ReluxDesktop – Expertenmodus Parameter

Machen Sie sich bereit, es ist Zeit für den Expertenmodus.

In der Regel müssen nur wenige der Werte projektabhängig vom Benutzer geändert werden. Im Folgenden werden einige Hinweise gegeben, die Ihnen das nötige Hintergrundwissen für die entsprechende Parameteranpassung vermitteln sollen.



Hinweis:  Die Möglichkeit, einzelne Parametereinstellungen zu ändern, ist eine Erleichterung, stellt aber auch eine Herausforderung dar. 

Natürlich ist es wichtig, dass die Werte konsistent eingestellt sind. Wenn eine hohe Bildqualität gewählt wird und gleichzeitig eine unzureichende räumliche Auflösung für die Berechnung des indirekten Lichts eingestellt wird, werden die Ergebnisse höchstwahrscheinlich nicht zufriedenstellend sein.



Szenengeometrie

Parameter dieser Kategorie erfordern in der Regel keinen Benutzereingriff, da sie nur für sehr außergewöhnliche Fälle vorgesehen sind, in denen Probleme beim Exportieren der Geometrie auftreten. Für das Raytracing-Verfahren werden die Szenendaten in eine spezielle Struktur ("Octree") umgewandelt.

Die Szene wird anschließend in Würfel und Unterwürfel unterteilt, um Informationen darüber zu erhalten, welche Teile des Gesamtvolumens von Objekten belegt sind und welche nicht.  Ein wichtiges Kriterium für diesen Umwandlungsprozess ist natürlich das Verhältnis der kleinsten dargestellten Geometriegröße zur Gesamtgröße der Szene. 

Der zugrundeliegende Algorithmus ist jedoch bereits in der Lage, eine breite Palette von Geometrieverhältnissen zu verarbeiten, so dass die Auflösung des "Octree" normalerweise nicht geändert werden muss. 

Nur in Fällen, in denen große Szenen auch viele kleine geometrische Details enthalten, insbesondere wenn diese Details lokal konzentriert auftreten, könnte es notwendig sein, diesen Wert zu erhöhen (z. B. von 16000 auf 32000).

Eine weitere geometriespezifische Einstellmöglichkeit betrifft die Art und Weise, wie die Objekte intern gespeichert werden. 

Da Szenen generell von Jahr zu Jahr komplexer werden, weist Relux Raytracer allen Objekten standardmäßig eine hochkomprimierte Datenstruktur zu. So können mit der neuen Version nun Szenen gerendert werden, die für frühere Raytracer-Versionen eine unmögliche Aufgabe waren. 

Diese Speicheroptimierung muss normalerweise nicht vom Benutzer geändert werden. (Bei einfachen Szenen kann die Deaktivierung etwa 10% der Berechnungszeit einsparen)


Bildqualität

Der Einfachheit halber werden einige Parameter auch im Expertenmodus noch unter der Kategorie Bildqualität zusammengefasst. Neben einer Reihe von internen Berechnungsparametern steuert dieser Wert auch die Überabtastungsrate und die Bildfilterung, die angewendet wird, um grobe Ränder und Pixeleffekte im endgültigen Bild zu glätten.


Direkte Beleuchtung

In Bezug auf den direkten Teil der Gesamtbeleuchtungsberechnung sind die Optionen weiche Schatten und der zugehörige Wert der Quellenunterteilung derzeit vom Benutzer einstellbar. Für eine realistische Bilddarstellung sollte die Option weiche Schatten aktiviert bleiben. 

Die Unterteilung im Parameter raytracer bestimmt dann, wie weich die Schatten gerendert werden sollen. Ein höherer Wert für den Raytracer führt leider auch zu einer Erhöhung der notwendigen Rechenzeit.


Indirekte Beleuchtung 

Die Berechnung des indirekten Anteils der Beleuchtung ist zweifelsohne die komplexeste Aufgabe einer Visualisierung. 

Innerhalb der Radiance wird die indirekte Beleuchtung ebenfalls mit einem Raytracing-Verfahren simuliert, aber im Gegensatz zur einfachen direkten Raytracing-Methode werden hier die Strahlen nicht nur vom Standpunkt des Betrachters, sondern auch von verschiedenen Punkten innerhalb der Gesamtszene ausgesandt. 

Diese indirekten Strahlen nehmen die (indirekte) Beleuchtung auf, die den betrachteten Punkt aus der gesamten darüber liegenden Hemisphäre erreicht. Von Vorteil ist auch die Tatsache, dass die indirekte Beleuchtung viel weniger stark schwankt als die direkte Beleuchtung. So ist es möglich, Werte aus der Berechnung bis zu einem gewissen Grad zwischenspeichern und für Punkte in der Umgebung wieder zu verwenden ( Interpolationsverfahren ).

Dieser allgemeine Ansatz erfordert eine Reihe spezifischer Parameter, von denen die vier wichtigsten in Raytracer eingestellt werden können: Die Anzahl der Interreflexionen, d.h. bis zu welcher Tiefe indirekte Interreflexionen verfolgt werden, die räumliche Auflösung, die für den Berechnungs- und Interpolationsprozess verwendet wird, die Anzahl der indirekten Strahlen, die ausgesandt werden, um die umgebende Hemisphäre zu beproben, und schließlich ein Wert für die Hintergrundbeleuchtung, der dazu dient, den Teil der Beleuchtung zu simulieren, der aufgrund der Tatsache, dass nur eine endliche Anzahl von indirekten Interreflexionen verfolgt wird, nicht berücksichtigt wird.

