Irradiance Caching：輻照緩存GI引擎

全局光照擁有不同GI引擎的原因：一般針對于我們動畫創(chuàng)作。大部分情況下都是主體進行運動，并且前后幾幀差異不大，周邊的環(huán)境信息基本不變。因此幾個周邊像素可以共享光線的光子采樣信息。
這樣就意味著我們沒有必要計算攝像機視野范圍內(nèi)所有的GI光子信息。
因此輻照緩存則可以使用這一點在場景中選擇幾個光子點，進行光子信息的計算（相當(dāng)于劃分區(qū)域，每個區(qū)域選一個代表）這樣就可以減少渲染的時間，計算量少了。

輻照緩存的點信息是只存在攝像機視野范圍內(nèi)，并且平坦區(qū)域會分布少量的光子點。拐角處分布的點數(shù)量會較多。

這些“代表“稱之為輻照緩存點，周邊的結(jié)果則會根據(jù)采樣信息自動補齊，即白色的點（結(jié)果就是不精準(zhǔn)，并且平滑了）

相對于暴力算法，輻照點云不需要對每個像素都設(shè)置一個光子點，而是根據(jù)平坦程度，設(shè)立”代表“這樣計算的速度會更快。

• 優(yōu)點：

• 比暴力算法要快很多倍

• 計算的光子信息可以儲存，如果在不修改燈光和模型的情況下可以重復(fù)使用。因此我們調(diào)節(jié)一些抗鋸齒。材質(zhì)球等可以直接用之前計算好的。

• 針對于室內(nèi)渲染速度更快，因為平坦對象較多。

• 如果增加了圖片的分辨率，一般情況下不會線性增加輻照緩存的時間。如果渲染的分辨率從1028*720增加到2560*1400(多了4倍的分辨率)構(gòu)建輻照緩存的時間不會翻4倍。（具體的要看場景的復(fù)雜度和輻照緩存的設(shè)置）

• 缺點：
  

• 輻照緩存只能用于區(qū)塊渲染，無法用于交互式渲染。
  

• 輻照緩存由于是選代表，因此如果代表光子較少，那么就會產(chǎn)生斑塊和閃爍。
  

• 參數(shù)比較復(fù)雜，需要根據(jù)場景調(diào)整基于輻照緩存的內(nèi)存空間。
  

• 不適用于攝像機視野范圍內(nèi)具有復(fù)雜的場景，比如攝像機視角被一大片樹葉遮擋，那么就會分布更多的光子點進行計算，這樣的計算效率還不如暴力計算。（這一點可以通過添加對象標(biāo)簽，讓某個對象單獨進行 暴力算法計算 解決）

  
  

接下來我們就來看一下輻照緩存的參數(shù)：

Mode:模式，輻照緩存是需要儲存光子信息的，因此提供了很多不同儲存的模式。

• Rebuild(don’t Save）：構(gòu)建但不保存，渲染時從頭開始構(gòu)建一個全新的光子緩存，但是不會保存到磁盤，直到該幀被渲染完成。
  

• Rebuild(Prepass Only):預(yù)處理構(gòu)建，只構(gòu)建光子緩存到磁盤，不進行最終的渲染。
  

• Rebuild:構(gòu)建，構(gòu)建光子緩存，并進行最終的渲染。
  

• Load:加載，加載光子緩存，并進行最終的渲染。

  tip:如果針對于動畫的渲染，記得保存時最好添加$frame令牌后綴，不然很多幀只有一個輻照緩存文件，因為后面新的會把前面的覆蓋掉。

• Flythrough Mode:飛躍模式，這個指的是：如果是簡單的動畫渲染，只有攝像機在運動，場景中物體和燈光沒有運動的情況下，可以使用一幀的光子緩存信息計算整個動畫的渲染。（不適用于輻照緩存，我們上面提到過，針對于輻照緩存它是在攝像機視野范圍內(nèi)分布光子）

• Frame to blend:混合的幀，當(dāng)加載光子緩存的時候可以根據(jù)前后幀的信息進行平均，這樣可以改善一些因為光子閃爍的問題。

  
  

  tip:輻照緩存不適合使用光子緩存來加快場景的渲染， 因此光子的分布是根據(jù)攝像機視野角度進行決定的。只有以下場景的修改不會影響：

  1.抗鋸齒類的設(shè)置

  2.采樣光線數(shù)量的調(diào)整

• Show Calculation:顯示計算，顯示光子構(gòu)建的信息。（就一個顯示作用，主要來判斷光子的分布狀態(tài)）

• Separate Point for Secondary Rays:對其他類型光線信息使用單獨的光子點，默認(rèn)情況下一個光子點要儲存很多的信息，列如反射折射等。這樣有時候會出現(xiàn)精度和密度（儲存量）上一幀下一幀不一致的問題。因此我們可以勾選這個參數(shù)，讓不同的光線類型進行單獨儲存。同樣代價是會花費一定的儲存空間。（個人建議電腦硬件夠強最好就直接勾選，做項目的時候不可能等出現(xiàn)問題采取解決，最好能夠前期就避免掉）

• Visualize Points：可視化點，將在最終渲染圖像上顯示光子點的分布狀態(tài)。主要是配合下面的顏色閾值來判斷閾值是否合理。

  
  

  Preset:

  
  

