Unutrašnjost crteža u potkrovlju nacrtana pomoću računalne grafike
Pogledajte gore navedenu fotografiju. Možda će se netko sada jako iznenaditi, ali ti uopće nisi slika, kao što se na prvi pogled čini, već nacrtana slika. Kako je moguće postići takav realizam? To je nešto što će biti posvećeno našem trenutnom članku.
Ako ste upravo počeli istraživati svijet 3D modeliranja, onda se materijal može pokazati korisnim za vas. Možda nema mnogo drugih stvari u vezi s drugim, ali za opći razvoj moguće je pročitati članak. Dakle, kako bi umjetnik mogao napraviti takav interijer rasvjeta.
Što je VRay
Najjednostavniji programski primitivi bez osvjetljenja
Vjerojatno već znate takve programe za 3D simulacije kao 3Ds Max, Maya, Blender i slično. Osvjetljavajući prvu od njih, čak smo nekako pustili i malu lekciju.
U tom smo članku malo govorili o vizualizaciji prizora, au njihovim primjerima koristili smo alate ugrađene u program, ali ako se sjećate, brojke u našim scenama uopće se nisu povlačile realno. Izložena svjetlost imala je mnoga svojstva sadašnjosti, ali to nije bilo dovoljno.
Ti isti primitivi s teksturama i VRay osvjetljenjem
Da bi slika bila doista realistična, koristi treće strane render programe (vizualizatore), medije kao što su: finalRender, mentalRay, brasil r /s i junak našeg pregleda je 3ds max VRay. VRay je najpopularniji program, možemo čak reći i njegovu popularnostDosta svih ostalih vizualizatora u kombinaciji. I najzanimljivije je da je jezgru programa razvilo nekoliko ljudi.
Ovo uzdržavanje ostaje na vrhuncu popularnosti zbog činjenice da njegovi izračuni koriste najnaprednije metode. Osnova mu je u potpunosti Monte Carlo. Osim toga, ovaj program ima dodatne tehničke prednosti, koje mu daju brže izračune, u usporedbi s rivalima.
Principi vizualizatora
VRay - podešavanje osvjetljenja
Bit svakog programa za renderera je izračun parametara svjetla, boje i osvjetljenja na proizvoljnoj točki na trodimenzionalnoj sceni. Zadatak nije baš jednostavan i zahtijeva veliku računalnu snagu modernih procesora i grafičkih kartica. Dakle, sve što vidimo u 3D grafici danas je rezultat dugog evolucijskog razvoja.
unutarnja rasvjeta vray: stvaranje 3D scene
No, sve je u redu.
Rasvjeta iz izvora svjetlosti koji su u izravnoj liniji vida je prva stvar koju ste naučili izračunati kada se prikaže.
- Suština jednostavnog svjetla u ravnoj liniji pada na neki objekt na konstruiranoj sceni.Ovaj model izračuna omogućio je stvaranje sjenčanja i pozadinskog osvjetljenja na Fongu, što je omogućilo izvođenje izračuna izglađivanja boja odlagalištapovršinu i izvršite osvjetljenje zrcala.
Rezultat Fongove rasvjete
- U budućnosti, ova boja je dobila nekoliko izmjena: Torrent, Lambert, Blinn i drugi. Svi oni, do danas, i dalje su temelj izravnog izračuna, iako su dobili neke izmjene. Naime:
- Računajući veličinu izvora svjetlosti u prostoru, koja je omogućila postizanje mekšeg ruba za sjene u osvijetljenim objektima;
- Računajući udaljenost od izvora svjetla do osvijetljenog objekta, što je omogućilo točno određivanje izumiranja svjetla na njegovom putu
Sljedeće što je predano vizualizatorima je zrcalna slika objekta na pozornici iz okolnih objekata i razina njegove transparentnosti:Za pomoć! U korekciji, zakon kvadratnog slabljenja intenziteta propagira snop svjetla iz daljine.
- Za izračun tih parametara, programeri su stvorili metodu praćenja zraka. Suština ove metode je da program izračunava prolaz svjetlosnih zraka (zajedno s lomom) iz kamere, uključujući sve objekte koje susreće na svom putu, uzimajući u obzir svojstva njihovih površina (naime, prozirnost, ogledalo). Utvrđeno je da je ova metoda učinkovitija, budući da je obrađivala ne samo zrake koje su dopirale do kamere. Kao rezultat toga, u osvjetljenju objekta postali su uključeni svi okolni objekti.
