MentalRay Global Illumination

Transkrypt

1 MentalRay Global Illumination Witam, w tym tutorialu opiszê zak³adkê Global Illumination w renderze MentalRay jako e wiele osób na mo e mieæ z tym problemy. Tutorial kierujê g³ównie do osób pocz¹tkuj¹cych. Czym jest Globalna Illuminacja? Jest to inaczej rozpraszanie œwiat³a po naszej scenie - tak, aby rozœwietliæ miejsca gdzie nasze œwiat³o, np. s³oñce bezpoœrednio nie pada. Popatrzmy na rendering: kolorem zielonym zaznaczy³em miejsce gdzie nasze œwiat³o - s³oñce pada dobitnie. Pozosta³e obszary s¹ rozœwietlone w³aœnie poprzez Globaln¹ Illuminacjê. Nale y zadaæ tutaj pytanie: w jaki sposób MentalRay rozprasza nasze œwiat³o w GI? I tutaj nale y wspomnieæ o Fotonach. Z lekcji fizyki wiemy e to porcja œwiat³a, nios¹ca ze sob¹ pewn¹ iloœæ energii, która potrafi w skoñczonoœæ odbijaæ siê od powierzchni zarazem przejmuj¹c (w zale noœci od natê enia œwiat³a) jej kolor. MentalRay dzia³a podobnie - rozprasza po scenie fotony, które generuje Ÿród³o œwiat³a (np. mr_areaspot), które odbijaj¹c siê od powierzchni którym nadaliœm ró ne materia³y przejmuj¹ ich kolor. Aby rozjaœniæ troszkê umys³y poka e to na renderingu, w tym przypadku Ÿród³em œwiat³a jest niebo (tak tak, to te musicie uwzglêdniaæ w scenie): Te jasne "plamy" to wlasnie nasze photony, jak widaæ polecia³y w ka dy zakamarek naszej sceny. strona 1/9

2 Czym jest Final Gathering MentalRaya? Jest to g³ówny silnik GI odpowiedzialny przede wszystkim za shading sceny - ciê ko t³umaczyæ takie pojêcia, zobrazujê to na przyk³adzie: Scena oœwietlona jest zwyk³ym skylightem. Na renderingu widzimy cienie które powsta³y w³aœnie od FinalGatheringu - jest to shading, w realnym œwiecie inaczej cieñ powsta³y nie od przys³oniêcia œwiat³a przez inny obiekt, ale od mniejszego zagêszczenia fotonów i utracie ich energii w ciasnych pomieszczeniach, krawêdziach itp. W dwóch przyk³adach widzimy s³abe ustawienia GI (low) oraz wysokie (high) - ró nica jest kolosalna, na wysokich ustawieniach nasze cienie s¹ bardziej wyraÿne i dok³adne. No dobrze, skoro ju wiemy czym jest GI oraz jaki jest sposób rozpraszania œwiat³a mo emy przejœæ do czêœci w której opiszê prosty sposób na przygotowanie oœwietlenia sceny. Chcia³bym zaznaczyæ e dla ka dej sceny charakterystyka ustawieñ œwiat³a bêdzie wygl¹daæ inaczej, ten tutorial ma za zadanie omówiæ podstawowe zasady oœwietlenia sceny za pomoc¹ MentalRaya. Na ruszt wstawimy kuchniê, oœwietlimy j¹ przy pomocy samego nieba - czyli be s³oñca wpadaj¹cego przez okno. Pamiêtajmy o zachowaniu skali sceny - tak aby MentalRay poprawnie wszystko przeliczy³, to bardzo wa ne. Dzbanek nie mo e mieæ kilometra œrednicy [KROK 1] Wa ne jest zrozumienie zale noœci pomiêdzy Photonami MentalRaya a Final Gatheringiem: Photony s³u ¹ nam do rozœwietlenia sceny w ciasnych miejscach, zakamarkach. FinalGathering natomiast symuluje poprawne fizycznie rozpraszanie œwiat³a - mo na powiedzieæ e jest to technika podobna do photonów, lecz o wiele bardziej dok³adniejsza - moim zdaniem zawsze powinniœmy j¹ stosowaæ w naszych scenach w celu uzyskania wysokiego realizmu oœwietlenia od strony fizycznej. strona 2/9

