Zníženie šumu#
Pri finálnom prekresľovaní je dôležité čo najviac znížiť šum. Tu si rozoberieme niekoľko trikov, ktoré síce porušujú fyzikálne zákony, ale sú dôležité najmä pri prekresľovaní animácií v rozumnom čase. Kliknutím zväčšíte ukážkové obrázky, aby ste dobre videli rozdiely v šume.
Snímanie dráhy#
Cykly používajú snímanie dráhy s odhadom ďalšej udalosti, čo nie je dobré pri prekresľovaní všetkých typov svetelných efektov, ako je napríklad efekt lomu svetla, ale jeho výhodou je, že v porovnaní s niektorými inými prekresľovacími algoritmami dokáže prekresliť detailnejšie a väčšie scény. Je to preto, že nepotrebujeme ukladať napríklad fotónovú mapu do pamäte a že v porovnaní napríklad s obojsmerným snímaním dráh môžeme udržiavať lúče relatívne koherentné, aby sme mohli použiť zásobník obrázku na požiadanie.
Postupujeme opačne ako v realite a sledujeme svetelné lúče z kamery do scény a na svetlá a nie zo zdrojov svetla do scény a potom do kamery. Má to výhodu, že neplytváme svetelnými lúčmi, ktoré neskončia v kamere, ale znamená to aj to, že je ťažké nájsť niektoré dráhy svetla, ktoré môžu veľa prispieť. Lúče svetla sa vyšlú buď podľa BRDF povrchu, alebo v smere známych zdrojov svetla.
Viď aj
Pre ďalšie podrobnosti si pozrite dokumentáciu Dráhy svetla a Snímanie.
Zdroj šumu#
Aby ste pochopili, odkiaľ môže pochádzať šum, vezmite si napríklad nasledujúcu scénu. Keď sledujeme lúč svetla do miesta označeného bielym kruhom na červenej bodke, druhý obrázok nižšie poskytuje predstavu o tom, čo „vidí“ tieňovač rozptylu.
To find the light that is reflected from this surface, we need to find the average color from all these pixels. Note the glossy highlight on the sphere, and the bright spot the light casts on the nearby wall. These hotspots are much brighter than other parts of the image and will contribute significantly to the lighting of this pixel.
Svetlo je známy zdroj svetla, takže jeho poloha je už známa, ale zvýraznenie lseku, ktoré spôsobuje, je iná vec. Najlepšie, čo môžeme urobiť snímaním dráhy, je náhodne rozmiestniť lúče svetla po pologuli a dúfať, že nájdeme všetky dôležité svetlé miesta. Ak pri niektorých pixeloch vynecháme nejaký jasný bod, ale pri inom ho nájdeme, vznikne šum. Čím viac snímok urobíme, tým je vyššia pravdepodobnosť, že pokryjeme všetky dôležité zdroje svetla.
Niekoľkými trikmi môžeme tento šum znížiť. Ak svetlé miesta rozostríme, budú väčšie a menej intenzívne, takže ich bude ľahšie nájsť a budú menej zašumené. Nedosiahneme tým síce presný výsledok, ale často sa mu dostatočne priblížime pri pohľade cez rozptylový alebo mäkký lesklý odraz. Nižšie je uvedený príklad použitia filtra lesku a dopadu svetla.
Odrazy#
V skutočnosti sa svetlo odrazí obrovsky nespočetnekrát, pretože rýchlosť svetla je veľmi vysoká. V praxi viac odrazov prinesie viac šumu a možno by bolo dobré použiť niečo ako predvoľbu Limitované globálne osvetlenie v časti Dráhy svetla, ktorá používa menej odrazov pre rôzne typy tieňovačov. Rozptylové povrchy si zvyčajne vystačia s menším počtom odrazov, zatiaľ čo lesklé povrchy ich potrebujú o niekoľko viac a tieňovače prestupu, ako napríklad sklo, zvyčajne potrebujú najviac.
Dôležité je tiež používať farby tieňovačov, ktoré nemajú zložky s hodnotou 1,0 alebo s hodnotami blízkymi tejto hodnote; snažte sa udržať maximálnu hodnotu na 0,8 alebo menej a jasu svetiel. V skutočnosti povrchy málokedy dokonale odrážajú všetko svetlo, ale samozrejme existujú výnimky; zvyčajne sklo prepustí väčšinu svetla, preto tam potrebujeme viac odrazov. Vysoké hodnoty pre farebné zložky majú tendenciu vnášať šum, pretože intenzita svetla sa potom pri odraze od jednotlivých povrchov príliš neznižuje.
Efekt lomu svetla a filter odlesku#
Efekt lomu svetla je známym zdrojom šumu, ktorý spôsobuje svetlušky. Dochádza k nim, pretože prekresľovač má problémy s nájdením zrkadlových svetiel pri pohľade cez mäkký lesklý alebo rozptylový odraz. Existuje možnosť Bez efektu lomu svetla, ktorá úplne zakáže odlesk za rozptylovým odrazom. Mnohé prekresľovače zvyčajne v predvolenom nastavení efekt lomu svetla zakážu.
Použitie Bez efektu lomu svetla však bude mať za následok chýbajúce svetlo a stále nepokrýva prípad, keď sa na ostrý lesklý odraz pozerá cez mäkký lesklý odraz. Existuje možnosť Filter lesku na zníženie šumu z takýchto prípadov na úkor presnosti. Táto funkcia rozostrí ostrý lesklý odraz, aby sa ľahšie našiel, a to zvýšením Zdrsnenia tieňovača.