Savjet! Takvi izračuni već su vrlo jakiučitati hardver računala. Ako odlučite prakticirati scene s takvom rasvjetom, vaš sustav mora imati barem dobar quad-core procesor s normalnom frekvencijom i podršku za AVX upute. I u idealnom slučaju, to je moćno čudovište s više navoja, ili 7 ili Ryzen 5 ili 7.
Načelo metode praćenja grede
-
Međutim, za prve metode trasiranja zraka karakteristična je krutija slika - objekti su imali previše jasne nijanse i boje, što nije odgovaralo reprezentaciji prirodnog svjetla.
- Za rješavanje problema razvijena je drugačija metoda, tzv. Njegova suština leži u činjenici da se na svakom raskrižju slijeva snop zrakom duž njegove putanje s različitim površinama, od kojih se svaka točka tada proteže ne na jedan već na nekoliko zraka. Ovaj složeni proces je nešto poput lančane reakcije.
- DRT je dopustio zamućene refleksije objekata i njihovu refrakciju, ali je volumen fizičkih izračuna narastao mnogo puta. Ova metoda je ugrađena u VRay u Glossy parametar, svojstva refleksije i loma materijala.
vray osvjetljenje - interijer
- Prva metoda ovog izračuna bila je metoda radiositija. Danas je istoprimijenjena je, ali se u većini slučajeva ustupila naprednijim Monte Carlo metodama i izračunu fotonskih karata.
- Metoda fotonskih karata, za svaki objekt na pozornici, stvara zasebnu bazu podataka u kojoj se pohranjuje svaki kontakt površine s virtualnim fotonima - bilježe se smjer i energija fotona, kao i koordinate sudara. U ovom slučaju, foton znači određenu količinu svjetlosne energije koja se širi od izvora svjetlosti u određenom smjeru.
- Dobiveni podaci služe za procjenu osvijetljenosti objekta zbog difuznog raspršenja svjetlosti na okolnim površinama.
Foto-kartica koju je izvorno generirao prikazivač
Posljednja komponenta 3D rasvjete je izračun svjetlosnih efekata koji proizlaze iz različitih lomova i refleksija (fokusiranje i defokusiranje) s različitih površina.Zanimljivo je znati! Sve slike koje koriste metodu fotonske kartice za računanje izvode izračune u dvije faze. Prvo se provodi trag fotona od izvora svjetla do svih površina unutar scene i formiraju se fotonske karte. U drugom, trag se izračunava u suprotnom smjeru od kamere, a ranije dobivene karte koriste se za izračun parametara difuzijskog svjetla.
Kaustični učinak na primjeru prozirne staklene jabuke
Gotovo komplicirano
Sada hajde malo hvalimo naš mozak, sumirajući sve gore navedeno:
-
Osvjetljenje proizvoljne točke u suvremenoj 3d sceni nije ništa drugo do zbroj četiri spomenute komponente. Da bi se izvršio potpuni i točan izračun osvjetljenja točke scene, program mora izračunati sve zrake svjetlosti koje prolaze kroz njega u svim smjerovima.
- S tim u vezi, potrebno je integrirati osvjetljenje u polutki koja okružuje ovu točku ako točka pripada nejasnoj površini.
- Ako će površina proći kroz samu svjetlost, rasvjeta će biti integrirana u sferu.
- Kako bi se u programu stvorila rasvjeta, složeni integrali koji opisuju sve komponente odjednom, točnije: funkcije izvora osvjetljenja, svojstva refleksije i refrakcije, uključujući difuzne, konstruirane su.
- Sve funkcije koje se odnose na refleksije i lomove često se grupiraju u jednu skupinu nazvanu BRDF (dvosmjerno mapiranje i raspodjela reflowa). Ti integrali nemaju točno analitičko rješenje, tako da se za njihovo izračunavanje koriste različite metode.
