VR有五种全局光照渲染引擎和各自的优缺点

来自: 喜欢(有些日子总是令人无法淡忘) 2008-10-20 15:53:26

VR有五种全局光照渲染引擎: 
Irradiance map(发光帖图) 
Photon map(光子帖图) 
QMC(准蒙特卡罗) 
Light cache(灯光帖图) 
Brute force(直接光照.蛮力算法) 

VR计算光的过程中，间接光照明是由一次反弹和二次反弹两个来控制。当光线窗过反射或折射物体的时候，就会产生一次反弹，打开全局光照就会产生二次反弹。 

发光帖图：这个渲染引擎在计算场景中物体漫射发光的时候会采取一种贴图来处理画面，也是最常用的一种。发光帖图的运算速度非常快，噪波非常少。 
在间接照明过程中会损失一些细节，如果使用间接照明运算运动模糊时会产生噪波，影响质量。 

光子贴图：它主要对于存在大量灯光或较少窗户的室内场景。如果直接使用，不会产生足够好的效果，它可以作为场景中灯光的近似值来计算，而加速发光贴图中的间接照明。光子贴图可以速度非常快的产生场的灯光近似值，也可以保存光子贴图文件以便以后调用，特别是渲染相同场景不同视角时，会加速计算过程。光子帖图一般没有一个直观的效果，运动模糊中运动物体的间接照明计算有时不完全正确（参数不太高的时候）。它无法对环境光产生的间接照明进行计算。（例如不能对环境光和MAX下默认的omni泛光灯产生照明计算） 

准蒙特卡罗：它在计算特体模糊反射表面的时候会快一些。它比发光帖图运算速度快，模糊反射效果好。它在计算间接照明时会比较慢，但效果最精确，尤其是在具有大量细节的场景，如果没有较高的细分度，渲染出来的图像会有颗粒效果。 

灯光帖图：它是一个所似于场景中全局光照明的渲染引擎，与光子帖图类似，但是没有其他的局限性，引擎追踪摄影机中可见的场景，对可见部分进行光线反弹。灯光帖图是一种通用的全局光解决方法，常用的一种。灯光贴图与光子帖图相反，它需要处理场景中的每一盏灯光，一般对每个灯光单独设计参数它对于细小物体的周边和角落可以产生正确的效果。在大多数情况下，灯光帖图可以直接，快速且平滑地显示场景中灯光的预览效果。对灯光类型没有限制，但对VRay系统以外的材质支持较差，同样在参数设置过低的时候，容易对运动模糊中的物体产生错误的计算结果。 


Brute force(直接光照.蛮力算法):大部分情况接近于准蒙特卡罗算法，比准蒙特卡罗算法要精确费时，也等于直接計算(Direct Computing)，虽然它们的本质还是有点不同。準蒙特卡羅演算法指的是一種取巧的隨機採樣的方式，主要是為了不計算所有算式(母群體)，而只考慮較少的採樣本。蠻力法要跟像是Photon Mapping、 irrandiance cache這種算法相比較，後者多少有點取巧不計算所有的採樣點，後者是指計算部分採樣點其餘採插值計算。蠻力法則是乖乖地計算所有準蒙特卡羅產生的採樣點。換句話說是直接計算---Direct Computing。 

----------------------------------------------------------- 
Brute Force 
优点: 
1.保留间接照明里面所有的细节。（例如：小或税利的阴影） 
2.渲染动画不会有闪烁的问题。 
3.不需要额外的记忆体。 
4.能正确地计算动态模糊。 
缺点: 
1.对于复杂的场景会消耗很多的计算时间。（如室内照明） 
2.往往产生有燥点，这个问题可以经由发射更多光线来解决，但光线越多时间越长。 

Irradiance map 
优点: 
1.与蛮力法相比，发光贴图速度非常快，特别是对场面的平面面积较大的，燥点问题大大地减少。 
2.发光贴图可以储存起来重复使用，因此可以加速相同场景不同视角的渲染，或是动态场景的动画。 
3.发光贴图也可以加速由区域光照所产生的直接漫射照明。 
缺点: 
1.因为用的是插值算法，所以在间接照明的计算中可能模糊掉该有的细节。 
2.如果参数设定过低，在渲染动画时可以会产生闪烁的问题。 
3.需要额外的记忆体。 
4.当计算动态模糊时，用这个方法计算出的间接照明并不完全正确，并可能导致燥点（虽然在大多数情况下这个问题不是很显著） 

Photon map 
优点: 
1.光子贴图可以快速产生粗略场景中的光照。 
2.光子贴图可以储存起来重复使用，因此可以加速相同场景不同视角的渲染，或是动态场景的动画。 
3.不受视角影响。 
缺点: 
1.不适合单独使用。 
2.需要额外的记忆体。 
3.在VRay里面的光子贴图，计算动态模糊的间接照明结果有可能不完全正确。（虽然在大多数情况下不是太大问题） 
4.光子贴图需要真正的光源才能运作，它不能计算由天光所产生的间接照明。 

Light cache 
优点: 
1.参数很容易设定，只计算由视角产生的射线，与光子贴图不同的是，光子贴图必须计算场景中所有的光源，而且常常要分别设定每个光源的参数。 
2.能够有效的计算任何类型的光源：天光、自身照明光源、非物理光、光度计灯等，相较之下，光子贴图的功能是有限的，例如，光子映射无法重现自天光产生的照明，也无法重现没有平方衰减的标准点光源效果。 
3.灯光缓存能在角落和细小物体的周围计算出正确的结果，而光子贴图因为必须依赖光密度计算，所以在上述区域往往容易产生错误，常常产生过暗或过亮的结果。 
4.在大部分情况下，灯光缓存可以直接预览场景的照明效果。 

缺点: 
1.与热辐射相同，灯光缓存的结果受到视角影响，然而，灯光缓存能产生近似的间接照明，对于封闭的空间，几乎可以完全计算出场景完整的间接照明。 
2.须要使用V-Ray自己的材质。 
3.同光子贴图，灯光缓存不是自适应的，灯光缓存是以固定的解析度来计算的，这个解析度可以由使用者自行决定。 
4.灯光缓存没办法计算出好的凹凸贴图效果，如果你想要得到好的凹凸贴图效果，最好搭热辐射或蛮力法来计算。 
5.灯光缓存计算动态模糊时结果不一定是正确的，但是结果非常平滑，因为随着时间计算灯光缓存也会平滑计算GI。（与热辐射不同，因为热辐射是计算某一特定瞬间的时间的每个样本）