Iluminación Global métodos en VRay

Transcripción

1 Iluminación Global métodos en VRay Antes de empezar Este tutorial trata de explicar algunos conceptos básicos sobre la iluminación global, y diferentes algoritmos que VRray proporciona para calcularla. No voy a entrar en detalles acerca de cada ajuste, es sólo una guía universal. La versión de Vray para crear este tutorial es Vray Qué es la IG? IG es la abreviatura de iluminación global. Los motores de Render que utilizan algoritmos de iluminación global toman en cuenta no sólo la luz que viene directamente de las fuentes de luz (= luz directa), sino también la luz que rebota de todas las superficies y los siguientes rebotes de la luz hasta el infinito (= luz indirecta). Esto se traduce en la iluminación mucho más natural y fotorrealista en comparación con renderizadores que no utilizan IG. Sin IG Abajo, una imagen simple con una sola luz, viene en desde la izquierda. Como puede ver, las sombras son completamente negras y apenas se ve la forma de los objetos. También ten en cuenta la sombra debajo de la esfera de cristal, que también es negra. 1

2 IG - rebote primario En la realidad, la luz sigue rebotando hasta el infinito. Cada vez que se produce un rebote, a la luz pierde un poco de energía, dependiendo de las propiedades de la superficie que golpea. Así que después de una infinita cantidad de rebotes, la energía de las luces llega a cero. Para calcular una cantidad infinita de rebores de lus sería una locura, por lo que VRay tiene algunas maneras de compensar esto. Además, la pérdida de la energía de la luz tiene una curva exponencial, por lo que en realidad se desvanece muy rápidamente. Esto significa que el efecto rebote de la primaria en la iluminación final será mucho mayor que por ejemplo el rebote 24. Esta es la razón por VRay divide la iluminación indirecta en dos partes principales: rebotes primarios y secundarios. Abajo, la misma imagen ahora con IG activada, sólo 1 rebote primario. Ten en cuenta las sombras y la parte interior no más son de color negro. Todavía hay lugares muy oscuros, aquí es donde la luz de los rebotes primarios casi no llega. IG - rebote secundario A fin de imitar la luz del mundo real, debemos permitir también los rebotes secundarios. Cálcular rebotes primarios y secundarios no es una tarea fácil. Tienes que imaginar que un rayo de luz directa golpea una superficie y rebota en todas direcciones. Digamos que se dispersa en 50 nuevos rayos, los cuales son ahora rebotes primarios. Estos 50 rayos de nuevo llegan a algunas de superficie y se dispersan de nuevo en 50 rayos. Así que después de sólo dos rebotes ya hay 50 * 50 = rayos volando por ahí. Y esto es sólo desde un rayo de la luz directa. Por supuesto VRay tiene algunas maneras de limitar el número de rayos, junto con una manera muy inteligente de saber qué rayos son más importantes que otros, etc... Las imágenes abajo muestran el efecto de los rebotes secundarios. Como puedes ver, el segundo rebote tiene un gran efecto, el tercero ya es mucho menos, y así sucesivamente. Incluso el salto de 4 a 12 rebotes es casi nada. 2

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4 Rebote Primario - Brute force La forma más fácil del motor es la "Brute force". Como su nombre indica, requiere de fuerza bruta para calcular. Este método calcula la IG en cada punto de sombra. Así que incluso con las superficies muy planas, donde la iluminación es muy pareja, cada punto se calcula. Esto es por supuesto muy lento, pero también muy exacto. 4

5 La imagen abajo está iluminada con Skylight de Vray. Piensa en esto como un cielo real iluminando la escena. No hay sol, por lo que es un poco como un día nublado, echando luz uniformemente en todas direcciones. Este Skylight se trata como rebote primario de IG, por lo que en esta escena, no hay luz directa. Toda la luz (y por tanto también las sombras) se calculan por el motor de IG, que hacen que la Skylight sea perfecta para probar la calidad y la velocidad de los motores. Rendericé la imagen con los valores predeterminados para el motor. Como puede ver, este es de 8 subdivs. Los rebotes secundarios son de color gris, ya que estos no están capacitados para las pruebas. El valor subdivs es la calidad de la fuerza bruta de la IG. Así que más subdivs da cálculos más precisos, menos ruido y la imagen se hace con más lenta velocidad de render. Se ha incluido el tiempo de render en todas las imágenes, en la parte inferior de la imagen. La segunda imagen es con Brute force subdivs en 16. Se puede ver claramente el ruido es mucho menor ahora, pero el tiempo de render pasó de 23 a 56 segundos. Tenga en cuenta que el valor de 8 subdivs significa realmente 8 * 8 = 64, y 16 significa 16 * 16 = 256. Así que ten cuidado cuando se quiere aumentar la calidad. (Esto es así para todos los valores dentro de subdivs VRay por cierto.) 5

