CINEMA 4D R 11, opravdu, ale opravdu zblízka (5) - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

25. září 2008, 00.00 | Rendering v praxi, tak by asi mohl znít podtitul dnešního (a nejen tohoto) dílu. Se základními znalostmi technologií a nastavení nového GI jádra bychom měli podívat na tři základní typy scén, které bychom mohli potřebovat renderovat. A začneme exteriérovým osvětlením za využití modernizovaného systému fyzikální oblohy.

Exteriér – Sky shader

Zatím jsme se, a je to s podivem, nezastavili trochu podrobněji u možnosti osvětlení exteriérové scény pomocí nového systému Sky shaderu, tedy chcete-li generovaného systému oblohy za využití nového GI. Ono my ten Sky shader asi velmi dobře známe, byl součástí Advanced renderu již dříve, ale dnes jej máme k dispozici v přeci jen trochu pozměněné podobě.

Sky shader najdeme tak jak jsme byli zvyklí v hlavním menu programu, tedy v menu Objekty > Sky > Vytvořit oblohu (střední část cesty jsem po jistých úvahách ponechal v anglickém znění a to proto, abychom tak lépe odlišili tento objekt oblohy od objektu, který najdeme v menu Scéna, které je mimochodem hned vedle).

Tedy jakmile si vytvoříme objekt Sky shaderu, máme ve scéně tak jak o dříve systém, který nám zejména v případě architektonických scén může zásadně pomoci. Většinu Sky shaderu nemá asi smyslu popisovat, nezměnil se zase až tolik, ale je zde několik drobností, které za zmínku stojí. V prvé řadě ale pár konstatování.

Systém Sky shaderu nadále spolupracuje se všemi efekty, se kterými spolupracoval již dříve včetně efektů volumetrických, jako jsou volumetrické mraky, mlha, či PyroCluster. Možná by se to mohlo zdát jako samozřejmé, ale pokud si uvědomíme, že Sky shader je vlastně dnes systémem fyzikální oblohy, pak tyto drobnosti které podporuje jsou velmi zajímavé zejména s porovnáním s jinými renderovacími systémy.

Podívejme se tedy, co je v tomto systému nového. Nový je systémový kompas s náhledem pozice slunce a také jeho trajektorií. Užitečné, nastavení orientace scény není díky tomu problém. Další novinkou která nás možná při vytvoření překvapí je, že se vytvoří jen a pouze objekt oblohy, nikoliv objekt Prostředí.

Další novinky se skrývají již v samotném nastavení a to na stránkách Obloha a Slunce. Volbička Fyzikální obloha generuje barvu oblohy na základě parametrů Zamlžení, Ozonu a hustoty – tedy intenzity atmosféry. U oblohy lze nastavovat velkou škálu parametrů a to vždy separátně pro součást iluminační, tak pro součást viditelnou. Definovat lze také chromatické či teplé barvy a zastoupeny jsou také nástroje pro barevnou korekci (sytost a odstín).

Mírně změněné bylo také nastavení slunce. U něj přibyla možnost nastavení teplých barev a širší je opět systém řízení barvy závislé na fyzikálním modelu oblohy (opět multiplikace jasu, úprava odstínu, sytosti a podobně).

Takže pokud máme ve scéně náš Sky shader, můžeme aktivovat GI a testovat. A co zjistíme? V případě že využíváme Sky shader, pak vlastně používáme extra vzdálené světlo, které má apriori nastavený stín. Tím je naše situace zcela odlišná od toho, co jsme si zatím testovali.

Proč? Protože prozatím jsme ani v jedné ze scén, které jsme si zde v rámci prezentace a popisu GI ukázali, světlo neměli. Co to tedy znamená? Že v rámci těchto scén můžeme počítat s vlivem odlesku v materiálech a to včetně speciálních shaderů jakým je například Lumas a to i ve všech případných aplikacích (v odrazivosti a podobně). To může poměrně zásadně obohatit naší scénu. Další výhodou je v tomto případě také samo světlo a jeho stín, který snižuje ve scéně potřebnost detekování detailů (v rámci IR metody a vylepšení detailů) a může tak ve smyslu sekundárního efektu zrychlit výpočet (není potřeba natolik zvyšovat kvalitu IR).

