DOMANDE FREQUENTI

In questa tutte le tecnologie di Thea Render nel dettaglio

 

 

ALCUNI MOTORI SI DEFINISCONO "PHYSICALLY-BASED", IN COSA SONO DIVERSI RISPETTO A “PHYSICALLY-PLAUSIBLE”?

Quando un motore è physically-based, è certamente physically-plausible, cioè non viola le leggi della fisica. Ma ancora di più, i modelli usati sono costruiti in base alla struttura fisica. Quest’ultima caratteristica rende il motore ancora più accurato del solo physically-plausible.

THEA RENDER HA UN MOTORE RENDERING “PHYSICALLY-BASED”?

Thea Render usa materiali avanzati “state-of-the-art” su forte base teorica, e che lo rendono un motore physically-based molto accurato. Le primitive di materiale ed il sistema dei layer sono basasti su ricerche molto recenti, tali da rendere Thea Render uno dei renderer più accurati. Allo stesso tempo, Thea Render ha determinate caratteristiche (normali di ombreggiatura e punti luce) che permettono di facilitare la descrizione della scena ogni volta che vi sia richiesto di farlo: queste caratteristiche potrebbero essere pensate come le estensioni/potenziamenti del rigoroso motore physically-based.

VEDO CHE IL RENDERING UNBIASED E' MOLTO REALISTICO, E' IL MOTORE UNBIASED CHE DETERMINA I RISULTATI PIU' FOTOREALISTICI ?

Non necessariamente! Un motore Unbiased si riferisce al modo con cui certi problemi trovano soluzione, ma non significa che il problema sia posto correttamente e che contenga tutti gli “elementi fotorealistici” in modo corretto. Un motore Unbiased può risolvere accuratamente i casi in cui vengono utilizzati in una scena materiali semplici, colori saturati e con bassa complessità geometrica: il risultato sarà molto lontano dal foto-realismo. Particolarmente importante nel foto-realismo è che i modelli di materiali usati possano fornire tutte le indicazioni visive importanti, e che la descrizione geometrica della scena sia sufficientemente dettaglia; solo poi, ad un secondo livello, è possibile che la soluzione del problema avvenga con il minimo errore (qui è dove il motore Unbiased può essere d’aiuto).

QUINDI, UN MOTORE RENDERING UNBIASED E' SENZA ERRORI E TUTTI I MOTORI UNBIASED GENERANO LA STESSA SOLUZIONE?

Parlando di un motore Unbiased, ci si riferisce all'imparzialità dell'algoritmo usato. Praticamente, non può mai esistere un'implementazione completamente imparziale (unbiased), poiché sono sempre presenti errori aritmetici imposti dalla limitazione delle unità di elaborazione in virgola mobile. Un esempio tipico è il trasferimento della luce di tipo caustic nella situazione sole-acqua (piscina), che alcuni motori unbiased non riescono a risolvere a causa degli algoritmi aritmetici (che richiedono una campionatura molto elevata). A tale riguardo, due o più motori unbiased – a parità di dati in input e modello - possono avere uscite differenti; Sebbene arrivino teoricamente alla stessa soluzione, praticamente le diverse implementazioni risolveranno esattamente i diversi trasferimenti della luce.

SI VEDE CHE L’IMMAGINE E' MOLTO DISTURBATA E RIFINITA PASSO A PASSO, E' UNBIASED?

No, il fatto che venga utilizzata una tecnica di rendering progressiva dove il “rumore” viene ridotto nel tempo, non significa che il motore sia di tipo Unbiased. Determinati trasferimenti della luce possono essere omessi ed il risultato finale può risultare completamente sbagliato.

COSA SIGNIFICA IL TERMINE "BIAS"?

L’illuminazione globale “Global-illumination” è un problema governato da un integrale (l’equazione di rendering) molto difficile da risolvere a causa della sua dimensione. Le tecniche aritmetiche deterministiche classiche sono difficili da applicare, e solitamente forniscono una soluzione grezza ad un problema secondario (ad esempio, facendo uso degli elementi finiti per la radiosity). Le tecniche di Monte Carlo, d'altra parte, perfette per questo genere di problemi, sono capaci di risolvere il problema e convergere, ma richiedono tempo. Quando parliamo della soluzione coinvolgendo le tecniche deterministiche, parliamo di errore o residuo nella struttura del Monte Carlo (campionamento stocastico), chiamato anche "bias", che è la differenza fra il limite algoritmico e la soluzione reale.

COS’E' IL PHOTON MAPPING?

Il tracciato dei fotoni di luce “photon-mapping“ è una tecnica a due passaggi che risolve il problema dell'illuminazione globale “global-illumination”. In primo luogo, le particelle fotoni vengono emesse dalle sorgenti luminose e sono riflesse, trasmesse o assorbite sulle superfici. Le loro posizioni vengono registrate e utilizzate come prima soluzione “grezza” dell'irraggiamento nella scena. Al secondo passo, viene generato un normale ray-tracing, usando le particelle memorizzate per calcolare l'irraggiamento. L'accuratezza del “photon-mapping” può essere incrementata aumentando il numero delle particelle emesse, ma viene limitata dalle risorse di sistema richieste per la memorizzazione. Per migliorare la soluzione finale, in genere viene utilizzata una tecnica chiamata “final gathering” di unione dei risultati.

