Οδηγός για τον συνολικό φωτισμό.

Κατανόηση του συνολικού φωτισμού.

Συνολικός φωτισμός είναι μια δυνατότητα που μιμείται σε ένα ψηφιακό περιβάλλον το πώς αλληλεπιδρά το φως με τις επιφάνειες στον πραγματικό κόσμο. Παραδοσιακά, οι σχεδιαστές βιντεοπαιχνιδιών έπρεπε να χρησιμοποιούν άμεσο φωτισμό, για να φωτίσουν αντικείμενα από μια πηγή, τεχνική που ρίχνει μερικές σκιές αλλά δεν δείχνει πολύ ρεαλιστική.

Με τις τεχνικές του συνολικού φωτισμού, οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιούν έμμεσο φωτισμό που προκαλεί σκέδαση του φωτός όταν πέφτει σε μια επιφάνεια. Αυτό το χαρακτηριστικό δημιουργεί πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις που είναι πολύ πιο πολύπλοκες και ρεαλιστικές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα βιντεοπαιχνίδια που χρησιμοποιούν GI έχουν πιο πειστικά περιβάλλοντα που δημιουργούν φυσική και καθηλωτική αίσθηση.

Για παράδειγμα, ο συνολικός φωτισμός μπορεί να κάνει μεγάλη διαφορά στα παρακάτω σενάρια:

• Αντανάκλαση φωτός σε ένα δωμάτιο από ένα παράθυρο
• Φως που διαπερνά τα φύλλα των δέντρων ενός δάσους
• Αντικατοπτρισμός φωτός στην επιφάνεια μιας λίμνης

Τεχνικές συνολικού φωτισμού.

Για να εκτελέσετε απόδοση των σχεδίων σας, υπάρχουν πολλές τεχνικές συνολικού φωτισμού τις οποίες μπορείτε να χρησιμοποιήσετε, όπως:

• Ένταση ακτινοβολίας (Radiosity). Αυτή η τεχνική διαιρεί τις επιφάνειες σε μικρότερες περιοχές. Διαχέει το φως μεταξύ αυτών των περιοχών, για να δημιουργήσει μια πιο ομαλή διαβάθμιση του φωτός που αντανακλάται μεταξύ των αντικειμένων σε μια σκηνή.
• Χαρτογράφηση φωτονίων (Photon mapping). Αυτή η μέθοδος GI εκπέμπει φωτόνια από μια φωτεινή πηγή και τα αποθηκεύει σε έναν χάρτη καθώς μετακινούνται εντός της σκηνής. Απαιτεί μεγάλη υπολογιστική ισχύ αλλά δημιουργεί ρεαλιστικές αντανακλάσεις.
• Εκ των προτέρων υπολογισμένο GI. Ο εκ των προτέρων υπολογισμένος συνολικός φωτισμός υπολογίζεται εκ των προτέρων και αποθηκεύεται, συνήθως ως χάρτης φωτός. Οι σχεδιαστές τον απλώνουν πάνω από την υφή ενός παιχνιδιού κατά την απόδοση σε πραγματικό χρόνο. Είναι γρήγορη κατά την εξέλιξη του παιχνιδιού, αλλά δεν χειρίζεται καλά τα κινούμενα αντικείμενα.
• Δυναμικό GI. Ο δυναμικός συνολικός φωτισμός υπολογίζει το φως σε πραγματικό χρόνο, πράγμα που τον κάνει ιδανικό για να δημιουργείτε ρεαλιστικά περιβάλλοντα με κινούμενα αντικείμενα.

Σύγκριση συνολικού φωτισμού και ιχνηλάτησης ακτίνων.

