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しらんしげまつ
6 years ago
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1 povray 演習 2回目 1

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3 コンピュータグラフィックス処理の構成モデリングレンダリング modeling rendering 環境空間視点空間配置投影クリッピング光光源(直射間接) 被写体形状材質時系列変化動き変形画像光線計算照射反射屈折散乱など

4 モデルの対象実世界での光学系の再現に必要なものすべてたとえば... 環境 ( 形状だけではありません) 被写体空間視点視野視覚系(眼カメラ) 形状構造色材質(光線反射特性) 形状規則生成法則拡大縮小変形光光源光線経路(反射屈折散乱) 時系列変化動き変化など...

5 5

6 座標系奥行方向にZ Y Y X X 視点からスクリーン(XY)を見る中央が原点 6

7 camera{ 視点の位置 --- どこから見ているか視線の方向 --- どの点の方向を見ているか (0,0,0)ならば原点方向画角...など light_source{ 光源平行光線の場合光源の方向(x,y,z) 光源(光線)の色その他いろいろ物体を定義たとえばSphere --- 球を定義する指定しなければ直径は1.0 半径は0.5(?) スクリプトの最初に#include <shapes.inc>を入れれば基本立体名が使える translate< x,y,z >, scale, rotate など基本変換を入れられる色質感なども定義可能あとは背景...かな 7

$inc" camera{ light_source { object { object { object { object { object { 最後の行に background{ color Gray を追加すると見やすくなります先頭に#include "skies.$ $inc", 最後にsky_sphere{ S_Cloud5 とすると背景が空になります余裕があったらそれぞれの形や色大きさ配置などを変更してみてください location <0,0,-20> look_at <0,0,0> angle 30 <10,10,-20> color White Sphere pigment{ color Blue finish{$

8 復習右下のシーンを描いてみてください #include "shapes.inc" #include "colors.inc" #include "skies.inc" camera{ light_source { object { object { object { object { object { 最後の行に background{ color Gray を追加すると見やすくなります先頭に#include "skies.inc", 最後にsky_sphere{ S_Cloud5 とすると背景が空になります余裕があったらそれぞれの形や色大きさ配置などを変更してみてください location <0,0,-20> look_at <0,0,0> angle 30 <10,10,-20> color White Sphere pigment{ color Blue finish{ specular 0.3 scale 1 Sphere pigment{ color Red finish{ specular 0.3 scale 0.7 translate <-2,0,0> Sphere pigment{ color Yellow finish{ specular 0.3 scale 0.7 translate <0, -2,0> Sphere pigment{ color Magenta finish{ specular 0.3 scale 0.7 translate <2,0,0> Sphere pigment{ color Green finish{ specular 0.3 scale 0.7 translate <0,2,0> sky_sphere{ S_Cloud5 8

9 困った時のマニュアルオンライン解説書 POV-Rayのメニュー Help -> Help on POV-Ray ネットでは以下のwebがよさそうです横浜国立大学西村研究室 POV-Ray 3.5 クイックリファレンス基本編大分大学真鍋研究室 POV-Ray 3.5 利用参考マニュアル (右手系の解説) その他いろいろ google検索してみてください 9

$(ROT<360) object { Cone_X pigment{ color Yellow finish{$ specular 0.3 translate <-1.

10 元気のある方やってみてくださいｄｅｃｌａｒｅと#whileを使えば楽です #declare ROT=0; #while (ROT<360) object { Cone_X pigment{ color Yellow finish{ specular 0.3 translate <-1.5,0,0> scale ROT/360 rotate < 0, 0, ROT > #declare ROT=ROT+60; #end とすれば以下になります scaleの行がなければ円錐は同じ大きさになります 10

11 スケーリング (講義でこんなことをやりました) 拡大縮小 : scale <sx,sy,sz> オブジェクト上の任意の点p(x,y,z) を原点を中心として X,Y,Zそれぞれの方向にsx,sy,sz倍する処理変換後の点p'(x',y',z') = p(sx x, sy y, sz z) つまり sx,sy,szの値が同じであればそのまま拡大縮小異なれば変形する 11

12 講義でこんなことを説明しましたスケーリング (拡大縮小)(2D, 3D) 図形(2D) 物体(3D)を構成するすべての点に対して同じ処理を行う p (x,y ) p(x,y) x =Sx x y =Sy y p (x,y,z ) p(x,y,z) x =Sx x y =Sy y z =Sz z Sx,Sy,Sz : X,Y,Zそれぞれの軸方向へのスケーリング率 >1の時拡大 <1の時縮小

