Сбор отскоков и затенение (Ambient Occlusion)

В работе с объектами архитектуры часто требуется быстро предоставить заказчику новое изображение. Для его получения можно объединить FG с Ambient Occlusion (AO) (препятствие).

Что такое AO? Коротко это затемнение в примыкании поверхностей. Например, в пересечении стены и пола затемнение больше, чем в середине пола. Цвета между поверхностями AO не переносит, оно просто затемняет их.

Для быстрого получения хорошего изображения за минуты вместо часов используется FG с низкой плотностью 0.1. Это быстро распределит свет в сцене. Добавление AO даст контактные тени и детали. В mental ray имеется специальный расчет AO, который делает процесс быстрым.

Новый материал mental ray Arch & Design может выполнить AO за один проход.

Использование AO на основе материала:

1. Продолжение или загрузка файла fg+gi_start.max из папки \tutorials\mental_ray. В диалоге Render Scene на панели Indirection Illumination в свитке Final Gather включение Enable Final Gather, выбор заготовки Draft и ввод Diffuse Bounces = 5.

2. Загрузка Material Editor и для материалов пола и стен в свитке Special Effects включение Ambient Occlusion.

3. Вызов Render.

1. Изображение с AO имеет хорошие контактные тени и края.

2. Наконец, можно уменьшить шум сзади софы. Увеличение Interpolate Over Num FG Points до 100. Это комбинация FG с заготовкой Draft и AO.

3. Заготовка Medium улучшит качество, расплата – время.

FG и AO с увеличением интерполяции

Общие замечания по AO

Следует применять AO с небольшим радиусом, выявляя мелкие детали, а перенос света пусть дает FG. По умолчанию установлен радиус AO около 4 inches (100mm). Если затемнение от AO велико, можно сделать Shadow Color в группе Ambient Occlusion светлее – 50 %. (Value = 0.5).

Фотоны

Применение фотонов требует некоторого изучения, оно будет дано в этом уроке.

Обычно FG и FG с multi bounce дает удовлетворительный результат и легко настраивается.

Использование фотонов без FG редко дает лучшее представление. Объединение FG и фотонов может дать ускорение почти в пять раз.

Следует использовать фотоны для быстрого распределения энергии в сцене. Фотоны легко передают много отскоков.

Когда не следует использовать фотоны? Фотоны не прыгают в замочные скважины. Можно представить себе темную комнату с освещением только через замочную скважину.

Фотоны используются при равномерном освещении, в этом случае фотоны заменят FG с multi bounces. Следует установить Diffuse Bounces = 1 и объединить с фотонами.

Условия для применения фотонов

Важно использовать физически корректные источники с фотонами. Если фотоны не сочетаются со светильниками, изображение не может быть хорошим.

В 3ds Max светильники Photometric делают это автоматически, тогда как стандартный свет этого не гарантирует.

Это другая причина рекомендовать для использования FG. Оно работает с любым светом без требования физической корректности, т.к. связано только с переносом света от поверхности к поверхности, а не переносом света от источника к поверхности.

Следует заметить, что Sky light в mental ray не испускает фотоны. Поэтому следующие результаты визуализации будут темнее по сравнению с FG. В этом случае можно использовать в окнах фотометрические площадные светильники голубого цвета как заместители, хотя здесь это не будет сделано. Тогда небо испускает голубой свет, а главный свет (фотоны) от солнца падают на деревянный пол и добавляют цвет.

О визуализации интерьера без sun/sky: Если планируется использовать фотоны, следует ставить фотометрические источники. Если планируется использовать только FG multi bounce, будет работать любой свет.

Что такое фотоны?

Фотоны в mental ray имитируют реальные фотоны. Они отражаются зеркалами, преломляются в стекле и рассеиваются на диффузных и блестящих поверхностях. Сцена пособия содержит больше диффузных поверхностей. Стены имеют сильно рассеивающий материал.

Свет солнца (sunlight) прямо падает на деревянный пол и рассеивается по комнате, фотоны отражаются от стены к стене из-за ярких материалов.

