Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego www.cadprojekt.com.pl
Kliknij na tytuł rozdziału, aby przejść do wybranego zagadnienia RENDERING PROFESJONALNY...3 Algorytm Radiosity (Metoda energetyczna)...3 Diagnostyka i naprawa sceny...4 Parametry Global Illumination...4 Wpływ GI...5 Kontrast GI...5 Ambient...6 Kolory GI...6 Emisja GI...7 Algorytm Final Gathering...7 Algorytm Raytracing...8 Jakość (Raytracing)...8 Odbicia (Raytracing)...8 Załamania (Raytracing)...8 Opcje zaawansowane...9 Diagnostyka sceny...10 Statystyka...10 Możliwość wczytania własnych plików IES...11 Zaawansowana emisja własnego światła...11 Tonacje barwne...12 Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 2
Moduł Renderingu Profesjonalnego to nowoczesne narzędzie służące do generowania zaawansowanej, fotorealistycznej wizualizacji. Jest to moduł dodatkowy do programów CAD Decor i CAD Kuchnie, dostępny w standardzie w naszym najbardziej wszechstronnym programie CAD Decor PRO. Głównym zadaniem Modułu Renderingu Profesjonalnego jest zapewnienie doskonałej jakości wizualizacji, przy niedługim czasie obliczeń. Skrócenie czasu uzyskano dzięki współdziałaniu procesora karty graficznej (GPU) i wielordzeniowej natury nowoczesnego procesora (CPU). Działanie modułu opiera się w głównej mierze na zaawansowanych obliczeniach algorytmów Global Illumination (oświetlenia globalnego): metody energetycznej Radiosity, analizującej absorpcję, odbijanie i tłumienie światła przez różne obiekty i powierzchnie w scenie, niezależnie od położenia obserwatora, metody obliczeń odbić i załamań promieni Raytracing, analizującej promienie trafiające do oka obserwatora. Przykładowa wizualizacja wykonana w Module Renderingu Profesjonalnego W mniej zaawansowanej wizualizacji, bazującej na oświetleniu lokalnym, po uwagę bierze się wyłącznie światło emitowanego przez występujące w projekcie źródła światła. Global Illumination to nowoczesny model oświetlenia, uwzględniający również promienie odbite od ścian, podłóg, sufitów i wszystkich obiektów w scenie. Tylko zastosowanie tej metody pozwala uzyskać naprawdę realistyczny rozkład światła we wnętrzu, co jest podstawowym warunkiem naturalnego wyglądu wizualizacji. Poniżej opisujemy pokrótce nowoczesne rozwiązania, które oferujemy Państwu w tym nowatorskim module. Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 3
Algorytm Radiosity (metoda energetyczna) metoda wyznaczania globalnego rozkładu oświetlenia scen 3D światłem pośrednim, uwzględnia stopień odbijania i pochłaniania światła przez różne przedmioty i materiały, wyliczone parametry są pamiętane przez program i używane do wyświetlania wyrenderowanej wizualizacji w czasie rzeczywistym, poprawia wydajność renderingu, pozwala na uzyskiwanie rzeczywistego wyglądu pomieszczeń, uzyskane efekty są niezależne od położenia obserwatora, proces obliczeń przebiega w dwóch etapach pierwszy to przygotowanie danych do obliczeń, a drugi to cykliczne pokazywanie wyliczonego oświetlenia w wizualizacji, ostateczny wygląd jest osiągany przez stopniowe ulepszanie renderowanej sceny, czas waha się od kilkunastu do kilkudziesięciu sekund. 