• Min/Max Rate:最小最大率。輻照緩存的構(gòu)建是從最低的分辨率通道開始逐漸提高分辨率。低分辨率用于計算平坦低對比度的光子信息，高分辨率用于處理更多細(xì)節(jié)和對比度較高的區(qū)域。

  Min用于設(shè)定輻照緩存的光子分辨率通道最低為多少。

• -5 表示“將分辨率除以 32”

• -4 表示“將分辨率除以 16”

• -3 表示“將分辨率除以 8”

• -2?表示“將分辨率除以 4”

• -1 表示“將分辨率除以 2”

Max用于設(shè)定，最終圖像每個像素需要多少個光子代表。

• 0 表示每個最終分辨率使用一個光子代表

• 1 表示每個最終分辨率像素使用 4 個光子代表

  
  

  針對于1920*1080的分辨率。設(shè)置為（-3，0）則將分四次計算光子信息。1.240*135（1920/8=240，1080/8=135）

  2.480*270

  3.950*540

  4.1920*1080

  
  

  最終渲染的分辨率越高，那么min也應(yīng)該越小，這樣提供的細(xì)節(jié)也會越多。如果細(xì)節(jié)不多也會加快渲染速度。

  場景細(xì)節(jié)多了，可以增加Max值，增加每個像素的光子代表數(shù)量。

• Color Threshold:顏色閾值，通過顏色的對比度來分布光子，數(shù)值越低分布的越多，一般范圍為0.01-0.001之間。針對于一些粗稿渲染可以給高一些。比如2。（如果想分布更多的光子點，那么需要增加光線的（下方的Ray參數(shù)）數(shù)量。

• Distance Threshold:距離閾值（這個檔位越高精度越高），控制拐角和折痕附近的點數(shù)。這個只有四個檔位。一般Medium中等就足夠了。具體的可以打開Visualize Points看分布的是否足夠

• Normal Threshold:法線閾值（這個檔位越高精度越高），這個就針對于球體這類曲率的對象光子點分布情況。

• Min Detail:最小細(xì)節(jié)，主要作用是來控制上面的閾值參數(shù)，放置分布過多的光子點。值2代表盡量不要在兩個光子點距離低于兩個像素的時候分布更多的光子點。值6則為6個像素的距離，依次類推。最終渲染的時候為了質(zhì)量，改為0即可

• Radius Factor:半徑系數(shù)，我們有了光子點之后需要進行參與最終的渲染，這時候我們可以對光子點涵蓋（影響）的區(qū)域進行重新定義（相當(dāng)于模糊化），好處是可以減少斑點，代價是降低渲染精度。值不易太大。

• Smoothing Passes:平滑次數(shù)，針對于一些偽影現(xiàn)象，完美方案是增加采樣的數(shù)量，但是這樣的開銷太大。因此我們可以對其進行模糊處理。同樣，如果模糊了，就會丟失細(xì)節(jié)。

• Ray:決定了每個輻照緩存光子點的質(zhì)量，每個光子點的光線計算方式和暴力算法是類似的。光線少了會導(dǎo)致每個光子點的信息不足。這里的數(shù)量是根據(jù)場景中光源的亮度情況，場景較亮并且有多個光源的時候，光線數(shù)量可以使用500-1000左右。如果場景很暗則需要更多的光線才能獲得清晰的結(jié)果，列如2000-4000。

  （但是我們不可能讓每個光子信息都需要這么多的光線，一些不明顯區(qū)域我們可以讓其光子點享有的光線數(shù)量降低，這樣可以提升利用率以加快計算渲染速度。因此我們就需要一些閾值和自適應(yīng)來調(diào)整。)

• Adaptive Amount:自適應(yīng)量，控制可以自適應(yīng)分配光線的百分比。假設(shè)光線為1000條，0.85的自適應(yīng)。那么將有85%（850）條光線會根據(jù)下面的自適應(yīng)錯誤閾值進行合理分配使用。剩下的15%（150）條光線不受影響。如果自適應(yīng)值為0，那么每個光子都會分配到1000條光線。

• Adaptive Error Threshold：自適應(yīng)錯誤閾值，控制自適應(yīng)光線具體分配多少，閾值越低那么分配的光線也就越多，結(jié)果也就越精準(zhǔn)。

針對輻照緩存GI引擎的參數(shù)也就這些，我們會看到參數(shù)相比暴力算法GI引擎多了很多，并且參數(shù)設(shè)置都比較繁瑣。但是合理設(shè)置針對于項目的渲染還是有質(zhì)的提升。

這里大家根據(jù)自己電腦的性能和感受選擇即可，個人建議可以多用用，用著就熟練了，同樣也提供了一些一鍵的檔位預(yù)設(shè)，我們直接用也可以。

當(dāng)前章節(jié)官方幫助手冊鏈接：

（https://help.maxon.net/c4d/en-us/Default.htm#_REDSHIFT_/html/The+Irradiance+Cache+GI+Engine.html?TocPath=Redshift%2520Renderer%257CGlobal%2520Illumination%257C_____4）

謝謝閱讀！

更多干貨文章和心得 請關(guān)注公眾號“Kytos"

喜歡本期文章別忘了

向親朋好友推薦一下我的文章

或者贊一下

我們下期再見啦！

往期內(nèi)容也很精彩！