Integralni izračuni Monte Carlo metode
Jedna od glavnih metoda za pronalaženje integralnih vrijednosti je Monte Carlo metoda koju koristi većina renderatrodimenzionalna grafika, i zapravo je postala "de facto" metoda. Njezina je suština odrediti vrijednosti za integral kao zbroj određenog broja integralnih funkcija.
On ih odabire slučajnim načinom, tj. Osnovno načelo ove metode su pravila za odabir potrebnih vrijednosti iz ogromnog niza podataka, koja određuje točnost i brzinu izračuna. Subintegralne funkcije koje su odabrane ovom metodom nazivaju se uzorkovanja.
Unatoč masovnom širenju, metoda ima značajan nedostatak, a to je da rješenja imaju sporu konvergenciju. To je, kako bi se povećala kvaliteta izračunatih podataka, povećanje broja uključenih uzoraka, što uvelike utječe na količinu računanja i uključenu snagu računala.
Zanimljivo je znati! Ako želite dvaput povećati kvalitetu slike, tada ćete morati primjenjivati uzorke u 4 puta više. U praksi, niska kvaliteta izračuna izlijeva se u obliku raznih buka i artefakata.
Proces vizualizacije najjednostavnije scene
- Metoda Monte Carlo izračunava prvu difuznu re-refrakciju, tj. Zraku koja pada na izračunatu točku, na svom putu je već jednom bila reflektirana od strane subjekta.
- Počevši od drugog odraza, može se koristiti metoda fotonskih karata, iako to nije uvijek slučaj.
U trajnoj terminologiji, prvi skok zrake svjetlosti (reoperacija) naziva se prvi difuzni odbijeni, a ostatak sekundarni odbojci (sekundarni izbojci).
Ovo rješenje je prilično racionalno, budući da se većina raspršenog svjetla stvara drugim odskokom - na druge ne utječe intenzivno prigušivanje velikog broja difuznih refleksija. Iz tog razloga, VRay pruža točnije izračune i, u skladu s tim, visokokvalitetnu sliku od ostalih vizualizatora
.Osnovni parametri regulacije VRay
U ovom ćemo odjeljku pogledati glavne točke koje su uključene u postavljanje parametara ovog renderera. Upute o tome kako podesiti unutarnje osvjetljenje vlastitim rukama neće biti vray podaci, jer je ovaj materijal uglavnom teoretski. Ipak, ponudit ćemo vam nekoliko fotografija kako biste bolje mogli zamisliti gdje su postavke i kako one utječu na scenu.
Razmotrit ćemo praktičnu stranu korištenja VRay-a u jednom od budućih članaka kada će vaš podmukli sluga postati normalno, moćno računalo prikladno za te svrhe. Onda će bitiRazmotreni i računalni hardver, optimalan za takva rješenja.VRay: QMC uzorkivač
Počnimo s parametrima koji određuju svojstva metode Monte Carlo. Nalaze se na kartici QMC samplera.
Izbornik postavki parametara Monte Carlo
Ovdje prikazani parametri utječu na to koji će se uzorci koristiti za sve izračune.
O svemu u redu:- Zaključavanje piksela - ova se stavka koristi za uklanjanje zamagljenosti piksela u animaciji. Ako je ispred stavke postavljena kvačica, kreira se kruta veza za piksele tako da se njihove vrijednosti ne mijenjaju na susjednim okvirima. Zbog činjenice da je metoda Monte Carlo u određenoj mjeri slučajna, dobivene vrijednosti mogu se neznatno razlikovati. Međutim, ako je potrebno obraditi sliku u statičkom (stacionarnom) stanju, ovaj se parametar može isključiti.
- Prilagodba učincima na konačni rezultat ili uzorkovanje važnosti - pokušat ćemo opisati princip rada što jednostavnijim. Činjenica je da su uzorci izračunati ne samo u područjima kugle i polutke iznad izračunate točke. Oni mogu imati geometrijsku reprezentaciju, u obliku zraka za uzorkovanje, emitirane iz određene točke. Ova metoda primjenjuje načelo značajnosti uzorka za konačni rezultat.
- Ako uzorak uzorka ima malu ili potpuno nultu vrijednost, tada se proračuni u tom smjeru zaustavljaju i obrnuto. Iznos određuje intenzitet programa za korištenje ove metode. Dakle, ako je njegova vrijednost jednaka 1 (maksimalna vrijednost je zadana), provjeritepredaje svakom uzorku, a ako je nula - odabir se potpuno isključuje.
