CG のイメージは "不自然" に見えがちです。これは、現実世界ではすべてのエッジはわずかに丸みを帯びていたり、面取りされていたり、擦り減っていたり、またはある程度フィレットされているのに対し、CG のオブジェクトのエッジは幾何学的にシャープであるためです。現実世界の丸みを帯びたエッジは、"光を捉え"、ハイライトを作り出すため、より魅力的に見えます。

mia_roundcorners シェーダを使用すると、レンダリング時に "丸みを帯びたエッジ" を疑似的に作成できます。このシェーダの主な目的は、モデリングを高速化することです。このシェーダを使用すれば、テーブルの天板などのオブジェクトを作成する場合に、エッジをわざわざフィレットしたり、面取りしたりする必要はありません。

丸角を使用していない例

丸角を使用した例

このシェーダは、法線ベクトルを摂動させるため、通常バンプ マップが使用される箇所に適用する必要があります（たとえば、mia_material の場合は bump パラメータ）。

この関数はディスプレイスメントではなく、バンプ マッピングと同様に単なるシェーディング効果にすぎません。直線的なエッジやシンプルなジオメトリには最適ですが、大きくカーブしたジオメトリには適していません。

declare shader vector "mia_roundcorners" (
        scalar "radius",
        boolean "allow_different_materials",
        shader  "bump",
        integer "bump_mode",
        vector  "bump_vector",
    )
    version 3
    apply texture
end declare	

radius パラメータは、丸め効果の半径をワールド空間の単位で定義します。

allow_different_materials が off の場合、丸め効果は同じマテリアルの面に対してのみ適用されます。on の場合、丸め効果はすべてのマテリアルの面に対して適用されます。

bump パラメータは、サーフェスの追加のバンプを処理する他のバンプ シェーダ（たとえば、mib_bump_map2 など）に渡されます。このパラメータは、bump_mode が 0 の場合にのみ使用されます。

OEM 統合をよりよくサポートするために、新しいパラメータ bump_mode と bump_vector が導入されました。

bump_mode は、bump_vector の座標空間とシェーダ自体の戻り値の座標空間（ベクトルでもある）を定義し、それを "法線ベクトルの摂動" として解釈するか、または完全に新しい"法線ベクトル" として解釈するかどうかを定義します。

有効な値は以下のとおりです。

• 0: 互換性のためのモード。古い bump パラメータが bump_vector の代わりに使用されます。戻り値は 0,0,0 で、シェーダは実際に法線ベクトル自体を摂動します。
• 1: "内部"空間での"追加"モード
• 2: ワールド空間での"追加"モード
• 3: オブジェクト空間での"追加"モード
• 4: カメラ空間での"追加"モード
• 5: "内部"空間での"設定"モード
• 6: ワールド空間での"設定"モード
• 7: オブジェクト空間での"設定"モード
• 8: カメラ空間での"設定"モード

"追加" モードとは、ベクトルに法線の摂動を含めることを意味します。すなわち、現在の法線に"追加"される変更です。"設定"モードでは、実際の法線が新しいベクトルによって置き換えられ、上記の座標空間で解釈されます。出力も同様に、"追加" モードでは、シェーダが現在の法線に追加されるベクトルの摂動を返し、"設定" モードでは、法線ベクトル全体を返します。いずれの場合も、シェーダ自体が実際に現在の法線を変更することはありません。

mia_envblur シェーダは、他の環境シェーダ（通常、HDRI 環境マップで環境参照を実行するシェーダ）を入力として受け取ることによって機能します。レンダリングの開始時に、1 回限りの設定を行い、特殊な形式のこの環境シェーダの結果を内部のピラミッド型のフィルタ構造にラスタライズします。

