効率化と高品質化

今回は，オリジナル部品を定義して， 複雑な形状のモデルを効率良く組み立てられるように工夫しよう． また，テクスチャとフィニッシュを使って， 作成したモデルを高品質にレンダリングできるように調整しよう．

作業の概要

サンプルシーンファイル（ダウンロード）： table.pov

コマンド： 

$ gedit table.pov &		# シーンファイルの編集（モデリング）
$ povray +P table.pov	# 画像の生成（レンダリング）
$ eog table.png &		# 画像の確認

レンダリング結果：


初期状態：簡素な白いテーブル 		部品構成を理解，
外観を改良
→ → →
高級感・現実感のある木製テーブル
パーツ定義で効率化

CSG（merge, union, difference, intersection）で物体を自作し， その物体を複数個使いたい場合には，次のようにしよう． その物体を１回だけ作成し，名前を付けて登録しておき， それを複数回再利用する． 複数回の再作成ではない． たとえば：

シーンファイルには，次のように記述する： ↓ 良い例： 

// 物体Ａの定義（作成・登録，１回だけ）
#declare 物体Ａ = CSG演算 {
	object { 部品a ... }
	object { 部品b ... }
	object { 部品c ... }
	...
}

// 物体Ａの利用（配置，複数回）
object { 物体Ａ ... }		// （１回目）
object { 物体Ａ ... }		// （２回目，同じ物体を別の場所などに）
object { 物体Ａ ... }		// （３回目，　　〃　　）
...
サンプルシーンファイル table.pov について， どんな物体が #declare されているか調べてみよう．

それと，#declare しないと， シーンファイルがどれだけ長く複雑になってしまうだろうか？ ↓ 悪い例： 

CSG演算 {	// 物体の作成・配置（１回目）
	object { 部品a ... }
	object { 部品b ... }
	object { 部品c ... }
	...
}
CSG演算 {	// 同じ物体の作成・配置（２回目，同じ物体の作り直し）
	object { 部品a ... }
	object { 部品b ... }
	object { 部品c ... }
	...
}
CSG演算 {	// 同じ物体の作成・配置（３回目，またも同じ物体の作り直し）
	object { 部品a ... }
	object { 部品b ... }
	object { 部品c ... }
	...
}
...
冗長（無駄に長い），非効率的．

この羅列的な書き方でも，#declare したものと同じ画像は生成できるだろう． しかし，シーンファイル作成の手間と時間が増えてしまう． また，後々の手直しも嫌になってしまうだろうし， もし，直そうとしても逆に，別の間違いを増やしてしまいそうだ．

まあ，一気に書いて完成できるなら，#declare なんて使わずに， コピペ（コピー＆ペースト）の方が早いかもしれない． しかし，現実的には，一気に完成なんてことは，まず，ありえない． 完成までには，試行錯誤が必要．
そこで，最初は面倒かもしれないが， 将来的に楽をするために， #declare を活用すべきだ． 要するに，初期投資．
ちなみに，学校での勉強も生活も， 面倒かもしれませんが， すべてが人生の初期投資なのですよ．
テクスチャとフィニッシュで高品質化

テクスチャ（模様）を貼り付けたり， フィニッシュ（仕上げ）を変更すると， 物体に現実的な質感を与えられる． 

object { ...
	texture { テクスチャ名  幾何変換 }
	finish { 属性名  値  ... }
}

とりあえず，以下の通り， サンプルシーンファイルを書き換え， レンダリング結果の変化を観察して行こう．

まず，木目を貼ってみよう： 

#include "textures.inc"	// 様々なテクスチャの組み込み
#include "woods.inc"	// 木目テクスチャの組み込み

...

// テーブルの配置
object { Table 
	// pigment { color White }	// 色指定を削除 or コメント化
	texture { DMFWood4 }	// テーブル全体に木目
}
texture については 教科書の chapter 6 や 巻末資料５ も参考にしよう． 木の他，石や金属などの素材もある．

木目はついたが，これでは何だかミニチュアっぽいし， すぐに折れそうな天板に見える．

では，木目の細かさと方向を変えてみよう： 

object { Table 
	texture { DMFWood4  scale 0.3  rotate 90*y }
}
幾何変換（translate，scale，rotate）は， object だけでなく， texture に対しても指定できる．

これで，天板だけは少しは良くなった． しかし，全体的に同じ木目なので， テーブル全体を 一本の丸太から削り出して作ったように見える． また，木目が直線すぎる． これは不自然だ．

本物のテーブルと同じように， 脚と天板との間で木目の方向を変えよう： 

// 脚のパーツ定義
#declare Leg = ... {
	...
	texture { DMFWood4  scale 0.3  rotate 91*x }
}
...

// 天板のパーツ定義
#declare Top = ... {
	...
	texture { DMFWood4
		scale 0.3  rotate 92*y  rotate 2*z
		translate <0.0, -0.65, 0.1>
	}
}
...

object { Table 
	// texture { DMFWood4 scale 0.3 rotate 90*y }	// 削除 or コメント化
}

これで，組み立てた感じが現れた．

仕上げとして，天板をキレイに磨いてみよう： 

#declare Top = ... {
	...
	finish { specular 0.8 }	// ツヤ出し
}

これで（ちょっと分かりづらいが天板の端の方に，） ハイライト（光沢）が見えるようになった． つるつる．

さらに，ワックスがけしてみよう： 

#declare Top = ... {
	...
	finish {
		...
		reflection 0.3	// 映り込み
	}
}

これで，鏡のように周囲が映り込むようになった． ぴかぴか．

透明物体

マテリアル（材質）を指定すれば， ガラスのような透明物体も表現できる．

前回の CSG 「ボトル」の改造例： 

...
#include "textures.inc"
...

// ボトル形状の定義
#declare BottleShape = merge {
	object { Disk_Y translate -1*y }
	object { Sphere }
	object { Disk_Y scale 0.4 translate 1*y }
}

// ガラスのボトルの定義
#declare Bottle = difference {
	object { BottleShape }			// 外部
	object { BottleShape scale 0.95 }	// 内部の空洞
	material { M_Green_Glass }	// ガラス
		// textureではなく，materialですよ
}

...

// ガラスのボトルの配置
object { Bottle scale ... translate <...> }

ガラス瓶（手抜き版...注ぎ口が開いていない...）

ガラスのマテリアル名：

教科書の巻末資料５に紹介されているように， material ではなく texture のガラスもある． 光の屈折などリアルな表現が欲しい場合には， material を使うとお手軽．
本日の課題

サンプル table.pov を改造し， オリジナルのテーブルや椅子などのオブジェクトを作成せよ．

必ず，自作オブジェクトを #declare すること． そして，texture，finish，material， 等を適切に使用すること．

できるだけヒネリがあると良い． 同じテーブルにしても， 天板を円形にする， 天板を拡張式にする， 脚を折りたたみ式にする， 等． 短足化し座卓にするだけでは単純すぎる．
担当教員へレポートを送信：

それと次回までに，自由制作のテーマを考えておこう．

練習問題

前回の練習問題で作成したシーンファイルについて， 部品分けして効率的に記述できないか見直してみよう．

または，新たに，複数の部品から成る物体や 複数の物体から成る風景を作成してみよう．

なお，POV-Ray には， 様々なテクスチャ，フィニッシュ，マテリアルが用意されている． 教科書の巻末資料５や マニュアル の項目「14. inc ファイル」，「12.3 フィニッシュ」，等を参照し， いろいろ試してみよう．


金属製・ガラス製のマグカップ，
木製のテーブル，石製の床

机割に挑戦する
空手家なピク太郎