Bibliografia ragionata VRAY: RENDERING -> ILLUMINAZIONE INDIRETTA - Nozioni generali

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ILLUMINAZIONE INDIRETTA ( GLOBAL ILLUMINATION GI ) :
V-Ray implementa svariati approcci per calcolare l’illuminazione indiretta (GI o indirect illumination) con diversi compromessi tra qualità e velocità. L’ illuminazione globale è fondamentale per la buona riuscita di un photorender. Occupa principalmente tra il 70 e l’ 80% del tempo necessario al completamento di un render ed è in grado di gestire la teoria sulla diffusione della luce. Gli oggetti e noi individui anche se non ce ne rendiamo conto, viviamo immersi in una atmosfera, miscela di percentuali di gas, e proprio quest’ ultima che permette una diffusione della luce anche dove quest’ ultima non arriva direttamente, senza atmosfera avremmo una visione molto simile a quella vista nelle immagini degli astronauti sulla Luna, ove a causa di una atmosfera praticamente assente, ciò che è illuminato è estremamente visibile mentre le zone d’ ombra sono completamente buie, (si veda le ombre portate degli astronauti sul terreno lunare) .

Direct computation:
Questo è l’approccio più semplice; la GI è calcolata indipendentemente per ogni punto della superficie ombreggiata tracciando un numero di raggi in diverse direzioni sull’ emisfero sopra quel punto.
Vantaggi:
questo approccio preserva tutti i dettagli (e.g. ombre piccole e nette ) nella GI;
direct computation è libera da difetti quali il flickering nelle animazioni;
non è richiesta memoria addizionale;
nel caso di oggetti “motion-blurred” in movimento la GI è calcolata correttamente.
Svantaggi:
l’approccio è molto lento per immagini complesse (e.g. luce negli interni);
direct computation tende a produrre noise nelle immagini, che può essere evitato solo sparando un ampio numero di raggi, rallentando quindi ancora di più.

Irradiance map (IM):
Questo approccio è basato sull’ irradiance caching; l’idea base è di calcolare la GI solo in alcuni punti nella scena, e interpolare per il resto dei punti.
Vantaggi:
irradiance map è molto veloce paragonata alla direct computation, specialmente per scene con ampie aree piatte ;
il noise intrinseco nella direct computation è molto ridotto;
irradiance map può essere salvata e riusata per velocizzare i calcoli di diverse viste per la stessa scena e per animazioni fly-through ;
irradiance map può anche essere usata per accelerare illuminazione diffusa diretta di sorgenti area light (luce zonale) .
Svantaggi:
alcuni dettagli di GI possono essere persi o offuscati a causa dell’interpolazione;
se sono usati bassi valori, può presentarsi flickering nel rendering di animazioni;
irradiance map richiede memoria aggiuntiva;
la GI con oggetti motion-blurred in movimento non è interamente corretta e può portare a noise (sebbene nella maggioranza dei casi questo non è notabile).

Photon map (PM):
Questo approccio si basa sul tracciamento di particelle dalle sorgenti di luce e il loro bouncing (rimbalzare) attorno alla scena. Questo è utile per scene di interni/semi-interni con molta luce o piccole finestre. La photon map generalmente non produce un risultato abbastanza buono per essere usata direttamente; tuttavia essa può essere usata come una rozza approssimazione della illuminazione nella scena per velocizzare il calcolo di GI through direct computation o irradiance map.
Vantaggi:
la photon map può produrre molto velocemente una rozza approssimazione della illuminazione nella scena
la photon map può essere salvata e riutilizzata per velocizzare il calcolo di diverse views per la stessa scena e di animazioni fly-through;
photon map è view-independent.
Svantaggi:
photon map generalmente non è disponibile per direct visualization;
richiede aggiuntiva memoria;
nella implementazione di V-Ray , l’illuminazione che riguarda gli oggetti motion-blurred in movimento non è interamente corretta (sebbene questo non è un problema nella maggioranza dei casi).
photon map necessita luci reali per funzionare; non può essere usata per produrre GI causata da luci d’ambiente (skylight).

