Всем, привет!
Представляем Вашему вниманию очередную статью из цикла «3d визуализация сегодня».
Предыдущую статью можно прочитать здесь. В этой статье мы немного познакомимся с историей и выделим основные вопросы в области визуализации.

Содержание:

Введение: выбор средств визуализации
1. Актуальные вопросы
1.1 Глобальное освещение
1.2 Трассировка лучей против точечных решений
1.2.1 Физически правдоподобное освещение и затенение
1.2.2 Выборка по значимости и множественная выборка по значимости (MIS)
1.3 Освещение, основанное на изображении
1.3.1 Опыт Pixar, полученный при создании «Университета монстров» и инструмент Splat
1.3.2 Опыт, полученный при создании фильма «Великий Гэтсби»
1.3.3 Опыт сотрудников компании ILM
1.4 Интерактивность
1.5 Визуализация с использованием графического процессора (GPU)
1.6 Рендер-фермы и облачная визуализация
1.7 Открытый исходный код
1.7.1. Формат данных OpenEXR 2

В этом году, RenderMan празднует свое 25 летие. Роб Кук (Rob Cook), один из создателей Pixar’овского RenderMan, описал визуализацию так:

«Каждый пиксель (на мониторе) состоит всего из одного цвета, но чтобы придумать этот цвет, Вы должны смотреть на то, что окружает этот пиксель.»

1_Monster-University-2013-wallpaper-5

Кадр из мультфильма «Университет монстров», Pixar, 2013

В 1984 году Кук опубликовал важную статью по трассировке лучей, в которой описал идею случайного отбора для уменьшения неровностей и артефактов. Данная статья является одной из наиболее значимых достижений в трассировке лучей, и когда спецификация для RenderMan была впервые опубликована, трассировка лучей размещалась в ней в качестве возможного решения визуализации. Поразительно, что в течение многих лет Pixar не использовал собственных PRman-разработок в области трассировки лучей, так как это считалось слишком ресурсоемким. И все же сегодня, почти 29 лет спустя после статьи Кука, Pixar в работе над мультфильмом «Университет Монстров» использовал основные принципы трассировки лучей, описанные в той статье.

В 1986 Джеймсом Каджией (James Kajiya) было представлено уравнение визуализации. Трассировка пути была введена в качестве алгоритма для нахождения численного решения или приближения к интегралу уравнения визуализации. Десять лет спустя, Люк Ляфортун (Luc Lafortune) предложил множество усовершенствований, включая двунаправленные трассировки пути. В 1997 году Эриком Вичем (Eric Veach) и Леонидасом Гуибасом (Leonidas J. Guibas) был представлен метод передачи света Metropolis, разработанный для того, чтобы повысить производительность в сложных сценах.

Исходное уравнение визуализации Каджии придерживается трех оптических принципов:

  1. Принцип глобального освещения;
  2. Принцип равнозначности (отраженный свет равносилен излучаемому свету);
  3. Принцип направленности (отраженный и рассеянный света имеют направление).

При неофициальном изучении индустрии, fxguide.com выделил некоторые ключевые тенденции в следующих областях:

  1. GI (Глобальное освещение);
  2. Трассировка лучей против решений основанных на облаке точек;
  3. Освещение на основе изображения;
  4. Интерактивность;
  5. GPU (Графический процессор);
  6. Фермы и облачные визуализации;
  7. Открытый исходный код.