Interiér výkresu štýlu Loft kreslený pomocou počítačovej grafiky
Pozrite sa na fotku vyššie. Možno, že niekto je veľa prekvapený, ale pred nechcete fotografovať ako by sa mohlo na prvý pohľad zdať, a maľoval obrazy. Ako bolo možné dosiahnuť taký realismus? To je niečo, čo sa bude venovať nášmu aktuálnemu článku.
Ak ste práve začal objavovať svet 3D modelovanie, materiál môže byť užitočné pre vás. Nemusí to mať čo robiť s druhým, ale pre všeobecný vývoj je možné čítať článok. Takže, ako by mohol umelca urobiť taký interiér osvetlenia vray.
Čo je VRay
Najjednoduchšie programové primitivy bez osvetlenia
Iste už viete, tieto programy pre 3D modelovanie ako 3ds Max, Maya, Blender a podobne. Osvetlením prvej z nich sme dokonca nejako vydali malú lekciu.
V tomto článku sme hovorili trochu o vykresľovanie scény vo svojich príkladoch pomocou nástrojov zabudovaných do programu, ale ak si pamätám, že údaje v našich scénach nie sú nakreslené realisticky. Vystavené svetlo, aj keď malo mnoho vlastností súčasnosti, ale to nestačilo.
Tie isté primitivy s textúrami a osvetlením VRay
Aby sa obraz skutočne realistické renderer pomocou aplikácií tretích strán (vizualizátory) prostrediach, ako sú tieto: finalRender, mentalRay, brasil r /s a hrdinom našej recenzii - 3ds max Vray. VRay je najobľúbenejší program, môžeme dokonca povedať, že jeho popularitaDosť všetkých ostatných vizualizátorov v kombinácii. A najzaujímavejšie bolo, že jadro programu bolo vyvinuté niekoľkými ľuďmi.
Táto render zostáva na vrchole popularity vzhľadom k tomu, že jeho výpočty používajú najpokročilejšie metódy. Jeho základom je úplne Monte Carlo. Okrem toho má tento program dodatočné technické výhody, ktoré jej poskytujú rýchlejšie výpočty v porovnaní so súpermi.
Zásady vizualizátora
VRay - nastavenie osvetlenia
Ako všetci vieme, naše vizuálne vnímanie závisí od sveta okolo nás. Bez neho, či zákon mení svoje rozdelenie alebo len spektrum žiary, úplne by sme zmenili náš pohľad na svet okolo nás.
Podstatou ľubovoľnej aplikácie činí - výpočet parametrov svetla, farby a svetla v ľubovoľnom bode na trojrozmerné scény. Úloha nie je naozaj jednoduchá a vyžaduje obrovskú výpočtovú silu moderných procesorov a grafických kariet. Preto všetko, čo vidíme dnes v 3D grafike, je výsledkom dlhodobého vývojového vývoja.
vray interiérové osvetlenie: vytváranie 3D scény
Ale poďme všetko o poriadku.
Osvetlenie zo svetelných zdrojov, ktoré sú v priamej zorné pole, je prvou vecou, ktorú ste sa naučili vypočítavať pri vykreslení.
- Podstata jednoduchého svetla v priamke spadá na nejaký objekt na vytvorenej scéne.Tento model výpočty nechá vytvárať tieňovanie a zvýraznenie Fong, čo umožňuje vykonávať výpočty hladké farebné rozsahypovrch a vykonajte zrkadlový podsvietenie.
Výsledok osvetlenia Fong
- V budúcnosti, toto sfarbenie dostal niekoľko modifikácií, Torrent, Lambert, Blynn a ďalšie.Sú to denné aj naďalej základom pre výpočet rovno a keď mám určité zlepšenie. Konkrétne:
- Účtovanie o veľkosti zdroja svetla v priestore, ktorý nám umožnil získať mäkkú hranou na tiene v osvetlených predmetov;
- Príspevok vzdialenosť od svetelného zdroja do osvetleného predmetu, čo umožňuje presne určiť slabé osvetlenie na ceste
Pomoc! V korekcii zákon o kvadratickej útlme intenzity šíri lúč svetla zo vzdialenosti.
