lighting

Бокс-проекция

Добавил в Dagon поддержку бокс-проекции для световых зондов окружения (EnvironmentProbe). Техника старая, но никем не отмененная — а главное, хорошо сочетается с deferred-рендером!

Стандартный environment mapping предполагает, что стенки виртуальной среды, с которой считывается освещение, бесконечно удалены от объектов сцены. Это допущение работает для открытого пространства, но не годится для интерьера. Бокс-проекция корректирует сэмплинг из карты окружения так, что результат выровнен по сторонам бокса заданного размера, благодаря чему минимумом ресурсов достигается сносного качества непрямое освещение в интерьере (если, конечно, карта окружения 1 в 1 совпадает с моделью комнаты). Это эффективный способ аппроксимировать локальный GI в ограниченном пространстве: окружение интерьера, с которого рендерилась карта, статичное, но любые другие объекты могут быть динамическими. При трансформации камеры или объекта внутри комнаты, отражения соответствующим образом меняются, причем как зеркальные, так и диффузные.

Получается даже имитировать объемные источники света! На скриншотах ниже нет ничего, кроме параллельного источника света для солнца и двух статичных карт окружения — для улицы и для интерьера. Отражения окон и светящегося блока на полу получаются автоматически:

Главным минусом техники является то, что создать под нее правильную карту не очень просто — нужно учитывать различия в координатных системах.

Освещение интерьера в Dagon

  • Дата публикации: 15 октября, 2023
  • /Метки: dagon, lighting
  • /Комментарии: 0

Добавил в Dagon экспериментальную поддержку зондов освещения среды (environment probes). Это специальные невидимые объекты, которые перезаписывают освещение среды в буфере кадра для всех пикселей внутри прямоугольной коробки заданного размера. То есть, вы можете, например, создать комнату с зондом такого же размера внутри — он будет влиять на освещение внутри комнаты, а все, что снаружи, будет освещаться при помощи глобальной карты окружения, заданной в опциях environment текущей сцены. Таким образом, решается проблема неправильных «наружных» отражений в интерьере. Скриншоты ниже демонстрируют разницу:

Некорректные отражения на стенах внутри комнаты + в целом, слишком яркий интерьер
Световой зонд заменяет освещение среды в комнате на более тусклое

По сути, это простейшая аппроксимация GI. Зонд может освещать интерьер однородным излучением заданного цвета, либо использовать собственную HDR-карту окружения. Единственная нерешенная на данный момент проблема — видимая граница двух сред освещения в тех местах, где отсутствует геометрия здания (т.е. в дверных проемах). Поэтому при использовании данной фичи необходимо как-то маскировать эту границу — например, сделать в этом месте порог или переход текстуры пола.

Tube area lights

Добавил в Dagon поддержку трубчатых источников света (tube area lights) по методу, описанному тут. На скриншотах показаны блики от трубок на поверхностях с разной шероховатостью, а также рельефом.

Освещение частиц

  • Дата публикации: 30 мая, 2018
  • /Метки: dagon, lighting, particles
  • /Комментарии: 0

Работаю над освещением частиц:

Используется процедурная сферическая карта нормалей — то есть, каждый биллборд системы частиц интерпретируется пиксельным шейдером как виртуальная сфера. Планируются и пользовательские карты нормалей.

Кластерный рендеринг — обновленная демка

Доступна обновленная демонстрация clustered forward shading в Dagon. Повышена плотность кластеров, добавлена поддержка normal mapping и parallax mapping, а вместо бликов по Фонгу теперь используется модель Кука-Торренса.

Скачать для Windows

Clustered Forward Shading

Уже давно пытаюсь решить проблему множества источников света в классическом прямом рендере (честно говоря, очень не хочется переходить на deferred). И недавно я открыл для себя отличную технику, которую теперь хочу попробовать применить в Dagon — clustered forward shading. Суть ее заключается в индексировании пространства при помощи 3D-текстуры, ячейки которой (кластеры) ссылаются на источники света в буфере, влияющие на пространство внутри данной ячейки (фактически, в ячейке можно хранить срез индексов — смещение и количество источников света — в виде двух 16-битных значений). Пиксельный шейдер, зная позицию точки в world space, сэмплирует ячейку из 3D-текстуры, получает срез и проходит по нему циклом, считывая атрибуты источников света — позицию в eye space, цвет и радиус.

Метод очень перспективный — минимальная нагрузка на GPU, всего две дополнительные служебные текстуры (кластер и буфер источников света), хорошая масштабируемость и почти полная независимость от сложности сцены (есть лишь зависимость от ее размера — чем больше сцена, тем выше разрешение кластера).
Есть, впрочем, и недостатки — во-первых, небольшая дополнительная нагрузка на CPU при обновлении 3D-текстуры и буфера. Но обновлять их нужно только при движении источников света — если у вас статичный свет, то оверхед будет нулевой. Другое узкое место — передача буфера источников света в видеопамять. У меня это текстура GL_RGB32F шириной N * 8, где N — количество ячеек кластера, и высотой 4 — по одной строке на атрибут. N может достигать 1024 и выше — передавать такой буфер из системной памяти каждый кадр может показаться малоэффективным, но можно обновлять не весь буфер, а только те его части, где меняется список источников света (маловероятно, что в обычной игровой ситуации будут сотни движущихся ламп).

Надеюсь вскоре доделать и выложить демку с реализацией данного метода.

Matcap в DGL

  • Дата публикации: 3 июня, 2016
  • /Метки: dgl, lighting, matcap
  • /Комментарии: 0
Интересный альтернативный подход к рендерингу реалистичных материалов заключается в использовании простых сферических карт окружения с предрассчитанной освещенностью (в ZBrush их называют matcap). Получается очень эффектно — а главное дешево!