次に、レンダリング処理が進むと、このシェーダは、非常に大量の光沢反射光線を環境に照射する方法に非常に類似した方法で、この環境マップで非常に効果的なブラー処理を実行し、完全に滑らかな結果を迅速に作成します。

declare shader "mia_envblur" (
        shader  "environment",
        scalar  "blur"               default 0.0,
        boolean "mia_material_blur"  default on,
        integer "resolution"         default 200
    )
    version 1
    apply environment, texture
end declare

environment は、このシェーダによって参照される実際の環境シェーダです。これが指定されていない場合、グローバル カメラ環境が使用されます。

blur は、イメージに適用されるブラーの量（0.0 ～ 1.0 の範囲）です。0.0 の場合、内部のビットマップはバイパスされ、環境シェーダは、mia_envblur が存在しないかのように直接参照されます。

環境ブラー シェーダ mia_envblur は、mental ray の環境を主に反射する（他のオブジェクトを主には反射しない）レンダリングの精度と性能を向上させるために使用します。

このシェーダは主に、HDRI 環境マップによる反射を利用したプロダクトのビジュアライゼーション レンダリングや、HDRI の反射を使用して CG オブジェクトを実写のシーンに統合して滑らかかつ迅速に参照を行えるビジュアル エフェクトを作成したいような場合に役立ちます。

mia_light_surface シェーダは、従来の CG の "ライト" を使用してシーンのイルミネーションを作成する一方で、蛍光灯の実際の管、電球の実際のバルブなど、光源の "可視" 部分の物理的に妥当なレンダリングを作成するために主に使用します（以下の使用例を参照）。

mia_light_surface の使用例

上のイメージでは、実際のイルミネーションは、細長い四角形のエリア ライトが光源で、スぺキュラ ハイライトが発生するようには設定されていません。蛍光灯の可視の "グロー" は、反射には現れるように設定されていますが（そのため、より正確な "ハイライト" になります）、FG レイに対しては不可視なので追加ライトとして間違って取り扱われることはありません。

mia_light_surface シェーダは、シェーダ自体がカラーを提供するか、シーン内の既存のライト（ライトのセット）からカラーを得ることができます。

シェーダ自体は、カラーを返すだけであり、他のシェーディングを行うことはありません。mia_material の additional_color（追加のカラー）に接続して使用することをお勧めします。

mia_light_surface シェーダのパラメータは以下のとおりです。

declare shader "mia_light_surface" (
        color		"color"        default 1 1 1,
        scalar      "intensity"    default 1.0,
        scalar      "fg_contrib"   default 0.0,
        scalar      "refl_contrib" default 0.0,
        boolean     "use_lights",
        scalar      "lights_multiplier" default 1.0, 
        vector      "lights_eval_point" default 0.0 0.0 0.0,
        array light "lights"
    )

    version 3
    apply texture
end declare

color（カラー）は、全体的なカラーで、組み込み型のライトまたは光源から得たライトの両方に適用されます。

intensity（強度）は、"組み込み" のライトの強度です。つまり、color に intensity を乗じた強度のサーフェスがカメラに映ります（use_lights がオフに設定されている場合。以下を参照）。

fg_contrib（ファイナル ギャザーへの寄与度）は、FG レイに対して可視のライトの割合で、refl_contrib（反射への寄与度）は反射光線に対して可視のライトの割合です。

use_lights（ライトの使用）がオンの場合、lights（ライト）配列にリストされたライトはポーリングされ、ライトの強度（lights_multiplier（ライト マルチプライヤ）を乗じた強度）は、intensity パラメータによって指定された出力に追加されます。L が lights リストのすべてのライトの出力の場合、シェーダの最終的な出力のカラーは次の計算式で求められます。

color * (L * lights_multiplier + intensity)

lights_eval_point（ライト評価ポイント）が 0,0,0 の場合、ライトの強度は、シェーディング対象の 3D 空間のポイントで評価されます（シャドウは無効）。IES プロファイルが設定されたライトの場合は、望ましい結果が得られない可能性があるため、ライトのカラーを評価する明示的なポイントを指定できます。この場合、ライトの座標空間内のポイントを指定します。

