Окружающая среда / окружение (Environment)
Помимо освещения эмиттерами, FryRender обеспечивает еще два способа освещения сцены с помощью Окружающей среды. Эти два способа: система Солнце/Небосвод и Карты Окружающей среды . Настройки Окружающей среды находятся во вкладке Настройки Окружения (Environment Configuration/Propeties), показанной на рисунке ниже:
Обратите внимание на то, что из-за простоты использования и настроек, а также для того, чтобы помочь новичкам в освещении их первоначальных сцен, коннекторы FryRender для различных 3Д-приложений, устанавливают по умолчанию, для вновь создаваемой сцены, активной систему Солнце/Небосвод.
Система Солнце/Небосвод (Physical sky)
При нажатии на - Настроить Атмосферу (Configure Atmosphere) вам станет доступным меню отображенное на рисунке ниже. Настройки Атмосферы чрезвычайно просты. Все, что вам потребуется, это указать на карте необходимое вам место (обведено зеленым) или ввести точные его координаты (обведено желтым) для установки необходимой вам географической точки земного шара. Затем введите дату и время и Вы готовы к визуализации сцены.
Редактор Атмосферы также позволяет вам включать и выключать освещение Солнца, что может понадобится для имитации пасмурных дней. Географическую ориентацию вашей сцены можно настроить с помощью параметра Направления (Heading) в градусах или интерактивного Компаса (обведено красным).
Обратите внимание, что карта мира и все остальные изображения и параметры взаимосвязаны и обновляются в режиме реального времени во время их редактирования. Все они обеспечивают вас визуальной информацией в удобном виде о взаимном положении Солнца и Луны (две иконки слева от Компаса), территорий в которых день или ночь, цвете Небосвода и оттенке Солнца, наклоне теней (те же две иконки слева от Компаса) и так далее.
Atmosphere editor
Стереографическое окно предварительного просмотра (Stereographic preview)
В окне стереографического превью можно перемещаться с помощью мыши и колеса прокрутки. Два цветных квадрата в верхнем левом углу окна отображают оттенок света испускаемого Солнцем (и Луной). Земля, трава и деревья принимают оттенок Солнца максимально точно, так что все в превью представляет мощный инструмент для оценки того, как настроенная вами система Солнце/Небосвод будет выглядеть в сцене. Параметры Экспозиция (Exposure), отвечающий за мощность освещения в превью и Превью (Preview), отвечающий за качество картинки в окне предварительного просмотра не влияют на настройки Атмосферы.
Прозрачность атмосферы ( параметры Turbidity и Aerosol)
Параметры Облачность (Turbidity) и Аэрозоль (Aerosol) позволяют изменять концентрацию некоторых видов частиц в атмосфере. Произведенные изменения в отенках Солнца и Небосвода интерактивно отображаются в окне предварительного просмотра.
Интерьер, где единственный источник освещения - система Солнце/Небосвод
Шаг времени для анимации (Timestep animations)
Это одна из вещей, которой архитектурные визуализаторы могут воспользоваться для создания полного цикла анимации в течении суток, используя параметр Timestep. Его значение будет действовать только тогда, когда активна система Солнце/Небосвод и в настройках рендера используется анимация.
Предположим, что в сцене есть анимация в 144 кадра, время, установленное в редакторе Атмосферы - 6:00 утра, и параметр Timestep = 5 мин. Тогда, рендеру будут переданы те кадры где Солнце/Небосвод настроены на 6:00 утра, 6:05 утра, 6:10 утра ... Полная анимации будет охватывать цикл в 144 * 5min = 720min = 12hr. Рисунок ниже показывает несколько кадров такой анимации.
Дневной цикл анимации
Карты Окружающей среды (Environment mapping) и система освещения IBL
Альтернативным способом освещения сцены является установка цвета/карты окружения в настройках Environment mapping (смотри самый верхний рисунок в этой статье). Окружающая среда/Окружение является как бы огромной сферой установленной вокруг сцены с примененными к ней Цветом или Картой в качестве источника освещения.
Мощность Окружающей среды в FryRender является соответствующей мощности Небосвода, с настройками по умолчанию, в полдень. Так что если вы установите белый цвет для Окружающей среды с параметром Power = 100% вы получите эквивалентную интенсивность освещения, как и у Небосвода, только чисто белого оттенка.
примеры технологии IBL
Наиболее интересна и полезна возможность использовать для Окружения – карты. В особенности, если это карты с высоким динамическим диапазоном (HDRi), такие как показаны на изображениях ниже. Карты HDRi являются уникальными, потому что они содержат в себе необработанную информацию о свете в очень широком диапазоне данных. В HDRi картах имеются яркие области с их естественной, реальной мощностью и используют числа с плавающей запятой для хранения информации о их тональности, что означает, что они способны содержать в себе с большой точностью условия освещенности того места, где они были сделаны.
Использование HDRi карт для Окружающей среды (которая естественно проецирует освещение, имеющееся в HDRi в вашу сцену), является одним из самых простых и эффективных способов создания супер-реалистичных установок освещения. HDRi высокого разрешения содержат в себе все нюансы реального окружения, а следовательно, в целом их влияние на повышение реализма, за счет всех этих тончайших различий в глобальном освещении - огромно. Окружающая среда, освещение определяемое ей является ключевым инструментом для максимально реалистичного процесса визуализации.
Мощность HDRi карт подчиняется тому же соотношению, характерному для мощности Окружающей среды, описанной выше. Плюс к этому можно изменять угол поворота карты (относительно оси Z), изменяя в градусах параметр Angle.
