Przewodnik po oświetleniu globalnym

Omówienie oświetlenia globalnego

Oświetlenie globalne to funkcja naśladująca w środowisku wirtualnym interakcję światła z powierzchniami w świecie rzeczywistym. Tradycyjnie projektanci gier musieli oświetlać obiekty za pomocą źródeł bezpośrednich rzucających pewne cienie, które jednak nie wyglądały zbyt realistycznie.

Dzięki technikom oświetlenia globalnego projektanci mogą stosować oświetlenie pośrednie, co pozwala rozpraszać światło padające na powierzchni. Ta funkcja tworzy złożone interakcje, znacznie bardziej skomplikowane i realistyczne. Dzięki temu gry zawierające oświetlenie globalne charakteryzują się bardziej przekonującymi środowiskami sprawiającymi wrażenie naturalnych i wciągających.

Oświetlenie globalne może mieć na przykład znaczenie w następujących scenariuszach:

• Światło odbijające się od okna w całym pomieszczeniu
• Pstrokate światło padające przez liście drzew w lesie
• Światło odbijające się od powierzchni jeziora

Techniki oświetlenia globalnego

Istnieje wiele technik oświetlenia globalnego, których możesz używać do renderowania, między innymi:

• Metoda energetyczna. Ta technika dzieli powierzchnie na mniejsze obszary. Rozprasza ona światło między tymi obszarami, tworząc subtelniejszy gradient światła odbijającego się między obiektami w scenie.
• Technika map fotonowych. Ta metoda oświetlenia globalnego polega na wystrzeliwaniu fotonów ze źródła światła i zapisywaniu ich na mapie w miarę tego, jak przemieszczają się w obszarze sceny. Wymaga to dużej mocy obliczeniowej, ale pozwala generować realistyczne odbicia.
• Wstępnie obliczane oświetlenie globalne. Oświetlenie globalne może zostać obliczone z wyprzedzeniem i zapisane, zwykle w postaci mapy światła. Projektanci nakładają je na teksturę gry podczas renderowania w czasie rzeczywistym. Działa to szybko podczas rozgrywki, ale wypada słabo w przypadku poruszających się obiektów.
• Dynamiczne oświetlenie globalne. Takie oświetlenie jest tworzone przez obliczanie światła w czasie rzeczywistym, dzięki czemu idealnie nadaje się do tworzenia realistycznych środowisk z poruszającymi się obiektami.

Oświetlenie globalne a raytracing

Zarówno oświetlenie globalne, jak i raytracing pomagają wytwarzać realistyczne oświetlenie. Techniki te nie są jednak identyczne. Różnią się one pod następującymi względami:

• Metodologia. W przypadku oświetlenia globalnego wykorzystuje się metodę energetyczną i technikę map fotonowych do rozpraszania światła między powierzchniami. Raytracing polega na śledzeniu promieni z kamery, aby sprawdzić, w jakie źródła światła trafią.
• Wydajność. Oświetlenie globalne wymaga dużej mocy obliczeniowej, szczególnie w przypadku obsługi w czasie rzeczywistym. Z tego względu większość projektantów decyduje się na wstępnie obliczane oświetlenie globalne. Technika raytracingu również wymaga wysokiej wydajności obliczeniowej, dlatego jest bardziej popularna w przypadku obrazów generowanych komputerowo w filmie i telewizji.

Oświetlenie globalne sprawia, że modele wyglądają bardziej realistycznie dzięki symulacji oświetlenia pośredniego. Jednak nie zawsze da się je zastosować w przypadku gier działających w czasie rzeczywistym, ponieważ wymaga ono dużej ilości zasobów.

Technika raytracingu również pozwala tworzyć realistyczne sceny przez symulowanie odbić i subtelnych cieni. W ujęciu historycznym technika raytracing wymagała dużej ilości zasobów, lecz wprowadzone innowacje umożliwiły używanie jej do renderowania w czasie rzeczywistym.

Te dwie techniki mogą sprawiać wrażenie podobnych do siebie, ponieważ często się pokrywają. Technika raytracingu jest zwykle używana do obliczania oświetlenia globalnego, więc prawdopodobnie w przyszłości projektanci będą mieli do dyspozycji więcej narzędzi łączących oświetlenie globalne i raytracing.

Oświetlenie globalne w projektowaniu gier komputerowych

Oświetlenie globalne przesuwa granice tego, co jest możliwe w projektowaniu gier komputerowych. Oto jego możliwe zastosowania:

• Tworzenie realistycznych środowisk przez dodawanie bezpośrednich i pośrednich źródeł światła
• Naturalne wcielanie postaci w różne środowiska przez manipulowanie światłem otoczenia
• Generowanie dynamicznych źródeł światła w czasie rzeczywistym

Nowoczesne gry, takie jak The Witcher 3: Wild Hunt, Red Dead Redemption 2 i Uncharted 4, są świetnymi przykładami tworzenia fantastycznych światów wirtualnych przy użyciu oświetlenia globalnego. Choć oświetlenie globalne pozwala tworzyć realistyczne gry komputerowe, wymaga dużej ilości zasobów obliczeniowych. Nie każdy sprzęt oferuje wystarczającą wydajność.

Odkrywanie niezwykłych możliwości światła: Uproszczenie oświetlenia globalnego dzięki kolekcji Adobe Substance 3D

Oświetlenie globalne ożywia środowiska wirtualne. Za pomocą przemyślnego oświetlenia pośredniego wytwarza ono atmosferę, dzięki której narracja błyskawicznie wciąga graczy.

Mimo że z oświetleniem globalnym wiążą się pewne wyzwania, jest ono doskonałym narzędziem do projektowania gier 3D i gier komputerowych. Aby osobiście zobaczyć tę różnicę, zacznij używać modułu Adobe Substance 3D Stager i eksperymentuj z renderowaniem oświetlenia globalnego we własnych projektach.