45
warsztat architekta
rendering czasu rzeczywistego
praktyka projektowa
3.
Wizualizacja z gry komputerowej
w konwencji steampunk, inspirowa-
nej wiktoriańskim stuleciem pary;
akcja osadzona została w Łodzi,
modele wykonano w 3ds Max
i Zbrush, rendering PBR w silniku
Unreal Engine (autorka poziomów:
S. Jach).
razy, aby stworzyć akceptowalną symulację rzeczywistego modelu
oświetlenia. Wynikiem metody energetycznej jest rozkład energii
w scenie. Na obrazach uzyskanych tym sposobem widoczny jest
efekt miękkiego cieniowania powierzchni i cieni rzucanych oraz
subtelne przenikanie koloru (ang.
color bleeding
), np. zabarwienie
białej ściany kolorem stojącego przy niej obiektu.
Ważną cechą metody energetycznej jest jej niezależność od usytu-
owania obserwatora – rozkład energii wyznaczony dla statycznej
sceny, w której położenie przedmiotów i źródeł światła nie ulega
zmianie, można wykorzystywać w potoku renderingu dowolną
liczbę razy dla różnych ustawień kamery. Może to być klasyczny
rendering wielokątowy z Z-buforem lub rendering metodą śle-
dzenia promieni, w którym nie jest obliczana składowa odbicia
rozproszonego, ponieważ zastępuje ją wartość uzyskana metodą
energetyczną. Pozwala to na symulowanie interaktywnej wędrówki
po wizualizowanym budynku w programach architektonicznych.
Mapowanie fotonowe (ang.
photon mapping
) jest metodą dwu-
etapową. W pierwszej fazie ze źródła światła emitowane są
fotony i śledzi się ich drogę w scenie, z uwzględnieniem wielo-
krotnych odbić od powierzchni (rozpraszających, zwierciadlanych,
załamujących światło). Informacja o fotonach zostaje zapisana w
strukturze danych nazywanej mapą fotonów, gdy trafią one w
zwierciadlanie lub przenikać przez przezroczyste obiekty tak długo,
aż dotrze do przedmiotu potrafiącego tylko rozpraszać światło,
wydostanie się poza scenę lub zostanie przekroczona założona liczba
odbić. Kolor piksela obliczany jest na podstawie światła bezpośred-
niego oraz pośredniego przychodzącego po promieniu odbitym.
Metoda śledzenia promieni dostarcza fotorealistycznych obrazów, na
których wyraźnie widać zarysowane granice cieni rzucanych przez
obiekty, odbicia otoczenia na powierzchniach lustrzanych, jaskrawe
rozbłyski światła na wypolerowanym metalu, jasne rozświetlenia na
gładkich elementach z tworzyw sztucznych, porcelany i nabłyszczanej
skóry czy załamanie promieni światła w przezroczystych przed-
miotach szklanych. Odbicie rozproszone jest symulowane tak, jak
w uproszczonym modelu oświetlenia lokalnego.
Opracowanie metody energetycznej (ang.
radiosity
) wynikało
z potrzeby uwzględnienia rozpraszania światła przez matowe
i chropowate powierzchnie. Wykorzystuje ona stosowane w tech-
nice cieplnej sposoby opisu emisji i odbicia promieniowania.
Wszystkie powierzchnie w scenie traktowane są jako powierzch-
niowe źródła światła. Oznacza to, że są one w stanie emitować
światło własne i absorbować lub odbijać to docierające do nich,
przy czym jego emisja i odbicie mają charakter idealnie rozproszony.
Obliczenia są progresywne, a więc światło może być odbijane tyle
3
