンスロスなしに、沢山の数のライト・エリアを扱うことができません。
Maxwell の光源はスペクトルの特徴によって定義されます。
光源はあらゆる波長で、発光の強さに関する多くの情報を持つことができます。
Maxwell に存在する発光オブジェクトは、どんなマテリアルでも適応することができます。
これによって、もしそのライトが "オン"になっているなら、 その光だけ目に見ることが出来ますが、"スイッチオフ" ならベースになっているマテリアル（メタル、クリスタル、その他どんなマテリアルでも）も表示されます。
以上、Maxwell Render Tutorial より抜粋