Непрямое освещение  Maya

Система mental  ray  дополняет  Maya  возможностью визуализировать  реалистичные модели  света, используя глобальное освещение, солнечные зайчики  и  возможности  Final Gather  (Окончательная  сборка),  которые  вычисляют  взаимодействие   непрямого  света между  объектами. Без  возможностей   непрямого   света, например при   использовании стандартной  программной  визуализации,   для  расчета  светового воздействия  на  сцене Maya может использовать только прямое освещение.

В   отличие от   прямого   освещения   (direct   lighting),   непрямое   освещение    (indirect lighting) имитирует  естественное поведение  света. Например, в  случае  прямого освеще­ ния, если  расположить один источник  света непосредственно над  столом,  то  он  будет воздействовать на плоскость стола только сверху. В случае непрямого освещения, как и  в реальном мире, источник  света будет воздействовать  на всю  комнату, включая области, которые находятся непосредственно под столом.

Глобальное освещение и солнечные зайчики

Глобальное освещение (global illumination)  и   солнечные зайчики  (caustic  light)  связаны с диффузным, зеркальным и  глянцевым отражением, а также с переходом  света с одного

объекта на другой.  Глобальное освещение  создает отраженную диффузную  составляю­ щую  света, а  солнечные  зайчики  создают зеркальное  и   глянцевое  отражение, а  также преломление света (например,  увеличительное стекло, которое  фокусирует  проходящий сквозь линзу свет, создавая пятно света на диффузной поверхности).  Солнечные зайчики и  глобальное освещение в  системе mental ray разделены, поэтому оба эффекта можно на­ страивать  независимо друг от друга.

Оба эффекта рассчитываются с помощью фотонов, которые являются частицами,  ис­ пускаемыми  источником  света. Источник света испускает фотоны с определенными  зна­ чениями цвета   и световой энергии. Затем свет проходит сквозь сцену, переходя от одного объекта к другому, до тех пор, пока не потеряет энергию или  пока есть  поверхности,  на которые он может падать. Каждый фотон оставляет свою метку в  каждой точке контакта, а также наследует некоторое цветовое воздействие  поверхности. Таким образом, фотоны передают цветовое  воздействие  между  поверхностями,  которое  называется просачивани­ ем цвета (color bleeding).

Освещенность

Термин освещенность (irradiance)  описывает  общую  интенсивность  света,  попадаю­ щего на заданную точку  сцены.  Освещенность можно представить  себе  как  общее воз­ действие света от тонеров  объектов  или  фотонов  на сцене на  определенную точку. Если говорить еще проще, то это мера светового  воздействия на каждую точку среды со сторо­ ны окружающих предметов.

Каждый тонер в Майя имеет атрибуты Irradiance (Освещенность) и  Irradiance Color (Цвет ос­ вещенности),  находящиеся на вкладке mental ray.  Этот атрибут используется с  непрямым освещением для точной настройки  влияния,  которое освещенность оказывает  на объект.

Окончательная сборка  

Атрибут Final Gathe r (Окончательная сборка) определяет световое и  цветовое влия­ ние, которое  объекты  оказывают друг на друга.  Этот атрибут можно  использовать  как средство освещения  сцены и/ил и  как дополнительный  способ  усиления  освещения.  Его основное преимущество заключается в  том, что он  рассчитывает освещенность  сцены на основании  значений цвета поверхности  и   не  использует источники  света дл я  осве­ щения объектов. Окончательная сборка —  это процесс испускания  отдельных лучей (лучей   Final   Gather )   из   полусферической области   вокруг  точек   на   поверхности (точек  окончательной   сборки  (Final  Gathe r  point)) ,   которые  используются для  мо­ делирования  светового и   цветового влияни я  от  других поверхностей. Каждый луч окончательной  сборки   может  отражаться  на  сцене  дважды, до  того  как   возвратит значение, влияющее на точку окончательной сборки. Окончательная  сборка не явля ­ ется процессом трассировки  фотонов.

Визуализация  окончательной  сборки   широко используется с  освещением, основанным  на   анализе  изображений  (Image  Based  Lighting),  и   изображениями  HDR.  Освещение  HDR  опи­ сано ниже, в   разделе "Освещение  на основании  анализа изображений,  физическое  осве­  щение  и HDRI".


Визуализация глобального освещения  

Рассмотрим  пример визуализации  глобального освещения (Global  Illumination     GI).

1.    Откройте  сцену  room_01.m b  с  прилагаемого CD.   Источник   света areaLight l был преобразован в  плоский источник  света  mental ray, который используется  для испускания  фотонов  в  комнату через штор­ ки.   Для  сокращения времени   визуализации,   эта  сцена  настроена  на низкое качество. Чтобы оценить влияние прямого света, выполните ви­ зуализацию первого кадра для камеры Camera1.

