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Luxology 照明

Luxology 同时提供了间接和直接光照来源。

  • 间接光照提供全局照明或 Luxology 渲染模型,从而使用场景中的环境和现有几何图形提供着色。
  • 直接光照模型利用三维光直接照亮曲面。

尽管这两种模型将单独计算,但缺省情况下其结果会加在一起,从而生成最终着色结果。每种模型均具有独特的优势。如果合理搭配使用,则可优化渲染图像的速度和质量。

直接光线在提供光线准确位置方面具有明显优势,因此在计算像素时,渲染器可以循环遍历可见光并分别从中添加适当的着色值。这种直接光照方法可以非常快速地提供十分精确的照明效果。缺点是此模型不考虑二次照明(例如,反弹光或来自发光表面的光)的效果。如果要生成一定程度的软边阴影,则每个光线的采样点数仅需大于 1 即可。软边上的扩散范围越大,提供合理质量所需的采样值越高。

间接照明

要全面了解 Luxology 渲染照明设置,必须先了解间接照明的技术流程,这一点至关重要。尽管您可以直观地想象光线如何从三维光或发光表面发出,照到曲面并在房间四周反弹,但通过间接照明进行渲染的实际过程恰好相反。计算曲面时,光线从曲面随机向外投射,并在接触到场景中的其他曲面时求值。这些求值的总和表示对原始曲面的颜色和亮度的贡献。

要更清楚地了解如何估计曲面上某个点的间接照明,请假设透明球体的上半部分位于曲面上,使该点的曲面法线穿过北极。光线通过由经纬栅格线形成的每个“单元”中的随机点从曲面点发出,每个单元对应一条光线。这些光线向外发射并接触到其他曲面或远距离环境,其平均颜色是间接辐照度的估计值。(辐照度是用于入射光的技术名词。)

现在,假设我们需要对某个平面着色,且环境贴图像全部为黑色,只有一个集中光亮区除外。该曲面上的每个着色点均按如上所述发射光线。对于某些点,可能有两条光线接触到该光亮区。而对于其他点,只有一条光线与其接触,而其余光线接触到的是黑色。某些点的辐照度是其他点的两倍。如果“发光高速缓存”处于打开状态,您可以预测该曲面看上去会呈现出非常明显的斑块状;或者如果该选项处于关闭状态,则该曲面将呈明显的颗粒状。但是,如果我们更精细地细分透明半球(即,使用更多光线),则相邻曲面点之间的命中次数和未命中次数将更一致,从而使着色变得光滑。尽管 Luxology 的间接照明基于此半球采样,但您可通过两种截然不同的方法使用这些采样点,即:“发光高速缓存”和“蒙特卡罗”。

“发光高速缓存”方法

缺省采样方法使用一种名为“发光高速缓存”的技术。这项技术背后的理念是:通过利用数量更少但精度更高的采样点并在这些采样点之间进行过渡,您可以实现图像感知质量。与以较低质量对每个像素进行采样(通常会导致图像“呈颗粒状”)相比,这种方法所需的时间更短。禁用“发光高速缓存”之后,Luxology 将至为图像中的每个像素生成半球形着色采样点。请考虑使用的光线数量,因为此数字将与图像中数以百万计的像素相乘。如果“发光高速缓存”处于激活状态,则 Luxology 会在战略位置以智能方式对场景采样,然后在其之间插值,从而提高最终帧的总体平滑度。

使用“发光高速缓存”时,任何差量都会在不同的采样点之间扩散,进而生成斑点。“发光高速缓存”提供了多种方法可减少瑕疵,其中包括:增加光线数量、添加超级采样和增加创建过渡所需的采样点数(内插值)。

蒙特卡罗方法

蒙特卡罗方法在每个像素使用质量较低(光线较少)的采样点,而“发光高速缓存”方法则使用数量更少、但质量明显更高(光线更多)的采样点并将它们混合在一起。如果这些采样点在蒙特卡罗中不够精确,则两个相邻像素之间会存在明显的差异且图像“呈颗粒状”。补救方法之一是增加每个像素的光线数量,但是这会导致渲染时间大大增加。“逐行加细渲染”模式采用蒙特卡罗方法。它自动按像素发出更多光线,使渲染图像得到持续改进,直到您停止该过程或它达到预定义的时间为止。