Odavde postaje jasno da će korištenje uzorkovanja važnosti imati blagotvoran učinak na brzinu računalstva, uz održavanje dobre kvalitete slike. Međutim, ponekad se kvaliteta rezultata, zbog slučajnosti ove metode, pogoršava, a ispravljanje situacije može isključiti ovu funkciju. Stoga povećavajte vrijednost samo ako to ne utječe na kvalitetu.
Rezultat kvalitetne render scene
- Prilagodba uzorkovanim vrijednostima ili rano ukidanje(rano brisanje) je sljedeća točka , kojom VRay može analizirati veličinu uzorka i prekinuti proces ako su te vrijednosti iste ili blizu vrijednosti. Značenje je jednostavno - ako se vrijednosti ne razlikuju, onda se praćenje prekida i koriste se prosječne vrijednosti, oduzimaju se od već primljenih. Ako je razlika u vrijednostima visoka, onda više izračuna uzima mnogo uzoraka.
- Iznos(Zadano: 0,85) utječe na intenzitet korištenja metode: 0 - metoda je isključena; 1 - koristi se minimalni broj greda. Za bolju kvalitetu, ovaj parametar bi trebao biti isključen, ali umjesto toga dobit ćete prošireno vrijeme prikaza scene.
- Minimalni uzorci- ova podtočka odgovorna je za minimalni mogući broj uključenih uzoraka.
- Prag bukeje parametar koji određuje je li kvaliteta izvorne slike dovoljna, uspoređujući generirane rezultate sa samim sobom. Ako razlika prelazinavedenu vrijednost, tada se koriste dodatni uzorci, i obrnuto - proračuni se zaustavljaju. Ovaj parametar, čak i po naslovu, izravno utječe na kvalitetu slike. Povećanje vrijednosti dodaje slici buke i smanjuje brzinu reprodukcije.
Svi opisani parametri omogućuju VRayu donošenje odluka o kvaliteti i količini uzoraka koji će se koristiti, što uvelike utječe na konačnu kvalitetu.
Bez buke
VRay indirektno osvjetljenje (GI)
Izbornik postavki globalnog osvjetljenja
Kao što se lako može pogoditi iz naslova, ovaj izbornik kontrolira osnovne postavke osvjetljenja na uređaju VRay. Ovaj renderer može pojedinačno izračunati svaku od četiri komponente osvjetljenja i, ako je potrebno, može se konfigurirati ili potpuno isključiti.
Glavne postavke nalaze se na kartici Neizravno osvjetljenje, Kaustik, Sustav i drugi. Ukratko ćemo analizirati neizravno raspršeno osvjetljenje i njegovu konfiguraciju.
Osnovne postavke
I ovdje nam VRay nudi da izaberemo između tri dostupne metode izračuna: Izravno računanje, karta irradijancije, globalna fotonska karta (fotonske karte). I odmah postoji mogućnost da se difuzna refleksija podijeli na dva - prvi i sljedeći skok.
Za ono što je to učinjeno, već smo spomenuli. Četiri kombinacije tih metoda mogu se koristiti za izračunavanje difuznih pukotina.
Postavljanje metoda reciprociteta
- Izravna kompilacija (DC) ili Brute Force (gruba sila) - uzeti će Monte Carlo metodu za svoje izračune. Subdivs artikalaoznačava broj uključenih uzoraka.
- Prva kombinacija je izravna + izravna. Njegova primjena osigurava ravnomjernu distribuciju u olovnoj sceni, bez zamućenja. Međutim, scena se događa jako dugo.
- Primjerice, ako pod-podjele postavite na 50 za prvi i sljedeći niz, tada će broj uzoraka u jednoj točki biti 2500, tj. Broj bodova će biti isti, a svaki od njih će imati svojih 2500 uzoraka, i tako dalje do granice QMC. Vi samo zamislite količinu tog toka podataka, ali zato što ih sustav treba sve izračunati.
- U VRay-u, broj skokova po defaultu je postavljen na 1, što značajno smanjuje količinu potrebnih izračuna.
