44
rendering czasu rzeczywistego
praktyka projektowa
warsztat architekta
realistycznego obrazu, stosuje fizyczne modele odbicia światła i algo-
rytmy globalnego oświetlenia (np. metoda energetyczna, mapowanie
fotonów, śledzenie promieni).
Fizyczny model odbicia (ang.
reflection model
) określa sposób inte-
rakcji światła z obiektem na podstawie fizycznych teorii rozpraszania,
odbijania, przepuszczania i pochłaniania światła. Aby uczynić go
przyjaznym dla użytkownika, stosuje się parametry opisowe, takie
jak kolor, gładkość, metaliczność i przezroczystość powierzchni oraz
współczynnik załamania światła. Globalne oświetlenie (ang. GI –
glo-
bal illumination
) bierze pod uwagę zarówno światło bezpośrednio
padające na daną powierzchnię ze źródeł światła (ang.
direct light
),
jak i pośrednie (ang.
indirect light
), docierające do niej po odbiciu
od innych powierzchni. Oznacza to, że algorytm ustalający barwę
rozpatrywanego punktu musi śledzić drogę promieni w scenie
graficznej. Rzucane cienie zostają obliczone automatycznie. Są to po
prostu obszary, na które pada mniej światła bezpośredniego lub nie-
oświetlone bezpośrednio. Oświetlenie lokalne, w przeciwieństwie
do globalnego, bierze pod uwagę tylko światło padające wprost na
powierzchnię ze źródeł światła.
Śledzenie promieni (ang.
ray tracing
) stanowi jedną z najczęściej stoso-
wanych technik renderingu. Zgodnie z jej nazwą śledzona jest droga
umownych promieni światła od oka obserwatora (tzn. syntetycznej
kamery) przez piksele ekranuw głąb sceny. Promieńmoże odbijać się
steroskopowy w jakości HD dla każdego oka. Umożliwiają one
również rozglądanie się dzięki śledzeniu ruchu głowy (gogle Oculus
Rift), a także chodzenie i manipulowanie rękoma, przy czym te
same czynności są odwzorowywane w przestrzeni wirtualnej dzięki
kontroli zmiany położenia przez 37 laserowych czujników i dwie
kamery Lighthouse (gogle HTV Vive).
Sprzęt, taki jak gogle VR czy kontrolery ruchu, używany jest w grach
komputerowych. Rendering fizyczny PBR oraz post-processing
realizowane są w silniku gry (np. Unreal Engine, Unity 3D Engine).
Ważną cechę wizualizacji stanowi w tym przypadku dbałość
o odpowiedni klimat i wierne odwzorowanie miejsc (rys. 3), ponie-
waż akcja bardzo często toczy się w wirtualnych przestrzeniach
urbanistycznych, które potem gracze chętnie odwiedzają w praw-
dziwym życiu (np. gra Assassin’s Creed).
Metody renderingu czasu rzeczywistego w wizualiza-
cjach architektonicznych
Rendering to złożony proces, podczas którego na podstawie danych
o zaprojektowanej scenie 3D tworzony jest jej obraz. Użytkownik
musi wybrać nie tylko jego rozmiary w pikselach, lecz również
algorytmy wykorzystywane przez renderer i ich parametry. Dla
wizualizacji architektonicznych pożądany jest wspomniany wcześniej
rendering oparty na fizyce (PBR), który, dążąc do wygenerowania
2
2.
Wirtualna rekonstrukcja baro-
kowego pałacu w Gładyszach,
przeznaczona do zamieszczenia
na portalu internetowym, zawiera
model 3D i opisy z informacją
o jego elementach (semantykę) 2 .
Interaktywna wizualizacja umożli-
wiająca „zwiedzanie pałacu” oraz
uzyskanie informacji o nim i jego
wyposażeniu została wykonana
w silniku graficznym Three.js, opar-
tym na technologii WebGL
(autor: D. Dworak).