Light map:
Il light mapping è una tecnica per approssimare la GI in una scena. Essa è molto simile alla PM, ma senza molte delle sue limitazioni. Light map è costruita tracciando moltissimi percorsi (eye paths) dalla camera. Ognuno dei bounces nel percorso memorizza l’illuminazione dal resto del percorso fino ad una struttura 3D ,in modo molto simile alla PM. La light map è una universale soluzione di GI che può essere usata per scene sia interne che esterne, sia per approssimare i primary bounces, sia per i secondary bounces quando si usa con irradiance map o con direct GI .
Vantaggi:
lightmap è facile da settare. Bisogna solo tracciare i raggi dalla camera, al contrario della photon map, che deve processare ogni luce nella scena e generalmente richiede un separato setup per ogni luce.
light-mapping funziona efficentemente con qualsiasi luce - incluso lo skylight, oggetti self-illuminated, luci non-physical, photometric lights etc. Al contrario, PM è limitata negli effetti di illuminazione che può riprodurre - per esempio PM non può riprodurre l’illuminazione da skylight o da luci omni standard senza decadimento quadratico inverso (inverse-square falloff).
la light map produce risultati corretti negli angoli e attorno ai piccoli oggetti. La PM d’altra parte, si affida ad ingegnosi schemi di stima della densità, che spesso producono risultati errati in questi casi, o troppo bui o troppo luminosi in queste aree. In molti casi light map può essere visualizzata direttamente per previews molto veloci e nitide.
Svantaggi:
come per IM, la light map è view-dependent ed è generato per una particolare posizione della camera. tuttavia, essa genera una approssimazione anche per parti indirettamente visibili della scena - per esempio, una light map può approssimare completamente la GI in una stanza chiusa.
al momento light map funziona solo con i V-Ray materials;
come per la PM, light map non è adattativa. L’ irradiance è calcolata ad una risoluzione fissa che è determinata dall’utente; light map non funziona molto bene con le bump maps; usa IM o direct GI se si vogliono ottenere migliori risultati con bump maps. L’illuminazione di oggetti motion-blurred in movimento non è completamente corretta, ma è molto nitida poichè le lightmap sfocano anche la GI nel tempo (al contrario della irradiance map, dove ogni sample è calcolato ad un particolare istante di tempo). L’llluminazione indiretta in Vray è divisa in due sezioni: controlli per primary diffuse bounces (rimbalzi diffusi primari) e controlli per secondary diffuse bounces (rimbalzi diffusi secondari). Un rimbalzo diffuso primario avviene quando un punto ombreggiato (shaded) è direttamente visibile dalla camera, o attraverso superfici riflettente (ES uno specchio) o rifrattive (ES un vetro). Un rimbalzo diffuso secondario avviene quando un punto ombreggiato è usato nei calcoli della GI. (non direttamente visibile, neanche attraverso vetri o per mezzo di specchi). Di conseguenza parleremo di Primary GI Engine e di Secondary GI Engine.

GLOBAL ILLUMINATION GI PRIMARY & SECONDARY BOUNCES-ENGINE GI :

First (primary) diffuse bounces:

Multiplier:
questo valore determina quanto i primary diffuse bounces contribuiscono all’illuminazione dell’immagine finale. Nota che il valore default di 1.0 produce immagini fisicamente accurate. Altri valori sono possibili, ma non fisicamente accurati.

Selezione del motore Primary GI engine desiderato:

Irradiance map:
Selezionare questo farà usare irradiance map per i primary diffuse bounces. Vedi Irradiance map per maggiori informazioni.

Global photon map:
selezionare questa opzione farà usare photon map per i primary diffuse bounces. Questo mode è utile quando si settano i parameters della global photon map. Generalmente la PM non produce risultati sufficientemente buoni per i final renderings quando si usa come un primary GI engine.

Quasi-Monte Carlo o Brute Force:
Selezionare questo metodo farà usare direct computation per i primary diffuse bounces. Vedi Quasi-Monte Carlo GI per maggiori informazioni.
Light map - questo sceglie light map come primary GI engine. Vedi Light cache per maggiori informazioni.



Secondary diffuse bounces:

Multiplier:
Questo determina l’effetto di secondary diffuse bounces nella illuminazione della scena. Valori vicini a 1.0 tendono a “wash out” la scena, mentre valori attorno 0.0 producono immagini buie. Nota che il valore di default di 1.0 produce risultati fisicamente accurati mentre altri valori non sono fisicamente accurati.

Selezione del motore Secondary GI engine desiderato:

None:
Nessun secondary bounce sarà calcolato. Usa questa opzione per produrre immagini “skylit” senza indirect color bleeding.

Global photon map:
Selezionare questa opzione farà usare photon map per i secondary diffuse bounces.

Quasi-Monte Carlo o Brute Force:
Selezionare questo metodo farà usare direct computation per i secondary diffuse bounces. Vedi Quasi-Monte Carlo GI per maggiori informazioni.

Light map:
Questo sceglie light map come primary GI engine. Vedi Light cache per maggiori informazioni.

Fatte queste considerazione nella fattispecie possiamo fondamentalmente considerare come ottimali per il render nel campo del disegno architettonico due soluzioni:

Irradiance Map - Brute Force
Questa soluzione produce ottimi render sia in situazione di esterni sia per render di interni. Tra i suoi vantaggi offre una quantità di settaggi relativamente più contenuta senza produrre con questo mancanze o artefatti. Di contro ha un tempo di rendering piuttosto lungo oltre che una visione dell’ anteprima che non consente di visualizzare eventuali errori in fase di processazione.

Irradiance Map - Light Cache
Questa soluzione è in grado di realizzare più che ottimi rendere per esterni, e consente un alta personalizzazione di entrambi i GI Engine. Consente di creare ottimi photorender di interni, anche di risultato superiore alla prima soluzione, tuttavia per raggiungere tali obbiettivi è necessaria una sufficiente padronanza dei settaggi. La presenza di una buona Mappa light Cache con show sample attivo consente di visualizzare una bozza in pochissimo tempo, ancora prima del passaggio all’ Irradiance Map. Questo fa si che gli eventuali errori vengano corretti senza attendere il completamento del render, i tempi in questo caso variano a seconda della complessità dei valori settati.

Successivamente affronteremo una ad una le singole soluzioni.

Fonti Bibliografiche
spot3d.com

[Danckan]

bello! complimenti!