Theoretisch muss eine unendliche Anzahl von Interreflexionen berücksichtigt werden, um den Lichtflussaustausch zwischen den Oberflächen der Szene physikalisch exakt zu simulieren. Um die Berechnungszeiten, insbesondere für Visualisierungen, zu begrenzen, kann man mit nur wenigen Interreflexionen arbeiten und den Rest mit einem Hintergrundlicht simulieren. In diesem Fall werden für die praktische Anwendung in normalen Szenen 2-3 Interreflexionen empfohlen. Nehmen wir ein einfaches indirektes Beleuchtungsszenario als Beispiel. 

Mit 1 Zwischenreflexion wird der Pfad "Leuchte" > "Decke" > "Arbeitsebene"  is sampled

Mit 2 Interreflexionen können zusätzliche Pfade wie "Leuchte" > "Decke" > "Wände" > "Arbeitsebene" berücksichtigt werden

Die Umgebungsbeleuchtung ist im Allgemeinen szenenabhängig; es ist ratsam, eine Reihe von Vorschauen durchzuführen, um geeignete Werte für typische Szenarien zu ermitteln. Höhere Werte für die Anzahl der Interreflexionen (3-5) werden für Szenen mit überwiegend indirekter Beleuchtung empfohlen, oder wenn eine hohe Berechnungsgenauigkeit erforderlich ist. 

Mehr als 7-9 Interreflexionen sind im Allgemeinen nicht ratsam, da die abgetasteten Beiträge bei höheren Iterationsstufen schnell abnehmen und schließlich unter den allgemeinen Fehler des angewandten stochastischen Raytracing-Verfahrens fallen. (Es ist klar, dass das Umgebungslicht bei einer so hohen Anzahl von Interreflexionen entsprechend reduziert oder ganz auf Null gesetzt werden sollte, um zu vermeiden, dass der Szene fälschlicherweise Licht hinzugefügt wird.)

Die Anzahl der indirekten Umlenkungen hat natürlich einen großen Einfluss auf die Rechenzeit. Für schnelle Vorschauläufe kann die indirekte Berechnung komplett abgeschaltet werden (0 Interreflexionen). 

Beachten Sie, dass alle Flächen, die nicht direkt von einer Lichtquelle beleuchtet werden, unnatürlich dunkel dargestellt werden.

Die erforderliche räumliche Auflösung ist ein kritischer Parameter, der sehr stark von der Geometrie der Szene abhängt und bei unzureichenden Werten zu Artefakten im Bild führt. 

Der Standardwert von 0,4 m ist bereits eine relativ grobe Einstellung, um die Berechnungszeiten in einem vernünftigen Rahmen zu halten. Szenen mit einer hohen Beleuchtungsvarianz und/oder feinen Details benötigen möglicherweise eine feinere Einstellung (z.B. 0,2 oder im Extremfall sogar nur 0,1 oder 0,05). Dabei ist zu beachten, dass dies leider schnell zu einer deutlich höheren Berechnungszeit führt. 

Andererseits kann z. B. bei künstlich beleuchteten Außenbereichen, bei denen der indirekte Anteil eine geringere Rolle spielt, der Wert oft erhöht werden (z. B. auf 0,6 bis 1,0 m), ohne dass es sofort zu Bildartefakten kommt.

Die starke Abhängigkeit von der Geometrie der Szene und der Beleuchtungskonfiguration macht es schwierig, weitere allgemeine Ratschläge zu geben. 

Wegen des großen Einflusses auf die Berechnungszeit ist es jedoch generell ratsam, mit verschiedenen Einstellungen zu experimentieren.




Die Anzahl der indirekten Strahlen ist auf einen Standardwert eingestellt, der für Standard-Szenentypen ausreichend ist (siehe folgende Tabelle). Allerdings gilt auch hier das oben Gesagte - eine große Menge an Szenendetails und eine hohe Beleuchtungsvarianz könnten eine Anpassung (auf 800 bis 1000 oder mehr) erforderlich machen, um sicherzustellen, dass alle umgebenden Details korrekt abgetastet werden. 

Bei mehr oder weniger leeren Szenen und ziemlich gleichmäßiger Beleuchtung kann der Wert sicher reduziert werden (auf 300 bis 500 oder weniger). Der Einfluss auf die Berechnungszeit ist weniger ausgeprägt als beim Parameter für die räumliche Auflösung (1000 Strahlen mögen zwar viel klingen, erlauben aber nur eine recht grobe Abtastung der umgebenden Objekte). 

Auch hier empfiehlt es sich, mit verschiedenen Einstellungen zu experimentieren. So kann es bei Szenen, die aufgrund umfangreicher Geometriedetails eine feine räumliche Auflösung erfordern, aber auch nur eine geringe Beleuchtungsvarianz aufweisen, sinnvoll sein, die Anzahl der indirekten Strahlen zu reduzieren, um die Rechenzeiten in Grenzen zu halten.

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