Ďalšia vec pidkorylosya programy vyzualyzatorov - zrkadlový obraz objektu na scéne okolitých predmetov, rovnako ako jeho transparentnosť
- Na výpočet týchto parametrov vývojári vytvorili metódu sledovania lúčov. Podstatou tejto metódy je, že program vypočíta priechod svetelných lúčov (s lomu) od fotoaparátu, vrátane všetkých predmetov, ktoré sa stretne, vrátane vlastností ich povrchov (tj, priehľadnosť, zrkadlá).
- Zistilo sa, že táto metóda je účinnejšia, pretože spracováva nielen lúče, ktoré dosiahli fotoaparát. V dôsledku toho sa v osvetlení predmetu zapojili všetky okolité objekty.
Tip! Takéto výpočty sú už veľmi silnénačítajte počítačový hardvér. Ak sa rozhodnete precvičovať scény s takýmto osvetlením, váš systém musí mať aspoň dobrý štvorjadrový procesor s normálnou frekvenciou a podporu pre pokyny AVX. A v ideálnom prípade je to mocné multi-závitové monštrum, buď i 7 alebo Ryzen 5 alebo 7.
Princíp metódy sledovania lúča
- Pri prvých metódach sledovania lúčov však bol charakteristický tuhší obraz - objekty mali príliš jasné odtiene a farby, ktoré nezodpovedali reprezentácii prirodzeného svetla.
- Na vyriešenie problému bola vyvinutá iná metóda, nazývaná DRT (trasovanie distribučných lúčov). Jej podstatou spočíva v tom, že na každom priesečníku lúč trasovaný pozdĺž jeho trajektórie s rôznymi povrchmi, z ktorých každý bod potom rozširuje nie len niekoľko lúčov. Tento zložitý proces je niečo ako reťazová reakcia.
- DRT umožňoval rozmazané odrazy objektov a ich lom, ale objem fyzických výpočtov narástol mnohokrát. Táto metóda je vložená vo VRay v Lesklom parametri, vlastnosti odrazu a lomu materiálov.
osvetlenie interiéru
Tretím prvkom osvetlenia objektu bol výpočet rozptýlených viacnásobných odrazov svetla v okolitých objektoch. Podobný efekt v reálnom živote môžete vidieť, ak si pred sebou položíte dve zrkadlá a pozriete sa na jednu z nich.
- Prvou metódou tohto výpočtu bola metóda rádiozity. Dnes je to isté, ale vo väčšine prípadov ustúpil pokročilejším metódam Monte Carlo a výpočtom fotonických máp.
- Metóda fotonických máp pre každý objekt na javisku vytvára samostatnú databázu, v ktorej je uložený každý kontakt povrchu s virtuálnymi fotónmi - zaznamenávajú sa smerové a fotónové energie, ako aj súradnice kolízie. V tomto prípade fotón znamená určité množstvo svetelnej energie šíriacej sa zo zdroja svetla v určitom smere.
- Získané údaje sa používajú na odhad, koľko osvetlenia objektu je spôsobené rozptýleným rozptylom svetla na okolitých plochách.
Fotografická karta pôvodne vygenerovaná vykresľovačom
Zaujímavé vedieť! Všetky vykresľovania, ktoré používajú metódu fotonickej karty na výpočty, vykonávajú výpočty v dvoch fázach. V prvom rade sa uskutoční stopa fotónov zo zdroja svetla na všetky povrchy v rámci scény a vytvoria sa fotónové mapy. Na druhom mieste sa stopa počíta v opačnom smere od kamery a mapy získané skôr sa používajú na výpočet parametrov difúzneho svetla.
Poslednou súčasťou 3D osvetlenia je výpočet svetelných efektov, ktoré sú výsledkom rôznych refrakcií a odrazov (zaostrovania a rozostrenia) z rôznych povrchov.