現実の世界では、光を放出するすべてのオブジェクトは目に見えます。つまり、光を放出するオブジェクトには領域があり、その領域から光を放出します。FG を使用する場合、mental ray は、シーンに光エネルギーを追加するサーフェスをまるで光源のように扱います。しかし、可能な限り最高精度の結果を得るためには、FG を非常に高く設定する必要があります。ただし、レンダリング時間は長くなります。

コンピュータ グラフィックスの光源は、ポイント ライトまたはエリア ライトのいずれかです。エリアライト自体はレンダリングに表示される場合と表示されない場合があります。たいていは、単に実際の光源を使用する方がより効率的です。

FG を放出、FG を非放出、ポイント ライトを使用

上のイメージでは、チェック模様の床上に、mia_light_surface を使用している 3 つのパッチがあります。左のパッチは、fg_contrib が 1.0 に設定され（そのため、床を照らしています）、他の 2 つのパッチは、 0.0 に設定されています。ただし、右のパッチの背後にはポイント ライトが隠れています。

近距離では（または屋外の空全体のような非常に大きな光源がある場合）、FG はオブジェクトを非常に高精度で照らします。長距離では（または光源が小さい場合）、明示的な光源を使用した方がより効果的です。

mia_light_surface は、fg_contrib および refl_contrib パラメータを介してオブジェクトを反射光線または FG レイに対して "可視" に（およびその割合を）設定する必要がある場合に、個別のコントロールを提供します。下のイメージでは、わずかに反射するチェック模様の床を使用してこれを表しています。これらのパッチの背後では光源は使用されていません。

FG および反射に対する可視性

左のパッチは、FG（床を照らします）と反射（床に反射します）の両方に対して可視です。中央のパッチは床を照らさず（fg_contrib はゼロ）、右のパッチは床に反射しません（refl_contrib はゼロ）。

現実の世界では、可視光を放出するオブジェクトは、シーンを撮影しているカメラに対して可視で、他のオブジェクトに反射（光沢）します。コンピュータ グラフィックスでは、光源はカメラには不可視で、反射はマテリアル シェーダによる "ハイライト" を使用して "擬似的に" 再現されます。

mia_material は、光源にハイライトを生成するかどうかを指示するプロトコルをサポートしています。このプロトコルは、ほとんどの OEM アプリケーションの光源によって実装されており、"Affect Specular" または "Emit Specular" などのフラグを検索します。

各種フラグが設定された、パッチの背後に隠れたライト

上のイメージの各パッチの背後にはライトが隠れています。左のパッチは、スペキュラ光と拡散反射光の両方を放出しています。中央のパッチは、スペキュラ光のみを放出し、右のパッチは拡散反射光のみを放出しています。さらに、右のパッチでは、fg_contrib がゼロに設定されています。

ご覧のとおり、左のパッチは過剰なイルミネーションを作成しています。これは、ライトとパッチの両方からイルミネーションを得ているためです。中央のパッチは、小さな "ハイライト"（光源は単なるポイント ライト）の奇妙な効果を反射の内側に作成しています。これは、"可視光" を擬似的に再現したものです。

ここではこの効果はイメージを損なうので、この効果は無効にします（右のパッチではライトを無効にしています）。この効果を無効にするには、サーフェスが反射を処理し、イルミネーションを処理しないように設定し、ライトがイルミネーションを処理し、反射（従来の "スペキュラ ハイライト" など）を処理しないように設定します。

または、エリア ライトを使用している場合は、エリア ライトがスペキュラ ハイライトを作成するように設定する別の方法もあります。

エリア ライトのスペキュラ ハイライトでも "可"

