Пример диаграммы более сложного материала, позволяющего получить отражения с помощью reflective occlusion
В качестве одной карты материала Mix выступает HDR изображение, которое используется для незаблокированных точек поверхности. Второй материал – mental ray Reflect, используется для расчета освещения заблокированных точек. Смешивание карт выполняет ambient occlusion, параметры которого настроены как в предыдущем случае.
Результат применения такого материала:
Материал с Reflective occlusion, позволяющий получить отражения
Теперь поверхность автомобиля правильно отражает окружение.
Смысл этих манипуляций с материалами и шейдерами заключается в том, что они позволяют быстрее рассчитывать отражения по сравнению с использованием истинного рейтресинга – за счет того, что отражения вычисляются только там, где это необходимо.
Сделать тоже самое для прозрачных материалов (refractive occlusion) пока невозможно. Дело в том, что в соответствии с алгоритмом АО - шейдера сэмплирующие лучи испускаются только над поверхностью, а для преломляющих материалов такие лучи нужно трассировать в противоположном направлении – под поверхность.
Приведенная диаграмма материала для reflective occlusion не единственна. Вот еще один пример на основе материала Fallof и Mix:
Еще один пример материала для reflective occlusion
Можно придумать и другие, здесь поле для творчества ограничивается только фантазией и мерой необходимости.
Такие же комбинированные с шейдером ambient occlusion материалы можно создавать и для диффузных характеристик поверхностей.
Теперь сравним результаты и время расчета сцены с источником света SkyLight и реальными материалами, выполненный при помощи Final Gather, и расчет сцены с использованием ambient occlusion.
Источник света – Skylight, расчет освещения выполнен при помощи Final Gather, время вычислений – 2 часа 15 минут
Для настройки освещения с помощью ambient occlusion нужно "ловить" соотношение интенсивности прямого освещения и ambient – освещения. Для этого удобно воспользоваться возможностью Material Override прямо из рендера и настраивать параметры шейдера ambient occlusion. Для данной сцены интенсивность точечного источника, дающего прямое освещение составила 0.2, для параметров шейдера АО выбраны следующие значения: Spread = 0.8, Samples = 32, mode = 1 (сэмплируется Environment), Max distance = 150 см.
При таких настройках "чистый" ambient occlusion выглядит так:
Настроенный
для сцены "чистый" ambent occlusion
Такие настройки были выбраны из-за особенностей материала кузова автомобиля – он относительно темный. Для более светлого материала настройки шейдера АО могут быть другими, с более насыщенными тенями.
Теперь выполним полный рендер сцены, с текстурами:
Расчет
с ambient occlusion. В сцене два основных точечных
источника света – один для обычного
освещения, второй – только для ambient -
освещения. Время – 21 минута
…
и добавим немножко отражений, время
рендера увеличилось до 33 минут
Для
кузова автомобиля использован другой,
более светлый материал
Ambient/Reflective Occlusion также можно попробовать использовать для рендера интерьеров, например, в связке с фотонными картами. Есть особенность, которую необходимо учитывать — интерьер представляет собой замкнутое или почти замкнутое пространство. Поэтому, если не указывать подходящее значение длины сэмплирующих лучей, рендер будет просто "черным прямоугольником", поскольку вся геометрия окажется заблокированной. Длину сэмплирующих лучей нужно подбирать в зависимости от того, как, или для чего планируется использовать шейдер. Например, для имитации глобального освещения, неплохой результат можно получить при длине сэмплирующих лучей (параметр Max distance) в 1 — 2 метра. Для случая сцены, рассматривавшейся в первой части обзора, это выглядит так (добавлен точечный ambient - источник в центре комнаты):
Рендер
интерьера. Для имитации глобального
освещения использован ambient occlusion, Max
distance = 3 метра
Хорошо видно, что хотя Ambient occlusion и создает некое подобие глобального освещения, тем не менее, отсутствует одно из важнейших свойств правильного освещения – затухание света по мере удаления от источника, в данном случае – от окон вглубь комнаты. Возникает вполне логичное предположение, что ситуацию можно попробовать исправить с помощью фотонных карт
Связка:
фотонные карты + ambient occlusion
Таким способом вполне можно достичь затухания освещения, а время рендера будет гораздо меньше, чем при использовании связки фотонные карты + FG. Существенным недостатком является необходимость сильного размывания фотонной карты и, кроме того, остается проблема темных углов. Таким образом, хотя этот метод далеко не идеален, он вполне может быть востребован при определенных обстоятельствах.
Дальнейшим развитием этой техники рендеринга является использование тройной связки "фотонная карта + FG + ambient occlusion". В этом случае мы имеем альтернативу Exposure control – управления освещением при помощи экспозиции. При этом на ambient occlusion возлагается роль постоянного константного освещения, которое можно просто добавить к глобальному освещению, рассчитанному фотонными картами и Final Gathering. Таким образом можно избавиться от засветов в ярко освещенных областях сцены (возле окон) и одновременно добиться того, что темные области сцены будут достаточно хорошо освещены. Можно считать, что в данном случае ambient occlusion позволяет имитировать способность человеческого зрения приспосабливаться к освещению в широком диапазоне интенсивностей.
На практике следует рассчитывать глобальное освещение и ambient occlusion за два отдельных прохода и затем комбинировать их в программе обработки растровых изображений, поскольку расчет освещения методом фотонная карта + FG + ambient occlusion за один проход выполняется очень долго.
Освещение
рассчитано за два прохода. Первый –
фотонная карта + FG, второй – только
ambient occlusion c Max distance= 3 метра, рендеры
сохранены в два отдельных файла в формате
.tif. В Adobe Photoshop эти рендеры ложились в
два слоя, основной слой – рендер с GI,
второй слой – ambient occlusion, прозрачность
слоя 32%, режим смешивания "Screen"
Для
сравнения – рендер только с GI (фотонная
карта + FG)
Ambient/Reflective Occlusion довольно широко используется для рендера по проходам (пассам) с последующей их сборкой в одно изображение во внешней программе обработки растровых изображений, например — в Adobe Photoshop или Shake. Существует довольно много вариаций этой техники, но в самом общем случае требуются следующие проходы:
рендер только с освещением от прямых источников света, возможно – с расчетом GI только фотонными картами, без FG
рендер только с ambient occlusion, без текстур и цвета, при этом шейдер может быть назначен в слот диффузных характеристик материала
рендер только ambient – освещения с текстурами и без АО
при необходимости – рендер с освещением от окружения, без текстур
Далее каждый из "пассов" укладывается на отдельный слой в программе обработки изображений в определенном режиме смешивания с остальными слоями. Одно из важных преимуществ такого способа заключается в более широких возможностях управления конечным результатом за счет индивидуальных настроек свойств слоев.
На этом пока все. В следующий части будет рассмотрен шейдер SSS, его свойства и возможности.