Hlboký účinok na príklade priehľadného skleneného jablka
Tieto účinky sa nazývajú žieravé účinky. Banálny príklad života môže slúžiť ako jednoduchý objektív, ktorý môže prechádzať lúčmiposlať jeden bod
Na výpočet podobných efektov sa môže použiť fotónová mapa, ale vyžaduje sa miestna mapa s veľmi vysokou hustotou, takže sú vytvorené iba vtedy, keď je to absolútne nevyhnutné.
Skoro zložité
Teraz poďme trochu chváliť náš mozog, zhŕňa všetky vyššie uvedené:
- Osvetlenie ľubovoľného bodu v modernej 3D scéne nie je nič iné ako súčet uvedených štyroch komponentov. Aby bolo možné vykonať úplný a presný výpočet osvetľovacieho bodu scény, musí program vypočítať všetky svetelné lúče prechádzajúce vo všetkých smeroch.
- V tejto súvislosti je nevyhnutné integrovať osvetlenie do pologule, ktorá obklopuje tento bod, ak bod patrí nepriehľadnému povrchu.
- Ak povrch prejde cez samotné svetlo, osvetlenie bude integrované do sféry.
- S cieľom vytvoriť osvetlenie v programe komplexné integrály, ktoré opisujú všetky komponenty naraz a konkrétnejšie: sú konštruované funkcie zdrojov osvetlenia, vlastnosti odrazu a lomu, vrátane difúzie.
- Všetky funkcie týkajúce sa odrazov a refrakcií sú často zoskupené do jednej skupiny nazývanej BRDF (obojsmerné mapovanie a funkcia rozloženia premeny). Tieto integrály nemajú presné analytické riešenie, preto sa na ich výpočet používajú rôzne metódy.
Výpočty integrálnej metódy Monte Carlo
Jednou z hlavných metód na hľadanie integrálnych hodnôt je metóda Monte Carlo používaná väčšinou renderovtrojrozmerná grafika a skutočne sa stala "de facto" metódou. Jeho podstatou je určiť hodnoty integrálu ako súčet určitého počtu integrálnych funkcií.
Vyberá ich náhodným spôsobom, to znamená, že základnou zásadou tejto metódy sú pravidlá výberu požadovaných hodnôt z obrovského množstva údajov, ktoré určujú presnosť a rýchlosť výpočtov. Subintegrálne funkcie, ktoré sú vybraté touto metódou, sa nazývajú vzorky.
Napriek masívnemu rozšíreniu má táto metóda významnú nevýhodu, a to, že riešenia majú pomalú konvergenciu. To znamená, aby sa zvýšila kvalita vypočítaných údajov, čo znamená nárast počtu zainteresovaných vzoriek, čo výrazne ovplyvňuje množstvo výpočtovej techniky a zapojený výkon počítačov.
Zaujímavé vedieť! Ak chcete zvýšiť kvalitu obrázka dvakrát, potom budete musieť vzorky aplikovať štyrikrát viac. V praxi sa nízka kvalita výpočtov vylieva vo forme rôznych hluku a artefaktov.
Proces vizualizácie najjednoduchšej scény
Spôsob použitia fotonickej karty v skutočnosti navrhnuté ako alternatíva k metódy Monte Carlo pri výpočte rozptýlené osvetlenia (táto metóda sa používa v mental ray). Toto rozhodnutie je odôvodnené, pretože sa tým zvýši rýchlosť a presnosť výpočtov, ale existujú aj nevýhody spojené s veľkými nárokmi na pamäť systému a ťažkosti reflexných uhlov kĺbov a hranice osvetlenej plochy.
Jadro programu VRay je založené len na metóde Monte Carlo a na fotónemapy používa ako doplnok, na rozdiel od iných vizualizátorov.
Presnejšie ide o tento prípad:
- Metóda Monte Carlo vypočítava prvú difúznu refraktáž, teda lúče, ktorá klesá na vypočítanom bode, pričom jej dráha už bola odrazená od zahraničného subjektu.
- Od druhého odrazu sa môže použiť metóda fotonických máp, hoci to nie je vždy prípad.
V permanentnej terminológii sa prvý odraz lúča svetla (reoperácia) nazýva Prvé difúzne skákanie a zvyšok - sekundárny skáka (sekundárne výbuchy).
Toto riešenie je dosť racionálne, pretože väčšina difúzneho svetla je tvorená druhým odrazom - ostatné nie sú tak ovplyvnené intenzívnym tlmením veľkého množstva difúznych odrazov. Z tohto dôvodu VRay poskytuje presnejšie výpočty a preto obraz vysokej kvality ako iné vizualizátory
Základné parametre riadenia VRay
V tejto časti sa pozrieme na hlavné body, ktoré sa podieľajú na nastavení parametrov tohto rendereru. Pokyny na nastavenie vnútorného osvetlenia vlastnými rukami nebudú vray dát, pretože tento materiál je väčšinou teoretický. Ponúkame vám však niekoľko fotiek, aby ste si mohli lepšie predstaviť, kde sú nastavenia a ako ovplyvňujú scénu.
Budeme zvážiť praktickú stránku použitia VRay v jednom z budúcich článkov, keď sa váš submisívny sluha stane normálnym a výkonným počítačom vhodným pre tieto účely. Potom to budeZvažované a počítačový hardvér, optimálne pre takéto riešenia.
VRay: vzorkovač QMC
Začneme s parametrami, ktoré určujú vlastnosti metódy Monte Carlo. Sú umiestnené na karte vzorkovača QMC.
Ponuka nastavení parametrov Monte Carlo
Tu uvedené parametre ovplyvňujú, aké vzorky sa použijú pre všetky výpočty.
Všetko v poriadku:
- Lock to pixels - Táto položka sa používa na odstránenie rozmazania pixelov v animácii. Ak je značka začiarknutá pred položkou, vytvorí sa pevná väzba pre obrazové body tak, aby sa ich hodnoty na susedných rámoch nezmenili. Vzhľadom na to, že metóda Monte Carlo je do určitej miery náhodná, hodnoty získané z nej sa môžu mierne líšiť. Ak však potrebujete obraz spracovať staticky (stacionárne), tento parameter sa môže vypnúť.
- Úprava účinkov na konečný výsledok alebo vzorkovanie dôležitosti - pokúsime sa čo najjednoduchšie opísať princíp práce. Faktom je, že vzorky sú vypočítané nielen v oblastiach sféry a hemisféry nad vypočítaným bodom. Môžu mať geometrické znázornenie vo forme odberových lúčov, emitovaných z určitého bodu. Táto metóda uplatňuje princíp významu vzorky pre konečný výsledok.
- Ak vzorka vzorky má malú alebo úplne nulovú hodnotu, výpočty v tomto smere sa zastavia a naopak. Suma nastavuje intenzitu programu na použitie tejto metódy. Ak sa teda jeho hodnota rovná 1 (maximálne je predvolené), potom skontrolujteodovzdáva každú vzorku a ak je nula - výber sa úplne vypne.
Z tohto dôvodu je zrejmé, že použitie dôležitého odberu vzoriek bude mať priaznivý vplyv na rýchlosť výpočtu, pričom bude zachovaná dobrá kvalita obrazu. Niekedy sa však kvalita výsledkov z dôvodu náhodnosti tejto metódy zhoršuje a na vyriešenie situácie sa táto funkcia môže vypnúť. Preto zvýšte hodnotu len vtedy, ak neovplyvní kvalitu.
Výsledok kvalitnej scény
- Prispôsobenie hodnotami vzorky alebo predčasným ukončením(Predčasné vymazanie) je ďalším bodom , pomocou ktorého VRay môže analyzovať veľkosť vzorky a prerušiť proces, ak sú tieto hodnoty rovnaké alebo blízke hodnote. Význam je jednoduchý - ak sa hodnoty nelíšia, stopovanie sa preruší a použijú sa priemerné hodnoty, ktoré sa odpočítajú od už prijatých hodnôt. Ak je rozdiel hodnôt vysoký, potom viac výpočtov vezme veľa vzoriek.