13 講義でこんなことを説明しました図形物体の平行移動 translate <x,y,z> 図形(2D) 物体(3D)を構成するすべての点に対して同じ処理を行う

14 講義でこんなことを説明しました回転移動(2D) 原点を中心として反時計方向に角度θ回転移動 p (x,y ) p(x,y) x = x cos θ - y sin θ y = x sin θ + y cos θ

15 講義でこんなことを説明しました回転移動(3D) Z軸を中心とした回転 Z軸原点を中心として反時計方向に角度θ回転移動 p (x,y,z ) p(x,y,z) x = x cos θ - y sin θ y = x sin θ + y cos θ z = z

16 講義でこんなことを説明しました回転移動(3D) 同様にして X軸を中心に回転 Y軸を中心に回転回転の正負それぞれの軸の正方向から見て反時計まわりが

17 講義でこんなことを説明しましたこれらを行列で表現平行移動(2D) スケーリング(2D)

18 講義でこんなことを説明しましたこれらを行列で表現回転移動(2D)

19 講義でこんなことを説明しました複合変換行列で表現する理由複合変換の記述が容易というふうに複数の変換を一つの行列にまとめることができる同様の変換をオブジェクトを構成する多くの点に対して行うので非常に効率的

20 講義でこんなことを説明しました 3D変換を行列で表現平行移動(3D) スケーリング(3D)

21 講義でこんなことを説明しました回転(3D) 任意軸まわりの回転や平行移動回転スケーリングを複合した変換はこれらの変換組み合わせ変換行列を決定してから処理をおこなうそれぞれ与える順が変わると結果が異なるので交換則は成り立たない

$inc" 以下を描いてみてください camera{ light_source { object { object { object { object { object { object { sky_sphere{ S_Cloud5 location <0,5,-10> look_at$ $<0,0,0> angle 60 <10,10,-20> color White * 2 Disk_Y pigment{ color Red scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> finish{ specular 0.$ $5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> rotate<0, 120, 0> finish{ specular 0.3 Disk_Y pigment{ color Magenta finish{ specular 0.3 scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> rotate<0, 180, 0> Disk_Y pigment{ color Green finish{ specular 0.$

22 そろそろpovrayに戻ります #include "shapes.inc" #include "colors.inc" #include "skies.inc" 以下を描いてみてください camera{ light_source { object { object { object { object { object { object { sky_sphere{ S_Cloud5 location <0,5,-10> look_at <0,0,0> angle 60 <10,10,-20> color White * 2 Disk_Y pigment{ color Red scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> finish{ specular 0.3 Disk_Y pigment{ color Yellow finish{ specular 0.3 scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> rotate<0, 60, 0> Disk_Y pigment{ color Cyan scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> rotate<0, 120, 0> finish{ specular 0.3 Disk_Y pigment{ color Magenta finish{ specular 0.3 scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> rotate<0, 180, 0> Disk_Y pigment{ color Green finish{ specular 0.3 scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> rotate<0, 240, 0> Disk_Y pigment{ color Blue scale <0.5, 2, 0.5> translate <0, 0, 3> rotate<0, 300, 0> finish{ specular

たくさんになると大変なのでパラメータを使います何を何回くりかえすか繰り返し中にどんなことをするか変数の定義 #declare K=0; ------ 変数Kを定義します最初に0を代入しておきます #while (K<5) ------ 変数Kの値が5より小さい時に以下を実行しますこの部分に処理を書きます

23 たくさんになると大変なのでパラメータを使います何を何回くりかえすか繰り返し中にどんなことをするか変数の定義 #declare K=0; 変数Kを定義します最初に0を代入しておきます #while (K<5) 変数Kの値が5より小さい時に以下を実行しますこの部分に処理を書きます変数Kの値を使って何かをやれば便利ですこのサンプルファイルでは object Sphereを定義し pigment Yellow にして translate <K,1,0> ---- K,1,0に移動 #declare K=K+1; ---- 変数Kに1を加えます #end 上の#whileからこの#endまでを繰り返します 23

$inc" camera{ location <5,10,-15> look_at <0,0,0> angle 35 #declare K=0; ------ 変数Kを定義します最初に0を代入しておきます #while (K<5) ------ 変数Kの値が5より小さい時に以下を実行しますこの部分に処理を書きます変数Kの値を使って何かをやれば便利ですこのサンプルファイルでは object$

24 #include "colors.inc" #include "shapes.inc" camera{ location <5,10,-15> look_at <0,0,0> angle 35 #declare K=0; 変数Kを定義します最初に0を代入しておきます #while (K<5) 変数Kの値が5より小さい時に以下を実行しますこの部分に処理を書きます変数Kの値を使って何かをやれば便利ですこのサンプルファイルでは object Sphereを定義し pigment Yellow にして translate <K,1,0> ---- K,1,0に移動 #declare K=K+1; ---- 変数Kに1を加えます #end 上の#whileからこの#endまでを繰り返します light_source{ <-15, 20, -20> color White * 1.5 Plane_XZ pigment{ checker color Gray color White translate <0,0.5, 0> #declare K=0; #while (K<5) Sphere scale 0.5 pigment { color Yellow finish { specular 0.3 translate <K, 1, 0> #declare K=K+1; #end 24