- Ova metoda ima još jedan značajan nedostatak, zbog čega se vrlo rijetko koristi. Budući da se proračuni izvode za svaku pojedinu točku, na slici se pojavljuje šum. Možete ga se riješiti samo povećanjem parametra subdivs, ali kako već znate, vrijeme prikazivanja će se odmah povećati.
Postavljanje parametra Subdivs
Postavljanje svjetlosne mape
Ova se metoda značajno razlikuje od prethodne, budući da ne izračunava sve točke na slici, isamo neke Daljnja konstrukcija slike izračunava se metodom interpolacije iz pronađenih točaka, stvarajući svjetlosni gradijent. Točke se definiraju u danom radijusu - njegova veličina ovisi o parametru Interp, koji vam omogućuje da izračunate samo tamo gdje je to potrebno u trenutnom trenutku.
Zanimljiv odabir točaka u kojima se vrše mjerenja za izradu svjetlosne karte. Ovaj proces se izvodi u fazama, počevši s najnižom razlučivošću slike koja se obrađuje i završava do maksimuma.
Ovi su parametri prikazani u Min. Unesene vrijednosti su stupanj dva, tj. 2 odgovara, a 0 je jedinica.
Izračun se provodi u etapama, pri čemu kvaliteta slike postaje sve više:
- Sljedeće stavke koje nas zanimaju su Clr.thresh, Nrml.thresh i Dist. mlatit. Ovdje se navode vrijednosti boje (osvjetljenje): granica, normalno i za prostorni položaj.
- U biti, ovo je naša svjetla karta.
- Tijekom konačne vizualizacije, svi podaci se uzimaju iz kompozitne karte do njezine maksimalne kvalitete, dok se ostatak izračunava interpolacijom.
- U istoj fazi mogu biti uključene i dodatne točke. Ovaj proces se može aktivirati u instalacijama za super-uzorkovanje, koje imaju vlastite vrijednosti za osvjetljenje piksela, ponekad različite od podataka iz svjetlosne karte.
- Ako su ove vrijednosti niže, pokreće se traženje dodatnih točaka. Odavde se može zaključiti da se u fazi postavljanja svjetlosnih karata, postavke superseepplinga mogu pojednostaviti kako bi se uspostavilaželjenu kvalitetu slike. To je učinjeno prije početka konačnog prikaza.
- Zato se kombinacija metoda mapiranja zračenja i fotonske karte smatra najfleksibilnijom prilikom postavljanja super-uzorkovanja.
Hoće li render primiti trodimenzionalno okruženje
Metoda izračuna svjetlosne karte izvodi se mnogo brže od DC-a, bez gubitka kvalitete slike. Ovaj izračun je jedan od najzanimljivijih nalaza Vray programa. Mental Ray također ima metode računanja sa sličnim visokokvalitetnim rezultatima, ali izvršava izračun bez izračunavanja promjene geometrije i boje, a kako bi se usporedio s VRayom potrebno je povećati broj točaka, što neizbježno utječe na brzinu prikaza.
Karta irradijancije + fotonska karta je najbrža i najkvalitetnija metoda izračuna osvjetljenja u sceni i koristi se u velikoj većini slučajeva. Međutim, postoje situacije kada njezina primjena postaje iracionalna.Na primjer, pri izračunavanju noćne rasvjete gdje nema dovoljno fotona ili ako osvijetljeni materijali nemaju difuzno osvjetljenje. Tada izračun postaje beskonačan, bez davanja rezultata. U tim situacijama bolje je koristiti najnoviju kombinaciju - Irradiance map + DC.
Ukratko ukratko. Članak je izašao prilično lagano, jer smo pokušali ne preopteretiti materijal terminologijom i suptilnostima, ali dok rad s VRay-om nije objavljen. Za podešavanje osvjetljenja vanjskog vray ili drugih scena nije dovoljno, ali to ne čudi, jer ljudi već godinama proučavaju svojstva takvih programa.
ZaDa biste bolje razumjeli temu, preporučujemo da gledate videozapis. Naposljetku, dodamo da će praktična upotreba VRay-a biti detaljno opisana u sljedećem članku o ovoj temi, koji će se sigurno dogoditi u budućnosti.
