Průvodce globálním osvětlením

Principy globálního osvětlení

Globální osvětlení je funkce, která ve virtuálním prostředí napodobuje interakci světla s povrchy ve skutečném světě. V minulosti museli tvůrci her používat osvětlení, které osvětlovalo objekty z přímého zdroje, což sice vrhalo stíny, ale nepůsobilo příliš realisticky.

Pomocí techniky globálního osvětlení můžou herní návrháři používat nepřímé osvětlení, které rozptyluje světlo při dopadu na povrch. Tato funkce vytváří interakce, které jsou mnohem složitější a realističtější. To je důvod, proč hry využívající GI nabízí přesvědčivější prostředí, které působí přirozeněji a atraktivněji.

Globální osvětlení může mít význam například v následujících scénářích:

• Odraz světla z okna v místnosti
• Pronikání světla skrz listy stromů v lese
• Odraz světla od jezerní hladiny

Techniky globálního osvětlení

K vykreslování můžete použít řadu technik globálního osvětlení, například:

• Radiozita. Tato technika rozděluje povrchy na menší oblasti. Světlo je rozptýleno mezi těmito oblastmi a vytváří tak jemnější přechody světla odrážejícího se mezi objekty ve scéně.
• Fotonové mapování. Tato technika GI snímá fotony ze světelného zdroje a ukládá je do mapy při jejich pohybu po scéně. Vyžaduje velký výpočetní výkon, ale vytváří realistické odrazy.
• Předem vypočítané GI Tento typ globálního osvětlení se vypočítá předem a uloží se jako světelná mapa. Návrháři tuto mapu během vykreslování v reálném čase aplikují na texturu hry. Výhodou je rychlost během hraní, ale špatně si poradí s pohybujícími se objekty.
• Dynamické globální osvětlení Dynamické globální osvětlení počítá světlo v reálném čase. Tato technika je ideální pro vytváření realistických prostředí s pohybujícími se objekty.

Globální osvětlení vs. sledování paprsku

Globální osvětlení i sledování paprsku pomáhají vytvářet realistické osvětlení. Nejde však o zcela stejné metody. Liší se v následujících aspektech:

• Metodika. Globální osvětlení používá radiozitu a fotonové mapování k rozptýlení světla mezi povrchy. Sledování paprsku naproti tomu snímá paprsky z kamery a zjišťuje, na které zdroje světla dopadají.
• Výkon. Globální osvětlení vyžaduje velký výpočetní výkon, zejména při použití v reálném čase. Většina návrhářů proto dává přednost předem vypočítanému globálnímu osvětlení. Metoda sledování paprsku je také výpočetně náročná, proto je oblíbenější spíše u tvůrců CGI pro film a televizi.

Globální osvětlení zvyšuje realističnost modelů díky simulaci nepřímého osvětlení. Tato metoda však není často použitelná u her v reálném čase, protože má velké nároky na výkon.

Sledování paprsku vytváří také realistické scény díky simulaci odrazů a měkkých stínů. V minulosti byla tato metoda velmi náročná na výkon, avšak nedávné inovace umožnily její použití pro vykreslování v reálném čase.

Tyto dvě techniky se mohou zdát podobné, protože se často překrývají. Sledování paprsku se obvykle používá k výpočtu globálního osvětlení, takže je pravděpodobné, že se návrháři v budoucnu setkají s více nástroji kombinujícími obě tyto techniky.

Globální osvětlení a tvorba videoher

Globální osvětlení posouvá hranice možností při tvorbě videoher. Tuto techniku lze použít například k:

• Tvorbě realistického prostředí přidáním přímých a nepřímých zdrojů světla.
• Přirozenému začlenění postav do různých prostředí díky manipulaci s okolním osvětlením.
• Generování dynamických světelných zdrojů v reálném čase.

Moderní hry jako Zaklínač 3: Divoký hon, Red Dead Redemption 2 a  Uncharted 4 jsou skvělými příklady toho, jak lze pomocí globálního osvětlení vytvořit úžasné virtuální světy. Stále však platí, že i když globální osvětlení dokáže vytvořit realistické videohry, tak vyžaduje velký výpočetní výkon, což ne každý hardware podporuje.

Objevte sílu světla: zjednodušení globálního osvětlení pomocí Adobe Substance 3D

Globální osvětlení je živou vodou virtuálního prostředí. Díky chytrému nepřímému osvětlení vytváří atmosféru, která hráče okamžitě vtáhne do příběhu.

Přestože má GI svá úskalí, je to skvělý nástroj pro 3D a tvorbu videoher. Chcete-li se na vlastní oči přesvědčit, jaký rozdíl znamená použití této techniky, zkuste v aplikaci Adobe Substance 3D Stager experimentovat s vykreslováním globálního osvětlení ve vlastních projektech.