Кэш света
Основы.
Кэширование света (иногда также называемое картой света) это техника для аппроксимации глобального освещения сцены. Этот метод разработан Chaos Group специально для визуализатора VRay. Он сильно похож на фотонные карты, но без многих, присущих им, ограничений.
Кэш света строит трассу очень многих путей видимых из камеры. Каждое отражение пути запоминает освещение остатка пути в 3d структуре, похожей на карту фотонов. С другой стороны это точная противоположность фотонной карте, которая трассирует путь от светильника, и запоминает суммарную энергию из начала пути в карте фотонов.
Хотя и очень простая карта света имеет много преимуществ перед картой фотонов:
- Она легче для установки. Мы имеем только камеру для трассирования лучей из нее, как противоположность карте фотонов, которая должна трассировать каждый светильник в сцене, и обычно требует отдельных установок для каждого светильника.
- Приближение кэша света работает эффективно с любыми светильниками - включая небесные, самосветящиеся объекты, не физические светильники, фотометрические светильники и т.д. По контрасту, карты фотонов ограниченны в эффектах света, которые могут воспроизвести - например, карты фотонов не могут фоспроизводить освещение от небесного света или от стандартного omni светильника без спадения интенсивности обратно пропорционально квадрату.
- Кэш света производит верный результат в углах и вокруг маленьких объектов. Фотонные карты, с другой стороны, основаны на трюковой схеме оценки плотности, которая часто производит неверный результат в таких случаях, или затемняя или засвечивая эти области.
- Во многих случаях кэш света может быть визуализирован напрямую для очень быстрого и гладкого превью освещения в сцене.
Даже с этими преимуществами, кэш света подобен в скорости картам фотонов и может производить приближение глобального освещения в сцене очень быстро. В добавление, кэш света может быть испоьлзован успешно для добавления GI эффектов в анимацию.
Конечно, кэш света имеет ограничения:
- Как карта освещения, он зависит от вида и генерируется для каждой позиции камеры.
- Как карты фотонов, кжш света не адаптивен. Освещение рассчитывается при фиксированном разрешении, которое определяется пользователем.
- Кэш света не очень хорошо работает с картами рельефа.
Параметры.
Subdivs (Разделение) - это определяет как много путей будет трассироваться из камеры. Настоящее число путей квадрат этого числа (по умолчанию 1000 subdivs значит 1 000 000 путей будет трасироваться из камеры).
Sample size (Размер выборки) - это определяет пространство выборки в кэше света. Меньшее число знаяит что выборки будут теснее друг к другу, кэш будет содержать тонкие детали освещения, но будет беолее зашумленный и занимать больше памяти. Большее число будет сглаживать кэш, но терять детали. Это значение может быть или в мировых единицах измерения, или относительно размера изображения, в зависимости от режима кэша света Scale.
Scale (Шкала) - это тпараметр определяет единицы Sample size и Filter size:
Screen (Экран) - единицы - часть финаьлного изображения (значение 1.0 означает что выборки будут размером со все изображение). Выборки рядом с камерой будут меньше, а далеко от камеры -больше. Заметим, что единицы не зависят от разрешения изображения. это значение лучше подходит для фотоснимков, или для анимаций, у которых кэш света рассчитывается каждый кадр.
World (Мир) - размер фиксирован в мировых единицах. Это может привести к качественности выборок. Выборки рядом с камерой будут более частыми и сглаженнее, тогда как выборки далеко от нее будут зашумленными. Этот режим работает лучше для анимации пролета, т.к. силой делает постоянной плотность выборок вездеe.
Store direct light (Запомнитьпрямой свет) - с этой опцией кэш света будет также запоминать и интерполировать прямой свет. Это может бытьполезно для сцен с многими светильниками методом первичного отскока - картой освещенности или прямого подсчета GI, т.к. прямой свет будет подсчитываться из кэша света вместо выборок каждого и всех светильников. Заметим, что только диффузное освещение произведенное светильниками сцены будет запомнено. Если Вы хотите использовать кжш света напрямую для аппроксимации GI установив остронаправленным прямое освещение, выключите эту опцию.
Show calc. phase (Показать фазу рассчета) - включенте этой опции приведет к показу трассируемого пути. Это не воздействует на кэш света и введено только для удобства пользователя. Эта опция игнорируется когда визуализируется в поля - в этом случае, фаза рассчета никогда не показывается.
Pre-filter (Пре-фильтрация) - когда включено, выборки в кэш света фильтруются перед визуализацией. Заметим что это отличается от нормальной фильтрации кэша света (смотри ниже), которое происходит в течение визуализации. Префильтрация производится поверкой каждого сэмпла и модификацией его так чтобы он представлял среднее от данного числа соседних. Большая фильтрация означает большее размытие и меньшуу зашумленность кэша света. Префильтрация производится однажды после рассчета нового кэша или загрузки с диска.