Και ο συνολικός φωτισμός και η ιχνηλάτηση ακτίνων βοηθούν στη δημιουργία ρεαλιστικού φωτισμού. Ωστόσο, δεν είναι ίδιες τεχνικές. Οι διαφορές τους εντοπίζονται στα εξής:

• Μεθοδολογία. Ο GI χρησιμοποιεί την ένταση ακτινοβολίας (radiosity) και τη χαρτογράφηση φωτονίων (photon mapping) για να προκαλέσει διάχυση του φωτός μεταξύ επιφανειών. Εναλλακτικά, η ιχνηλάτηση ακτίνων εκπέμπει ακτίνες από μια κάμερα, για να δει σε ποιες φωτεινές πηγές θα προσπέσουν.
• Απόδοση. Ο GI απαιτεί μεγάλη υπολογιστική ισχύ, ειδικά σε σενάρια πραγματικού χρόνου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι περισσότεροι σχεδιαστές επιλέγουν το εκ των προτέρων υπολογισμένο GI. Η ιχνηλάτηση ακτίνων είναι επίσης ιδιαίτερα απαιτητική όσον αφορά τους υπολογιστικούς πόρους, επομένως είναι πιο δημοφιλής με τα γραφικά CGI για ταινίες και τηλεόραση.

Ο συνολικός φωτισμός κάνει τα μοντέλα πιο ρεαλιστικά χάρη στην προσομοίωση του έμμεσου φωτισμού. Ωστόσο, δεν είναι πάντα εφικτός για βιντεοπαιχνίδια πραγματικού χρόνου, επειδή απαιτεί πολλούς πόρους.

Η ιχνηλάτηση ακτίνων επίσης δημιουργεί ρεαλιστικές σκηνές χάρη στην προσομοίωση αντανακλάσεων και απαλών σκιών. Ιστορικά, η ιχνηλάτηση ακτίνων απαιτούσε πολλούς πόρους, αλλά οι πρόσφατες καινοτομίες έχουν καταστήσει τη χρήση της εφικτή για την εκτέλεση απόδοσης πραγματικού χρόνου.

Αν οι δύο τεχνικές ακούγονται παρόμοιες, αυτό οφείλεται στο ότι συχνά επικαλύπτονται. Η ιχνηλάτηση ακτίνων συνήθως χρησιμοποιείται για να υπολογιστεί ο συνολικός φωτισμός, επομένως είναι πιθανό οι σχεδιαστές να δουν στο μέλλον περισσότερα εργαλεία που θα συνδυάζουν GI και ιχνηλάτηση ακτίνων.

Ο συνολικός φωτισμός στη σχεδίαση βιντεοπαιχνιδιών.

Ο συνολικός φωτισμός διευρύνει τα όρια του εφικτού στη σχεδίαση βιντεοπαιχνιδιών. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τα εξής:

• Επίτευξη ρεαλισμού στα περιβάλλοντα μέσω της προσθήκης πηγών άμεσου και έμμεσου φωτισμού
• Επίτευξη ομαλής ανάμειξης χαρακτήρων σε διαφορετικά περιβάλλοντα, μέσω του χειρισμού του φωτισμού περιβάλλοντος
• Δημιουργία δυναμικών πηγών φωτός σε πραγματικό χρόνο

Σύγχρονα παιχνίδια όπως τα The Witcher 3: Wild Hunt, Red Dead Redemption 2 και Uncharted 4 αποτελούν εξαιρετικά παραδείγματα της χρήσης συνολικού φωτισμού για τη δημιουργία εκπληκτικών οπτικών κόσμων. Ωστόσο, ενώ ο συνολικός φωτισμός μπορεί να δημιουργήσει ρεαλιστικά βιντεοπαιχνίδια, απαιτεί πολλούς υπολογιστικούς πόρους και αυτό δεν υποστηρίζεται από όλες τις συσκευές.

Ανακαλύψτε τη δύναμη του φωτός: απλοποίηση του συνολικού φωτισμού με το Adobe Substance 3D.

Ο συνολικός φωτισμός ζωντανεύει τα εικονικά περιβάλλοντα. Δημιουργεί μια ατμόσφαιρα που καθηλώνει άμεσα τους gamer στην ιστορία, χάρη στον έξυπνο έμμεσο φωτισμό.

Παρά το γεγονός ότι ο συνολικός φωτισμός έχει κάποιες προκλήσεις, είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για σχεδίαση 3D και βιντεοπαιχνιδιών. Για να δείτε τη διαφορά μόνοι σας, ξεκινήστε να χρησιμοποιείτε το Adobe Substance 3D Stager, για να πειραματιστείτε με την απόδοση συνολικού φωτισμού στα δικά σας έργα.