Включение глобального освещения разделяется на две части. Во-первых,  необходимо определить объект areaLight1 как источник света, испускающий фотоны. В редак­ торе атрибутов для этого источника на вкладке mental ray раскройте раздел Caustic s An d Globa l Illumination (Солнечные зайчики и глобальное освещение), как показано на рис. 14.18. Она управляет физическими  свойствами  фотонов, такими  как энергия, первоначальный  цвет, скорость угасания фотона и  количество испускаемых  фотонов. Установите флажок Emit Photon s (Испускать фотоны) и  оставьте значения по умол­ чанию для всех остальных параметров.

Рис. 14.21. Используя систему визуализации карт, можно выяснить, где фотоны падают на сцену

2.    Откройте окно системы визуализации карт, выбрав пункт меню Windo w => rendering Editors => mental ray => Map VisualiZer (Окно => Редакторы визуализации => mental ray => Система визуализации  карт).  Это окно содержит параметры для  управления  отображе­ нием красных точек. Чтобы лучше понять имеющиеся здесь  значения, опробуйте их  на практике. Для удаления точек со сцены выберите   в окне  иерархической структуры узел mapViZ1, который можно удалить в любое время без воздействия на визуализацию.

Все тонеры объектов  имеют собственные атрибуты освещенности.  Чтобы  управлять  влиянием падающего на них  света, откорректируйте значение  параметра Irradiance Color (Цвет освещенности), который находится в разделе mental ray настроек тонера.

3.    Выберите  шторки,  измените значение  параметра   Irradiance   Color   их   тонера (blinds_Blinn ) на  0. 1 (V из  HSV), а затем выполните визуализацию  второго кад­ ра.  Цвет тонера шторок  снова начнет проявляться вместо того,  чтобы стать полно­ стью белым из-за интенсивной энергии  фотонов  в этой  области.

4.    Выберите стену, уменьшите значение ее параметра Irradiance Color (Цвет  освещен­ ности) (V) до 0.9 и выполните визуализацию. Обратите  внимание: на стену свет по­ влиял  меньше. Можно провести  эксперименты с этими  значениями  для  сфер, кото­ рые находятся в  поле зрения.

Использование  полутонового цвета для  атрибута Irradiance Color (Цвет освещенности)  оп­ ределяет воздействие  освещенности  для  используемого тонера.  Однако изменение  значе­ ния  параметра Color (Цвет) заменяет цвет освещенности  сцены новым, если  этот  цвет дос­ таточно яркий.

Точная настройка прямого освещения  

Корректировка освещенности   позволяет улучшить освещение за  счет  увеличения воздействия  прямого света. Чтобы добиться хорошего рассеивания  света по комнате,  в данном случае используется  плоский источник  света. Следует заметить, что этот  источ­ ник  света не  отбрасывает мягких теней  и   имеет низкую интенсивность.  Теперь  имеет смысл удостовериться, что в  окне  render Settings (Параметры визуализации)  для  источ­ ника света установлены  флажки Global Illumination  (Глобальное  освещение) и  Emit Photons (Испускать фотоны). Чтобы скорректировать прямое освещение, можно  сбросить флажок Global Illumination, и  если  прямое освещение будет удовлетворительным,  установить его снова   и оценить результат комбинации прямого и глобального освещения.

1.    Установите  интенсивность источника  света равной 10 0 с линейной скоростью угаса­ ния  и согласуйте атрибут Color (Цвет) плоского источника  света с атрибутом Photon  Color (Цвет фотонов).  Установите флажок Use raytrac e Shadows (Использовать  трас­ сированные тени) на вкладке Shadows (Тени),  сбросьте флажок rebuil d  Photon  Map (Перестраивать фотонную  карту) в разделе Caustics And Global Illumination (Солнечные зайчики и глобальное освещение) окна render Settings (Параметры визуализации)   и ви­ зуализируйте кадр. Комната будет освещена сильным прямым светом с хорошим  рассеи­ ванием,  поскольку  используется комбинация  характеристик  источника  плоского  света для прямого освещения, а также глобального освещения для непрямого освещения.

2.    Установите  для сглаживания  значения Min  Sampl e  Level (Минимальный  уровень дискретизации) и   Max Sampl e  Level (Максимальный  уровень  дискретизации)  рав­ ными  0 и  2 соответственно  и  выполните  визуализацию.  Комната  должна выглядеть значительно  лучше (рис. 14.24), но все  равно есть темные  области, на которые дол­ жен  повлиять  непрямой  свет. Кроме того,  все  еще  наблюдается  некоторая  пятни­ стость, которая должна рассеяться после введения окончательной сборки.

Для улучшения  освещения будет введена окончательная сборка в  виде  дополнитель­ ного непрямого света В следующем разделе описывается  использование  солнечных зай­ чиков для моделирования   влияния непрямого света на стеклянные объекты.

Источник: Кундерт-Гиббс, Джон,  Ларкинс, Майк,  Деракшани, Дариус, Кунзендорф, Эрик,  и др., Освоение Maya  8.5.:  Пер.  с англ.  – М.:  ООО  «И.Д.  Вильямс», 2007.  – 928  с.:  ил.

По теме:

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий