Global Photons Sampling - Глобальные Фотоны Сэмплинг

В этом уроке мы будем рассказывать о распределении фотонов. Фотоны могут показаться сложными для изучения, но когда вы поймете принципы, фотоны будут первым что вы настроите в GI Сейчас вы можете открыть сцену из предыдущего урока, это хороший пример действия фотонов.

Вот эта сценка.

 

Просчитанное изображение без включения ГИ

 

Фотоны: Что это такое и как они работают ?

Для получения быстрого светового решения, мы будем использовать чистое фотонное распределение (photon mapping). Множество различных настроек и опций может сначала подавить вас, но отрегулировав их один раз, вы удивитесь, насколько они просты.

Внизу находится свиток "Brazil: Photon Map Server" окна Render Scene.

Из всех опций, [Photons in Estimate] и [Max Search Radius] наиболее важные. Эти настройки контролируют как происходит подсчет фотонов для любых точек(в нашем случае , это будет per-pixel, с настройкой shade rate - 0/0, но неволнуйтесь, это достаточно быстро).

(для тестовых рендеров вполне подойдут настройки  shade rate - 4/-1)

Текущая Фотонная карта - "Current Photon Maps"
Здесь в списке только 2 настройки Global и Caustic. Вам нужно просто выбрать, что вы хотите использовать: настройки global photon, или caustical photon. В нашем уроке это будут только Global.

Отскок Фотонов - "Photon Bounces"
Это контроллер количества откоков фотона, которые он может сделать. Глубина Рассеяния - [Diffuse Depth] величина позволяющая световому потоку отскакивать от освеженной поверхности (например белой ровной стены). Глубина Отражения - [Reflected Depth] - количество отскоков отражения фотона, Глубина преломления [Refracted Depth] количество отскоков преломления фотона, могут быть global caustics, а также caustics генерируемые освещенными поверхностями.

Общие Параметры - "Common Parameters"
Опция [Active] просто активирует/деактивирует просчет фотонов, даже если источник света настроен испускать фотоны, деактивация блокирует испускание.

Степень Сияние - "Irradiance Estimate"
Когда просчитывается световой образец с фотонами, эти настройки вступают в игру. Для задания светового образца, одно или два условия должны быть выполнены, или световой образец не будет засчитан в финальную карту (final map)(будет черным). Каждое число фотонов должно быть собрано в [Photons in Estimate], или все фотоны должны быть собраны в [Max Search Radius]. В случае когда радиус фотонов слишком мал, или число испускаемых фотонов недостаточное, образец будет черным. Если величина числа фотонов в настройке search radius больше,чем величина photons in estimate, будет собрано то число фотонов которое указано в настройке photons in estimate. Настройка [Energy Multiplier] контролирует интенсивность излучения самих фотонов.

Фильтрация - "Filtering"
В основном используется для бликов. Это делает границы фотонной карты более явными. [Enable] активирует filtering.

И еще одна важная часть, свиток "Photon Maps" в настройках источника  светаbLight

Снова большой свиток, и несколько различных общеиспользуемых характеристик. Тип фотонной карты - "Photon Map Types" Очень сходна с настройкой "Current Photon Maps" в свитке"Brazil: Photon Map Server" окна (Render Scene), вы просто выбираете тип фотонов, Global или Caustic. Генерация Фотонов - [Generate Photons] Активация/Деактивация излучения фотонов. Даже если здесь вы активируете и настроите ее, излучения фотонов не будет, пока вы не активируете излучение фотонов в окне render. Опция [# photons] определяет количество излучаемых фотонов, определяется размерами сцены. Настройка [Power] - сила с которой фотоны излучаются. [Tweak Emission Params] Сейчас мы не рассматриваем эту настройку, но если хотите ее изучить, читайте руководство пользователя (reference manual). [View Photons (debug)] То же самое. Фокусировка фотона - "Photon Focusing" Конторль испускания фотонов, сравнимо с регулировкой пятна яркости (hotspot) в источнике света. Используя его, вы сможете управлять большинством ваших фотонов. Однако в некоторых случаях вы можете получить нежелательные результаты. Сейчас прекрасная часть. Первое,зайдите в свиток "Brazil: Luma Server" в окне Render Scene, и активируйте [Enable] в группе "Indirect Illumination" и установите [Bounces] на 1. Затем зайдите в свиток "Brazil: Photon Map Server" и сделайте "Global" текущей фотонной картой, активируйте ее [Active]. Установите [Photons in Estimate] на 32, а [Max Search Radius] на 30. Вернитесь в свиток "Photon Maps" в источнике света bLight и активируйте [Generate Photons], затем активируйте и настройте [# photons] на 30,000. Активируйте - Enable [Independent Focus], затем настройте hotspot и falloff to 30 для отправки всех фотонов по заданному направлению. Нажмите рендер.

 

Не слишком хорошо. У нас еще много недостаточно освещенных мест... Увеличьте [Diffuse Bounces] до 8, и пересчитайте снова.

 

Та же проблема, пересвеченная сцена, слишком много отскоков. Вы можете выбрать 2 варианта, либо изменить интенсивность источника света в сцене, или использовать свиток "Brazil: Exposure / Color Clamping

Чтобы получить правильные световые уровни при понижении exposure, вы можете установить [Maximum Luminance Per Sample] на величину выше, чем 1. Снова, эта величина определяется сценой. Итак [Max Luminance Per Sample] на 2, и [Exposure] на 0.6 см.рисунок ниже

 

Внимание: задний фон стал темнее.

Сцена стала еще более пятнистая. Это результат увеличения настройки bounces и интенсивного источника света, который добавляет контраста в сцену, не пятнистость, только контраст.

Для сглаживания изображения проведем некоторую регулировку. многие думают, что увеличение числа фотонов может значительно сгладить сцену, однако что реально сглаживает, это увеличение значения Max Search Radius]. Это снижает аккуратность просчета фотонной карты, но фотоны не влияют на аккуратность карты, они добавляют аккуратности рассеянному свету. Если вам нужна аккуратность, мы поговорим об этом попозже в этом уроке.

Настройте параметры [Max Search Radius] и [Photons in Estimate], как указано ниже:

[# Photons] 45000
[Photons in Estimate] 1024
[Max Search Radius] 150

 

Результат очень хороший, но как вы можете видеть не имеется никакой "вспышки",там где свет отражается от стены / пола, и свте выглядит не очень аккуратно. Исправить это возможно настройкой называемой Regathering.

Термин "Regathering" относится к методу GI, включающего просчет обоих Photon Mapping и QMC(обычная) техника GI sampling. С помощтю фотонов, QMC образует "правильное направление, откуда приходит свет-- откуда приходят фотоны-- и как результат не только быстрее, чем обычный QMC sampling, но и более аккуратное фотонное распределение. Сейчас однако сцена перенасыщена фотонами для этого, просчте будет слишком медленный. Результата который мы затем увидим, низкая количество фотонов, покрывающих болшую площадь (высокая настройка [Max Search Distance]) дает сглаженный результат, в то времы как число фотонов малое.

 

Для активации regathering, установите [Bounces] в свитке "Brazil: Luma Server" на 2. Затем установите view rate на 4 и пересчитайте сцену.Сейчас мы получили вспышки света от пола. Вы можете поэкспериментировать с настройками undersampling, для получения более сглаженного результата, как на изображении внизу.

Вы можете поэкспериментировать с настройками undersampling, для получения более сглаженного результата, как на изображении внизу. (Настройки на мой взгляд для получения такого результата должны бытьследующими shade rate - 0/0; view rate 15; Bounces в свитке "Brazil: Luma Server 2)

На изображении выше имеется проблема с regathering, и photon mapping вообще. В углах, обычно, вы можете заметить свет, где его не должно быть. Это распространенная проблема, и единственный способ это обойти увеличить photon count, однако, это увеличит время рендеринга.В заключение, вы можете потратить много времени изучая фотоны, и если использовать их корректно, вы можете получить результаты как при "regular" QMC GI rendering.

Наслаждайтесь!