Руководство по глобальному освещению.

Основная информация о глобальном освещении.

Глобальное освещение — это функция, которая имитирует реальное взаимодействие света с поверхностями в виртуальной среде. Традиционно дизайнерам игр приходилось использовать прямое освещение объектов направленным источником света. Возникающие при этом тени выглядели не слишком реалистично.

Методы глобального освещения позволяют дизайнерам применять непрямое освещение с эффектом рассеивания света при попадании на поверхность. Эта функция помогает создавать сложные взаимодействия, которые выглядят гораздо более замысловато и реалистично. Именно поэтому в играх с использованием ГО среда выглядит убедительно, естественно и захватывающе.

Например, глобальное освещение эффективно работает в следующих сценариях:

• Отражение света, проходящего через окно, по всей комнате
• Игра света, пробивающегося сквозь листву деревьев в лесу
• Отражение света от поверхности озера

Методы глобального освещения.

Существует множество методов глобального освещения, которые можно использовать для рендеринга. Ниже перечислены некоторые из них.

• Диффузное отражение. При использовании этого метода поверхность делится на более мелкие области. Свет рассеивается между этими областями, что позволяет создать более мягкий градиент при отражении света от объектов в сцене.
• Фотонное отображение. Этот алгоритм отслеживает фотоны, излучаемые источником света, и сохраняет их на карте по мере перемещения по сцене. Он требует больших вычислительных мощностей, но создает реалистичные отражения.
• Предварительно вычисленное глобальное освещение. Предварительно вычисленное глобальное освещение рассчитывается заранее и сохраняется, как правило, в виде карты освещения. Дизайнеры накладывают ее на текстуру игры во время рендеринга в режиме реального времени. Этот метод отличается высокой скоростью работы во время игрового процесса, но не очень эффективно справляется с движущимися объектами.
• Динамическое глобальное освещение. Алгоритм динамического глобального освещения рассчитывает параметры освещения в режиме реального времени, что делает его идеальным инструментом для создания реалистичного окружения с движущимися объектами.

Глобальное освещение в сравнении с методом трассировки лучей.

И глобальное освещение, и трассировка лучей позволяют создавать реалистичное освещение. Однако между этими методами существуют различия. Они приведены ниже.

• Принцип работы. Для рассеивания света между поверхностями в ГО используются методы диффузного отражения и фотонного отображения. Альтернативный вариант — трассировка лучей, когда лучи прослеживаются с точки зрения камеры, что позволяет определить соответствующие источники света.
• Производительность. ГО требует больших вычислительных мощностей, особенно в сценариях реального времени. Поэтому большинство дизайнеров предпочитают использовать предварительно вычисленное ГО. Метод трассировки лучей также затратный в вычислительном отношении, поэтому он чаще используется с компьютерной графикой в кино- и телепроизводстве.

Глобальное освещение позволяет сделать модели более реалистичными, имитируя непрямое освещение. Однако оно не всегда подходит для игр в реальном времени, поскольку требует много ресурсов.

Трассировка лучей также придает сценам реалистичность, имитируя отражения и мягкие тени. Раньше для использования трассировки лучей требовалось много ресурсов, но теперь благодаря появлению новых технологий этот метод применяется рендеринга и в режиме реального времени.

Эти два метода могут казаться похожими, так как они часто пересекаются. Трассировка лучей обычно используется для вычисления глобального освещения, поэтому вполне вероятно, что в будущем дизайнеры получат больше инструментов, сочетающих ГО и трассировку лучей.

Глобальное освещение в разработке видеоигр.

Глобальное освещение открывает новые возможности в разработке видеоигр. С помощью этого метода можно:

• Создавать реалистичные среды путем добавления прямых и непрямых источников света
• Органично вписывать персонажей в различные среды, управляя окружающим освещением
• Генерировать динамические источники света в режиме реального времени

Современные игры, такие как The Witcher 3: Wild Hunt, Red Dead Redemption 2 и Uncharted 4, — отличные примеры использования глобального освещения для создания потрясающих виртуальных миров. Но несмотря на то, что глобальное освещение помогает в разработке реалистичных видеоигр, оно требует больших вычислительных мощностей, и не все аппаратные средства способны его поддерживать.

Откройте для себя магию света: удобное создание глобального освещения с помощью Adobe Substance 3D.

Глобальное освещение позволяет «оживить» виртуальные среды. Оно создает атмосферу, которая сразу же погружает игроков в сюжет благодаря продуманному непрямому освещению.

Несмотря на то, что у ГО есть ряд недостатков, это отличный инструмент для 3D-дизайна и разработки видеоигр. Чтобы в этом убедиться, начните использовать Adobe Substance 3D Stager для экспериментов с рендерингом глобального освещения в своих проектах.