1. Rozpoczęcie obliczeń Radiosity - scena z oświetleniem bezpośrednim 2. Po upływie 16 sekund obliczeń Radiosity - scena z oświetleniem bezpośrednim i pośrednim 3. Po upływie 60 sekund obliczeń Radiosity - scena z oświetleniem bezpośrednim i pośrednim. Plamy widoczne wcześniej na suficie i ścianach zostały zastąpione przez naturalistyczny światłocień Diagnostyka i naprawa sceny każda scena poddawana obliczeniom rendera musi najpierw zostać odpowiednio przygotowana, służy do tego funkcja reperowania błędów w scenie, takie błędy to głównie odwrócone powierzchnie modeli 3D, wyrysowane w inną stronę, niż przewiduje program, odwrócone powierzchnie powodują błędy w rozkładzie oświetlenia po zapaleniu świateł są znacznie ciemniejsze, niż by to wynikało z rozkładu światła w scenie, i zaciemniają swoje otoczenie (pochłaniają światło zamiast je odbijać), uporządkowanie powierzchni ma kluczowe znaczenie dla wyliczenia prawidłowego rozkładu oświetlenia, w związku z czym funkcja ta jest domyślnie włączona i aktywuje się wraz z rozpoczęciem obliczeń Radiosity. Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 4
1. Wygląd sceny po włączeniu opcji Pokaż odwrócone powierzchnie 2. Obliczenia Global Illumination dla sceny zawierającej błędne obiekty. Wyraźnie widać, że tam, gdzie występował kolor amarantowy, obraz jest bardzo ciemny 3. Obliczenia Global Illumination - scena naprawiona, ciemne plamy zniknęły Parametry Global Illumination po wyliczeniu globalnego rozkładu oświetlenia, użytkownik może dostosować rezultaty do swoich potrzeb i oczekiwań, służy do tego 5 parametrów GI, które można dowolnie zmieniać, niektóre jeszcze w trakcie trwania obliczeń Radiosity, są to: Wpływ GI, Kontrast, Ambient, Kolory GI oraz Emisja GI, opisane poniżej, dzięki ich użyciu można jeszcze udoskonalić wizualizację uzyskaną w naszym oprogramowaniu. Przykład zastosowania algorytmów Global Illumination Wpływ Gl zmiana położenia suwaka tej funkcji powoduje zwiększenie lub zmniejszenie wpływu światła odbitego na uzyskiwany obraz, przesunięcie suwaka maksymalnie w lewo spowoduje całkowite wyłączenie jego oddziaływania, widoczne będzie jedynie światło bezpośrednie, zmiany tego parametru mogą się odbywać zarówno podczas trwania obliczeń Radiosity, jak i po ich zakończeniu. Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 5
1. Parametr Wpływ GI ustawiony na 0% - pod uwagę jest brane tylko światło bezpośrednie 2. Parametr Wpływ GI na poziomie 50% - ustawienie domyślne 3. Parametr Wpływ GI ustawiony na 100% - maksymalne oddziaływanie światła rozproszonego Kontrast GI ten parametr Global Illumination jest odpowiedzialny za sposób przedkładanie wartości liczbowych na składowe kolorów RGB, jego zmiana skutkuje zwiększeniem lub zmniejszeniem nasycenia barw, i tym samym - kontrastu, zmiana ustawień jest możliwa podczas trwania obliczeń Radiosity lub po ich zakończeniu. Kontrast równy 0 Kontrast zwiększony o 50% Ambient określenie ambient dotyczy tzw. światła otoczenia, czyli ambientowego, jest to światło, które rozświetla jednorodnie i bezcieniowo całą scenę, w obliczeniah Global Illumination Ambient jest zazwyczaj domyślnie ustawiony na zero, w przeciwieństwie do metod renderingu wykorzysujących modele światła bezpośredniego, które muszą dodatkowo doświetlać scenę światłem ambientowym, wpływ tej funkcji na scenę to jednolite wysycenie kolorem białym, co powoduje zwiększanie ogólnej jasności, funkcja ta jest przydatna w scenach, które mają być bardzo jasne a aktualne ustawienia nie pozwalają na osiągnięcie takiego efektu, Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 6