A co říci obecně k použité tohoto systému? Množství odrazů v rámci GI může většinou zůstat na poněkud nižší hodnotě, přičemž v případě nízké hodnoty odrazů je výhodnější, z pohledu rychlosti, čistá IR metoda, v případě ale že nastavíme vyšší počet odrazů, poněkud se rozdíl mezi IR a kombinovanou metodou stírá. Ba co více. V případě opravdu vysoké hodnoty odrazů (tedy řekněme maximální 8) se může klidně stát, že tam kde zpočátku měla navrch metoda IR, má nakonec, při vysoké hodnotě odrazů, navrch metoda kombinovaná, tedy IR+QMC. Ostatně dokládá to níže uvedený test. Všimněte si, že v případě jen jednoho odrazu je zprvu podstatně rychlejší metoda IR, při zvyšující se hodnotě odrazů ale IR+QMC metoda získává výrazně navrch až je dvakrát rychlejší. Neberte ale tyto testy dogmaticky, při jiné scéně se může tento poměr chovat poněkud jinak a síly mohou být více vyrovnané. Pravdou však zůstává, že kombinovaná metoda je v případě jednoho odrazu takřka vždy pomalejší, v případě zvyšující se hodnoty odrazu se tento rozdíl smazává a může se i změnit.

Zpět ale k našemu příkladu. Domnívám se, že většinou můžeme v případě Skyshaderu nechat trochu nižší hodnotu odrazů, protože trochu kontrastnější render jisto jistě nebude na škodu. Pokud je zapotřebí zvýšit celkovou intenzitu GI, použijte nastavení gammutu, je to většinou lepší volba než jít cestou zvyšování hodnoty odrazu GI vzorků, což mimo jiné prodlužuje čas.

IR systém nové GI má mimo jiné volbu vylepšení detailů. Jedná se o maličký systém QMC který prošetřuje oblasti u různých záhybů a může být užitečný ve dvou případech. Jednak pro zpřesnění IR map, tedy abychom vytvořili korektní „difusní stínění“ a jednak jako jakési zvýraznění detailů. V obou dvou případech je možné použit adaptivní systém, který předem analyzuje i iluminaci plochy a podle ní definuje míru tohoto efektu. Nestává se tak, že by nám efekt vytvořil ztmavení i tam, kde jej nechceme, což by se mohlo stát v případě, že bychom tento efekt nahradili systémem Ambient Occlusion. Bohužel ale, jak už to bývá, vylepšení detailů stojí nějaký ten čas. Není to zase tak dramatické, ale již to pocítíme.

Zpět ale ke Sky shaderu. Jistě asi rychle každý zjistí, že je docela šikovné upravit (zvýšit) nastavení intenzity oblohy a případně snížit její sytost. Rendery bývají s výchozím nastavením přeci jen dost kolorované, možná až příliš. Po této drobné úpravě ale dostaneme ve valné většině opravdu pěkný a efektní výsledek za minimální námahy. Chcete pár testů? Zde jsou. V následujících řadách testů jsou postupně upravené hodnoty intenzity (ve spektru iluminace) oblohy a také sytosti oblohy.

Další volby oblohy jsou testované na dalších jednoduchých příkladech. Na prvním jsou představeny volby pro nastavení horizontu, teplých a chromatických barev, na druhém pak vliv intenzity viditelnosti na zobrazení oblohy.

Mimo výše zmíněných změn Sky shader skutečně nedoznal znatelnější proměny, což je podle mého vcelku pozitivní. Nebyly totiž potřeba. Přesto si nemohu odpustit drobnou poznámku na okraj. Přišel jsem totiž na jednu drobnou „chybičku“, či spíše jen nedokonalost, která mne mrzí. Sky shader jak určitě víte generuje mimo jiné také systém mlhy. Tento systém vždy byl v minulých verzích vkládán podle globálního souřadného systému. A je tomu tak i nadále, což je trochu matoucí vzhledem k tom, že můžeme pohybovat systémovým kompasem. Ať si již systémový kompas umístíme kam chceme, není nám to příliš platné. Mlha bude vždy odvozena od globálního systému a to mi přijde trochu „tuhé“ řešení. Elegantnější by podle mého bylo, pokud by byla poloha mlhy odvozená od souřadného systému samotné oblohy, ale budiž.

Jinak se svícení se Skyshaderem se jeví jako velmi snadné a efektivní, pokud máme na paměti to, co jsme dnes napsali. Mimo již řečené je dobré mít na paměti ještě jedno pravidlo, které je asi z nejdůležitějších (a proto jsem si jej nechal také nakonec). Často je místo zvyšování hodnoty počtu odrazů (v případě svícení pomocí Skyshaderu) efektivnější upravovat hodnotu gammutu celého GI. Je to rychlejší, výkonnější a poskytuje tato volba homogennější rendery. A navíc se jedná o volbu, kterou můžeme testovat ruku v ruce s cachováním celého GI (cachování jsme si ještě nezmínili, zatím jen krátce, jedná se o ukládání a následné využívání IR záznamů, které ale umožňuje slušnou škálu změn vstupních parametrů GI a tím lze ušetřit při testování značný čas).

Závěrem

Dnes naše povídání ukončíme, příště budeme pokračovat opět Skyshaderem, ale v jiné situace. V případě, že jej použijeme pro osvětlení interiéru...