Примечание: Для большинства сцен только одни фотоны не являются лучшим выбором. Для улучшения результата следует объединить фотоны с FG.

Целью этого раздела было дать информацию для углубления понимания фотонов. Это служит хорошей основой для дальнейшего объединения фотонов с FG.

Следующим шагом будет объяснение использования фотонов в mental ray. Сначала будет дан эффект отдельных фотонов, затем будет показано, как получить сглаженное изображение.

1. Продолжение или загрузка файла fg+gi_start.max из папки \tutorials\mental_ray.

2. В диалоге Render Scene на панели Indirect Illumination включение Global Illumination (photons).

3. В случае продолжения урока в диалоге Render Scene на панели Indirect Illumination отключение Enable Final Gather и включение Global Illumination (photons).

Enable Final Gather выключено

Global Illumination (photons) включено

4. Ввод Maximum Num. Photons Per Sample = 2, Maximum Sampling Radius = 10.0mm, и проверка, что в группе Light Properties установлено Average GI Photons Per Light = 10000.

Изображение показывает фотоны. В природе плотность фотонов у ярких участков больше.

Главное достижение фотонов в mental ray в имитации этих природных явлений, включая отражение от металла и преломление в стекле.

Для получения сглаженного изображения от отдельных фотонов следует увеличить радиус и число наблюдаемых фотонов.

5. Ввод Maximum Sampling Radius = 100mm (0.1 метра).

Изображение еще не сглажено, но яркость везде сближена.

6. Дальнейшее увеличение радиуса.

   Maximum Sampling Radius=200.0mm (0.2m)

   Maximum Sampling Radius=500.0mm (0.5m)

7. Изображение слабо меняется при увеличении радиуса. Требуется больше фотонов. До сих пор использовалось только 2 фотона. Изображение среднего качества требует около 100 фотонов. Изображения высокого качества начинаются от 1,000 фотонов. Следующие изображения получены с увеличением числа фотонов с сохранением радиуса 0.5 метра.

8. Ввод Maximum Num. Photons Per Sample = 100 и визуализация.

Maximum Num. Photons Per Sample = 100

Изображение показывает то, что наблюдается с фотонами: протечку света (light leak). Поскольку в mental ray велик радиус (0.5 метра), возможен сбор фотонов, которые отскакивают от другой стороны стены! Это дает яркую полосу в дальнем углу.

С другой стороны, изображение достаточно хорошее и за короткое время.

Следующий шаг состоит в увеличении числа фотонов.

9. Ввод Maximum Num. Photons Per Sample = 1000 и визуализация.

Maximum Num. Photons Per Sample = 1,000

Изображение гладкое, но выглядит смытым.

Дальнейшее увеличение числа фотонов не повысит качество.

Во всей сцене только 10,000 фотонов. Внутри круга радиуса 0.5m не более 1,000 фотонов. Для увеличения их числа можно было бы увеличить радиус. Даже при запросе в 1,000,000 не найдется больше. Для увеличения их числа следовало бы увеличить радиус.

Изображение с радиусом 0.5m и 1,000 фотонов выглядит гладким, но утратило детали.

Как их добавить? Следует сделать два шага: Во-первых, вбросить больше фотонов в сцену. Это позволит снова уменьшить радиус, что увеличит число деталей.

Это будет кратко описано следующими тремя изображениями. Цель состоит в увеличении понимания влияния плотности фотонов на качество изображения.

Во-вторых, следует добавить FG, что часто является наилучшим решением. Стратегия “1/2” при добавлении фотонов используется для общего распределения света, а для деталей AO.

Серебряное правило для фотонов: Вбрасывать в 4 раза больше фотонов от источника при уменьшении радиуса в 2 раза. Это оставит примерно это же число фотонов в круге.

10. Визуализация трех изображений:

• Light Properties > Average GI Photons per Light=40000 при радиусе 250mm (0.25m).

• Average GI Photons per Light = 160000 при радиусе 125mm (0.125m).

• Average GI Photons per Light = 640000 при радиусе 70mm (0.07m)

  radius 0.25m, 40k photons	radius 0.125m, 160k photons
  radius 0.07m, 640k photons