Difracción en el vidrio o cristal con Vray

Difracción en el vidrio o cristal con Vray. La artista Carolina nos muestra sus pasos y avances trabajando 3ds Max y Vray sobre un sistema operativo Android. En este caso nos presenta una escena donde explora los límites del conjunto hardware/software. Al mismo tiempo que entra a explicar las difracciones de la luz sobre el vidrio o cristal trabajando con Vray.

Difracción en el vidrio o cristal con Vray
Los seteos de GI están al mínimo, 20 hemisphere y profile Low. El filtro antialiasing es Catmull Rom.

Quise hacer una escena con vidrio y usar causticas, pero esta versión de Vray por ser free no calcula las causticas; tiene el checkbox para tildar pero no hace nada, así que las hice manualmente.

Como se puede ver en la captura, hay varios spots de luces superpuestas en idéntica ubicación y apertura. Key es la luz clave de la escena.

Varias luces spot superpuestas

Generamos las cáusticas con la herramienta Caustic

Caustic es la que genera los cáusticas; esta luz spot solo incluye a la fuente de vidrio, a los bombones de dentro de la fuente y a la mesa.

Como se ve en la imagen de abajo, su seteo es multiplier a 0.01 para que no ilumine; y su sombra posee un mapa proyector que es un mix de noise para deformar y concentrar los rayos cáusticas. La densidad de la sombra es afectada por el mapa noise para que en vez de restar luz la sombra ilumine; tras las proyecciones de los objetos.

Difracción en el vidrio o cristal con Vray – el seteo es multiplier a 0.01 para que no ilumine

Ahora bien, todo tras la fuente y bombones proyecta cáusticas, por ende debía de interrumpir el caustico con los bombones. Para esto entra en acción otro spot idéntico que usa el mismo proyector de noise en su sombra; pero el valor de su sombra es negativo en idéntico valor absoluto al del caustico.

Este spot solo incluye a los bombones y a la mesa, haciendo que los bombones anulen todo caustico tras de ellos. Incluso entre ellos mismos dentro del conglomerado de bombones. De no estar este spot, habría cáusticos dentro del apilado entre bombones y bombones.

Evitar las causticas entre los bombones

Trabajando las luces con sistema operativo Android

Es una escena sencilla pero la verdad es que ninguna app para Android o para iPad puede siquiera acercarse a permitir la producción de algo semejante a esto. Y podría seguir trabajando la escena para refinar más y más detalles hasta el infinito. Como raspones en el vidrio, manchas de chocolate en la fuente, arrugas en el mantel, etc. Todo es posible, puesto que es 3ds Max normal de escritorio.

Difracción en el vidrio o cristal con Vray trabajando en sistema operativo Android

En mi humilde opinión, creo que la emulación en Android hace del dispositivo Android un plus invaluable que excede con creces las posibilidades originales.

Vidrio o cristal no transparente, tintado de color

Vamos a crear una escena que nos de pie a profundizar, ya que es muy interesante! Hay vidrios entintados como el de esta fotografía, efecto que le da un toque vintage a la vasija o botella.

Vidrio o cristal no transparente tintado de color

Y algo así, aunque no tan profundo el entintado como el que presenta la botella de la fotografía. Pero eso mismo es lo que yo hice, tocando el parámetro Filter color del mapa Vray Map en el canal refracción.

El parámetro Filter Color Map en la difracción y refracción

De no ajustarse el tinte en Filter color del canal refracción, obtenemos un vidrio extremadamente claro. Con la pureza de un diamante e incluso sin la difracción que en realidad hasta el diamante presenta, algo que en la realidad no existe.

Quedaría así el cristal sin nada de tinte, se ve bonito igualmente; pero la física de la refracción de la luz no funciona así en la realidad, y puede percibirse como falsamente limpio.

Cristal transparente sin difracción

Soluciones realistas en la difracción en el vidrio o cristal con Vray

En una solución mas realista, observemos un cristal templado de alta calidad como el de una licuadora. Como señalo en la fotografía, las zonas en donde la luz ha atravesado más cantidad de material. Se ve verdoso o verdoso-azulado, según el tipo de vidrio.

Cristal templado de alta calidad

Este efecto mayormente se observa en las zonas gruesas del recipiente como así también en las superficies fugadas de la perpendicular (efecto Fresnel); que es exactamente lo que ocurre en la atmosfera terrestre hacia el horizonte. Donde el color se modifica debido a que la luz atraviesa mas espesor comparado a una observación mas tendiente al acimut.

Para lograr ese efecto, debemos poner un mapa Falloff con curva Fresnel en el canal Filter Color; virando el blend desde blanco puro hacia el verdoso que queremos que presente en las zonas fugadas.

Mapa Falloff con curva Fresnel en el canal Filter Color

Detalle del tinte Fresnel

Bueno, espero haberlo explicado de modo que se comprenda.

La dispersión de la difracción en el vidrio o cristal con Vray

Otro fenómeno que a veces descuidamos en la creación de vidrio es el fenómeno de difracción; que dispersa las frecuencias de la luz visible en una manifestación del espectro.

Luz visible en una manifestación del espectro

En este caso el efecto fue hecho a mano, usando un mapa Gradient Ramp montado sobre una mascara Falloff.

Gradient Ramp montado sobre una mascara Falloff

Para comprender como fue hecho el efecto, es necesario recordar lo que ya todos sabemos sobre el fenómeno de refracción. La luz cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro de diferente densidad, puede ser desde el aire al agua y viceversa, desde el aire al vidrio y viceversa, etc.

La luz quiebra su trayectoria al cambiar de densidad en su viaje. Cuanto se desvía de su trayectoria original se denomina índice de refracción también mencionado como IOR en los softwares.

La difracción y la refracción no es uniforme

Eso lo sabemos muy bien, el asunto es que ese índice de refracción no es uniforme para todas las frecuencias del espectro electromagnético visible. Esa es la razón por la cual las diferentes frecuencias, colores, se dispersan en ángulos de refracción diferentes, haciéndose visible la dispersión. Asimismo ocurre con el prisma de laboratorio, o con las gotas de agua de lluvia ante el sol y aparece el arco iris.

Para emular esto, hay que comprender que el efecto de dispersión internamente en el vidrio se aprecia cuando cada diferente frecuencia es reflejada en las paredes internas del elemento de vidrio. Es decir que los colores se ven como una proyección en la pared interna opuesta y fugada de la perpendicular a la que miramos. Como un estampado de color allá al fondo a los costados del volumen de cristal.

Luego, según la forma del objeto, ese espectro se distorsiona curvilíneo si es una esfera; o con forma plana en un diamante, pero siempre se deforma debido a la misma refracción del objeto.

Para lograr esto, y que el espectro se quede en las paredes internas del cristal, se usa el mapa Falloff con mascara Fresnel. De ese modo siempre esta fugado de la cámara y solo se aprecia porque las paredes internas lo reflejan múltiples veces como un calidoscopio; y la masa de vidrio a su vez lo distorsiona y lo amplifica por partes como una lupa.

Distorsión y reflejos de la luz

El Gradient Ramp aglomera todo el espectro en un extremo y el resto es blanco. Así, el espectro es una delgada franja dentro del volumen de vidrio. Porque la dispersión de la luz es en realidad mínima, son solo milímetros de diferencia entre los colores; y luego se va distorsionando y reflejando por las caras internas, mientras que el resto del Gradient; lo blanco, es la ausencia de filtro, el cristal normal en observación perpendicular.

Hay que tener en cuenta que este efecto es una simulación y no un cálculo matemático. Existe un plugin fantástico de Digimation llamado Diffractor, pero no lo he podido conseguir para este 3ds Max. Así que bueno, esto es lo mismo que el plugin hace pero emulado a mano mediante mapas.

Para hacer esto mismo de manera físicamente calculada, deberíamos superponer tres materiales de vidrio con tres diferentes índices de refracción. Los tres materiales unificados en un Multiblend y este aplicado al objeto.

Áreas refractivas coincidentes en la difracción en el vidrio o cristal con Vray

Cada uno de los tres deberían tener Filter color rojo, verde y azul, que al superponerse en toda el área refractiva coincidente. La sumatoria RGB daría blanco y no habría tinte, y solamente en las zonas finales de refracción se dispersaría en RGB.

Pero no es tan sencillo con en canal Color Filter pues la sumatoria es substractiva, lo cual es correcto, ya que el Filter es eso; un filtro y sustrae frecuencias, no agrega, por ende la sumatoria da negro y no fusiona.

Como sea, cuando activamos el fenómeno de difracción en el material de un motor de render RayTrace; los tiempos de render se disparan a lo loco debido justamente a eso. A que se activan varios procesos de refracción independientes al mismo tiempo y los cálculos son muchísimos más; pues además todas esas refracciones interactúan con las demás, entre ellas, haciendo una odisea de cálculos.

Usando este método, en cambio, no se genera ningún calculo extra.

Hasta aquí este interesante artículos sobre las luces y todo lo que engloba. Tienes más información y comentarios al respecto en el foro, sigue leyendo…