Final Gathering

含義

Final Gathering(簡寫FG)的中文意思是 最終聚集 。FG是一種模擬全局照明的全新計算技術,可以快速計算出質量相當不錯的(間接)照明效果,並且使用簡單,易於控制,大量套用於電影工業,非物理學精度的建築工業設計等許多可視化領域。

FG的計算不是以物理學精度為基準的,即便如此,FG的照明效果看上去還是十分真實。因此,對於精度不高的設計領域,FG甚至可以完全取代GI光子模式的全局照明。因為在這些領域中,渲染結果是否精準已經不再重要,只要看上去讓人賞心悅目就可以,如果渲染的物理學精度要求很高,最好還是使用GI光子計算場景的間接照明效果。

使用方式

* 單獨使用。場景不需要任何照明光源,整個場景的照明都是以 FG採集環境或某物體表面顏色(或紋理)中的能量 的形式計算出來的。現在,該方式已經成為FG套用的主要領域,也是這幾年興起的所謂場景 圖像/圖片照明 的主要套用方式,計算效果十分逼真。

* 與場景中的直接照明光源結合使用。此時,FG的主要作用是為場景中的 背光區域 創建間接照明效果,當然,對向光區域也會有一定影響。

* 與直接照明、GI光子結合使用。從理論上講直接照明與GI光子的結合可計算出十分準確的渲染效果,但從某些個別的角落、縫隙等細節還是得不到充分的照明能量。 看上去 總讓人感覺不舒服,與FG結合使用則可以徹底解決此類問題。從FG計算原理可知,FG尤其適於提高某些幽暗角落的亮度。另外,FG還可以消除GI光子計算中經常出現的成片的 污漬 現象。從某種角度上來說,FG與GI光子結合使用也提高了FG計算的精確度,使FG場景的整體照明效果更接近於物理學精度。當FG與GI結合使用時,可減少GI光子的發射數量、GI光子的總能量值及每個 FG點 上發射的 FG採樣射線 數量,這樣可以提高渲染速度,而渲染質量又不會受到太大的影響。

計算原理

Final Gathering是模擬 全局照明 效果的一種特殊技術(不是焦散)。與 光子 形式的全局照明不同,它本身沒有任何發光或照明作用。FG的主要工作原理是:在每個FG計算點上方,整個半球區域中的所有方向上發射大量 FG採樣射線 (發射FG採樣射線的點稱為FG點),用這些FG採樣射線採集場景中的不同點處(主要是Diffuse表面上)的照明能量,然後把採集到的能量返還給發射 FG採樣射線 的FG點,FG點會對每條 FG採樣射線 返回的能量值進行平均化處理,最後mental ray把相鄰的不同的FG點中的能量均衡在一起,從而計算出表面上每一點的全局照明效果。

相關屬性參數

1 Final Gathering部分中的屬性

(1)Final Gathering(最終聚集)

Final Gathering用於打開或關閉FG計算功能。默認為關閉狀態

(2)Accuracy(精度)

該屬性控制每個FG點上發射的FG採樣射線數量,用於採集並計算FG點處的間接照明能量。默認值是100,適用於預覽級別的渲染,在最終渲染時,應該使用更高一些的數值。提高Accuracy的數值可以適當減少間接照明中的 噪點 ,但同時也會延長渲染時間。

(3)Point Density(FG點密度)

Point Density的取值範圍為0.001~∞,當Point Density大於一併逐漸增加時,FG點的數量(密度)會成倍增加,比如Point Density=2時,產生的FG點數是Point Density=1(默認值)(mental ray自動計算出來的數量(密度))時的兩倍。當Point Density大於0.001小於1時,可減少FG點的數量。

(4)Point Interpolation(插補計算時使用的FG點數量)

渲染真正開始後,當攝影機主採樣射線投到某個表麵點A,並要求計算改點的FG間接照明效果時,mental ray就會查找A點周圍距離最近的N個FG點,並在這N個FG點之間進行插補計算,靜兒得出A點最終的間接照明效果。這個N值就是Point Interpolation屬性指定的數值。

Point Interpolation的默認值是10,提高該屬性數值刻使FG效果更平滑,但渲染時間不會有明顯改變。雖然此值越高,FG的間接照明效果越平滑,但層次感會減少,細節表現力也會相應降低。一般數值在10~50之間取值即可。

(5)Primary Diffuse Scale(首次Diffuse採樣套用比例)

Primary Diffuse Scale用於控制FG採樣射線首次與Diffuse表面碰撞時所採集到的間接照明能量(強度和顏色)在整個場景中的使用比例。這是一個 RGB 形式的屬性,可以分別在紅、綠、藍色基礎上定義FG間接照明能量的使用比例,同時它又是一種 增效器 ,因為最終的FG間接照明效果是該屬性與FG實際計算出來間接照明數據的 積。

(6)Secondary Diffuse Scale(次級Diffuse表面採樣套用比例)

這也是一個比例因子,對FG採樣射線 第一次碰撞以外的 第二、三 ······N次(反/折射)碰撞所返回的信息數據進行縮放。

(7)Secondary Diffuse Bounces(Diffuse 方式的次級傳播採樣次數)

用於Final Gathering計算中,除首次以外Diffuse傳播採樣之外的次級傳播碰撞採樣的次數(包括反\折射)。

增大此屬性數值可以為FG計算收集更多的間接照明能量,於此同時,FG在 Color bleeding顏色外溢 上的表現也會變得出色,還可以大大改善場景角落處過於幽暗的不自然現象,但同時也會增加場景計的渲染計算時間。