25 ちょっと練習さきほどのシーンファイルの内容を変更して縦(上下)にボールを5個並べる奥行方向にボールを5個並べる円形に配置するボールの数はいくつでも円形に配置色を順番に変えていく color rgb<,, > ---- 色を数字で与える関数 = Redの成分量(0 1) = Greenの成分量(0 1) = Blueの成分量(0 1) これを使えばKという変数をもとに RGBの値を決めることができます縦横に配置する 25

$inc" #declare, #while #declare, #end のループを二重にすればOK ですループのパラメータの起点と終点増分をうまく与えれば処理が楽です camera{ location <5,10,-15> look_at <0,0,0> angle 40 どうせ作るならば綺麗な方がいいので石の質感をつけてみましたあとで説明しますが簡単に言うと #include$

26 #include "colors.inc" #include "shapes.inc" #include "stones.inc" #declare, #while #declare, #end のループを二重にすればOK ですループのパラメータの起点と終点増分をうまく与えれば処理が楽です camera{ location <5,10,-15> look_at <0,0,0> angle 40 どうせ作るならば綺麗な方がいいので石の質感をつけてみましたあとで説明しますが簡単に言うと #include "stones.inc" を入れてから pigment {... の代わりに texture{ テクスチャ名とすれば OKです light_source{ <-15, 20, -20> color White * 1.5 povray texture, povray stones.inc などでぐぐってみるといろいろな情報が見つかるかと思います Plane_XZ texture { checker texture{t_stone9,texture{t_stone8 // pigment { checker color White color Gray translate <0,0.5, 0> 左のスクリプトのうち左端が // になっているところはコメント行として扱われますので処理に関係ありません対比のために残しました #declare L = -4; #while (L <= 4) #declare K = -4; #while (K <= 4) Sphere scale 0.5 texture{ T_Stone18 // pigment{ color Yellow finish { specular 0.3 translate <K, 1, L> #declare K=K+2; #end #declare L=L+2; #end 26

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28 形状の演算 (CSG) CSG Constructive Solid Geometry 複数の集合=基本形状の和 = union 差 = difference 積(共通部分) = intersection を使って形状を定義する 28

$inc" camera{ location <0,0,-10> look_at<0,0,0> angle 30 light_source{ <-10, 10, -10>, color White light_source{ < 10, 10, -10>, color White light_source{ < 0, 2, -10>, color White union{ Disk_Y$

29 union, difference, intersection 複数の集合(基本形状)の和 = union 差 = difference 積(共通部分) = intersection を使って形状を定義する #include "colors.inc" #include "shapes.inc" camera{ location <0,0,-10> look_at<0,0,0> angle 30 light_source{ <-10, 10, -10>, color White light_source{ < 10, 10, -10>, color White light_source{ < 0, 2, -10>, color White union{ Disk_Y pigment{ color Red finish{ specular 0.3 Cube rotate <45,30,0 > pigment{ color Gray finish{ specular 0.3 background{ color Gray 29

30 課題一枚の画像の中に以下の３つを並べて描いてみてください左から順に union, difference, intersectionです translate<-3,0,0>, translate<3,0,0>を使って両側にずらせてください画面に入りきらない場合画角(angle)をちょっと広げるか視点を遠く(Zの値を2倍程度に)すれば全体が入ります 30

$#include "colors.inc" #include "shapes.inc" camera{ location <0,0,-20> look_at<0,0,0> angle 30 intersection{ Disk_Y pigment{ color Red finish{ specular 0.$

31 #include "colors.inc" #include "shapes.inc" camera{ location <0,0,-20> look_at<0,0,0> angle 30 intersection{ Disk_Y pigment{ color Red finish{ specular 0.3 Cube rotate <45,30,0 > pigment{ color Gray finish{ specular 0.3 light_source{ <-10, 10, -10>, color White light_source{ < 10, 10, -10>, color White light_source{ < 0, 2, -10>, color White union{ Disk_Y pigment{ color Red finish{ specular 0.3 translate < 3,0,0> Cube rotate <45,30,0 > pigment{ color Gray finish{ specular 0.3 translate <-3,0,0> difference{ Disk_Y pigment{ color Red finish{ specular 0.3 Cube rotate <45,30,0 > pigment{ color Gray finish{ specular

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$inc" camera{ location< 0, 5, -10 > look_at<0,0,0> angle 30 light_source{ < -10, 10, -10> color White difference{ Disk_Y pigment{ color White Disk_Y scale 0.$

33 カップを作ってみてください解答例(できるだけ見ないで作ってください) #include "colors.inc" #include "shapes.inc" #include "textures.inc" camera{ location< 0, 5, -10 > look_at<0,0,0> angle 30 light_source{ < -10, 10, -10> color White difference{ Disk_Y pigment{ color White Disk_Y scale 0.9 translate< 0, 1.1, 0> pigment{ color White このあと取手を付けます前後方向の円柱(Disk_Z)を使った形状演算で作ります 33

$translate< 1,0,0> camera{ location <0,4, -10> look_at <0,0,0>$ $angle 30 light_source{ <-10, 10, -20> color White*2 // ---$ $2, 0> pigment{ color White // --- 取っ手の部分 ---difference{ Disk_Z$

34 #include "colors.inc" #include "shapes.inc" どんな構造をしているのか何から何を引けばいいのかなど頭の中だけでなく紙の上に描いて数値を書き込んでみるとわかります = 上の部分に蓋が残らないように内側のオブジェクトをちょっと持ち上げてから抜きます = 右に移動 translate< 1,0,0> camera{ location <0,4, -10> look_at <0,0,0> angle 30 light_source{ <-10, 10, -20> color White*2 // --- カップの部分 ---difference{ Disk_Y Disk_Y scale <0.9, 1, 0.9> translate <0,0.2, 0> pigment{ color White // --- 取っ手の部分 ---difference{ Disk_Z scale <0.8, 0.8, 0.1> Disk_Z scale <0.7, 0.7, 0.2> translate< 1,0,0> pigment{ color White 34

35 #include "colors.inc" #include "shapes.inc" camera{ location <0,4, -10> look_at <0,0,0> angle 30 light_source{ <-10, 10, -20> color White*2 // --- カップの部分 ---difference{ Disk_Y Disk_Y scale <0.9, 1, 0.9> translate <0,0.2, 0> pigment{ color White // --- 取っ手の部分 ---difference{ Disk_Z scale <0.8, 0.8, 0.1> Disk_Z scale <0.7, 0.7, 0.2> translate< 1,0,0> pigment{ color White background{ color Gray 35

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37 課題円柱(Disk_YやDisk_Z)を使ってカップを作ってみてくださいできる人は取手を付けてみてくださいさらにできる人は中にコーヒーを入れてみてください二つの円柱をdifferenceを使って組み合わせれば作れます引く側(内側)の円柱は外側より直径が小さくかつ長さが長くないと穴をあけられません続いてこのカップに模様や質感を与えますもし湯気を描けたりコーヒーがはねて飛び散るような表現ができた人が居たら教えてくださいＣＧの研究にお誘いしたいです 37

38 ちょっとtips = = 上の部分に蓋が残らないように内側のオブジェクトをちょっと持ち上げてから抜きます右に移動 =? 38

$inc" camera{ location <0,4, -10> look_at <0,0,0> angle 30 light_source{ <-10, 10, -20> color White*2 // --- カップの部分 ---difference{ Disk_Y$ $Disk_Y scale <0.9, 1, 0.9> translate <0,0.2, 0> pigment{ color White // --- 取っ手の部分 ---difference{ Disk_Z scale <0.8, 0.8, 0.1> Disk_Z scale <0.$

39 紅茶の方が好きという人へ... #include "colors.inc" #include "shapes.inc" camera{ location <0,4, -10> look_at <0,0,0> angle 30 light_source{ <-10, 10, -20> color White*2 // --- カップの部分 ---difference{ Disk_Y Disk_Y scale <0.9, 1, 0.9> translate <0,0.2, 0> pigment{ color White // --- 取っ手の部分 ---difference{ Disk_Z scale <0.8, 0.8, 0.1> Disk_Z scale <0.7, 0.7, 0.2> translate< 1,0,0> pigment{ color White // --- coffee -- Disk_Y scale <0.9, 0.7, 0.9> // --- 内側の円柱ちょっと上下を小さく pigment{color Brown filter 1.0 //---茶色 interior{ ior 1.33 // --- 屈折率 1.33 background{ color Gray 39

40 40

Microsoft Word - povray.docx

Microsoft Word - povray.docx POV-Ray 1. 3 次元の CG の作成 3 次元の CG(Computer Graphics) を体験してみましょう. 図 1 は,3 次元の CG を生成するための一般的な手順を示したものです. このような手順にしたがって CG を生成することをレンダリングといいます.POV-Ray( ポブレイ ) はこれらの一連の処理を行うことができるソフトウェアです.CG の理論等については, 関連する専門科目で学んで下さい.