3 Na pocz¹tek pozostawmy FG w spokoju, zajmijmy siê rozproszeniem Photonów. Ustawienia sceny: 2x mr_areaomni w oknach: Parametr Energy - jest to nasza wartoœæ energi rozpraszanych photonów. G³ównie od tego parametru zale y nasza "jasnoœæ" sceny Na poczatek sprawdÿmy wartoœæ Parametr GI Photons - jest to iloœæ photonów wy³apanych przez nasz¹ kamerê, czêsto mylona z ca³kowit¹ iloœci¹ wystrzelonych photonów. Ustawmy na razie na Parametr Decay - jest to wygaszenie energii photonów - tutaj odsy³am do pomocy maxa, gdzie jest to dok³adnie opisane. Dodam e wartoœæ 2.0 oznacza "inverse square" czyli wygaszenie poprawne fizycznie - im d³u ej fotony siê odbijaj¹ tym bardziej s³abnie ich energia. Multiplier œwiat³a - pamiêtajmy, e dla œwiat³¹ nieba musimy koniecznie zmienjszyæ natê enie naszego œwiat³a, eby nie œwieci³o jak promienie s³oneczne - naszym oœwietleniem i tak zajmuj¹ siê photony. Ustawienia zak³adki Global Illumination: Maximum Num. Photons per Sample - oznacza iloœæ z jak¹ photony nak³adaæ siê nas siebie, tzn. e jeden photon mo e uderzyæ w miejsce, w które ju jakiœ uderzy³ ja zawsze ustawiam tutaj wysok¹ liczbê, w celu uzyskania g³adkich rezultatów. Maximum Sampling Radius - jest to nic innego jak rozmiar jednego photona. strona 3/9

4 Nasza scena jest bardzo ciemna, wynika to z s³abej wartoœci energy œwiat³a. Zwiêkszmy j¹ do : No piêknie, widzimy w koñcu nasze photony! Jednak scena nadal jest zbyt ciemna, a dodatkowo nasze photony maj¹ ustawiony za ma³y rozmiar - render jest zbyt plamisty. A mo e mamy za ma³o photonów w scenie i nie docieraj¹ one wszêdzie? Mo emy to ³atwo sprawdziæ. W zak³adce Processing ustawieñ rendera, w sekcji Diagnostic mo emy ustawiæ opcjê sprawdzaj¹c¹ gêstoœæ photonów na scenie (Enable Photon > Denesity) strona 4/9

5 wykonajmy rendering diagnostyczny: 1 Niebieski kolor oznacza znikom¹ iloœc photonów, a czerwony du ¹ ich iloœæ. Najlepiej jakby nasz test by³ w kolorach zielonoczerwonych, tutaj przewa aj¹ kolory niebieskie - wniosek jest jeden: za ma³o photonów!!! Zwiêkszmy wiêc ich iloœæ w ustawieniach œwiat³a do : 2 Render diagnostyczny: Myœle, e teraz wartoœæ jest odpowiednia. Teraz pozosta³o nam jeszcze zwiêkszyæ energiê photonów oraz troszkê ich radius: ENERGY: Radius: 10cm 3 Uzyskany efekt jest dla nas zadowalaj¹cy - rozœwietliliœmy ciemne miejsca i pozbyliœmy siê jasnych plam na renderze. (Fakt troszke tych plam zosta³o, ale to juz za³atwi Final Gathering, o którym bêdzie mowa w nastêpnej czêœci tego tutoriala. Dla wyjasnienia - uzyskany obraz na ostatni renderze nie jest finaln¹ solucj¹ oœwietlenia dla sceny - ma ona na celu jedynie rozœwietlenie naszych zakamarków. strona 5/9

6 Final Gathering FG stworzone zosta³o jako dope³nienie Globalnej Illuminacji realizowanej na photonach oraz w celu dok³adniejszego odwzorowania w scenie shadingu (czym jest shading GI >>> Patrz wy ej - rendering low/high GI shading). Dope³nienie to realizuje siê w nastêpuj¹cy sposób: - redukcja "dark korners" czyli zaciemnionych miejsc oraz kantów - redukcja noisa powsta³ego po wykorzystaniu photonów Oczywiœcie FG mo emy u ywaæ równie bez wykorzystania Photonów - wtedy fg bêdzie realizowa³o g³ównie shading GI. Na jakiej zasadzie jest przeliczany FinalGathering? Pierwszy pre-proces to zbadanie przez fg z³o onoœci siatki na scenie - to jak dok³adnie ma siê odbywaæ to "badanie" ustalamy poprzez ustawienie min/max radius o czym bêdzie mowa dalej. Nastêpnie, ju podczas g³ównego renderingu sceny w miejscach gdzie obiekty wymagaj¹ "dosamplowania", czyli dok³adniejszego odwzorowania shadingu GI, FinalGatherin dodaje wiêcej sampli. Tak w ogromnym skrócie mo na opisaæ dzia³anie FG. W takim razie jak ustawiæ Final Gathering w naszej scenie? Przyjrzyjmy siê owej zak³adce: Samples - jest to jakoœæ samplowania z jak¹ pracuje FG Filter - jest to interpolacja sampli FinalGatheringu - standardowo wartoœæ 1 oznacza delikatne wyg³adzenie shadingu, wartoœci wy sze jeszcze bardziej wyg³adzaj¹ shading kosztem utraty kontrastu sceny Radius/min Radius - s¹ to zakresy samplowania FG, mo na zobrazowaæ to nastêpuj¹cym diagramem: Zakres naszego samplowania oznacza jak wielki ma byæ obszar gdzie dodane zostan¹ dodatkowe sample FG - im mniejszy jest ten zakres tym shading bêdzie dok³adniejszy. Standardowo zakres ten ustawiony jest na oko³o 10% naszego boundingboxa sceny, warto zmniejszyæ ten zakres w celu uzyskania lepszych rezultatów. Opcja Radii in pixels oznacza ustawiania w zakresu max/min wed³ug pixeli (bez tej opcji zakres jest ustawiany wg domyœlnych ustawieñ jednostek miary sceny, w ka dym b¹dÿ razie polecam opcjê ustawiania parametru wed³ug pixeli) strona 6/9

