Maya:『mia_material』系ノード補足と蛇足』

Maya:『mia_material』系ノード　補足と蛇足』

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今回は、Mia_materialについての補足です。

Mia_materialの特徴の一つに、エネルギー保存の法則があります。
（ここではMentalrayについて述べますが、Vrayでも応用がきくと思います）
エネルギー保存とかいうと、難しく聞こえますがバッサリ切って捨てると、
”受けた光（エネルギー）より強くは光らない”ということです。

式で書くと　Diffuse(拡散) + Reflection(反射) + Refraction(透過・屈折) <=?1 (100%)

そもそもDiffuse=1(100%)、Reflection=1(100%)、Refraction=1(100%)とはどういう状態か。
全ての光を拡散反射し、全ての光を鏡面反射し、全ての光を透過・屈折させる、という感じでしょうか。
ちょっと絵が想像できませんね。
実際、Diffuse=1、Reflection=1、Refraction=1と設定した場合、レンダリング結果はどうなるのか？
どうやらmia_materialではうまい具合に、それぞれの値を調整して合計が１以下になるように調整してくれるようですが、どういう風に調整しているのか？
すべての要素が均等にスケールされるのか、それとも特定の要素が優先されるのか？

=図1=

この疑問に対し、マニュアル曰く

透明度は、拡散からエネルギーを取得します。たとえば、透明度が 100 の場合、拡散はゼロになります。
反射は拡散と透明度の両方からエネルギーを取得します。たとえば、反射が 100 の場合、拡散と透明度は両方ともゼロになります。

相変わらずよくわかりませんw
ひとまず上のをマニュアル１，２としておきます。

意訳すると
マニュアル１は、（Reflection事はひとまず置きにして）、DiffuseとRefractionだけ考えると、
DiffuseとRefractionの合計の値が１（100％）を超えたら、その分Diffuseが減るよ、ということです。まだちょっと分かりにくいのでグラフで。

＝　左：図２　/　右：図３　＝

図２の場合、Diffuse100%,Refraction40%で設定値の合計が100％を超えた分、出力結果でDiffuse値が減少してDiffuse60％,Refraction40%になっています。
同様に図３の設定値の場合、Diffuse値はすべてRefractionに喰われてしまい0%になってます。
この場合、Diffuse値をどう設定しようと出力結果には表れないことになります。
実際にMaya上でレンダリングして確認してみます。

最初、DiffuseWeight=1.0、カラーを赤に設定し、そこから徐々にRefraction(Transparency)の値を増やしていきます。（Reflectivityは常に０に設定）

Refractionの値が上がるに従って、Diffuseの赤が弱くなっているように見えませんか？
Refractionが１（100%)になった状態ではDiffuseのカラーをいくら変更しても結果には影響ありません。
マニュアル２は、上の要素のReflection(反射）が入ったものです。
またざっくり意訳すると、Reflection（反射）の方がDiffuse(拡散)、Refraction(屈折）より優先されますよ、ということ。グラフにすると。

＝図４＝

Diffuse(拡散）もRefracion（屈折）もReflection（反射）もすべて100%で設定すると、Reflectionが優先され全反射の物体になります。
では、Reflection（反射）が100%以外の場合、どうなるのでしょう？
経験則ですが、たとえばRefraction（反射）が50%とすると、残りの50%に対してマニュアル１が適応されるのではと予測します。
Diffuse=100%, Refraction=60%, Reflection=50%の場合、まずReflectionが優先され50%の出力を確保し、残りの50に対してReflectionが60%、つまり30%の出力を確保、残った20%がDiffuseの取り分という感じです。
（ただ、マニュアルには明記されてないので確証はありませんが）
グラフにしてみました。

＝図５＝

確かめてみましょう。
先のSample Movie AにReflectionの要素を足して確認してみます。
ReflectionはBRDFを考慮せず、すべての角度で同じ反射率になるように設定してあります。

＝Sample Movie Ｂ=

なんかそれっぽいですかね。（あくまで予測の域ですが）
力関係をまとめるとこうなります。

Diffuse（拡散） < Refraction（屈折） < Reflection（反射）

ちなみに、これにReflectionカラーや、Refractionカラーが入ってくるとまた、少しややこしくなってきますが、mentalrayでは明度に対してエネルギー保存が適応されているようです。
（すみません、これも経験則です。ちなみに、Vrayにはエネルギー保存を明度のみで行うか、ＲＧＢ成分も含めて行うか選択できたりもしますね。難しいっぽい感じに書くと、各ＲＢＧ成分に対してもエネルギー保存の法則が適応されるのか？例えば、Reflectionカラーを赤に設定した場合、DiffuseやRefractionから赤の成分が減少したりするのかどうか？）
さて、今回はエネルギー保存の法則に焦点をあててみました。

フォトリアルな質感を求められる場合など、このあたりの挙動を頭の片隅においておくと、求める結果に早くたどりつけるのではないでしょうか？

蛇足として、Miaマテリアルで受けたエネルギー以上に光らせたい場合はどうするのかというと、一つにAdditional_Colorを使う方法があります。
もう一つに、Diffuse Colorとかで色を選ぶヤツ（Color Chooser)のValueに１以上の値を入れる方法もあります。どちらもサクッと超えます。

Mayaは2013の英語版を使用しています。
最新のバージョンとは異なる可能性がありますのであしからず。

以上、今回はここまで。
間違い勘違い等ありましたらどしどしご指摘を！

決して分かりやすい解説ではなかったように思うので、
参考にさせていただいたサイトのリンクを以下にのせました。
ここより分かりやすいかも。

参考サイト
http://eijikitada.blogspot.jp/2010/09/cgshader-type.html
http://www.slideshare.net/SIGTART/ss-6903030
http://gs.inside-games.jp/news/376/37690.html

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