Глобальная освещенность: первое знакомство
Что такое глобальная освещенность, что дает ее учет при моделировании освещения трехмерных сцен и как она реализуется в 3ds max 7.5?
Все предметы реального мира доступны нашим глазам только потому, что они отражают световые лучи. Однако отраженные от какого-то объекта лучи света распространяются не только в сторону наших глаз, но и во всех остальных направлениях, попадая на другие предметы окружающей обстановки, снова отражаясь от них и т. д. Для примера на рис. 11.1 показаны несколько возможных путей попадания в объектив камеры, имитирующей в виртуальном мире глаз наблюдателя, единственного луча от источника света. На самом деле число лучей, испускаемых осветителем, бесконечно велико. В программе 3ds max при расчетах освещенности число воображаемых испущенных лучей, разумеется, не бесконечно, но тоже очень велико — ведь освещение сцены в пределах пучка световых лучей должно быть равномерным.
Рис. 11.1. Единственный луч источника света (?) может попадать в объектив камеры после однократного отражения (2), двукратного отражения от разных предметов (3-4 и 5-6), трехкратного отражения (5-7-8) и т. д
Отражения световых лучей происходят многократно, пока свет не утратит свою энергию за счет частичного поглощения освещаемыми предметами и рассеивания на мельчайших пылинках, взвешенных в воздухе. Если отражающие объекты имеют характерную окраску, то и отраженные от них лучи света приобретают определенный цветовой оттенок. Например, объект красного цвета поглощает световые лучи всех цветов, кроме красного. Отраженные от такого объекта красные лучи будут придавать близко расположенным к нему предметам красноватый оттенок. Освещенность предметов реального мира, определяющаяся не только прямыми лучами света от источника освещения, но и лучами, отраженными от других предметов окружающей обстановки, и называется в трехмерной графике глобальной освещенностью (Global Illumination).
Вот в чем состоят основные достоинства учета глобальной освещенности:
с учетом переотражений от объекта к объекту в сцене часто оказывается достаточно света даже от единственного источника;
автоматически формируются полупрозрачные тени, если затененные области дополнительно подсвечиваются лучами, отраженными от объектов сцены;
автоматически воспроизводится такое характерное для реального мира явление, как цветовое тонирование объектов светом, отраженным от других объектов, имеющих выраженную цветовую окраску.
Расчет глобальной освещенности требует значительного времени и вычислительных ресурсов компьютера, а также предъявляет определенные требования к конструкции геометрических моделей сцены. Получение хороших результатов с использованием методов расчета глобальной освещенности требует терпения, так как часто приходится действовать методом проб и ошибок.
Разработчики программы mах 7.5 пошли на то, чтобы включить в ее состав два различных алгоритма расчета глобальной освещенности: Light Tracer (Трассировщик света) и Radiosity (Перенос излучения), потому что каждый из них имеет свои особенности и области применения. В дальнейшем мы вкратце познакомимся с каждым из них.
Помимо этого, глобальная освещенность может рассчитываться имеющимся в составе шах 7.5 модулем визуализации mental ray. В числе стандартных осветителей имеются два, предназначенные для использования совместно с этим модулем. Их наименования включают буквы mr (от слов mental ray). Кроме того, большинство источников света приобрело дополнительные параметры, позволяющие настроить их свойства применительно к данному модулю визуализации. Свитки таких параметров отсутствуют на панели Create (Создать) и появляются только при переключении при выделенном осветителе на панель Modify (Изменить). Названия этих свитков также включают слова mental ray.