これは、別の方法を使用した場合のイメージです。左のパッチは、ここでもスペキュラがオンに設定されたポイント ライトを使用しています。これは、意図した結果とは異なり、不自然に見えます。他の 2 つのパッチはエリア ライトを使用しています。中央のパッチは、エリア ライトのスペキュラがオフに設定され、refl_contrib が 1.0 に設定されています。右のパッチは、スペキュラがオンに設定され、refl_contrib がゼロに設定されています。

ご覧のとおり、中央と右のパッチでは両方とも変数がうまく "機能" しているため、あとはエリア ライトのスペキュラをオフにするかオンにするかの問題です。

ここでは、中央のパッチの方が望ましいと言えます。これは通常、幾何学的にシンプルなエリア ライト（球、四角形など）を、実際には幾何学的に複雑な（たとえば、ネオン サイン）オブジェクトの代わりに使用するためです。このような場合は当然、オブジェクトが反射され、ライトがスペキュラ光を放出しない方法を使用します。

実際の反射を必要とする複雑なジオメトリ

両方のネオン サインは、イルミネーションに長方形のエリア ライトを使用し、見た目のよいエリア シャドウを投影しています（小さな球を見れば分かります）。しかし、左のサインには、意味のない、露骨な四角形の "反射" があります。この場合は当然、右のネオン サインの方法を使用します。つまり、ライトのスペキュラをオフ、サーフェスの refl_contrib をゼロ以外に設定します。

現実の世界の照明では、電球、反射物、各種遮蔽要素の間の複雑な相互作用によって、シーンの最終的な光の配分が決まります。

当然、単に卓上スタンドのレンダリングを作成するために、これらのすべての詳細を考慮するわけではなく、実際には測定データ（IES または ELUMDAT ファイル）を使用して問題を事前に解決します。

mia_light_surface シェーダは、ライトからその強度を取得できます。これにより、"可視のサーフェス" の強度とカラーを光源の強度とカラーと同期させるために要する時間を短縮できます。use_lights がオンに設定され、ライトが lights パラメータで渡される場合、これは自動的に処理されます。

これは等方性のポイント ライトなどには適していますが、ライトの測定データを使用する場合は、問題が発生する可能性があります。

ライトから強度/カラーを取得

上のシーンには 3 つの球体があります。これらの球体を卓上スタンドの電球のモデルと仮定しましょう。各電球には、適用された照明に一致する IES プロファイルが設定されたライトが含まれています。

左の球体は、use_lights が手動でオフに設定された mia_light_surface を使用しています。ユーザは、サーフェスの強度とカラーが "正しい" ことを確認し、アニメートされた強度の変更などと手動で同期させる必要があります。

中央の球体は、use_lights を使用していますが、電球の半分が暗くなっていて奇妙です。これは、選択した IES プロファイルが下方向にのみ光を放出するためです。光源は球体の中央にあるため、球体の下半分のみがライトの強度値を取得します。

これは明らかに望ましい結果ではありません。IES プロファイルは、照明全体に適用される複合効果であり、電球自体に "適用される" べきものではありません。

この問題の解決方法は、右の球体のように lights_eval_point を使用することです。この方法では、ライトの正面のポイント（ライト独自の座標空間内）のみが "評価ポイント" として選択されます。球体上の各ポイントには（その位置に関係なく）、空間内のそのポイントで "測定された" 強度が設定されます。

これにより、ライトの強度とカラーの変更が自動的に反映されたカラーが球体に適用されます。このカラーは、球体のサーフェス全体に均一です。この球体は、従来の "ハイライト" よりも適切な方法で正確に反射します。

mia_light_surface シェーダを使用することについてのまとめ

• シーンに追加のライトを放出することなく、明るく "見える" 既存のライトの "代役" としてのサーフェスを作成する。
• シーンに適用する実際の反射とライトの量をコントロールする。
• 既存の光源からサーフェスの外観を取得する。
• ハイライトを強度の高いオブジェクトの光沢反射と置き換えることによって、より物理的に正確な "ハイライト" を作成する。

mia_light_surface の別の使用例