Некоторые HDRi карты могут быть сверх-контрастными, такие например, где есть небо, и яркое пятно Солнца, или такие, где есть комната и лишь несколько ярких ламп. С точки зрения рендера такие карты являются гораздо более сложными для расчета освещенности производимой ими, чем карты с более однородным освещением (менее контрастные). Тем не менее, поскольку более контрастные HDRi карты, позволяют получить более интересное освещение, фрайрендер имеет весьма интересный метод оптимизации таких карт, называющийся Importance Sampling.
Вы можете переключаться между режимами Environment only (активирован по умолчанию) и Importance Sampling в выпадающем меню – IBL. Рисунок ниже показывает одну карту (слева), где режим Environment only будет наиболее эффективным вариантом, и другую (справа), где режим Importance Sampling будет единственно эффективным выбором. В целом, режим Importance Sampling обычно используется если HDRi имеет по крайней мере одно особенно яркое пятно, которое выделяется из остальной части изображения.
ENV/ Importance Sampling. Maps by Paul Debevec
Несколько советов при работе с Картами Окружающей среды:
• Старайтесь не использовать освещение Картами Окружения для интерьеров, свету создаваемому ими будет чрезвычайно трудно в достаточной мере освещать помещение изнутри, через окна, а уровень шума будет ужасен. Освещение Картами Окружения будет отличным выбором для открытых сцен, где объекты открыты для освещения Окружением и таким образом могут получать свет непосредственно от него. При любых других обстоятельствах освещением Картами Окружения – не совсем удачный выбор.
• Хотя использование режима IBL - Importance Sampling – очень эффективный метод оптимизации сложных (контрастных) карт, дополнительной эффективности можно достигнуть путем “разблюривания” ваших HDRi карт прежде чем их использовать (Фрайрендер не имеет пока встроенного модификатора Blur, поэтому все действия над HDRi картами, необходимо производить во внешних программах).
• Убедитесь что выбор режима Importance Sampling оправдан. Неправильный выбор может увеличить время рендера, а правильный поможет сэкономить время.
• Обратите внимание что по умолчанию фрайрендер ожидает, что Карты Окружения представлены в формате - Latitude/Longitude, в то время как некоторые HDRi карты бывают представлены в форматах: Mirrored Ball или Light probe. Редактор Текстурных Карт позволяет вам изменять формат представления карт в своем выпадающем меню Warp. Убедитесь, что выбрали правильный режим отображения, прежде чем использовать их, либо они будут освещать сцену не так как вами ожидалось.
Карты для отображения фона (background mapping)
Иногда, особенно в архитектурной визуализации сталкиваются с необходимостью использования реальных фотографий для фона сцен. Такая необходимость возникает например когда часть фона видна через окна и т.д. Того же можно добиться рендером альфа-канала для вашей сцены (метод разъяснен в руководстве далее) и дальнейшей пост-обработкой получившегося изображения. Но есть альтернатива – использование карт для Отображения фона, смотрите рисунок ниже.
Карты для отображения фона не участвуют в освещении сцены. Не только не освещают, но и не учитываются глобальным освещением (ГИ). Эти последствия приводят к некоторым заблуждениям при использовании карт для фона:
• Карты используемые для фона ничего не освещают. Это просто изображение которое рендер использует для замены фона там, где камера видит его “напрямую” (не перекрытым объектами сцены).
• Карта применяемая для фона не будет видна через стекло и другие прозрачные или полупрозрачные объекты.
• В связи с вышесказанным, карты фона совершенно не будут отображаться в зеркале или отражаться на других глянцевых объектах. Итак, карты для фона не существуют с точки зрения ГИ (ни как источник освещения, ни в преломлениях, ни в отражениях – всех, тех вещах, которые важны для физически корректного рендера).
Главное преимущество использования карт для фона, вместо того, чтобы делать пост-обработку с альфа-каналом состоит в том, что карта для фона правильно учитывается рендером при расчете анти-алиасинга и DOF контуров вашей сцены, в то время как требуются некоторые дополнительные действия при использовании альфа-канала. С другой стороны, главный недостаток состоит в том, что с альфа-каналом - есть более высокая степень контроля над расположением фона и его цветом, при пост-обработке.
Запомним - карты, используемые для фона сцены не освещают ее. Они не дают прямого света и не учитываются при расчете глобального освещения (ГИ).
Пример использования карты для фона
Карты для отражений (reflection mapping)
Иногда в рендерах экстерьеров в архитектурной визуализации желательно, чтобы в окнах зданий отражался фон. Но с другой стороны моделирование реального окружения для отражений является слишком трудоемким, в большинстве случаев, а использование HDRi в качестве карты окружения или обычной фотографии не сочетаются с настройками системы Солнце/Небосвод.
Фрайрендер обеспечивает простой метод для достижения этой цели, называемый
Reflection mapping, с помощью которого можно установить карту, которая заменит отражения в зеркальных объектах напрямую от этой карты, не затрагивая расчет ГИ сцены.
Очень распространенной ошибкой стало бы думать, что канал Reflection mapping повлияет на все виды объектов, а точнее все виды материалов, примененные к этим объектам. С точки зрения концепции физически корректного рендера освещение и отражение по сути одно и то же, поэтому фрайрендер не может отличить освещение от матовых или ламбертиан-поверхностей от их отражений. Так что, карта для отражений работает только для материалов с Шероховатостью (Roughness) = 0% , и полностью игнорируется для всех других материалов.
Запомним - карты для отражений, используемые в слоте Reflection mapping работают только для материалов с Roughess = 0%.
Пример использования карты для отражений
| "Перевод официального руководства пользователя" | автор: Feversoft (2009) |
| перевод: Art (3-я часть) | оригинал: randomcontrol.com |
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