6 La tercera imagen es con subdivs = 32. Note como el ruido especialmente dentro de la caja ha mejorado ahora. También tenga en cuenta cómo se definen las sombras en las teteras y también en la esfera. Incluso cáusticas están apareciendo debajo de la esfera de cristal. Las cáusticas aparecen cuando la luz se refleja por refleccion y / o refracción de los rayos de luz. Como en los viejos tiempos cuando se utiliza para quemar hormigas aumentando con una lupa la luz solar. En resumen, si tienes una buena PC, lo suficiente como para esperar, Brute force es un motor IG fácil y de muy alta calidad. El inconveniente es que cuando empiece a usar rebotes secundarios, especialmente en escenas de interior donde suele haber una gran cantidad de luz secundaria IG, el método de fuerza bruta será extremadamente lento. 6

7 Rebote Primario - Irradiance map El mapa de radiación es la respuesta de VRay para acelerar de manera eficiente a los cálculos de las IG. No todas las superficies y regiones en una escena de tener el mismo detalle de las IG, por ejemplo, sobre una superficie plana sin ningún tipo de objetos, la iluminación será muy pareja en todos los puntos. Pero cuando la superficie es muy accidentada, y muchos pequeños objetos sobre ella, la IG será mucho más detallada: habrá sombras pequeñas y diferentes intensidades de luz por todo el lugar. Básicamente, los cálculos mapa de radiación pueden buscar qué partes de la escena necesitan IG más precisa y qué partes no. Esto es controlado por parámetros que se puede ver en la captura de pantalla abajo. El resultado de todo esto, es una colección de puntos en las superficies de la escena. Cada punto tiene ahora un valor dado por su color (= luz). Las áreas que son planas, sin mucho detalle, tendrá puntos espaciados muy lejos el uno del otro. Puesto que la iluminación no varía mucho entre dos puntos cercanos entre sí. Pero en las zonas más detalladas, los puntos estarán mucho más cerca, por ejemplo, en nuestra imagen por debajo de las teteras, donde existe una variación en la iluminación (sombras). 7

8 La imagen arriba está renderizada con IRmap como rebote primario. La imagen abajo muestra cómo se colocan los puntos del IRmap. Se puede ver claramente que hay menos puntos en el fondo que, por ejemplo entre la pared y los cilindros. Tenga en cuenta los tiempos del render de la primera imagen, y también lo limpia (= sin ruido) comparada con la IG Brute force. Pero por otro lado, los detalles muy finos se pierden un poco. La imagen abajo utiliza una configuración muy baja para ver mejor el efecto 'blurring' o la pérdida de detalle en las sombras. Ahora todos los objetos parecen estar flotando debido a la falta de sombra detallada debajo de ellos. 8

9 Rebote Primario - Light cache Light cache es una forma muy rápida de computar la IG. Es un poco especial, ya que calcula todos los rebotes siempre. Así que si lo ponemos en los rebotes primarios, en realidad calculará todos los rebotes. La primera imagen es con la configuración predeterminada, y como puedes ver, es mucho más iluminada que todas las imágenes anteriores. Esto es debido a los rebotes adicionales que calcula. En comparación con el IRmap, que es un poco más fácil de configurar. El valor más importante aquí son de nuevo las subdivs. No compare con la subdivs la Brute force, para el lightcache, necesita valores mucho más altos. La segunda imagen se representa con 2000 subdivs (en lugar de 1000). Ya puedes ver una gran mejora en los detalles sobre la IG. 9

