povtutorial2 - Introduction to POV-Ray POV-Team for POV-Ray...

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Introduction to POV-Ray POV-Team for POV-Ray Version 3.6.1
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Contents 1 Introduction 1 1.1 Program Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 What is Ray-Tracing? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 What is POV-Ray? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.5 The Early History of POV-Ray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.5.1 The Original Creation Message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5.2 The Name . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5.3 A Historic ’Version History’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6 How Do I Begin? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.7 Notation and Basic Assumptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 Getting Started 11 2.1 Our First Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1.1 Understanding POV-Ray’s Coordinate System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1.2 Adding Standard Include Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1.3 Adding a Camera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.4 Describing an Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.5 Adding Texture to an Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.6 Defining a Light Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Basic Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2.1 Box Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2.2 Cone Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.3 Cylinder Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.4 Plane Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2.5 Torus Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3 CSG Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3.1 What is CSG? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.2 CSG Union . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.3 CSG Intersection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.4 CSG Difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.5 CSG Merge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3.6 CSG Pitfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.4 The Light Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.4.1 The Pointlight Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.4.2 The Spotlight Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.4.3 The Cylindrical Light Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
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iv CONTENTS 2.4.4 The Area Light Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.4.5 The Ambient Light Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.4.6 Light Source Specials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.5 Simple Texture Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.5.1 Surface Finishes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.5.2 Adding Bumpiness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.5.3 Creating Color Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.5.4 Pre-defined Textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.6 Using the Camera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.6.1 Using Focal Blur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.7 POV-Ray Coordinate System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.7.1 Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.7.2 Transformation Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.7.3 Inverse Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.7.4 Transform Identifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.7.5 Transforming Textures and Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.8 Setting POV-Ray Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.8.1 Command Line Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.8.2 Using INI Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.8.3 Using the POVINI Environment Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3 Advanced Features 49 3.1 Spline Based Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.1.1 Lathe Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.1.2 Surface of Revolution Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.1.3 Prism Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.1.4 Sphere Sweep Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.1.5 Bicubic Patch Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1.6 Text Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.2 Polygon Based Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.2.1 Mesh Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.2.2 Mesh2 Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.2.3 Polygon Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.3 Other Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.3.1 Blob Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.3.2 Height Field Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.3.3 Isosurface Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.3.4 Poly Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.3.5 Superquadric Ellipsoid Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.4 Advanced Texture Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.4.1 Pigments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.4.2 Normals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.4.3 Finishes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3.4.4 Working With Pigment Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 3.4.5 Working With Normal Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 3.4.6 Working With Texture Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.4.7 Working With List Textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.4.8 What About Tiles? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.4.9 Average Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
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CONTENTS v 3.4.10 Working With Layered Textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 3.4.11 When All Else Fails: Material Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 3.4.12 Limitations Of Special Textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 3.5 Using Atmospheric Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 3.5.1 The Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 3.5.2 The Sky Sphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 3.5.3 The Fog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 3.5.4 The Rainbow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 3.6 Simple Media Tutorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 3.6.1 Types of media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 3.6.2 Some media concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 3.6.3 Simple media examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 3.6.4 Multiple medias inside the same object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 3.6.5 Media and transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 3.6.6 A more advanced example of scattering media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 3.6.7 Media and photons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3.7 Radiosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.7.2 Radiosity with conventional lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.7.3 Radiosity without conventional lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 3.7.4 Normals and Radiosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 3.7.5 Performance considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 3.8 Making Animations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 3.8.1 The Clock Variable: Key To It All . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 3.8.2 Clock Dependant Variables And Multi-Stage Animations . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 3.8.3 The Phase Keyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 3.8.4 Do Not Use Jitter Or Crand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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    As a current student on this bumpy collegiate pathway, I stumbled upon Course Hero, where I can find study resources for nearly all my courses, get online help from tutors 24/7, and even share my old projects, papers, and lecture notes with other students.

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    Kiran Temple University Fox School of Business ‘17, Course Hero Intern

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    I cannot even describe how much Course Hero helped me this summer. It’s truly become something I can always rely on and help me. In the end, I was not only able to survive summer classes, but I was able to thrive thanks to Course Hero.

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    Dana University of Pennsylvania ‘17, Course Hero Intern

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    Jill Tulane University ‘16, Course Hero Intern