В Blender появилась улучшенная модель небесного свода

В движке рендеринга Cycles теперь по умолчанию используется новая, более реалистичная модель небесного свода.

Эта модель основана на материале научной работы “An Analytic Model for Full Spectral Sky-Dome Radiance” Лукаша Хошека (Lukáš Hošek) и Александра Вилки (Alexander Wilkie).

Первыми новую модель реализовали у себя разработчики движка рендеринга LuxRender, выпустив соответствующее обновление почти год назад. А этим летом Томас Дингес реализовал её поддержку в Cycles. Чем же она хороша?

Матчасть

Первые шаги по созданию новой модели небесного свода были сделаны в 2006 году, когда Георг Цотти (Georg Zotti), Александр Вилки и Вернер Пургатофер (Werner Purgathofer) исследовали существующие подходы к моделированию небесного свода (главным образом, модели Притхэма и Переса образца 1990-х годов) и выполнили собственные измерения.

По итогам этого исследования в 2007 году они опубликовали статью “A Critical Review of the Preetham Skylight Model”. Обзорная статья сравнивала модель дневного света Притхэма, данные распределения светимости по ISO/CIE 2003 Standard General Sky и собственные замеры, сделанные годом ранее с помощью Minolta LS-110 на штативе с координатными отсечками.

Суть статьи сводилась к тому, что модели Притхэма были присущи следующие недочёты:

• При ясной погоде должно быть видно лишь лёгкое осветление неба по линии горизонта, а не широкая яркая полоса, создающая нереалистичный эффект сияющего горизонта.
• Модели Притхэма также не под силу достоверно воспроизвести заметное затемнение неба в антисолнечном полушарии.
• Пик яркости ближе к Солнцу не такой крутой, каким он является на самом деле согласно как замерам, так и модели CIE Clear-Sky.

Обзор завершался утверждением, что для сцен на открытом пространстве нужна аналитическая модель небосвода, где дневной свет должен использоваться в качестве источника света, а небо ­— в качестве видимого фона.

После этого Александр занимался преимущественно другими исследованиями, включая достаточно интересную работу по интерактивному рендерингу облаков при помощи темпорально-когерентной фотонной проекции. Но к работе над моделью небесного свода он всё же вернулся — вместе с Лукашом Хошеком.

Так что там с моделью небосвода?

При создании собственной модели Лукаш и Александр применили тот же общий подход, что и Перес с Притхэмом, но внесли ряд изменений, результат которых — гораздо более реалистичный рендеринг закатов и плотности неба в высоких слоях атмосферы. Новая модель также отвечает за альбедо земной поверхности и каждый спектральный компонент обрабатывает отдельно.

Написанный Лукашом код был портирован в LuxRender Жаном-Филиппом Гримальди. А теперь эта модель доступна и в Cycles, больше того — используется по умолчанию. Вот простой синтетический тест, запощенный Томасом:

На этом всё? Можно расходиться?

Исследователи считают, что созданную ими модель можно улучшать и дальше. К примеру, в будущем стоит поработать над видом неба после захода солнца и над поляризацией при низкой плотности атмосферы. Они также хотели бы изучить эффект неоднородного распределения аэрозоля на рисунок светимости на небосводе.

Функция перенесена в основную ветку разработки Blender и будет доступна в версии 2.69. Новая модель используется по умолчанию, старая — загружается при открытии проектов более ранних версий Blender (2.68 и ниже).