Umgebungsverdeckung (CineRender-Effekt)

Dieser Effekt ist in der Detailansicht der Photorealistik-Einstellungen für die CineRender-Engine verfügbar.

Bei der Umgebungsverdeckung (Ambient Occlusion, AO) wird für jeden sichtbaren Punkt einer Oberfläche ermittelt, inwieweit er verdeckt liegt. Dementsprechend wird der Punkt abgedunkelt. Die Umgebungsverdeckung stellt innerhalb bestimmter Grenzen eine schnelle Alternative zur GI dar.

Anmerkung: Alternativ zur Verwendung als globaler Effekt für die gesamte gerenderte Szene kann die Umgebungsverdeckung auch als Shader-Effekt auf spezifische Oberflächenkanäle angewendet werden.

Siehe Umgebungsverdeckung (CineRender-Oberflächenkanal).

Angenommen Ihre Szene ist rundherum von einem Himmel eingeschlossen. Der AO-Shader ermittelt für jeden sichtbaren Bereich, wie viel vom Himmel an der jeweiligen Stelle zu sehen ist.

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In Ecken, Nischen und Bereichen zwischen sehr nah beieinander stehenden Objekten ist weniger vom Himmel sichtbar. Demzufolge werden diese Bereiche entsprechend den AO-Einstellungen abgedunkelt.

Es stehen folgende Arten der Umgebungsverdeckungs-Berechnung zur Verfügung:

die übliche Methode der “brachialen Gewalt”, die die Sichtbarkeit der Umgebung für jedes einzelne Pixel prüft

die schnellere Methode über Cache, die nur die Sichtbarkeit bestimmter Punkte prüft und alle anderen Punkte dazwischen interpoliert.

Letztere Methode arbeitet intern, ähnlich wie der Irradiance Cache GI-Modus; sie wird über ähnliche Einstellungen gesteuert. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die AO-Berechnung erheblich schneller ist.

Siehe Cache, unten.

Farbe

Mit der Option Farbe können Sie den Farbverlauf festlegen, der von der AO abhängig von der Verdeckung zugewiesen werden soll. Normalerweise wird ein einfacher eigener Farbverlauf von Schwarz nach Weiß verwendet. Es können jedoch auch andere Farben festgelegt werden.

Beachten Sie, dass diese Farbverläufe abhängig vom Material-Kanal als Graustufen behandelt werden.

Siehe auch Anpassen von Farbverlaufsparametern.

Allgemein

Minimum Strahlenlänge: Dieser Wert bestimmt, wie der unter Farbe festgelegte Farbverlauf zwischen nicht verdeckten und verdeckten Bereichen gerendert wird. Je näher der Wert für Minimum Strahlenlänge dem für Maximum Strahlenlänge kommt, desto weiter wird der Farbverlauf in Richtung der Kanten verschoben, die durch den Wert Maximum Strahlenlänge festgelegt sind.

Es wird dringend empfohlen, diesen Wert nicht zu ändern. Behalten Sie die Standardeinstellung von 0 bei.

Maximum Strahlenlänge: Mit diesem Wert wird festgelegt, bis zu welcher Entfernung die Oberflächen einander sehen. An Treffpunkten der Geometrie, z. B. bei Boden und Wand oder einer Kugel auf dem Boden, fallen selbst kurze Strahlen auf Oberflächen, was ausreichend ist, um diese Bereiche abzudunkeln.

Bei hohen Werten wird eine weitaus größere Entfernung berücksichtigt, innerhalb derer Objekte einander sehen können. Dies führt zu einer weicheren, gleichförmigeren Abdunklung und längeren Renderzeiten. Im Allgemeinen sind niedrigere Werte empfehlenswert.

Verteilung: Bei jeder AO-Berechnung werden mehrere Strahlen (Samples) für jeden Punkt innerhalb einer virtuellen Halbkugel in der Szene emittiert. Mit den Samples wird geprüft, ob innerhalb der maximalen Strahlenlänge Geometrie vorhanden ist. Die Verteilung bestimmt, inwieweit diese Samples auf der Oberfläche der Halbkugel berücksichtigt werden. Bei einem Wert von 0% wird nur der Zenit der Halbkugel (vertikal über der Kugel) berücksichtigt. Bei einem Wert von 100% wird die gesamte Halbkugel berücksichtigt.

Genauigkeit, Minimum Samples und Maximum Samples (Umgebungsverdeckung)

Diese Einstellungen sind für die Qualität der Umgebungsverdeckung verantwortlich.

Eine niedrige Qualität geht mit körnigen Ergebnissen einher. Dies ist nicht zwangsläufig ungünstig. In einigen Fällen bedeutet es tatsächlich einen hohen ästhetischen Wert.

Wenn gleichförmige, nahtlose Übergänge gewünscht sind, wählen Sie höhere Qualitätseinstellungen aus. Dadurch verlängern sich jedoch auch die Renderzeiten.

Anders ausgedrückt: Zum Rendern von AO werden Samples benötigt. Je mehr Samples verwendet werden, desto gleichförmiger (weniger körnig) wird das Rendering und desto länger dauert auch das Rendern. Weniger Samples führen dagegen zu kürzeren Renderzeiten.

Selbstverständlich könnte für die gesamte Szene eine maximale Anzahl von Samples berechnet werden. Diese Berechnung würde sehr, sehr lange dauern und es wäre nicht sinnvoll, da eine Szene viele Bereiche enthält, in denen eine relativ kleine Anzahl von Samples ausreichend wäre.

Dafür sind die Einstellungen Minimum Samples und Maximum Samples vorgesehen. Mit ihrer Hilfe werden kritische und weniger kritische Bereiche in der Szene in unterschiedlicher Weise behandelt.

Mit der Einstellung Genauigkeit wird bestimmt, wo und in welcher Menge Samples verteilt werden müssen, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen. In kritischen Bereichen wird die maximale Menge an Samples verwendet.

Folglich ist der Einfluss der Einstellung Genauigkeit in kritischen Bereichen am größten (da hohe Werte in diesen Bereichen zur Verwendung von mehr Samples führen) und in weniger kritischen Bereichen geringer. Dort wird der Wert Minimum Samples verwendet.

Kontrast: Mit dieser Einstellung können Sie den Kontrast des AO-Effekts anpassen. Es können auch negative Werte eingegeben werden.

Himmels-Umgebung berücksichtigen: Die AO kommt ohne separate Lichtquelle aus, sofern der physikalische Himmel oder HDRI Himmel als Beleuchtung verwendet wird. Wenn unter Umgebung das Kontrollkästchen für den Himmel aktiviert ist, wird die reflektierte Himmelsfarbe mit dem endgültigen AO-Bild multipliziert.

Anmerkung: Damit diese Option eine Auswirkung hat, muss die Textur Umgebungsverdeckung im Oberflächenkanal Umgebung oder Luminanz aktiviert sein.

Siehe Umgebungsverdeckung (CineRender-Oberflächenkanal).

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Transparenz auswerten: Ist diese Option aktiviert, wird die Transparenz auf Basis des Oberflächenkanals Transparenz oder Alpha analysiert. Dabei wird der Grad der Transparenz berücksichtigt: Eine halbtransparente Kugel verursacht noch immer eine gewisse AO, obwohl diese Option aktiviert ist.

Nur Eigenbeschattung: Ist diese Option aktiviert, sehen separate Objekte einander nicht. Sie sehen nur sich selbst.

Cache

Da AO ähnlich funktioniert wie Irradiance Cache, sind die Einstellungen größtenteils identisch. In den meisten Fällen brauchen Sie nur die Speicherdichte anzupassen.

Speicherdichte

Die Speicherdichte definiert die untergeordneten Parameter automatisch. Sie sollten die untergeordneten Parameter nur dann separat ändern, wenn die AO konsistent falsch oder nicht präzise genug ist.

Cache aktivieren

Wenn diese Option aktiviert ist, wird der AO-Cache (kurze Beschreibung im Abschnitt unten) verwendet.

Ist sie deaktiviert, arbeitet AO wie in früheren Versionen von CineRender (vor AC20): Die Sichtbarkeit der Umgebung wird für jedes Pixel berechnet.

Funktionsweise des AO-Cache

Beim Rendern werden verschiedene Vorberechnungen durchgeführt, während derer das Projekt hinsichtlich der für die Kamera wichtigsten Bereiche (“Schattierungen” in Ecken, konkave Bereiche etc.) auf die Sichtbarkeit der Umgebung analysiert und ein AO-Wert berechnet wird:

Alle AO-Werte werden in einem AO-Cache abgelegt und können zur späteren Verwendung als Datei gesichert werden.

In einem zweiten Schritt werden die selektiv gefundenen AO-Werte interpoliert und geglättet.

Die folgenden Einstellungen dienen in erster Linie der Verteilung der Schattierungspunkte.

Muster

Dies ist die Anzahl der Muster, die hemisphärisch von jedem Schattierungspunkt emittiert werden. Wenn die AO fleckig aussieht, sollte dieser Wert erhöht werden.

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Links: kleiner Musterwert. Rechts: größerer Musterwert. Modell von Steen Winther.

Min. Rate / Max. Rate

Diese beiden Einstellungen können größtenteils ignoriert werden. Ihre Auswirkung ist kaum sichtbar. Die “schlechteste” Einstellung für Min. Rate und Max. Rate (jeweils -8) unterscheidet sich nur geringfügig von der “besten” Einstellung (-8 und +4; siehe Abbildung).

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8/-8 (links) und -8/+4 (rechts) für Min. Rate und Max. Rate

Dennoch sollte ihre Funktion erwähnt werden: Beim Rendering der Vorberechnungen (der Phase, in der die Quadrate zunächst groß sind und dann immer kleiner werden) wird die Verteilung der Render-Dichte definiert. Dies ist ein adaptiver Prozess mit einem besonderen Schwerpunkt auf den kritischen Bereichen. Der Unterschied zwischen der Min. Rate und der Max. Rate definiert die Anzahl der Vorberechnungen.

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-7 und 0 für Min. Rate und Max. Rate

Der Wert 0 führt zu einer Vollbildauflösung (Pixelgröße 1*1), und der Wert -1 erzeugt eine Pixelgröße von 2*2, -2 = 4*4 usw. Der Wert “Min. Rate” sollte daher kleiner sein als der Wert “Max. Rate”. Es können auch positive Werte verwendet werden; dies ermöglicht ein Caching in den Sub-Pixel-Bereichen (dies ist beispielsweise sinnvoll in Verbindung mit dem Subpolygon-Versatz, falls Details verloren gehen).

Dichte/Mindestabstand/Maximalabstand

Diese drei Einstellungen definieren zusammen die allgemeine Schattierungspunktdichte in kritischen und nicht-kritischen Bereichen:

Dichte: Die allgemeine Schattierungspunktdichte unter Berücksichtigung der beiden folgenden Einstellungen.

Mindestabstand: Die Schattierungspunktdichte in kritischen Bereichen (z. B. Ecken).

Maximalabstand: Die Schattierungspunktdichte in nicht-kritischen Bereichen (z. B. planare Flächen ohne Elemente, die die Sicht versperren). Sie können verschiedene Werte für diese Einstellung sehen, wenn Sie die Einstellung der GI-Dichte betrachten. Die Verteilung der Schattierungspunkte entspricht genau der AO-Cache-Verteilung.

Glätten

Alle diese beschriebenen Einstellungen drehen sich um die Platzierung von Schattierungspunkten und ihre Berechnung.

AO wurde an mehreren Orten im Projekt selektiv ermittelt. Die selektive Verteilung muss in eine Flächen-Verteilung für das Rendern umgewandelt werden. Dies wird über einen Glättungsalgorithmus wie folgt durchgeführt: Für jedes zu rendernde Pixel einer Objektfläche wird der AO-Cache auf die Instanzen geprüft, die am nächsten an diesem Pixel liegen, und ihre Werte werden für dieses Pixel interpoliert.

Kurz: Zu niedrige Werte führen zu fleckiger AO; höhere Werte erzeugen ein homogeneres Rendering (aber selbst diese ignorieren zu niedrige Muster). Allgemein gilt: Höhere Werte berücksichtigen mehr Schattierungspunkte für das gerenderte Pixel.

Paradoxerweise führen besonders große Werte ebenfalls zu fleckigen Ergebnissen.

Bildgröße

Wenn die Option deaktiviert ist, ist die Ausgabegröße zum Rendern für die Ermittlung der Schattierungspunktdichte nicht relevant. Sie bleibt konstant, unabhängig davon, ob Sie mit einer Auflösung von 80*80 oder 3000*3000 rendern. Für erstere wäre sie zu groß und für letztere zu klein.

Wenn die Option aktiviert ist, wird die Schattierungspunktdichte zum Rendern mit der Ausgabegröße verknüpft. Dies ergibt eine flexiblere und adaptive Schattierungspunktdichte.

Richtung invertieren

Wenn diese Option aktiviert ist, wird der AO Effekt invertiert. Statt der Ecken und Löcher sind nach außen gerichtete Kanten und Ecken/Spitzen zu sehen.

Wenn eine exponierte Oberfläche beispielsweise ein anderes Erscheinungsbild haben soll, als die übrigen Oberflächen, platzieren Sie den AO-Shader im Alpha-Kanal: die entsprechende Oberfläche wirkt sich dann nur auf nach außen zeigende Kanten und Ecken/Spitzen aus.

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Diese Funktion wirkt am besten, wenn sie als Shader-Effekt angewendet wird. Wenn sie als Photorealistik-Effekt angewendet wird, können nur einfache Kolorierungen exponierter Bereiche gerendert werden.