7 Jak ustawiaæ radiusy FG? To zalezy od naszej sceny: - je eli mamy skomplikowane, szczegó³owe siatki, ustawiamu ma³e radiusy FG - jezeli nasza scena nie jest zbyt skomplikowana i nie mamy w niej gêstej, szczegó³owej siatki - nasze radiusy mog¹ byæ wiêksze Fast Lookup - ta opcja przelicza informacje potrzebne do przyœpieszenia procesu dodania sampli przez FG oraz przyœpiesza finalny rendering. Preview - po zaznaczeniu tej opcji nie wyst¹pi pre-proces liczenia FG, od razu bêdziemy widzieli jak renderuje siê scena. Czesto mo na wykorzystaæ tê opcj¹ do szybkiego podgl¹du realizacji FinalGatheringu. Jest taka zasada: Preview mo emy wykorzystaæ do podgl¹du FG jeœli mamy ustawiony du y zakres radiusów FG, a jeœli mamy te zakresy bardzo ma³e, opcji preview mo emy u yæ nawet do renderowania finalnego obrazku. Mapê FinalGatherinu mo emy podobnie jak mapê photonów zapisaæ do pliku - opcja Use file (jeœli mamy zaznaczone rebuild - za ka dym razem fg bêdzie przeliczany na nowo) Przygotujmy zatem FinalGathering dla naszej sceny: Na pocz¹tek ustawmy 100 sampli oraz zakres radiusów max:50, min:5 (czêsto wartoœæ min ustawia siê na 10% wartoœci max, ale to nie jest sztywna zasada). Zaznaczmy równie opcjê preview - takie ustawienia zakresu max/min s¹ bardzo wysokie, akurat w naszej scenie s³u ¹ do podgl¹du, gdy mamy dosyæ skomplikowan¹ siatkê w niektórych miejscach) Na naszym podgl¹dzie widzimy, e scena jest doœwietlona i nie zawiera skrajnie ciemnych miejsc - czyli wszystko gra. W miejscach rogów i zakamarków widzimy plamy powsta³e od FG - dlaczego? ano dlatego e ustawiliœmy dla podgl¹du bardzo wysoki zakres max/min. Mo emy zniwelowaæ ten efekt dodaj¹c wiêcej sampli - powiedzmy 300, oraz zmniejszaj¹c zakres max/min - na przyk³ad. do 30/5. Wy³¹czmy równie opcjê preview - to te pomo e w zniwelowaniu widocznoœci plam, gdy preview przy du ych zakresach max/min nie wyg³adza sampli (przy ma³ych zakresach te tego nie robi, ale jeœli ustawimy dostatecznie ma³e zakresy to nie bêdzie ró nicy pomiêdzy opcj¹ preview a jej brakiem) Pamiêtajmy, e jeœli ustawiamy mniejsze zakresy/wiêcej sampli czas renderingu jest d³u szy. Coœ za coœ, ale nale y pamiêtaæ równie, e jeœli ustawimy zakresy w przedziale 0,1 / 0,02 - czyli bardzo poprawny shading GI, mo emy zejœæ troszeczkê z sampli - czêsto nawet 60 sampli da nam zadowalaj¹ce rezultaty przy nieskomplikowanych scenach. strona 7/9

8 Render: Jak widzimy, plamy znik³y, ale niestety nasza jakoœæ shadingu GI daje wiele do yczenia: strona 8/9

9 Zmniejszmy wiêc zakres do wartoœci bardzo poprawnego odwzorowania shadingu GI - max: 0,1 min: 0,02 oraz ustawmy iloœæ sampli na 100. Mo emy w tym przypadku dodatkowo zaznaczyæ opcjê preview. Zwiêkszmy tak e rozdzielczoœæ renderingu Jak widaæ, teraz jakoœæ shadingu GI jest bardzo wysoka oraz nie widaæ plam. Reasumuj¹c: W tutorialu poda³em techniki dla przyk³adowej sceny. Musimy pamiêtaæ, e nie s¹ to "z³ote ustawienia" - dla ka dej sceny bêdziemy musieli wpisywaæ inne wartoœci zakresów GI, iloœæ sampli, radoius photonów itp. Musimy wykonywaæ du o testów aby uzyskaæ godny rezultat w stosunkowo szybkim czasie. Podana ostatnia wartoœæ zakresu FG - 0,1 0,02 jest naprawdê wysok¹ wartoœci¹, bêdzie siê renderowaæ dosyæ d³ugo. Oczywiœcie mo na uzyskaæ podobny efekt koñcowy z innymi, delikatnie wiêkszym zakresem FG, ale niestety nie mam zbytnio czasu na zabawê, to ju nale y do was w waszych scenach. yczymy powodzenia i szybkich renderów, luminance studio strona 9/9