szczególnie dobre efekty można uzyskać manewrując tym parametrem i opcjami globalnego cieniowania Ambient Occlusion, dostępnymi w renderze podstawowym, w zakładce Scena. parametr ten można dostosowywać podczas trwania obliczeń Radiosity oraz po ich zakończeniu. Światło pochodzi z halogenów w suficie łazienki, a jego natężenie zostało celowo zaniżone Wizualizacja powstała przez dodanie ambientu ok 55%. Wyraźnie widać rozjaśnienie całej sceny Kolory GI zmiana tego parametru powoduje podwyższenie współczynnika odbijania światła dla wszystkich powierzchni w scenie (innymi słowy: obniża współczynnik pochłaniania światła), funkcja ta determinuje intensywność, z jaką kolory powierzchni odbijających światło rozprzestrzeniają się w scenie i wpływają na jej wybarwienie, w efekcie obraz staje się jaśniejszy, warto więc użyć tej opcji gdy w projekcie zastosowano dużo ciemnych materiałów, silnie pochłaniających światło, jednocześnie wyraźniejszy staje się efekt przechodzenia kolorów, tzw. Colour Bleeding, występujący gdy światło odbija się od powierzchni rozpraszającej i przejmuje jej barwę. 1. Wizualizacja bazowa przed zwiększeniem parametru Kolory GI 2. Parametr Kolory GI podwyższony o 20% 1. Parametr Kolory GI na poziomie 100%. Wyraźne zjawisko przechodzenia kolorów - na suficie naprzeciwko okna emitującego światło widoczny jest kolor różowy, odbity z pobliskiej ściany. Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 7
Emisja GI ten parametr Global Illumination działa jak mnożnik dla natężenia światła wydzielanego przez obiekty z nadaną zaawansowaną emisją, emisję własnego światła można przypisać dowolnym obiektom w oknie Właściwości materiału pod prawym przyciskiem myszy w zakładce Zaawansowane znajduje się suwak, który pozwala nadać właściwość emitowania światła w dowolnym kolorze, mającego realny wpływ na rozkład oświetlenia w otoczeniu, wartość tej emisji jest wyrażona w Watach na metr kwadratowy, wielkość obiektu ma więc wpływ na ilość emitowanego światła, opcja Emisja GI pozwala na błyskawiczną, jednoczesną modyfikację intensywności świecenia wszystkich obiektów emisyjnych w projekcie, bez konieczności edytowania ich jeden po drugim, emisję można zmieniać w zakresie od 0 do 200%. Powierzchnie emitujące światło - parametr Emisja GI w ustawieniach domyślnych (100%) 6 x 5 W = 30 W Powierzchnie emitujące światło - parametr Emisja GI w ustawieniach maksymalnych (100%) 6 x 10 W = 60 W Algorytm Final Gathering obiekty składające się z dużej ilości małych powierzchni mogą być oświetlone światłem pośrednim w niezadowalającym stopniu - można wtedy użyć algorytmu Final Gathering, jest to funkcja dodatkowego przeliczania rozkładu oświetlenia, dzięki jej działaniu dla każdego wierzchołka siatki sceny gromadzone są dokładne informacje o docierającym do niego oświetleniu globalnym, i wygląd obiektów znacznie się poprawia, proces ten jest kosztowny obliczeniowo i w przeciwieństwie do interaktywnego procesu Radiosity, w którym obliczenia odbywają się w małych porcjach i można prezentować ich wyniki w czasie rzeczywistym, ten algorytm używa maksymalnej mocy obliczeniowej wszystkich dostępnych rdzeni CPU. Przed zastosowaniem funkcji Final Gathering Po zastosowaniu funkcji Final Gathering Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 8