COS'E' LA FASE DI "WARM UP"?

La fase di riscaldamento “warm-up” è un termine usato per descrivere la fase nella quale i campioni iniziali vengono ordinati per migliorare il campionamento stocastico. Questi campioni non vengono usati nella valutazione stessa (immagine) ma come guida per definire la campionatura successiva in modo efficace.

COSA SONO I CAUSTICS?

Si tratta di un effetto fisico che prende il nome di “caustiche”, ed è legato all’attraversamento della luce in un corpo trasparente (vetro, acqua..). Se questo corpo contiene delle curvature, la luce tende a concentrarsi in alcuni punti, esattamente come accade quando mettiamo una lente d’ingrandimento al sole.
Con le caustiche attive, si permette alla luce di attraversare l’acqua, quindi di generare le caustics, e proiettarle verso le superfici esterne (in fondo ed in alto).

COSA SONO LE "NORMALI DI OMBREGGIAMENTO"?

In base al fatto che la maggior parte dei motori render usa mesh poligonali per la scena, renderizzare questi modelli richiede di disporre di un numero molto elevato di facce (mesh molto dense), allo scopo di visualizzare in modo dettagliato e “morbido” la geometria delle ombre. Mantenere l’ombreggiatura morbida può essere realizzato in modo alternativo, senza dover tassellare con precisione la mesh; Dato che i vettori normali hanno un ruolo chiave sull'ombreggiatura, possiamo assegnare ed usare degli pseudo-vettori normali che vengono utilizzati sulle facce della mesh solo per l'ombreggiatura.

IL TERMINE "PHYSICALLY-PLAUSIBLE", COSA SIGNIFICA?

Dire che un motore rendering è physically-plausible, significa che la geometria, i materiali e gli emettitori (fonti-luminose) sono basati sui modelli che hanno determinate proprietà fisiche. La proprietà più significativa è la conservazione dell’energia, cioè un materiale non può riflettere più luce di quella che riceve. Altri vincoli fisici si riferiscono all’uso di quantità finite e nella distribuzione della luce (scattering).

COS'E' IL "PATH TRACING"?

Il path-tracing è la prima tecnica unbiased proposta alla fine degli anni '80, relativamente semplice da implementare, è ancora in uso quando si punta alla semplicità. Esegue bene il trasferimento dell'illuminazione diretta, ma converge lentamente (rispetto a tecniche più specifiche) nel caso di illuminazione indiretta.

COSA E' IL “PHOTON MAP” CAUSTICS?

Photon mapping determina anche una soluzione per calcolare le caustics su superfici diffuse (si ricorda che alcuni render di alta qualità sono stati generati con questa tecnica). Poiché le caustics sono pattern ad alta frequenza, richiedono solitamente che molti fotoni vengano emessi e memorizzati. Per ridurre la richiesta di memoria, le caustiche della photon map vengono registrate in una struttura differente. In Thea Render, le caustiche della photon map hanno regolazioni proprie, indipendenti dalla normale photon map (globale) usata per la soluzione dell’irraggiamento regolare a bassa frequenza.

COS’ E' IL “FINAL GATHERING”?

Il Final gathering è una tecnica usata solitamente insieme al Photon mapping, per fornire una soluzione di irraggiamento di alta qualità. Coinvolge un rimbalzo-extra (in più) del passaggio di ray-tracing, prima di interrogare la Photon map e calcolare l'irraggiamento, e questo extra-rimbalzo regolarizza gli artefatti di discontinuità che si vedono nel Photon mapping. Il Final gathering è solitamente insieme alla cache di irraggiamento, un meccanismo che ammortizza lo sforzo preso per il passo degli extra-rimbalzi interpolando i risultati fra le posizioni di calcolo.

POSSO UTILIZZARE IL FINAL GATHERING DA SOLO SENZA PHOTON MAPPING? PERCHE' DOVREI PREFERIRLO?

Sì, il “Final Gathering” può essere utilizzato da solo senza necessariamente attivare il Photon mapping. In questo caso, solitamente si aumenta il numero di rimbalzi Final Gathering (più di uno) in modo da raggiungere più facilmente le sorgenti luminose. Questo approccio è da preferire quando le sorgenti luminose sono (molto) più lontane nella scena rispetto alla camera. In questo caso, il Photon mapping è meno efficace quando spara le particelle nella scena, poiché poche di loro verranno registrate e la Photon map risulterà meno accurata. Le scene tipiche, dove l’uso del Final Gathering è da preferire, sono gli interni con l'illuminazione di sole+cielo.

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