- Suma(predvolená hodnota: 0,85) ovplyvňuje intenzitu použitia metódy: 0 - metóda je vypnutá; 1 - používa sa minimálny počet nosníkov. Pre lepšiu kvalitu by mal byť tento parameter vypnutý, ale namiesto toho dostanete predĺžený čas vykreslenia scény.
- Min vzoriek- táto podpoložka zodpovedá za čo najmenší možný počet vzoriek.
- Prahová hodnota hlukuje parameter, ktorý určuje, či je kvalita pôvodného obrazu postačujúca, porovnaním generovaných výsledkov so sebou samým. Ak rozdiel prekročíšpecifikovaná hodnota, potom sa použijú ďalšie vzorky a naopak - výpočty sa zastavia. Tento parameter, dokonca aj podľa názvu, priamo ovplyvňuje kvalitu obrazu. Zvyšovanie hodnoty pridáva k obrazu šumu a znižuje rýchlosť vykresľovania.
Všetky opísané parametre umožňujú spoločnosti VRay rozhodovať o kvalite a množstve vzoriek, ktoré sa majú použiť, čo výrazne ovplyvňuje konečnú kvalitu.
Hluk bez obrazu
Nepriame osvetlenie VRay (GI)
Ponuka nastavení globálneho osvetlenia
Takéto titulky ľahko uhádne, toto menu ovláda základné nastavenia osvetlenia vo VRay. Tento vykresľovač môže vypočítať každý zo štyroch komponentov osvetlenia jednotlivo a v prípade potreby môže byť nakonfigurovaný alebo úplne odpojený.
Hlavné nastavenia sú na karte Indirect Illumination (Indirect Illumination), na želanie, System (Systém) a ďalšie. Poďme krátko analyzovať nepriame difúzne osvetlenie a jeho konfiguráciu.
Základné nastavenia
A tu VRay ponúka možnosť vybrať si z troch dostupných metód výpočtu: Priamy výpočet, Irradiance map, Globálna fotónová mapa (fotónové mapy). A hneď je tu možnosť rozdeliť difúzny odraz na dva - prvý a následný odraz.
Preto sa už to už spomínalo. Pre výpočet difúznych výbuchov možno použiť štyri kombinácie týchto metód.
Vytvorenie metód reciprocity
- Priama kompilácia (DC) alebo Brute Force (brutálna sila) - použije metódu Monte Carla na výpočty. položka Subdivsudáva počet zapojených vzoriek.
- Prvá kombinácia je priama + priama. Jeho aplikácia zaisťuje rovnomerné rozloženie na ceruzku, bez rozmazania. Scéna však robí veľmi dlhú dobu.
- Napríklad, ak nastavíte hodnotu subdivs 50 pre prvé a následné doskokov, počet vzoriek v jednom bode sa rovná 2500, že počet bodov bude rovnaké, pretože každý z nich je jeho 2500 vzoriek, a tak ďalej, kým sa neozve obmedzenia QMC. Len si predstavte množstvo tohto toku údajov, ale preto, že by ich systém mal vypočítať všetky.
- V Vray počtu odrazov štandardne nastavená na 1, čo výrazne znižuje množstvo potrebných výpočtov.
- V tejto metóde je tu jedna nevýhoda, pretože sa používa len zriedka. Pretože výpočty sa vykonávajú pre každý jednotlivý bod, na obraze sa objaví šum. Zbaviť je možnosť subdivs len zvýšiť, ale ako už viete, okamžite zvýšiť dobu renderovanie.
Nastavenie parametra Subdivs
Ďalšou možnou kombináciou metód je dc + fotónová mapa. V tomto prípade sa sledovanie lúčov vykonáva len pri prvom odskoku. Ďalšie osvetlenie je založené na údajoch fotonických máp. Táto metóda vizualizácie je oveľa rýchlejší a ešte presnejšie, ak je hustota fotón mapuje dosť.
