GI Portale und Polygonlichter: Funktion und Platzierung

Qualitätsverbesserung beim Einsatz von GI Portalen. Hier ein QMC-Rendering bei Strahltiefe = 2. Oben doppelte (!) Renderzeit gegenüber GI Portal mit weniger allgemeinen Samples.

Global Illumination wird, vereinfacht formuliert, dadurch berechnet, in dem an vielen Punkten der Szene zufällig verteilte Strahlen in die Restszenerie "geschossen" werden, um die Helligkeit und Farbe dieser Stellen zu ermitteln. Es liegt dabei in der Natur der Sache, dass dabei viele Strahlen an eher unwichtigen, für die Beleuchtung dieses Punktes unmaßgeblichen Stellen landen. Viel wichtiger ist es, dass die Strahlen massiert dorthin geschickt werden, wo das Licht in die Szene eintritt. Dadurch wird die Berechnung von Licht und Schatten sehr viel präziser.

GI Portale bzw. Polygonlichter massieren die zu berechnenden Strahlen auf sich (hier Strahltiefe = 2).

Lichtaussendende Objekte sind üblicherweise Fenster, Lampen oder andere entsprechende Objekte (z.B. Fernsehgeräte). Also Objekte, die von ihren Abmaßen im Vergleich zur Szene eher klein sind. An den Positionen dieser Objekte können jetzt andere Objekte (GI Portale oder Polygonlichter) platziert werden, die die Berechnung der Global Illumination verbessern bzw. beschleunigen.

GI Portale und Polygonlichter sind also primär dort von Nutzen, wo Licht von eher kleinen Flächen abgestrahlt wird, wie das z.B. in dem Inneren von Gebäuden der Fall ist, wo Licht von Fenstern und Türen einfällt. Für himmelbeleuchtete Außenszenen sind Portale nutzlos.

Unterscheiden Sie also:

• GI Portale: Öffnungen in Wänden, durch die Licht von außen fällt. Diese Portale müssen ein Material mit aktivierter Option Portal (Materialkanal Illumination) haben.
• Polygonlichter: Tatsächliche (nur für GI) lichtabstrahlende Objekte wie Lampen. Diese Objekte (auch "Polygonlichter" genannt) haben ein Material mit aktiviertem Materialkanal Leuchten und aktivierter Option Polygonlicht.

In diesen Fällen werden eine zusätzliche Anzahl von Strahlen zum Portal bzw. Flächenlicht geschickt. Wie viele mehr das sind, bestimmen die Parameter unter Diskretes Flächenlicht-Sampling bzw. Diskretes Himmel-Sampling.

Übrigens profitieren auch Licht-Maps, auch wenn es hierfür keine zusätzlichen Einstellungen gibt.

Bei Außenszenen, wo das Licht überwiegend vom halbkugelförmigen Himmel abgestrahlt wird, sind Portale und Polygonlichter nicht nötig.

Wo sollen GI Portale platziert werden?

GI Portale sollten dort eingepasst werden, wo sich das Fensterglas befindet. Bei Fensterkreuzen wird die Qualität durch mehrere GI Portale erhöht.

GI Portale sind üblicherweise einpolygonale Flächen (z.B. Grundobjekt Ebene), die dort platziert werden, wo das Licht durch rel. enge Öffnungen hereinfällt. Die Richtung der Normalen ist unerheblich. Passen Sie die GI Portale in die Fenster bzw. Öffnungen ein. Sind die GI Portale zu groß, sodass sie beispielsweise in die Wand bzw. den Fensterrahmen reichen, können Artefakte entstehen (die sich besonders auch im Modus QMC bemerkbar machen). Je unpräziser die GI Portale eingepasst werden, desto ungenauer und "noisiger" wird die GI berechnet.

Bei Fensterkreuzen (s. obige Abbildung) werden präzisere Ergebnisse mit mehreren GI Portalen erreicht, anstatt ein Portal zu erstellen, was das Fensterkreuz überdeckt/ignoriert (hierbei können Artefakte entstehen).

Andererseits ist es natürlich übertrieben, bei einer Fenster-Wabenstruktur (Fenster bestehend aus sehr vielen kleinen Glasteilen) für jede Wabe ein eigenes Portal zu erstellen. In solchen Fällen sollten Sie sich überlegen, feine Strukturen von der Berechnung der GI auszunehmen (beispielsweise über das Render-Tag).