Algorytm Raytracing podczas gdy Radiosity pozwala uzyskać rozkład światła rozproszonego, niezależny od lokalizacji obserwatora, algorytm Raytracing wylicza promienie odbite i załamane, które trafiają do oka widza (obiektywu kamery), użytkownik może wybrać optymalną jakość w stosunku do czasu, który chce poświęcić na obliczenia, wybierając spośród 8 poziomów jakości, w trybie najbardziej dokładnym, przez każdy piksel ekranu przechodzi aż 16 promieni wysłanych z kamery, których tor jest skrupulatnie badany w celu ustalenia, czy pokrywają się z biegiem promieni odbitych na powierzchniach lustrzanych lub załamanych na transparentnych materiałach (np. szkle lub pleksi), dodatkowo można użyć algorytmu korygującego błędy zniekształceniowe Adaptive Anti-aliasing, użytkownik sam ustala liczbę analizowanych promieni załamanych i odbitych, Raytracing jest odpowiedzialny za realistyczny wygląda obiektów szklanych i przezroczystych, a także powierzchni z nadanymi właściwościami odbić, to jego zasługą jest również uzyskiwanie widowiskowego efektu wielokrotnych odbić luster w lustrach. Jakość (Raytracing) użytkownik może wskazać jeden z ośmiu poziomów dokładności obliczeń (1x1, 2x2, 3x3, 4x4 lub 1x1 AA 2x2 AA, 3x3 AA, 4x4 AA - gdzie AA oznacza Adaptive Antialiasing), szybkiego trybu 1x1 warto użyć do sprawdzenia wstępnych efektów śledzenia promieni, obliczenia w trybie 4x4 trwają 16 razy dłużej, ponieważ aby wyliczyć 1 piksel docelowy, program wykonuje aż 16 testów - 4 w pionie i 4 w poziomie, wybór optymalnej jakości Raytracingu zależy od mocy przerobowej komputera im wyższa jakość, tym większe zużycie pamięci i dłuższy czas wykonania operacji. Odbicia (Raytracing) Raytracing działa na zadanych przez użytkownika promieniach - można więc samodzielnie dostosowywać liczbę analizowanych promieni odbitych w zakresie od 1 10, standardowe ustawienia to 1 promień odbity i 20 załamanych. Załamania (Raytracing) ustalanie poziomu przetwarzania danych dotyczących promieni załamanych przez obiektu przepuszczające światło w zakresie 0 20, użytkownik sam decyduje o ustawieniu tego parametru, który, podobnie jak opisane powyżej Odbicia, determinuje wygląd obiektów poddawanych działaniu śledzenia promieni, Wygląd szkła po użyciu funkcji Raytracing Wygląd szkła i metalu po użyciu funkcji Raytracing Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 9
Wygląd pleksi i metalu po użyciu funkcji Raytracing Wygląd szkła po użyciu funkcji Raytracing Opcje zaawansowane obliczenie rozkładu światła dokonywane jest w narożnikach siatki sceny, która w przypadku ścian jest domyślnie podzielona na powierzchnie o wymiarach 100 x 100 mm, niekiedy scena po wstawieniu modeli 3D wymaga modyfikacji gęstości podziału siatki, opcja Podział adaptacyjny pozwala na zmianę podziału powierzchni ścian i podestów, do których przylegają inne obiekty, zasłaniające część wierzchołków siatki, co powoduje zwiększenie zakresu cienia; działanie tej funkcji polega na automatycznym odjęciu zakrytych części powierzchni i w efekcie pozwala uzyskać lepszy rozkład cieni pośrednich na styku ściana-obiekt, opcja Podział siatki sceny umożliwia samodzielne ustalenie parametrów siatki dla całej sceny w przedziale 40-200 mm w celu poprawienia rozkładu cieni, Przed zastosowaniem funkcji podziału adaptacyjnego siatki Po zastosowaniu funkcji podziału adaptacyjnego zniknęły nienaturalne cienie na styku ściany i sufitu widoczne szczególnie nad oknem Diagnostyka sceny opcja Pokaż obiekty z emisją powoduje zaznaczenie obiektów, którym nadano właściwości emisji własnego światła, funkcja ta jest przydatna gdy jest wymagana modyfikacja rozkładu światła w pomieszczeniu a nie wiadomo, którym obiektom został przypisany efekt emisji, opcja Pokaż odwrócone powierzchnie wskazuje powierzchnie modeli 3D wyrysowane w odwrotnym kierunku, niż reszta sceny, dla prawidłowego rozkładu światła istotne jest, aby wszystkie powierzchnie były wyrysowane w tę samą stronę, Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 10