Na vyššie uvedených obrázkoch sú zobrazené predvolené nastavenia, bez efektu lomu svetla a filter odlesku je nastavený na hodnotu 1,0.
Dopad svetla#
V skutočnosti bude svetlo vo vákuu vždy klesať rýchlosťou 1/(vzdialenosť^2). Avšak s klesajúcou vzdialenosťou sa táto hodnota blíži k nule a na obraze môžeme získať veľmi svetlé miesta. Tie sú problémom hlavne pri nepriamom osvetlení, kde je pravdepodobnosť zásahu takejto malej, ale extrémne jasnej škvrny nízka, a preto sa vyskytuje len zriedkavo. Toto je typický recept pre svetlušky.
Na zníženie tohto problému má uzol Dopad svetla faktor Vyhladiť, ktorý možno použiť na zníženie maximálnej intenzity, ktorou môže svetlo prispieť k blízkym povrchom. Na obrázkoch vyššie je zobrazený predvolený dopad a hodnota Vyhladiť 1,0.
Viacnásobné snímanie dôležitosti#
Materiály so tieňovačmi vyžarovania možno nakonfigurovať tak, aby používali Viacnásobné snímanie dôležitosti (Nastavenia Materiál). To znamená, že sa na ne budú vyžarovať lúče priamo a nie že sa tam dostanú na základe náhodne odrazených lúčov. V prípade veľmi jasných zdrojov svetla v povrchovej sieti to môže výrazne znížiť šum. Keď však vyžarovanie nie je obzvlášť jasné, odoberie to snímky iným jasnejším zdrojom svetla, pre ktoré je dôležité nájsť ich týmto spôsobom.
Optimálne nastavenie v tomto prípade je ťažké odhadnúť; môže to byť otázka pokusu a omylu, ale často je jasné, že slabo svietiaci objekt môže prispievať svetlom len lokálne, zatiaľ čo svetlo povrchovej siete používané ako svetlo by potrebovalo túto možnosť zapnúť. Tu je príklad, kde vyžarujúce gule prispievajú k osvetleniu len málo a obrázok sa prekresľuje s o niečo menším šumom, ak na nich zakážete Viacnásobnú dôležitosť.
Pozadie sveta má tiež možnosť Viacnásobnú dôležitosť (Nastavenia). Táto funkcia je užitočná hlavne pre mapy prostredia, ktoré majú malé svetlé miesta a nie sú vyhladené. Táto voľba potom v predbežnom spracovaní určí svetlé miesta a vyšle svetelné lúče priamo k nim. Opäť platí, že zapnutie tejto možnosti môže odobrať snímky dôležitejším zdrojom svetla, ak to nie je potrebné.
Sklo a priehľadné tiene#
So zakázaným efektom lomu svetla sa tiene na skle môžu javiť príliš tmavé a s filtrom lesku môže byť efekt lomu svetla príliš mäkký. Môžeme vytvoriť tieňovač skla, ktorý bude pri priamom pohľade používať sklo BSDF a pri nepriamom pohľade priehľadné BSDF. Transparentný BSDF sa môže použiť na priehľadné tiene, aby sa našli zdroje svetla priamo cez povrchy a poskytne správne farebné tiene, ale bez efektu lomu svetla. Uzol Dráha svetla sa používa na určenie, kedy sa má použiť ktorý z týchto dvoch tieňov.
Optimalizovaný tieňovač skla.#
Vyššie vidíme nastavenie uzlov použité na trik s priehľadnosťou skla; vľavo má prekreslenie s tmavými tieňmi kvôli chýbajúcemu efektu lomu svetla a vpravo je prekreslenie s týmto trikom.
Portály svetla#
Pri prekresľovaní scény v interiéri s denným svetlom, kde väčšina svetla prichádza cez okenný alebo dverný otvor, je pre integrátor ťažké nájsť si k nim cestu. Ak to chcete vyriešiť, použite Portály svetla. Potom budete musieť upraviť ich tvar tak, aby zodpovedal tvaru otvoru, ktorý sa snažíte vyplniť.
Odstránenie šumu#
Dokonca aj pri všetkých vyššie opísaných nastaveniach sa vždy vyskytne určitý šum pri prekresľovaní bez ohľadu na to, koľko snímok použijete. Na odstránenie tohto problému existuje technika následného spracovania, ktorá vyčistí poslednú časť šumu. Ak ju chcete použiť, zapnite funkciu Odstránenie šumu na karte Prekresliť v sekcii Vlastnosti.
Nižšie je uvedený príklad prekresľovania od The Pixelary.
Pripnúť svetlušky#
V ideálnom prípade by sa všetky predchádzajúce triky svetlušiek eliminovali, ale stále sa môžu vyskytnúť. Na tento účel možno intenzitu, ktorou každá jednotlivá snímka lúča svetla prispeje k pixelu, pripnuté na maximálnu hodnotu integrátorom Nastavenie pripnutia.
Ak sa nastaví príliš nízka hodnota, môže to spôsobiť, že na snímke budú chýbať svetlá, čo môže byť užitočné na zachovanie efektov kamery, ako je napríklad presvetlenie alebo odlesk. Na zmiernenie tohto hlavolamu je často užitočné pripnúť len nepriame odrazy, pričom svetlá priamo viditeľné kamerou zostanú nedotknuté.
