Een gids over global illumination.

Wat is global illumination.

Global illumination is een functie waarmee in een digitale omgeving de interactie van licht met oppervlakken in de echte wereld wordt nagebootst. Traditioneel moesten gameontwerpers rechtstreekse belichting gebruiken om objecten te verlichten vanuit een directe bron. Daarmee worden schaduwen gecreëerd die er niet erg realistisch uitzien.

Met technieken voor global illumination kunnen ontwerpers indirecte belichting gebruiken waarbij licht wordt verstrooid wanneer het een oppervlak raakt. Met deze functie worden complexe interacties gecreëerd die veel verfijnder en realistischer zijn. Dat is de reden waarom games met GI overtuigende omgevingen hebben die natuurlijk en meeslepend aanvoelen.

Global illumination kan bijvoorbeeld een verschil maken in de volgende scenario's:

• Licht dat vanuit een raam weerkaatst in een ruimte
• Lichtspikkels door boombladeren in een bos
• Lichtschitteringen op het oppervlak van een meer

Technieken voor global illumination.

Er bestaan veel verschillende technieken voor global illumination die je kunt gebruiken voor rendering, zoals:

• Radiosity. Met deze techniek worden oppervlakken verdeeld in kleinere gebieden. Het licht wordt tussen deze gebieden verstrooid om een zachter verloop te creëren van licht dat weerkaatst tussen objecten in een scène.
• Fotontoewijzing. Bij deze GI-methode worden fotonen vanuit een lichtbron geschoten en opgeslagen in een afbeelding wanneer ze door de scène bewegen. Dit vereist veel rekenkracht maar leidt tot realistische reflecties.
• Vooraf berekende GI. Dit type global illumination wordt vooraf berekend en opgeslagen, vaak als een lichtafbeelding. Ontwerpers plaatsen deze over de textuur van een game tijdens real-time rendering. Het is snel tijdens het spelen van games maar bewegende objecten worden niet goed verwerkt.
• Dynamische GI. Bij dynamische global illumination wordt licht in real-time berekend, waardoor het ideaal is om realistische omgevingen met bewegende objecten te creëren.

Global illumination versus raytracering.

Zowel met global illumination als met raytracering kan realistische belichting worden gecreëerd. Maar het zijn verschillende benaderingen. Ze wijken af op deze vlakken:

• Methodiek. GI maakt gebruik van radiosity en fotontoewijzing om licht tussen oppervlakken te verstrooien. Bij raytracering worden stralen vanuit een camera geschoten om te bepalen welke lichtbronnen worden geraakt.
• Prestaties. GI gebruikt veel rekenkracht, vooral voor real-time scenario's. Daarom kiezen de meeste ontwerpers voor vooraf berekende GI. Raytracering vereist ook veel rekenkracht. Daarom is het populairder bij CGI voor film en tv.

Global illumination maakt modellen realistischer door indirecte belichting na te bootsen. Maar het kan niet altijd worden gebruikt voor real-time games omdat het veel resources gebruikt.

Raytracering biedt ook realistische scènes door reflecties en zachte schaduwen na te bootsen. Vanouds gebruikt raytracering veel resources, maar dankzij nieuwe innovaties kan het worden gebruikt voor real-time rendering.

Deze twee technieken lijken misschien vergelijkbaar, maar dat komt omdat ze vaak overlappen. Raytracering wordt doorgaans gebruikt om global illumination te berekenen. Daarom kunnen ontwerpers in de toekomst meer tools verwachten waarin GI en raytracering worden gecombineerd.

Global illumination bij het ontwerpen van videogames.

Global illumination verlegt de grenzen bij het ontwerpen van videogames. Het kan worden gebruikt voor het volgende:

• Realistische omgevingen maken door directe en indirecte lichtbronnen toe te voegen
• Personages natuurlijk laten overvloeien in verschillende omgevingen door het omgevingslicht aan te passen
• In real-time dynamische lichtbronnen genereren

Moderne games zoals The Witcher 3: Wild Hunt, Red Dead Redemption 2 en Uncharted 4 zijn uitstekende voorbeelden van het creëren van verbluffende virtuele werelden met global illumination. Maar al kun je levensechte videogames maken met global illumination, het vereist veel computerresources en het wordt niet door alle hardware ondersteund.

Ontdek de kracht van licht: global illumination vereenvoudigen met Adobe Substance 3D.

Global illumination brengt virtuele omgevingen tot leven. Dankzij indirecte belichting creëert het een meeslepende ambiance, zodat gamers helemaal opgaan in het verhaal.

Hoewel GI gepaard gaat met uitdagingen, is het een geweldige tool voor 3D- en videogameontwerp. Als je zelf het verschil wilt zien, kun je Adobe Substance 3D Stager uitproberen om te experimenteren met het renderen van global illumination in je eigen projecten.