全局照明与引擎的反向运算

大家好,我是逆水,今天我们来学习一下什么叫全局照明。全局照明也称之为GI,是global education的缩写。在V Ray渲染设置里可以看到有一个GI,翻译过来就叫做全局照明。

当前的全局照明并没有打开,也就是启用全局照明并没有勾选。

所以先来了解一下什么叫做全局照明。这儿有个简单的场景,大家可以看一下:有一个红色的盒子,旁边有一个茶壶,还有一个简单的灯光。打上去的灯光事实上是一个微弱的阳光光线,从这个角度看呢,可以直接把茶壶的中心部分照亮。

很显然茶壶的后半部分就照不到,能把物体直接照亮叫做直接照明。

我们现在来看一下,这是我们当前的渲染结果,点一下保存。

会发现茶壶后边的位置是完全漆黑的,这是由于它接收不到直接照明,而间接照明又没有打开,所以茶壶后半部分看起来是完全漆黑的。

在生活当中,事实上灯光会照到这个红色的盒子上,然后再反射回来,让茶壶的后面变亮。

这种照明由于并不是直接照射到茶壶的后边,而是能通过照射到别的物体上反射回来,所以

叫做间接照明。但是有一个问题,这个间接照明在生活中是这样的:

光源会发射无数条光线照射到盒子上面,而这个盒子会根据它的平坦程度产生漫反射,也就是说光线照射过来不一定只会变成一条,它会分开,分开成为很多条,而产生漫反射,然后照射到茶壶的后边。那么这种光线由于数量庞大,这个盒子上面每个点都可能受到很多条光线的照射,这样一来呢,整个计算量肯定是非常大。

所以打开V Ray渲染设置,把使用全局照明打开。此时它显示一个受次引擎和二次引擎,这时就理解了什么叫引擎,引擎它必须有一个算法,在生活中这种算法几乎是等于无穷尽的。

比如说这个阳光照射在盒子上面,反射到茶壶上,那么茶壶上的光线同时也会再反射回盒子的上面,然后再反射回来。这样无限制地来回反射,直到光线消失。那么这种接近无穷尽的算法在V Ray中肯定会代表无穷尽的渲染,也就是说这张图永远都渲染不完。

 

所以我们必须要选一个引擎,每个引擎都有自己独特的算法和特点。可以由我们自己来决定,在渲染时间和渲染图像的质量上做一个选择。这是为什么会有引擎这个概念。当然了我们现在先不说它,只了解为什么有引擎就可以了。

这有一个首次和二次,我们先把这个开启,然后再次渲染一下我们的透视图,看一下效果。渲染完成之后保存起来,后渲染的永远放在最上面,不要忘记这一点。最上面的选择为B,另一个为A,这个效果差距可以说是非常的明显。

但是你会发现,第二次渲染用了7.7秒,第一次渲染只用了1.7秒。

这是因为渲染间接照明很耗时。当我们点开启用照明,就表示着将会把物体的直接照明和间接照明都运算出来,这就叫做全局照明。也就是说把物体的直接及间接照明都进行运算。或者也可以这样理解:全局照明就是直接照明加间接照明,这样理解也是没有错误的。这就是全局照明的概念。

接下来我们来看一下什么叫首次反弹和二次反弹。这里是简写,全写应该写着首次反弹引擎是什么和二次反弹引擎是什么。应该这样写,但这里是一个简化的翻译。

在生活中,灯光产生的光线照射的物体上,这是直接照明。然后会反弹一下,V Ray会算一下光线直接照射到这个点上会反射出多少光线到其他物体上。那么具体是多少呢?比如本文中的实例:这个盒子的颜色越白那肯定反射的管线就越多。颜色越黑反射出的光线就越少。

还有它表面的粗糙度,比如这是一面镜子,那么反射出的光线可能会很多,如果是一个粗糙的木头,反射出的光线肯定要比镜子少得多。根据这个道理运算出它到底反射了多少光线。那么这是第一次的反弹运算。第一次照射在物体上反射到其他物体上叫做首次反弹,之后这个光线肯定又会反射到其他的物体上,要注意的是这个光线不一定从盒子上反射回到茶壶,有可能会反射到地板上,或者先反弹到地板上再反弹回茶壶。

那么除了第一次反弹之后的全部称之为二次反弹。也就是说,除了一次反弹的运算(也叫首次反弹),所有的之后这些都叫做二次。那么在V Ray里面这个首次和二次有什么不同呢?注意在V Ray里面首次和二次恰恰是相反的。是反过来理解的,这是因为它的运算是一个反向运算。随后我们在学引擎的时候会进行一个详细的讲解。

那么在生活中我们可以这样理解:这个反弹可以叫做首次反弹,之后的每次反弹都叫做二次反弹。

在这个里面为我们设置首次引擎使用什么,二次引擎使用什么。比如说首次引擎使用发光图,是不是这段的印刷是发光图呢?不是的。原因就在于V Ray的所有引擎运算都是反向运算。

那么何为反向运算呢?解释一下,在这儿有一个眼睛,在MAX里叫摄像机。

在生活中是这样的:光线照射的物体上,然后把这个光线反弹回我们的眼睛,我们才能感受到它的亮度、颜色、材质等等。光线照到物体上然后反射给我们的眼睛,这是一个正常的运算,而V Ray的算法恰恰是反过来的。

也就是说它先从摄像机发射出射线,但这个射线不是灯光。我们一般把它称之为搜寻光线,英文叫eye rays,是眼睛射线的意思。

什么叫眼睛射线呢?就是它会从摄像机发射出一条光线,不只有一条而有很多条。这些光线有什么用呢?就是用来判断摄像机能看到什么东西。那也就是说,它只会运算摄像机所能看到的那些物体,看不到的物体就不进行反向运算了。

比如它能看见茶壶,它发出一条光线,发射到茶壶盖的位置,此时它会做一个判断,这个茶壶盖位置有没有光线照射,在这儿会进行逆向搜寻。

最后发现这只茶盖之所以亮是由于这个灯光的照射,这就叫做一个反向运算。

V Ray所有的引擎,无论首次二次,这里边总共有4个引擎,包括发光图、光子图、bf算法和灯光缓存的算法。这4个除了光子图有些特殊之外,其他几乎都是反向运算。

光子图初始运算也是反向运算,但它略有不同。也正是由于V Ray这种独特的反向运算,使得V Ray炫图的时间并不是很长,效果也非常好。

那么今天呢,就给大家分享到这里,如果你觉得文章对你有帮助,希望将网站分享给你的朋友。感谢大家支持。

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