aby odwrócić błędne wyrysowane powierzchnie, należy użyć funkcji Diagnostyka i naprawa sceny w panelu Radiosity. Na ilustracji widać zaznaczone obiekty, którym nadano właściwość emisji Widok po zapaleniu świateł widoczna emisja Statystyka w tym panelu wyświetlane są informacje o renderowanej scenie, opcja Powierzchni - podaje informacje na temat ilości powierzchni w projekcie (program zlicza ilość powierzchni z których zbudowane są wszystkie użyte elementy - liczba ta zmienia się w zależności od wybranej metody podziału sceny), Panel Statystyka" opcja FPS - liczba klatek na sekundę którą program może wyświetlić, opcja Czas obliczeń - wymagany czas obliczeń dla świateł bezpośrednich, a w przypadku włączenia obliczeń algorytmu Radiosity czas, który upłynął od momentu początku obliczeń, opcja Pamięć - podawana jest aktualna wielkość pamięci używanej przez program; obliczenia Radiosity nie są uwzględniane, gdyż są wykonywane w osobnym procesie, po przekroczeniu bezpiecznego poziomu zużycia pamięci program poinformuje użytkownika o niskim poziomie pamięci RAM, testowanie pamięci chroni program przed usterkami z powodu braku zasobów systemowych. Możliwość wczytania własnych plików IES wybór stylu oprawy świetlnej (sposobu dystrybucji światła przez jego źródło, np. halogen) jest możliwy już z poziomu renderingu podstawowego; pozwala to na osiągnięcia oryginalnych i realistycznych efektów oświetlenia sceny, do dyspozycji są 32 gotowe style, użytkownicy Modułu Renderingu Profesjonalnego dodatkowo mają możliwość wgrywania własnych plików IES, wyszukanych w Internecie lub stworzonych samodzielnie, co jeszcze Wybór stylu oprawy świetlnej zwiększa swobodę w projektowaniu oświetlenia, które jest ważnym elementem dekoracyjnym. Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 11
Zaawansowana emisja własnego światła funkcja nadawania przedmiotom prawdziwej emisji, mierzonej w watach na metr kwadratowy, która powoduje, że obiekty wydzielają światło do otoczenia i wpływają na wygląd całego pomieszczenia. światło wydzielane przez obiekty z nadaną emisją zaawansowaną może mieć dowolną barwę, co pozwala komponować niepowtarzalne aranżacje oświetlenia scen, właściwości obiektów emisyjnych można zmieniać w trakcie obliczeń Radiosity i na bieżąco obserwować rezultaty. Przykład pomieszczenia z powierzchniami emisyjnymi wydzielającymi światło o barwie niebieskiej Tonacje barwne funkcja ta zwiększa możliwości oddziaływania światła obliczonego w procesie Radiosity na barwy wyświetlanej sceny do wyboru są 23 filtry barwne, które dają więcej możliwości w kreowaniu docelowej wizualizacji - można ją zaprezentować np. w oświetleniu dziennym i nocnym bez konieczności zmiany wielu ustawień, tonacje barwne zmieniają ekspozycję sceny, zatem warto ustalić natężenie oświetlenia tak, aby dopasować je do konkretnego filtru. Filtr standard Filtr agfa-scala-200xcdpush1 Filtr ektachrome-100-pluscd Filtr ektachrome-400xcd Opis funkcji modułu Renderingu Profesjonalnego 12