Mapa ostrosti
Nastavenie svetelnej mapy
Táto metóda je významne odlišné od predchádzajúcej, tak, vypočíta všetky body na obrázku, alen niektorí Ďalšia konštrukcia obrazu sa vypočíta metódou interpolácie z nájdených bodov a vytvára sa ľahký gradient. Body sú definované v danom polomere - ich veľkosť závisí od parametra Interp, ktorý vám umožňuje vykonávať výpočet len tam, kde je potrebný v aktuálnom okamihu.
Zaujímavý výber bodov, v ktorých sú merania vykonané pre zostavenie svetelnej mapy. Tento proces sa uskutočňuje v etapách, počnúc najmenším rozlíšením spracovávaného obrazu a končiac na maximum.
Tieto parametre sa zobrazujú v rýchlostných bodoch Min a Max. Zadané hodnoty sú stupňom dvoch, teda 2 zodpovedajú a 0 je jednotka.
Výpočet sa uskutočňuje postupne, pričom kvalita obrazu sa stáva čoraz viac:
- Nasledujúce položky, ktoré nás zaujímajú, sú Clr.thresh, Nrml.thresh a Dist. mlátenie. Tu sú špecifikované hodnoty farby (osvetlenie): hraničná, normálna a priestorová poloha.
- V podstate je to naša svetelná mapa.
- Počas konečnej vizualizácie sa všetky údaje berú zo zloženej mapy na maximálnu kvalitu, zatiaľ čo zvyšok sa vypočíta interpoláciou.
- V rovnakej fáze môžu byť zahrnuté aj ďalšie body. Aktivácia tohto procesu v rastlinách supersamplingu, ktorá má svoj vlastný význam pre osvetlenie pixelov je niekedy líši od svetlo kariet.
- Ak sú tieto hodnoty nižšie, začne sa hľadanie ďalších bodov. Z tohto dôvodu je možné vyvodiť záver, že vo fáze nastavenia svetelných máp je možné zjednodušiť nastavenie supersemplingpožadovanú kvalitu obrazu. Toto sa vykoná pred začiatkom konečnej renderácie.
- Preto je kombinácia metód ožarovania mapa + fotónová mapa považovaná za najpružnejšiu pri nastavovaní nadmerného odberu vzoriek.
Vytvorí render trojrozmerné prostredie
Metóda výpočtov so svetelnou mapou sa vykonáva oveľa rýchlejšie ako DC, bez straty kvality obrazu. Tento výpočet je jedným z najzaujímavejších nálezov programu Vray. Mental Ray má tiež metódy pre výpočet podobnými výsledkami kvality, ale vykoná výpočet bez výpočtu zmeny v geometrii a farby, a aby mohli súťažiť s Vray musieť zvýšiť počet bodov, ktoré nevyhnutne ovplyvní rýchlosť vykresľovania.
ožiarenie mapa + fotón mapa - najrýchlejší a kvalitatívne spôsob výpočtu svetla v scéne, a že sa používa vo väčšine prípadov. Existujú však situácie, kedy sa jeho aplikácia stáva iracionálnym.
Napríklad výpočet nočným osvetlením, čo nie je dosť fotóny, alebo v prípade, že materiály boli osvetlené rozptýlené osvetlenie. Potom sa výpočet stáva nekonečným, bez toho, aby priniesol žiadne výsledky. V takýchto situáciách je lepšie používať najnovšiu kombináciu - mapa ostrosti + DC.
Stručne zhrňujeme. Tento článok bol celkom jednoduché, a tak sme sa snažili nedošlo k preťaženiu terminológii a jemnosti materiálu, ale doteraz tento proces práce s Vray neboli zverejnené. Prispôsobiť vonkajšie Vray osvetlenie alebo iné scény, ktoré nie je dosť, ale to nie je prekvapujúce, pretože ľudia študovať vlastnosti týchto programov po celé roky.
PreAk chcete lepšie porozumieť tejto téme, odporúčame vám sledovať video. Napokon, dodajme, že praktické využitie VRay bude podrobnejšie uvedené v ďalšom článku o tejto téme, ktorý sa určite stane v budúcnosti.
