Модели освещенности

Июнь 23, 2010 в категории Статьи

Визуализация является заключительным этапом работы над виртуальной сценой. На этом этапе компьютер превращает математическую модель сцены в форму, доступную для визуального восприятия. Этот процесс называется рендерингом (от английского render). В 3ds Max только на этапе рендеринга становятся видны все свойства материалов объектов, источников света и проявляются эффекты внешней среды. Создаваемые в 3ds Max сцены могут быть визуализированы с разной степенью точности. Для этого используются различные механизмы визуализации, которые позволяют получать различное качество, но выполняются с разной скоростью. Самый простой механизм – визуализация сцены в окнах проекций. Этот способ самый быстрый и работает в реальном масштабе времени за счет определенных упрощений.

Визуализация для получения конечного изображения с максимальным качеством учитывает свойства материалов, источников света, отражение света различными материалами, параметры внешней среды. В 3ds Max есть возможность добавлять к сцене различные визуальные эффекты, например, объемный туман или различные световые и оптические эффекты, которые отображаются только на стадии визуализации. При этом для качественной визуализации сложных сцен может быть затрачено значительное время.

Для визуализации в 3ds Max предусмотрена возможность использования различных алгоритмов визуализации. Каждый визуализатор имеет параметры, которые позволяют ускорить процесс визуализации или улучшить качество изображения. Кроме этого, в 3ds Max предусмотрен сетевой рендеринг, когда в расчетах принимают участие несколько компьютеров, объединенных в сеть.

Выбор визуализатора осуществляется вызовом команды Rendering > Render. Затем в самом низу вкладки Common открывается свиток Assign Renderer и щелчком по кнопке с многоточием напротив Production открывается список доступных алгоритмов расчета освещенности, включая алгоритм mental ray, который, начиная с версии 3ds Max 8, стал штатным визуализатором программы. По умолчанию всегда устанавливается алгоритм Default Scanline Renderer (Метод построчного сканирования). До сих пор с помощью этого алгоритма мы получали все изображения во всех предыдущих упражнениях.

Кроме того, если вместо вкладки Common раскрыть вкладку Advanced Lighting, то в открывающемся списке можно выбрать еще два алгоритма: Light Tracer и Radiosity. Существует также большое число внешних визуализаторов, которые обеспечивают еще более высокое качество визуализации. Одним из них является визуализатор Vray, который будет описан в одном из последующих разделов. Кратко остановимся на том, как работают некоторые из перечисленных алгоритмов и в чем состоит их различие.

В соответствии с принятым в компьютерной графике подходом, расчет освещенности распадается на две основные задачи. Первая – определить способ расчета освещенности в произвольной точке трехмерного пространства. Эта задача решается при помощи построения локальной математической модели освещенности (Local illuminating model). Вторая задача – применение Local illuminating model для компьютерных расчетов освещенности трехмерных объектов с конкретной геометрией и свойствами поверхности, она решается при помощи так называемой модели затенения (Shading model).

Моделей освещенности к настоящему моменту разработано несколько. Самая первая, и самая простая – локальная модель освещенности. Эта модель не рассматривает процессы светового взаимодействия объектов сцены между собой, а только расчет освещенности самих объектов. Вторая, глобальная модель освещенности – Global Illuminations, рассматривает трехмерную сцену как единую систему и пытается описывать освещение с учетом взаимного влияния объектов. В рамках этой модели рассматриваются такие вопросы, как многократное отражение и преломление света (raytracing), рассеянное освещение (radiosity), caustic и subsurface scattering (photon mapping) и другие. Начнем с самой простой модели освещенности, тем более что она и по сей день является главным способом расчета в рендерах типа scanline (например, Default Scanline Renderer или mental ray Renderer программы 3ds Max).

Источники:

  1. Сиваков И. http://www.3dmir.ru
  2. Горелик Александр. Основы моделирования и визуализации в 3ds Max (в упражнениях).

Редактор сайта

Реклама: