01 Prefacio
1.1 ¿Qué es el IG?
Los diseñadores a menudo se esfuerzan por crear representaciones realistas, que parecen tan reales que muchos las confunden con fotos. Por un lado, el modelado detallado contribuye al realismo; por otro lado, un software de renderizado avanzado que pueda simular con precisión la luz y los materiales del mundo real mejorará tu renderizado.
Renderizado fotorrealista con D5 Render
La técnica utilizada en los gráficos por computadora para replicar las interacciones de iluminación reales se denomina iluminación global (GI). La GI considera no solo la iluminación directa de una fuente de luz sobre un objeto, sino también la iluminación indirecta que llega a la superficie del objeto después de múltiples rebotes.
En el mundo real, después de reflejarse en las superficies, la luz seguirá rebotando hasta que se agote su energía. Es importante simular este fenómeno físico si queremos obtener representaciones más realistas. Si bien los algoritmos para la iluminación directa ya están bien desarrollados, la implementación de la iluminación indirecta, en particular la iluminación indirecta difusa, sigue siendo un desafío.
ENCENDER/APAGAR
En conclusión, GI tiene como objetivo resolver el problema de la luz que rebota en la escena dos veces y después, lo que puede aportar más brillo y detalle a las partes que no están iluminadas por la iluminación directa. Desempeña un papel crucial en la creación de representaciones fotorrealistas que pueden engañar al ojo humano.
1.2 ¿Por qué usar GI en tiempo real?
Dado que la IG es tan importante, la forma de implementarla se ha convertido en un problema técnico común en la industria del renderizado. En las últimas décadas, se han propuesto muchas soluciones, incluido el conocido trazado de rayos, para resolver este problema a la perfección. La representación gráfica en tiempo real es aún más difícil debido al tiempo limitado.
Renderización sin conexión: Permite a los algoritmos dedicar una cantidad significativa de tiempo a resolver la iluminación indirecta de una escena y producir resultados de alta calidad. Las imágenes de una película animada, por ejemplo, requieren cientos de horas de computación sin conexión a Internet.It allows algorithms to spend a significant amount of time solving the indirect lighting of a scene and producing high-quality results. Images in an animated movie, for example, require hundreds of hours of offline computation.
Representación en tiempo real: Tiene que renderizar al menos 30 fotogramas por segundo, es decir, un fotograma en 0,03 segundos.
Como resultado, lograr una IG en tiempo real es un tema de vanguardia en la industria y una medida de la capacidad técnica. D5 Render, una herramienta de renderizado en tiempo real, también debe hacer frente a este desafío.
02 La lógica detrás de la solución D5 GI
2.1 Soluciones anteriores
La ecuación de renderizado, propuesta por Kajiya, es la base de los algoritmos de Global Illumination. Describe con precisión la forma en que la luz viaja a través de una escena basándose en la física de la luz y la ley de conservación de la energía. Por lo tanto, implementar Global Illumination consiste esencialmente en encontrar una solución a la ecuación de renderizado, que es muy compleja. El límite de tiempo (menos de 0,03 s) en el renderizado en tiempo real añade más problemas al proceso.
Las soluciones gastrointestinales anteriores en tiempo real tenían problemas como fugas de luz, oclusión excesiva y mucho ruido debido a frecuencias de muestreo inadecuadas.
Fuga de luz entre la pared y el techo
Demasiado ruido en la imagen
Sin embargo, el equipo del D5 no se dejó intimidar por estos problemas y desarrolló una técnica gastrointestinal en tiempo real más avanzada llamada ReStir Surfel GI. Esta solución mejora significativamente la calidad de la imagen y, al mismo tiempo, garantiza la velocidad de renderizado en tiempo real.ReSTIR Surfel GI, which delivers high-quality results at real-time speeds.
2.2 ReStir Surfel GI
2.2.1 RestIR GI
El D5 usa ReStir en GI para almacenar las rutas de los rayos en lugar de muestrear las fuentes de luz. ReStir GI reduce la varianza de los resultados del muestreo al reutilizar la información de la muestra entre fotogramas y entre los píxeles adyacentes, lo que le permite obtener resultados de alta calidad incluso cuando solo hay un número reducido de muestras.
Retirar
RestIR activado
Sin embargo, la reutilización de muestras temporales también puede provocar un retraso temporal cuando cambia la fuente de luz o cuando hay objetos dinámicos. Para solucionar este problema, D5 utiliza la validación de rutas para detectar cambios en el brillo entre el fotograma anterior y el actual, y ajusta el número de muestras que se van a reutilizar en consecuencia.
- Storing ray paths rather than sampling light sources directly.
- Minimizing temporal lag with Path Validation, which adjusts reused samples when brightness or object positions change dynamically.
2.2.2 Surfel GI
ReStir, a pesar de sus buenos resultados, es difícil de usar en cálculos de rebote múltiples para renderizar en tiempo real. Por lo tanto, la solución D5 GI aplicó una solución de almacenamiento en caché de Surfel para los cálculos de rebote posteriores.
Surfel es una técnica de almacenamiento en caché espacial que se puede generar de forma iterativa en función del espacio de la pantalla y acumular y almacenar en caché la irradiancia de manera eficiente, lo que permite a los rayos GI consultar simplemente los resultados de iluminación para ver los rebotes posteriores. Sin embargo, esta solución presenta algunos problemas nuevos, como la imposibilidad de obtener resultados fuera del espacio de la pantalla.
Los reflejos lejanos parecen demasiado oscuros
Para solucionar este problema, D5 realizó mejoras en la solución de almacenamiento en caché de Surfel. Genera Surfel a partir de la intersección del rayo emitido por GBuffer, almacenando el Surfel de la ubicación fuera de la vista y obteniendo así el resultado correcto.
El Surfel GI mejorado de D5
Además, la escena está dividida en cuadrículas en cascada para administrar Surfels y, por lo tanto, reducir el uso de VRAM. La fuga de luz se resuelve clasificando y comparando los tiempos de rebote de los rayos. También se han mejorado otros artefactos.
2.2.3 Otras optimizaciones
El equipo del D5 también ha desarrollado una serie de soluciones para el muestreo, la reflexión y la eliminación de ruido de múltiples fuentes de luz, lo que permite que el ResTIR Surfel GI funcione de manera eficiente y confiable en varios escenarios.
03 Rendimiento de la solución D5 GI
3.1 La solución D5 GI frente al rastreo de rutas
Para evaluar el rendimiento de la solución D5 GI, podemos compararla con el rastreo de rutas, que se conoce comúnmente como el estándar de renderizado por computadora.
La parte detrás de la pared está mejor iluminada
La D5 2.4 GI actualizada ahora cuenta con la claraboya hacia adentro, lo que brinda una iluminación realista incluso en espacios con gran profundidad. Esto mejorará en gran medida el realismo del efecto de iluminación interior.
Limit Color Bleeding" option.
In the older version, interior lighting appeared warmer and metals darker.
The updated version has neutral color temperature and brighter metals.
3.2 Realistic Contrast, Shadows, and Color Rendering
The newest version features higher GI sampling accuracy, delivering better contrast in backlit areas, clearer bounce lighting, and more defined occlusion shadows in crevices. These refinements bring lighting effects closer to real-life expectations, improving both subtle and high-contrast scenarios.
3.3 High-Frequency Shadow Details and Soft Shadows
La nueva solución D5 GI admite el almacenamiento en caché de iluminación indirecta de alta precisión, lo que garantiza una transición sutil y realista de la luz a la oscuridad.
Sombras y detalles más nítidos
04 Realism Enhancements Across Materials and Textures
4.1 Improved Plant Rendering
En el mundo real, las hojas se verán semitransparentes cuando la luz las atraviese. La nueva solución D5 GI y la claraboya simularán mejor este efecto.
D5 updated version improved GI sampling and brightness deliver lighting effects that closely mirror real-life conditions, eliminating the overly brightened look of previous versions.
4.2 Emissive Materials as Light Sources
Sin embargo, la solución D5 2.4 GI ha solucionado este problema al calcular los rebotes de luz, lo que mejora el rendimiento de los materiales emisores.
On D5 latest version, the GI solution calculates light bounces, enabling emissive materials to perform more effectively as light sources.
Cuando se usa emisivo como fuente de luz principal
05 Enhanced Light Management and Rendering Efficiency
5.1 Increased Light Source Capacity
The new version introduces a Light Grid structure, raising the artificial light source limit from 1,024 to 4,096. This improves light sampling efficiency without impacting older archives.
5.2 Reduced Flickering in Video Rendering
Los usuarios de la D5 ya no experimentarán la diferencia de brillo entre la vista previa y el renderizado provocada por el uso de diferentes soluciones en las versiones anteriores de la D5. La nueva solución D5 GI garantiza una previsualización mucho más precisa y ofrece una experiencia de creación fluida.
In the older version, videos having plants illuminated by a very bright light source had flickers.
In the D5 latest version, stable video rendering of plants in the same night scene.
5.3 Preview, Rendering, and Animation
Brightness discrepancies between previews and renders have been resolved, ensuring consistency. Soft shadows in reflections are now supported for video rendering, adding realism to animations.
La vista previa es la misma que la del renderizado
5.4 Improved Real-Time Preview
En esencia, hicimos todos estos esfuerzos para garantizar que los diseñadores pudieran visualizar sus ideas al instante sin necesidad de esperar. D5 Render crea un flujo de trabajo optimizado a través del magnífico efecto GI, la vista previa precisa y la rápida velocidad de renderizado.
04 Resumen
6.1 Accurate Light Behavior
The upgrade enhances GI representation for various light types:
1. IES Lights: Correctly affect GI brightness based on shape.
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In D5 older versions, IES light bounce doesn't noticeably change with IES file shape variations.
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In D5 latest version, the bounced light from IES lights accurately changes according to the shape of IES files.
2. Stage Lights and Projectors: Real-time GI updates according to content, including Gobo patterns for Stage Lights and accurate projection lighting for Projectors.
In the old version, the bounced light produced by Stage Lights does not show significant differences based on changes in the Gobo pattern.
In D5 latest version, the bounced light from Stage Lights accurately changes according to the Gobo pattern.
3. Rect and Strip Lights: New "Attenuation Intensity" parameter accurately influences GI brightness and illumination range.
In older version, indirect lighting could light up the wall even with a low attenuation intensity.
In D5 latest version, the bounced light is accurately calculated based on the actual attenuation intensity.
07 Important Notes for Transitioning to The Latest Version
For ongoing projects, it is recommended to retain the current D5 version to maintain consistency. Starting new projects with
D5 Render updated version will ensure optimal results and accurate rendering. When updating older scene files, adjustments to light arrangements and brightness may be necessary to account for enhanced GI accuracy.
