高品質的全域照明效果

Fast GI Shader for trueSpace 4.3/5.1/6+

資料整理:仕冶資訊技術服務小組

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適用版本:trueSpace4.3+


本文刊載於 3D User 電腦繪圖期刊第 21 期 2005 年 2 月

Fast GI Shader for trueSpace 由 (c) 2002/2003 by Tomasz Jaskowiec a.k.a. T.J.Viking 所開發
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原始網頁 http://www.tjviking.3d.pl/fastgi/

此為 trueSpace 上的質感樣式,計算光源的反射與表面上的擴散 (Global Illumination,全域照明),其使用 trueSpace 的算圖引擎,您可以混合任何的材質樣式在場景中。不同於其他軟體中的 GI 系統與熱輻射引擎,在著色與運算上會需要較多的時間,fast GI 其是使用材質樣式的方式,可以大幅減少算圖的時間,但是效果又非常的棒。


圖 1: Fast GI shader for trueSpace 的效果

 

安裝方式

安裝與應用的方式很簡單,將該質感樣式 (*.tss) 放在 trueSpace 安裝目錄內的 \shaders\material 目錄中即可 (您必須重新開啟 trueSpace,質感樣式方會載入)。

在使用時可以從 trueSpace 的反射度質感樣式中選擇 fast GI 材質,並彩繪在模型上。


圖 2: 材質編輯器與 Fast GI 的介面 - 以 trueSpace6.5 為例

 

其使用特點:

1. 僅模擬並計算第一次的光源反射,所以其算圖速度可以大幅的提昇。與真實環境相同,若是要描寫室內的光源,必須有足夠的光線從戶外進入室內場景,或是在室內適當的補光。

   
圖 3: 室內光源的照度

2. 物件的表面必須要有較高的明亮度,方能夠有足夠的反射以照亮場景,這點也是與真實的環境相同。如同畫面中的光線來自於室外,物件的明亮度設定為 0.1,即已有足夠的反射光源來照亮環境。可以讓我們在很多的情況下免除使用 IBL 與 SKY 光源,就可以達到相當棒的效果。

3. 在著色時必須開啟 "光跡追蹤" 選項,其會參照光跡追蹤的運算方式計算光源的反射,若是未開啟則無法看到 GI 的效果。

4. 物件的表面必須套用 fast GI 的材質,方能夠看到 GI 的效果,場景中其他未套用 fast GI 質感的物件,將無法顯示出 GI 的效果。若是您希望整個場景都套用 GI 的質感的話,可以使用 trueSpace 上的材質外掛程式,來置換場景內物件的材質。


圖 4: Fast GI 的效果

5. 無須複雜的光源設定,簡單的場景都可以創造出相當豐富的效果。


圖 5: 光線擴散的效果

 

設定方式

一般設定 (General): 明亮度 (ambient) / 擴散度 (diffuse) / 漫射 (shininess) / 粗糙 (roughness) 這是標準的設定,與在 trueSpace 內設定的習慣相當。

反射 (Reflection): 強度 (intensity), 平滑 (smoothness), 取樣 (samples):設定表面反射的屬性:

  • 強度 (intensity) 設定為 0 將關閉反射效果。

  • 平滑 (smoothness) 控制反射效果的平滑程度。

  • 取樣 (samples) 控制平滑反射的品質。

折射 (Refraction): IOR, 強度 (intensity), 平滑 (smoothness), 取樣 (samples):設定表面折射的屬性:

  • 強度 (intensity) 設定為 0 將關閉折射效果。
  • 平滑 (smoothness) 控制折射效果的平滑程度。
  • 取樣 (samples) 控制平滑折射的品質。
  • IOR (index of refraction,折射索引值) 是控制光線穿透時曲折的程度。

Global Illumination: 強度 (intensity), 間隔 (spacing), 取樣 (samples), 顏色滲出 (color bleed)

  • 強度 (intensity) 控制二次光源在表面明亮的程度
  • 取樣 (samples) 控制光源光線的品質 - 較高的取樣值可產生較平滑的效果 (請注意: 其取樣數字為 NxN,亦即輸入為 8,相當於 64 取樣計算。您可以使用預設值 4 進行測試,8~16 可產生高品質的效果,32 的話可產生極佳的品質)
  • 顏色滲出 (color bleed) 控制來自於其他受光表面的顏色,若是設定為 1,GI 的效果將會受到鄰近表面的影響,若是設定為 0,將僅會產生灰色的陰暗部位 - 任何 0 以上的數值都會產生混色的效果。
  • 間隔 (spacing) 是相當重要的參數,控制當光源聚集時 (世界單位),間隔在世界單位,所以您必須從物件資訊面板中的物件單位為公尺,並檢查將要套用 GI 材質的物件大小。一般而言,較小的間隔數值,有較多的光源聚集,並需要較多的著色時間。若是您希望獲得較佳的效果,較暗的 GI 效果穿透所有物件表面的細節,或是在物件的表面加入一些如同真實世界的明亮效果。此參數設定時可依據物件的 X, Y, Z 方向的尺寸,除以 5 或 10,做為間隔 (spacing) 的數值。例如,單位 (公尺) 為 2 的球體,可以設定為 02-~0.4,若是球體上有著其他的細節,可以降低間隔的參數。

以下的幾個作品在場景中均使用一盞自然光源作為照明,您可以看到光源擴散的效果非常的棒。

圖 5: 畫面中僅有一盞自然光源從戶外照射 圖 6: 一盞自然光,較高的 shininess (漫射度)
圖 7: 一盞自然光,較高的 GI: intensity 值,數值為 3 圖 8: 一盞自然光,較高的 GI: intensity 值,數值為 3

 

小提示 (Hints)

  1. 室內場景 (室內, 戶外迴廊...等): 當描寫室外光線穿透進入室內,可以嘗試增加室內的明亮度,無須太多,約 0.1 應已足夠反射照亮室內的暗處,可以嘗試增加 GI 的強度,從預設值 1.0 到 1.5,或是更多。
  2. 著色較為緩慢: 可能是使用較高的 GI 取樣數值 (samples),或是太低的間隔數值 (spacing)。若是間隔數值較低,可以降低取樣的參數為預設值 4。較為平坦的表面,建議使用較高的間隔 (spacing) 數值。
  3. 著色時表面出現一些斑點: 可以嘗試增加 GI 取樣 (samples) 數值。

 

下載 Fast GI Shader for trueSpace

作品


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