Не трогайте оголенные провода мокрыми руками, они от этого ржавеют.

Расчет освещения

07.12.2010 | Автор: Виктор | Рубрика: Электрическое освещение
Яндекс.Директ

Известно, что вклад в освещенность точки от одного фотона рассчитывается как величина энергии этого фотона, поделенная на квадрат расстояния от него до рассчитываемой точки. Чем дальше фотон от точки, тем меньше его вклад. Полная освещенность точки будет определяться как сумма вкладов от всех фотонов, собираемых в пределах круга заданного радиуса вблизи точки. В расчетах также учитывается BRDF (Bidirectional Reflectance/Refractions Distribution Function), описывающая конкретные свойства материала поверхности, которой принадлежит рассчитываемая точка.

Чем больше фотонов участвует в расчете освещенности, тем точнее результат. Но только в том случае, если сбор осуществляется в пределах круга малого радиуса. Увеличение радиуса сбора приводит к размыванию рассчитанной освещенности тем больше, чем больше площадь сбора (радиус).

Таким образом, главным условием точности расчета освещенности методом фотонных карт является сбор как можно большего числа фотонов с площади как можно меньшего радиуса. Следует учитывать, что при увеличении числа собираемых фотонов, увеличивается и время расчета, причем довольно сильно. Поэтому, более правильно сформулировать предыдущее требование так: главным условием точности расчетов методом фотонных карт является определение минимального числа собираемых фотонов, при котором рассчитываемая освещенность будет достаточно точной, в пределах круга как можно меньшего радиуса.

На практике это правило сводится к правильному определению размера фотонной карты, количества собираемых фотонов и радиуса сбора. Для определения величин этих параметров можно (нужно) использовать правило, о котором говорилось в первой части обзора:

Правило №1:

(число собираемых фотонов) = (локальная плотность фотонной карты вблизи рассчитываемой точки) х (площадь сбора фотонов в круге некоторого радиуса).

Далее везде вместо размера фотонной карты будет использоваться ее плотность, поскольку это удобнее. Под плотностью фотонной карты понимается количество фотонов на единицу площади. В самом простом случае плотность определяется как отношение размера фотонной карты к общей площади всех поверхностей в сцене, которые принимают участие в формировании фотонных карт. На самом деле, плотность фотонной карты имеет локальный характер – она будет разной вблизи разных точек поверхности. В целом, плотность фотонной карты зависит от количества и настроек источников света (прежде всего – от количества испускаемых фотонов), геометрии сцены и свойств материалов поверхностей. К счастью, плотность фотонной карты для конкретной сцены довольно легко измерить практически.

Используя параметры brazil, правило №1 может быть переписано так:

Правило №2:

Photons in Estimate = (локальная плотность фотонной карты вблизи рассчитываемой точки) x pi x (Max Search Radius)^2

Параметр Photons in Estimate имеет смысл количества фотонов, собираемых для расчета освещенности точки, Max Search Radius – это радиус площадки сбора, (Max Search Radius)^2 – квадрат радиуса сбора, pi = 3.14.

Правило №2 хорошо тем, что позволяет по известным значениям двух параметров определять третий. Например, если известно значение Photons in Estimate и Max Search Radius, можно определить плотность фотонной карты, а, следовательно – ее размер. Если известна плотность фотонной карты и Photons in Estimate, можно узнать радиус сбора фотонов. Если известен радиус сбора и плотность фотонной карты, можно определить, сколько фотонов будет собрано.

А раз так, мы можем планировать параметры фотонной карты, в зависимости от поставленных перед рендером целей.

Целей таких может быть только две. Первая – получить просто «гладкий» рендер с равномерными переходами светотени, без видимых пятен. При этом точность вторичного освещения значения не имеет. Вторая – достичь точности рассчитываемой освещенности с одновременной гладкостью рендера. Эти цели позволяют определять дополнительные требования для величин Photons in Estimate и Max Search Radius, тогда плотность (размер) фотонной карты может быть спланирована при помощи вышеуказанного правила.

Итак, величина Photons in Estimate, прежде всего, влияет на точность, гладкость и время расчетов:
чем выше значение Photons in Estimate, тем точнее расчет освещенности, но только в том случае, если радиус сбора мал (3-10 сантиметров);
чем выше значение Photons in Estimate, тем более гладким будет рендер. Чем выше плотность фотонной карты, тем большее значение Photons in Estimate потребуется для достижения гладкости рендера;
чем выше значение Photons in Estimate, тем больше время расчетов.
На практике, конкретное значение Photons in Estimate для достижения гладкости рендера может быть получено пробным избирательным рендером «критической» части сцены, например – углов. Для фотонных карт малой плотности «гладкое» значение Photons in Estimate может лежать в пределах 100-800 фотонов, для средней плотности – 1000-1500 фотонов, для высокой плотности – 2000-2500 фотонов. На гладкость рендера большое влияние оказывают также энергии фотонов и количество их отскоков – повышение значений этих параметров приводит к увеличению значения Photons in Estimate для достижения гладкости.

Величина Max Search Radius также оказывает влияние на точность и гладкость расчетов: чем меньше Max Search Radius, тем точнее расчет (меньше размытость вторичного освещения). Уменьшение радиуса сбора, помимо повышения точности расчетов, приводит к увеличению «гладкого» значения Photons in Estimate и как следствие – к увеличению плотности фотонной карты. Это означает, что точность и, одновременно, гладкость рендера могут быть получены только на фотонных картах высокой плотности, когда размер фотонной карты составляет десятки миллионов фотонов.

Радиус сбора, позволяющий получать правильное вторичное освещение, лежит в диапазоне 3-10 сантиметров, в зависимости от наличия в сцене мелких объектов.

Размер фотонной карты и ее плотность при заданном количестве испускаемых источниками света фотонов – уникальная характеристика конкретной сцены, учитывающая ее геометрию, особенности освещения и свойства материалов. Отношение размера фотонной карты к количеству испущенных источниками фотонов есть величина постоянная. Это значит, что, увеличивая в несколько раз количество испускаемых фотонов, во столько же раз увеличится размер фотонной карты, если сцена остается неизменной. На этом свойстве, кстати говоря, основывается прогноз размера фотонной карты в brazil. И это же свойство позволяет изучить характерные особенности сцены при помощи фотонной карты малой плотности, чтобы затем планировать расчет освещенности с картами любой плотности и размера.

Все вышеизложенное может показаться сложным, однако на практике все очень просто.

Источник

Просмотров: 832

Автор: Виктор

:)

Количество статей, опубликованных автором: 197.

Добавить комментарий

Вверх