Filter (Фильтр) - определяет тип фильтра времени визуализации для кжша. Фильтр определяет как будет интерполироваться освещение из выборок в кэше.
None (Нет) - нет фильтрации. Ближайшая выборка к затененной точке берется как значение освещения. Это быстрейший режим, но может производитьартефакты вблизи углов, если кэш света зашумлен. Вы можете использовать префильтрацию смотри выше) для уменьшения этого шума. Эта опция работает лучше если кэш света испольется только для вторичного отскока или целей тестирования.
Nearest (Ближайший) - этот фильтр ищет ближайшие выборки к затеняемой точке и усредняет их значения. Этот фильтр не подходит для прямой визуализации кэша света, но полезен если Вы используете кэш для вторичного отскока. Свойство этого фильтра, что он адаптируется к плотности выборок в кэше и рассчитывается приблизительно за постоянное время. Параметр Interpolation samples определяет как много ближних выборок будет усредняться из кэша.
Fixed (Фиксированный) - этот фильтр ищет и усредняет все выборки из кжша которые попадают в определенное расстояние от затеняемой точки. Этот яильтр производит гладкий результат и подходит для прямой визуализации кэша (когда он используется как первичный GI движок). Размер фильтра определяется параметром Filter size. Большее значение размывает кэш и сглаживает шумы. Типичное значение для Filter size в 2-6 раз больше Sample size. Заметим что Filter size использует ту же шкалу как Sample size и значит зависит от параметра Scale.
Use light cache for glossy rays (Использовать кэш света для glossy лучей) - если эта опция включена, кэш света будет использован для рассчета освещения от glossy лучей в добавлении к нормальным GI лучам. Это может намного ускорить визуализацию сцены с глянцевым отражением.
Number of passes (Число проходов) - Кэш света рассчитывается в несколько проходов, которые затем комбинируются в окончательный кэш. Каждый проход визуализируется в отдельном потоке независимо от других проходов. Это гарантирует что кэш будет непротиворечив для парралельных компьютеров с разным числом ЦПУ. В основном кэш рассчитанный малым числом проходов может быть менее шумный, чем с большим числом проходов для того же количества выборок, однако меньшее число проходов не может быть эффективно распределено на несколько потоков..
Для однопроцессорной машины без поддержки hyperthreading, число проходов может быть установлено в 1 для лучшего результата.
Mode (Режим) - определяет режим визуализации из кэша света:
Progressive path tracing (Последовательное трассирование пути) - в этом режиме алгоритм кэша света используется для выборки финального изображения последовательно. Для обсуждения этого режима смотри урок.
Single frame (Один кадр) - для каждого кадра в анимации будет рассчитываться новый кэш света.
Fly-through (Пролет) - кэш будет рассчитан для всей анимации пролета, в предположенииЮ что изменяется только положение/ориентация камеры. В рассмотрение взчто только движение камеры в активном временном промежутке. Заметим что может быть лучше использовать World Scale для анимации пролета. Кэш света рассчитывается только для первого визуализируемого кадра и повторно испоьлзуется без изменений для последовательности кадров.
From file (Из кадра) - в этом режиме кэш загружается из файла. Файл кэша не включает префильтрацию, которая производится уже после загрузки, так что Вы можете настроить ее без необходимости пересчета кэша света.
Примечания.
- Не устанавливайте Adaptation by importance amount (Адаптация по важности итога) в свтке QMC sampler в 0.0 когда используете кэш света, т.к. это значение приведет к огромному времени визуализации.
- Не применяйте белый или близкий к белому материал для главных объектов в сцене, т.к. это тоже приведет к огромному времени визуализации. Это из-за того что отраженный свет в сцене будет уменьшаться очень медленно и кэш света будет трассировать очнь длинные пути. Также избегайте материалов, которые имеют один из компонентов RGB установленный на максимум (255) или более (?!?).
- Если Вы хотите использовать кэш света для анимации, выбирайте достаточно большое значение для Filter size для удаления мерцания в GI.
- Нет различий между рассчетом кэша света для первичного отскока (прямой визуализации) и вторичного отскока. Вы можете использовать кэш рассчитанный в одном из этих режимов для другого.
- Подобно карте фотонов Вы можете получить "утечку света" около очень тонких поверхностей с сильно различающимися освещениями по обе стороны. Сейчас нет путей избежать это, исключая избегать очень тонких объектов; также этот эффект может быть уменьшен уменьшением Sample size и/или фильтрацией.
