Maxwell Render

Maxwell Render

Тип	система рендеринга
Разработчик	Next Limit Technologies
Операционная система	Microsoft Windows, Mac OS X, Linux
Последняя версия	2.7.2 (27 ноября 2012)
Лицензия	Проприетарное программное обеспечение
Сайт	maxwellrender.com

Maxwell Render — движок программной визуализации, разработанный компанией Next Limit Technologies, основанной разработчиками Виктором Гонселсом и Игнасио Варгосом в 1998 году в Мадриде. Первый релиз в виде альфа-версии был представлен в декабре 2004 года, после 2 лет разработки.

Программа использовала алгоритм глобального освещения, основанный на одном из вариантов алгоритма MLT (Metropolis light transport). На текущий момент доступна версия 2.7.2.

Парадигма

Maxwell Render является первой (по времени выпуска) системой визуализации, в которой принята т. н. Физическая парадигма. В основу всей системы положены математические уравнения, описывающие поведение света. По этой причине визуализация объектов производится по принципу «без допущений».

Вводя в обращение реальные физические законы, Maxwell Render позволяет избежать длительного и тонкого процесса настройки параметров визуализации, который имеет место в случае большинства визуализаторов, работающих по иным алгоритмам (FinalRender, Brazil, mental ray и подобные). Поэтому в системе реализованы различные физические модели.

Основные модели

Физическая модель освещения

Свет в Maxwell Render рассматривается как волна с определенным поведением, соответствующим настоящему. Это позволяет избежать многочисленных проблем, которые имеют место в случае визуализаторов, использующих фотонную модель.

Так, например, световая волна, упав на поверхность, отражается от неё по закону отражения. Так как в реальном мире не существует абсолютно черных и абсолютно зеркальных поверхностей, какая-то доля света в любом случае будет отражена. По мере взаимодействия с поверхностями, волна теряет интенсивность и постепенно затухает. Все эти процессы реализованы в Maxwell Render.

В физическую модель освещения включены также физически корректные источники света. Так, например, цвет источника света может быть задан не только (и не столько) значением каналов RGB, но преимущественно температурой источника света или длиной волны. Ближайший аналог этого подхода — фотометрические источники света в 3ds max.

Также в системе реализована реалистичная окружающая среда (Environment), что позволяет получить освещение, соответствующее реальному освещению от неба и Солнца. Эта модель воспроизводит все характерные для небосвода суточные и погодные изменения. Например, ближе к закату преобладающими в спектре становятся красно-оранжевые лучи.

Также возможно использование простой (Simple) модели естественного освещения, которая воспроизводит свет неба в пасмурную погоду. Несмотря на наличие аналогов в других системах визуализации, данные источники света являются физически корректными и освещение от них рассчитывается по соответствующим законам.

Благодаря такой модели освещения удается избежать артефактов и т. н. «фотонных ловушек», которые имеют место в случае нефизических визуализаторов.

Физическая модель поверхности

В Maxwell Render поверхность определяет только характер взаимодействия с ней потока света (как и происходит в реальном мире). Например, цвет поверхности определяется только отраженными от неё лучами. Любые характеристики внешнего вида (глянцевитость, степень отражения, прозрачность, мутность и т. д.) определяются только свойствами материала.

Такой подход избавляет пользователя от тонкой настройки множества параметров материала — с одной стороны. С другой — требует принять иную парадигму создания материалов объекта. В частности, цвет поверхности — это цвет отраженного света. Для поверхности определены два параметра, отвечающие за цвет — цвет при наклоне 90 градусов к линии взгляда, и цвет при наклоне 0 градусов к линии взгляда. Это необходимо для того, чтобы корректно рассчитывать глянцевитые и отражающие поверхности, у которых видимый цвет меняется в зависимости от угла наклона к линии взгляда.

Вторым важным аспектом является работа в единицах СИ. Так, например, прозрачность материала измеряется не в относительных единицах типа Opacity или Transparency, а определяется способностью материала поглощать свет. Поэтому степень прозрачности определена, как максимальная глубина проникновения света внутрь поверхности (при толщине объекта, большей этого значения, объект будет непрозрачен или не полностью прозрачен).

Также физическая модель поверхности позволила реализовать реалистичное воспроизведение эффекта внутриповерхностного рассеивания (SubSurface Scattering), степень которого также определена через физические характеристики поверхности.

Ещё одним аспектом применения физической модели поверхности является возможность создать источник света из любого геометрического объекта. Это не потребует от пользователя регулировать не всегда однозначные параметры подобных источников света в других системах визуализации. В случае Maxwell Render достаточно отрегулировать температуру поверхности источника света (температуру источника света) и степень светоотдачи (efficacy). Также можно задать мощность источника света в Ваттах.

Физическая модель камеры

В Maxwell Render реализована также физически корректная модель съемочной камеры, для которой определены все те же параметры, что и для реальной камеры: контроль экспозиции, глубины резкости, чувствительности пленки, фокусного расстояния, формы и состояния диафрагмы. Все это позволяет работать с виртуальной камерой также, как с реальной. При этом параметры камеры можно регулировать уже в процессе визуализации.