10 Si activas "show calc. phase" podrás ver el proceso de LC. Esta es una manera muy eficaz para la evaluación de la iluminación sin tener que esperar a que el render se complete. El render último tiene subdivs 5000, resultando en una calidad muy buena. A pesar de que es posible lograr una buena calidad con LC sólo se utiliza principalmente para rebote secundario mientras se utiliza IRmap o de Brute force sobre las IG para el rebote primario. Rebote Primario - Mapa de fotones Mapa de fotones es otro modo de calcular una solución de las IG. Sin embargo nunca tuve la necesidad de utilizar este método. Los motores son de hecho mucho más fácil de configurar y entender, así que me 10

11 pregunto por qué esto es aún implementado por los fabricantes de VRay. Combinaciones de motores IG Aunque puede utilizar cualquier combinación de motores para rebotes primarios y secundarios, hay algunas que son verdaderamente útiles. Voy a dar algunos ejemplos con las tres combinaciones más utilizadas: - Primario = IR map y Brute force = secundario - Primario = IR map y Light cache = secundario - Primario = Brute force y Light cache = secundario IR map y la Brute force Esta combinación se utiliza mucho para las escenas sin demasiada luz secundaria. Por ejemplo, versiones de productos que se hacen generalmente en algún tipo de configuración de estudio, donde se coloca un objeto sobre un plano, iluminado por unas luces área grande y / o un skylight. Dado que la mayoría rebota hacia el cielo y por lo tanto no es necesario otro cálculo, no hay mucho rebote secundario presente. La mayor parte de la iluminación IG se lleva a cabo por los rebotes primarios. Los rebotes secundarios poco se calculan por el método de Brute force exacto. Así que con algunos ajustes lo hará IRmap, esto se traduce en imágenes de alta calidad con renders rápidos. El efecto más grande de iluminación viene de las luces directas, por lo que incluso con los ajustes de mapa de IR más bajos la imagen sigue siendo muy buena, ya que el efecto de los rebotes primario no es aún tan grande. Sin embargo este método será más lento para las escenas de interiores, entonces será mejor la siguiente combinación. IR map y la Light cache Cuando la cantidad de luz rebotada se hace más prominente en la escena, el método de fuerza bruta puede ser bastante lento, especialmente cuando se utiliza para rebotes secundarios. El lightcache es ideal como motor de rebotes secundarios, ya que es muy rápido. Además de eso, cuando se utiliza esta combinación, la LC se calcula en primer lugar, y toda la información de la LC se utiliza para el cálculo del mapa de IR. Como resultado, el mapa de IR se procesa más rápidamente también. Cuando querés más detalle en la luz sobre las IG, es mejor utilizar la siguiente combinación, en lugar de aumentar la configuración de mapa de IR a los extremos. 11

12 Porque entonces el mapa de IR será muy lento. Así que el mapa de IR + LC es una buena combinación para las escenas interiores relativamente plana. Brute force y Light cache Para obtener imágenes de muy buena calidad, este es el camino a seguir. Por supuesto mucho más lento que el otro combo, pero todavía no sería tan lento como Brute force + Brute force. Esta puede ser una muy buena combinación no solo para interiores de alta calidad, sino también para exteriores, escenas de productos y objetos, por último pero no menos importante, animaciones en movimiento. El IRmap tiene muchos problemas con objetos en movimiento, ya que es un método aproximado, por lo que cada marco tendrá una solución de iluminación que varía ligeramente. Esto se traduce en "parpadeo" de la luz sobre las IG en la animación. Mediante el uso de un método exacto, como Brute force, puede eliminar el parpadeo. Por lo general, las animaciones son al aire libre, y al interior, que se representa en dos pases por lo que en realidad no es un render de interiores. Entonces no hay muchos rebotes secundarios y Brute force + LC será muy rápido. Como se puede ver en la imagen abajo, el rendertime llega a ser muy bueno. Pero ten en cuenta las sombras que las teteras son de calidad. Se muestra que el detalle se pierde por completo en las representaciones de los otros. 12

13 Conclusión IG es grandioso para producir imágenes realistas, pero siempre es una lucha entre la calidad de imagen y detalle en comparación con rendertimes. Cada motor tiene sus ventajas, así que es importante probar a todos, para saber cuándo utilizar cada motor. Sobre todo el IRmap tiene muchos ajustes para controlar, lo que puede aumentar los rendertimes mucho si no sabes lo que estás haciendo. 13