スクリプト言語のようなmodelaという言語でレイトレーシングデータを生成するXi-TRACEですので、一定の規則に従ったシーンを作るのは得意です。規則的に積み重ねられたシャンパンタワーを記述してみたいと思います。
まずは、1個のワイングラスから。昔作ったワイングラスのデータを引っ張り出してきました。中身は、以下図のような感じで、二次曲面をうまく当てはめて作っているので、プリミティブ数はそれほど多くはありません。プリミティブの増加＝演算時間の増加、ですので、いかに少ないプリミティブで表現するか？も、非常に重要なファクターです。
データ中では、円錐台の手続きや一葉双曲面の手続きなどを作り、それぞれ境界体積を設定して高速化を図っています。以下図は一葉双曲面(手続き：oneshtb)の概念図です。
これからワイングラスを複数並べますので、こうして作成したワイングラス1個分を手続き(procedure)として定義しておきます。
最後に頂上からシャンパンをそそぐアニメーションにしようとしていますので、ワイングラスの手続きの中に、シャンパンの記述が入っています。
積み上げるワイングラスを上から見下ろすと、円形となり、以下図のような感じになります。
下に黒い輪郭で描いたワイングラスが4つ並び、その上に緑色の輪郭で描いたワイングラスが載っかります。一番上のグラスは1個ですが、2段目は4個、3段目は9個、n段目はn2個と数が増えていきます。
頂点のワイングラス(緑色)からみると、下段の左上グラスはワイングラスの半径分、x軸、y軸方向に移動します。他のグラスは、左上グラスからワイングラスの直径分移動して配置すればOKです。規則的に配置していきましょう。実際のデータではシャンパンの量を制御するアニメーション用の記述が入っていて煩雑ですが、グラスを配置する記述だけを抜き出すと、こんな感じです。
// n段目(n=0：頂上、0<n<towr_n ：下段)
idx=0;
while (idx<towr_n)
{
var iy=0;
while (iy<idx + 1)
{
var ix=0;
while (ix<idx + 1)
{
wine_glass (ix - 0.5*idx)*wine_d,
(iy - 0.5*idx)*wine_d,
(towr_n - idx - 1)*wine_h, 0,0,1, chmp_amt;
ix=ix + 1;
}
iy=iy + 1;
}
idx=idx + 1;
}
一番外側のループで積み上げる段数、その内側にx方向とy方向のループを回しています。
完成したデータと動画をご覧に入れます。
Xi-TRACEデータ：champagne_tower.xitr
薄い透明体があるので、自然なレンダリング結果を得るために最大トレース回数を多めに取りました(100回)。
cond 0,2, 100,10,5;
薄い透明体の中に入り込んだ光は、薄い壁の間で全反射を繰り返し、なかなか外に出てこないため、最大トレース回数を多めに設定して外に出てくるところまでトレースしてやらないと、少し不自然になります。
さらに、下から照らす局所光線源を4つも配置してしまったので、計算時間は長めです。本当は、もう少しサブサンプリング数を大きく、分散数を大きくしたかったのですが、計算時間がかかりすぎるのでやめました……。
ご覧に入れた5段のシャンパンタワーで、プリミティブ数は779個(見えていない境界体積も含む)でした。