Прочие возможности

Также в системе реализованы следующие возможности: карты смещений (Displacement), которые рассчитываются очень аккуратно, карты рельефа (Bump), внутриповерхностное рассеивание в тонких слоях (Thin SSS), таких как листья, бумага, тонкие пленки и т. д., назначение источнику света параметров распределения на основе файлов IES и EULUMDAT. В качестве типа и формы диафрагмы могут быть также назначены растровые карты.

Поддерживается поканальная визуализация соследующими каналами:

• Альфа-канал
• Канал идентификатора материала
• Канал глубины (Z-Depth)
• Канал тени
• Канал непрозрачности
• Канал идентификатора объекта

Результат визуализации может быть сохранен как HDR изображение.

Совместимость с приложениями 3D-графики

Система Maxwell Render является stand alone визуализатором и имеет средства обмена с наиболее популярными программами трехмерного моделирования.

Программа	Версия	Win32	Win64	Mac OS X	Linux
3ds max	7, 8, 9, 2008, 2009, 2010, 2011	Да	Да	Нет	Нет
Autodesk VIZ	6, 7, 8	Да	Нет	Нет	Нет
Maya	6 7 8 8.5 2008 2011	Да Да Да Да Да	Нет Нет Да Да Да	Нет Да Да Да Да	Нет Нет Нет Нет Да
Lightwave 3D	8.x 9.x	Да Да	Да Да	Нет Да (9.3UB)	Нет Нет
Cinema 4D	R9.6 — R12	Да	Да	Да	Нет
Softimage|XSI	6.01, 7.01, 2010, 2011	Да	Да	Нет	Нет
Rhino3D	v4 SR5 v5 WIP	Да Да	Нет Да	Нет Нет	Нет Нет
SolidWorks	2007 (SP3.1) 2008 2009 2010 2011	Да Да Да Да Да	Да Да Да Да Да	Нет Нет Нет Нет Нет	Нет Нет Нет Нет Нет
SketchUp	5, 6, 7, 8	Да	Да	Да	Нет
Form-Z	6.1 и выше 6.7 рекомендуется	Да	Да	Да	Нет
ArchiCAD	9, 10, 11, 12, 13, 14, 15	Да	Да	Да	Нет
Modo	401, 501	Да	Да	Да	Да
Photoshop	CS3, CS4, CS5	Да	Да	Да	Нет
Nuke	5, 6	Да	Да	Да	Да
bonzai3d	2.4, 2.5	Да	Да	Да	Нет

Компоненты Maxwell Render

Программа состоит из трех основных модулей, которые тесно интегрированы друг с другом.

• Maxwell Studio — основной инструмент компоновки сцен для визуализации вне приложений трехмерной графики. Содержит полный набор инструментов для редактирования свойств объектов, источников света, камер, параметров окружающей среды. Сохраняет сцены в собственный формат *.mxs. Также в этом формате могут быть сохранены сцены в редакторах трехмерной графики. Для последующего открытия в Maxwell Studio сохранение в MXS необходимо.
• Maxwell Render — собственно среда визуализации, которая предоставляет пользователю возможность наблюдать и контролировать процесса визуализации сцены. Работает со сценами в формате MXS. Может быть запущен из внешнего приложения (при этом происходит скрытое сохранение визуализируемой сцены в формат MXS).
• Material Editor — редактор материалов. Редактор тесно интегрируется в большинство внешних приложений, предоставляя свой инструментарий непосредственно в среде создания сцены. Содержит все необходимые инструменты для редактирования свойств поверхности объектов, предпросмотра результата (в качестве образцов предлагается множество объектов-болванок) и сохранения результата в формат MXM (формат файлов материалов Maxwell Render).

Также вместе с основными компонентами поставляются инструменты для организации и контроля сетевой визуализации.

Критика

Несмотря на многочисленные преимущества, которые дает физическая парадигма, время, необходимое для получения качественного результата, обычно во много раз превышает аналогичный показатель для нефизических систем визуализаци. Поэтому для работы предпочтительно использовать многоядерные и многопроцессорные конфигурации со значительным объёмом оперативной памяти.

С другой стороны Maxwell Render позволяет сосредоточиться на творческой стороне работы, не прибегая к длительной и весьма трудоемкой настройке параметров освещения, материалов и сопутствующих эффектов. При учитывании всех факторов, которые для Maxwell Render являются естественными (каустика, глобальное освещение, рассеивание, интерференция и пр.) время качественной визуализации для нефизических систем значительно повышается.

Многие функции (например, MultiLight) не имеют аналогов в других системах визуализаци.

Ссылки

• Официальный сайт производителя
• Сайт официального дистрибьютора в России
• Галерея работ на сайте Maxwell Render

См. также

• Indigo Renderer — Коммерческий беспристрастный (unbiased) визуализатор.
• Kerkythea — Бесплатный беспристрастный (unbiased) визуализатор.
• LuxRender — Беспристрастный, бесплатный визуализатор (unbiased) с открытым исходным кодом.
• Рендеринг.