Глобальное освещение (Global Illumination, GI)

 

Глобальное освещение (GlobalIllumination, GI) позволяет имитировать эффект поверхностного рассеивания света, наблюдающийся в результате отражения распространяемого источником света от разных поверхностей. Примером освещения может служить падающий через окно солнечный свет, который отражается от пола и освещает комнату. При рендеринге стандартными средствами в сцене окажется освещенным только пол, а при визуализации в Mental Ray могут быть освещены также стены с потолком.

Эффект глобального освещения реализуется с помощью функции GlobalIllumination (Глобальное освещение) либо подключением метода Final Gather (Конечный сбор).

Упражнение 9.

1. Создайте сцену с плоскостью, шаром и чайником.

2. Установите один направленный источник света, поместите его в левой части сцены и включите для источника генерацию теней RayTracedShadows.

3. Создайте светящийся материал на базе шейдера Architectural, изменив цвет в поле DiffuseColor и увеличив значение параметра Luminancecd / m², отвечающего за уровень свечения, примерно до 7000. Сделайте шар светящимся, назначив ему созданный материал. Проведите рендеринг визуализатором Scanline — шар светится, но свет от него никуда не распространяется.

4. Установите Mental Ray в качестве визуализатора.

5. Включите имитацию глобального освещения: активируйте в окне Render Scene вкладку Indirect Illumination и в разделе Final Gather включите флажок Enable Final Gather. Вновь визуализируйте сцену, и увидите, что свет от шара освещает пространство плоскости.

6. Увеличьте значение параметра Multiplier до 1,5, а RaysperFGPoint до 500 — интенсивность распространяющегося от шара света заметно увеличится (отблески света видны на чайнике).

Упражнение 10.

1. Создайте новую сцену с замкнутым линейным сплайном в виде прямоугольника (в окне проекции Top) и чайником внутри. Назначьте сплайну модификатор Extrude, что позволит превратить его в замкнутое кубическое пространство — имитацию комнаты, внутри которой окажется чайник.

2. Расположите сцену так, чтобы в окне перспективы было видно только пространство внутри комнаты (рис.12). Разместите на потолке комнаты плоский куб для имитации светильника.

Рис.12.

3. Назначьте светильнику светящийся материал и при желании текстурируйте стены, пол и потолок комнаты, а затем визуализируйте сцену стандартными средствами. Установите Mental Ray и активируйте имитацию глобального освещения, включив флажок EnableFinalGather.

4. Увеличьте интенсивность света, установив параметр Multiplier равным 1,7, и для ускорения процесса визуализации уменьшите значение параметра RaysperFGPoint до 50. Проведите рендеринг. В обоих вариантах (Scanline и Mental Ray) освещение оказалось неестественным.

5. Создайте источник света (освещение по умолчанию отключается) и заблокируйте его, отключив флажок On в области Light Type раздела Generel Parameters. Увеличьте значение параметра RaysperFGPoint до 500 — освещенность несколько повысится за счет увеличения количества рассеиваемых лучей.

6. Установите параметр DiffuseBounces равным 4, что обеспечит появление светотеней на полу, стенах и потолке, а Multiplier — 2,2, что усилит интенсивность света. Еще раз увеличьте количество, а также плотность рассеиваемых лучей, установив параметры RaysperFGPoint и Initial FG Point Density равными 700 и 1,5 соответственно. Полученное при визуализации изображение окажется более качественным.

7. В разделе FinalGather выключите флажок EnableFinalGather, а в разделе Global Illumination (GI) включите флажок Enable и проведите рендеринг. Результаты будут достаточно плохими, поскольку метод GlobalIllumination базируется на излучении фотонов, а источник заблокирован. Разблокируйте источник, переместите его внутрь лампы, уменьшите интенсивность источника примерно до 0,3 и измените оттенок на близкий к оттенку светящегося материала.

8. Включите для источника генерацию теней по типу RayTracedShadows и визуализируйте сцену — комната осветится, но будет освещена равномерно без светотеней и свечения от лампы ощущаться не будет.

9. Увеличьте энергию фотонов и то их количество, которое принимает участие в Global Illumination, выделив источник и увеличив в свитке mentalray: IndirectIllumination значения параметров Energy и GIPhotons до 5 и 400 соответственно. Попробуйте установить значения параметров Multiplier, Maximum Num Photons per Sample и Maximum Sampling Radius равными 1,2; 1500 и 14 соответственно. Результат заметно улучшится

10. Включите в разделе Final Gather флажок Enable Final Gather и настройте параметры конечного сбора в соответствии с рис. 13.

11. Установите для формирования теней карту MentalRayShadowMap и немного уменьшите яркость источника света (параметр Multiplier). Визуализируйте сцену — время на рендеринг вырастет, зато результат окажется лучше. Сохраните сцену для отчета.

Рис. 13.

Самостоятельное задание к лабораторной работе № 3.

 

Необходимо создать освещение сцены с синтезированными объектами и фоновой фотографией из курсового проекта.

1. Для этого загрузите сцену, полученную в результате выполнения самостоятельного задания из второй лабораторной работы, которая содержит объекты с назначенными им материалами и текстурами и фоновую фотографию, на которую данные объекты должны отбрасывать тени.

2. Добавьте необходимые плоскости и назначьте им нужные материалы и текстурные карты для имитации поверхности, на которой расположены объекты в соответствии с исходной фотографией курсового проекта.

3. Создайте и разместите необходимые источники света, руководствуясь приобретенными навыками при выполнении данной лабораторной работы, так чтобы они добавляли общее освещение сцены и освещали конкретные объекты с генерацией теней в направлении на фоновую фотографию сцены.

4. Выполните рендеринг сцены стандартным визуализатором и визуализатором Mental Ray. Настройте эффекты каустики для объектов и глобального освещения для сцены в целом в визуализаторе Mental Ray.

Содержание отчета по лабораторной работе.

В отчете по лабораторной работе должны быть представлены:

1. Сцены, выполненные в процессе работы: «Разноцветные колонны», «Объемный текст с текстурной тенью», «Светильник на стене», «Освещенный домик», «Торус с имитацией каустики» «Чайник в кубе с имитацией глобального освещения».

2. Синтезированная и визуализированная сцена с освещением объектов и фоновой фотографией курсового проекта с настроенными эффектами каустики и глобального освещения.