CINEMA 4D R 11, opravdu, ale opravdu zblízka (9) - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

30. října 2008, 00.00 | Dnešním dílem uzavřeme definitivně oblast renderingu a nového systému GI, tentokráte ale nečekejte žádné testování, žádné velké ukázky. Věnovat se totiž budeme tématu méně dekorativnímu, ale přesto neméně zajímavému. Ukládání předběžného výpočtu a následného využívání tohoto výpočtu v další práci. Jedná se přitom bezesporu o téma, které je z ohledu na efektivitu nastavení renderingu, ale také s ohledem na animace, vskutku klíčové.

Idea

Základním principem toho co si dnes budeme popisovat, je úvaha. Úvaha, ve které si potenciální uživatel může říci, že poměrně velká část dat GI předvýpočtu je v zásadě nezávislá na velkém množství proměnných a může být tak použita i v případě, že tyto nezávislé proměnné upravíme.

Vezměme si například úvahu distribuce IR vzorků a nastavení gammutu GI passu (na první stránce nastavení GI). Gammut má poměrně zásadní vliv na intenzitu GI průchodu, ale žádný vliv na distribuci IR vzorků. Proč tedy nevyužít tuto skutečnost a neumožnit systému, aby načítal uložená GI data a ta jen upravil do finální podoby podle nastavení. Ušetří se tím výrazně čas a to opravdu výrazně...

Základní nastavení

Načítání a využívání předvýpočtu (cache) se definuje v nastavení renderingu, v nastavení efektu GI, záložce Soubor irradiance cache. Zde jsou následující volby.

Tlačítko Vyčistit cache jednoduše vymaže soubor z místa aktuálního umístění. Každá scéna (pokud má tuto volbu aktivní) ukládá data svého předvýpočtu do adresáře scény, podadresáře „Illum“ V průběhu výpočtu můžeme dokonce sledovat jak se postupně zvětšuje ukládaný soubor (na této stránce). V případě, že nechceme uložená data využít, můžeme uložená data tímto tlačítkem smazat.

Předpokládejme, že jsme si uložili cache nějaké scény (například prstenu, se kterým jsem si hrál minule). V případě že jsem měl puštěnou na PC hudbu a další aplikace, od Wordu přes Adobe PhotoShop render v rozlišení 1000x1000 trval 4 minuty. Render v plné kvalitě s nastavenou volbou pro ukládání cache souboru do „illum“ adresáře. Nyní zjistíme (například), že chceme upravit gammut GI. Necháme tedy aktivní také volbu pro automatické načítání, upravíme hodnotu gammut a co se nestane. Výpočet trval pouho pouhé necelé dvě minuty (1 minutu a 53 vteřin) a to je zrychlení skutečně zásadní.

A nejen to. Systém cache je také zásadní pro animování (kamery, tedy v případě, že se nemění nastavení objektů ani světel scény), kdy se v rámci jednotlivých po sobě jdoucích snímků analyzují jen změny ve scéně a to opět může zásadním způsobem šetřit čas.

Jaké jsou tedy další volby práce s cache souborem? Máme možnost cache uzamknout a tím jej ochránit. Jen pozor na to, aby byl v adresáři illum příslušný soubor skutečně přítomný. Dále tu jsou jednoduché volby pro aktivaci uložení a také případného načtení. Poslední položka nám umožňuje načítat cache data ze specifické lokace.

Komu, čemu?

Jen krátce (asi to bude nejkratší odstavec, který jsem kdy napsal), jen pro systém Irradiance cache, systémům QMC a nebo Vzorků oblohy není cache určena.

Volné ruce, kde?

V případě uložené cache můžeme v rámci statického snímku (o kterém se bavíme) upravovat níže uvedené parametry.

Parametry záložky Hlavní:
Gammut

Parametry záložky Irradiance cache:
Interpolační metoda
Vyhlazení
Parametry oddílu vyhlazení
Ověřit záznam viditelnosti
Vylepšení detailů/Adaptivní režim
Vylepšení detailů/Sekundární odhad
Vylepšení detailů/Poměr kvality

Parametry záložky Detaily:
Pouze osvětlení povrchu
Skrýt předvýpočet

Šetřím, šetříš, šetříme

Naznačili jsme, že cache systém se principielně využívá u animací. Ale nejenom to. Zkuste si renderovat nějaký objekt a uložte si cache. Poté si změňte pohled kamery, prostě je potřeba troch upravit polohu pozorovatele scény. A co se nestane. V případě že je aktivní automatické načítání, zůstanou vzorky v té části scény která se nezměnila (a byla zobrazena v předchozí poloze kamery) zachovány a nově počítat se budou jen oblasti, které předtím zobrazené nebyly.