2 Final Gathering Map部分中的屬性

(1)Rebuild(重建)

Rebuild有三個選項:On、Off、Freeze。默認值是On。

* On(打開):忽略所有現存的FG點分布圖,重新計算全部FG點,並且Primary Final Gathering File屬性指定的FG點分布圖檔案將被新計算出來的FG點分布圖完全覆蓋。

* Off(關閉):不進行FG的重新計算,直接載入並使用Primary Final Gathering File屬性指定的FG點分布圖檔案。

* Freeze(凍結):Freeze選項主要用於動畫中幀圖像渲染。

(2)Primary Final Gathering File(主要FG點分布圖檔案)

Primary Final Gathering File用於指定儲存主要FG點分布圖的檔案名稱,也是mental ray載入或讀取的FG點分布圖玩的檔案名稱。這樣mental ray就可以把前一幀或以前計算出來的FG結果套用到當前的渲染計算中。

(3)Secondary Final Gather File(次要FG點分布圖檔案)

通過這個屬性可以為渲染時的FG點提供多個FG點分布圖檔案。這樣就可以利用同場景中其他攝影機渲染計算出來的FG點分布圖,並且在最終渲染時把它們合併在一起。另外,新加入的次要FG點分布圖也可以套用於動畫的其他幀上。

(4)Enable Map Visualizer(激活FG分布圖查看器)

Enable Map Visualizer的作用是告訴MAYA,在渲染完成之後把 FG點分布圖 中記錄的FG點顯示在場景視圖中。

(5)Preview Final Gather Tiles(預覽FG的計算過程)

打開此選項後,在進行FG點計算時,可以子啊渲染預覽視窗中看到FG點的計算過程。如果關閉,mental ray進行FG點的計算時,渲染預覽視窗會是一片黑暗,直到正式渲染階段時,才會有顯示。

(6)Precompute Photo Lookup(預算光子查找)

當 同時 使用光子圖及FG計算場景中的間接照明且打算對光子圖進行儲存並重複使用時,打開Precompute Photo Lookup選項可以節省大量的渲染計算時間。

(7)Diagnose Final Gather(診斷FG)

打開本屬性可以利用mental ray的錯誤診斷系統對FG點的計算與套用進行監測,以便更好的調整Final Gather的各選項數值,使FG點的分布更合理。、

3 Final Gathering Quality部分中的屬性。

(1)Filter(過濾)

此屬性是一個 亮斑過濾器 ,它可以把FG點發射的少部分FG採樣射線所返回的 極端 過量採樣結果過濾掉,防止他們影響當前FG點(間接)能量計算的整體效果。當Accuracy數值很小時,即,FG點發射的FG採樣射線數量很少時。Filter=0反而會使能量的採集更合理、準確,因為 為數不多 的每條FG採樣射線都代表著環境不同方向上的照明能量值。

Filter數值越高,過濾的高亮度數數值越多,對渲染圖像中的 亮斑 的過濾效果就越明顯,從而使採樣對比關係更柔和。通常的取值範圍是1~4。

(2) Falloff Start,Falloff Stop(衰減起始距離、衰減終止距離)

此屬性可以有效地限制FG採樣射線的採樣範圍,阻止遠距離物體影響到當前FG點的計算。現實世界中,物體如果距離 某點 較遠,那么光線投射到該物體上再反彈到 某點 時的照明效果已經微乎其微了,它的間接照明實際上起不到什麼大作用。

使用Falloff Start,Falloff Stop的另一個好處就是降低系統對記憶體的需求,從而把有限記憶體用到更需要它的地方,進而提高渲染速度。

4 Final Gathering Tracing部分中的屬性

(1)Reflections(最大反射次數)、Refractions(最大折射次數)、Max Trace Depth(最大追蹤深度,也是反、折射的總次數)。

通常這三個屬性的數值都不會超過2,因為沒有太大的意義。

(2)Optimize for Animations(動畫渲染最佳化/多幀模式開關)

此屬性的作用是把FG的計算切換到 multi-frame 模式,多幀模式是為攝影機的飛行動畫專門設計的FG模式。

(3)Use Radius Quality Control(用Radius控制FG計算質量)

只有打開本屬性,下面的Max Radius、Min Radius、View三個屬性才處於可用狀態。

(4)Max Radius、Min Radius(最大半徑、最小半徑)

此屬性決定 插補 或 外推 計算的最大、最小有效半徑,即進行插補 或 外推計算時,允許使用使用的FG點的最大、最小散布半徑。

當Max Radius、Min Radius都等於0 時(即讓mental ray自動計算最大值、最小值),mental ray總是以整個場景的邊界寬度為基礎,這樣雖然可以提高渲染速度,但是計算的結果往往並不理想,尤其不適合於較為複雜的幾何物體。行業內的一個通常做法是,以場景邊界寬度的十分之一作為Max Radius的數值,然後再把Max Radius除以10作為Min Radius的數值。

(5)View(Radii in Pixel Size)(以像素為測量單位)

關閉View時,Max Radius、Min Radius是以場景世界空間的單位為基礎的;打開View時,則用渲染圖像的 像素 作為Max Radius、Min Radius的基礎測量單位。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們