To co jsme si právě řekli pracuje velmi dobře také v případě, že animujeme kameru ve scéně (architektura). Tedy v případě, kdy je celá scéna statická a jen kamera se v ní pohybuje. Opět se v takové situaci vypočítává cache a to pouze to, co není viditelné na předešlém snímku. Tím se zásadně zrychluje výpočet cache a lze tak tvrdit, že první snímek trvá (předvýpočet) vždy nejdéle.  V případě animace kamery tak není zapotřebí renderovat sekvence předvýpočtů a ty následně interpolovat, jako tomu je v případě jiných GI systémů.

Jednoduchá animace kamerou ke shlédnutí

Plná animace

Rendering plné animace probíhá odlišně proti systému renderingu animace kamery. Opět, nejdříve musíme nastavit příslušnou volbu v hlavní stránce GI, ale to není tak podstatné. Zajímavé je, že tato volba je vázána na kombinovanou metodu IR+QMC a co je ještě zajímavější je systém výpočtu. Zde totiž nedochází k celkovému výpočtu všech předvýpočtů každého jednotlivého snímku, které by se následně komparovaly jako celek (například jako v případě fR, kde se definují kroky před a pod stávajícímu snímku, které se mají porovnat a následně se vlastně načítají data předvýpočtů), ale porovnávají se přímo v rámci procesu výpočtu. Při výpočtu tak nejdříve probíhají passy prošetřující IR vzorky každého snímku jeden za druhým (samozřejmě vše se automaticky ukládá), následně proběhne propočet prvního a posledního snímku a na konci probíhají postupné výpočty vzájemné interpolace uložených snímků (v jednom souboru). Takto se vypočítá souhrnná informace o GI pro celou animaci, vyrenderovanou na závěr.

Zajímavou skutečností přitom je zjištění, že výpočet může být celkově (per snímek) o něco rychlejší, než postupné výpočty jednotlivých statických obrázků se shodným nastavením GI.

Jak se tedy definuje kvalita plné GI animace?  To je poněkud složitější...

Obecně kvalita závisí na nastavení IR metody, ale samotná animace a kvalita interpolace IR vzorků se definuje na hlavní stránce GI v položkách, které jsou skryté pod hlavním parametrem GI režim. V případě, že máme aktivní volbu IR+QMC, můžeme definovat parametry Přesnost detekce a Přesnost interpolace.

Parametr Přesnost detekce definuje redukované množství vzorků založené na hodnotě stochastických vzorků (v nastavení stránky IR cache), které budou použity pro primární průchody (přičemž tento parametr není z hlediska kvality až tak klíčový, protože finální průchod bude pracovat také s hodnotou nastavenou na stránce IR cache).

Podstatně větší význam má parametr druhý, parametr Přesnost interpolace. Tento parametr je tedy vlastně prahem určujícím co je třeba interpolovat a co ne. Pokud k interpolaci nedojde, bude výpočet dané oblasti rychlejší, pokud ano, pomalejší. Nižší hodnota vede k rychlejšímu výpočtu, ale nižší kvalitě interpolace, vyšší zvýší kvalitu, ale prodlouží čas.  

Nastavení kvality GI animace a vlastně interpolace se tedy zužuje na uživatelsky poměrně dobře uchopitelné hodnoty vyjádřené procenty, což je velmi příjemné. Ano, i já jsem tu z počátku hledal možnost nastavit interpolaci mezi jednotlivými snímky a množství snímků, se kterými se má snímek stávající komparovat, ale nakonec vše pracuje jinak a podle všeho poměrně dobře, ostatně viz uvedený kratičký testík.

Jednoduchá animace s plným GI ke shlédnutí

Závěrem

Tímto bychom asi mohli ukončit naše putování po Advanced Renderu a novém systému globální iluminace. Ani náhodou jsme si neřekli vše a vlastně vůbec jsme se nezabývali popisem jednotlivých parametrů mimo případy, které měly přímý vztah s nějakou popisovanou situací. Mým cílem nebyl výčet parametrů a hodnot, to vyčteme v manuálu, ale skutečná praxe a popis cesty, jak jsem osobně měl možnost nový systém poznávat. Prostě a jednoduše, cílem bylo ulehčit uživatelům jejich trpký život, z objevování vydestilovat otravné testování a nechat více místa pro radost z práce a novinek.

A co příště? Jádro čeká, animace jsme třeba ani nezmínili...