理解自适应灯光

 

 

简介

 

Dabarti Studio 的 Tomasz Wyszołmirski 是 V-Ray for 3ds Max 测试者，最近测试了一项叫做 自适应灯光 的新技术，会在 V-Ray 3.5 版更新，他在他的网站对此撰写了 一篇博客 展示了新的自适应灯光技术有多快。

 

但是什么是自适应灯光？光线追踪确实能为我们提供最真实的灯光渲染，但这个算法本身也带来了挑战性。最常见的问题就是场景中有非常多的灯光时。当 V-Ray 3.0 问世的时候我们引入了新的技术解决这个问题，叫做概率灯光。在最新到来的升级包 V-Ray 3.5 中，我们会向大家带来改进的算法叫做自适应灯光。

为了更好地理解这个技术，我们详解一下在一个着色点评估灯光的不同算法。

 

完整灯光计算

 

这是我们在版本 3 以前处理灯光的方法。在这个方法中，每一条光线，我们都会评估每一个光源。再有5到10个灯光的场景，这一般都不是问题。但是在有 100 到 1000 个灯光的场景，这会大大拖慢你的渲染速度。

 

概率灯光

 

在这个算法中。每一支射线会随机选择固定数量的灯光光源。默认是16个光源，在示意图中我们假设这个数字是5。这会大大减少着色点的灯光计算数量。因为下一只射线又会选择其他五盏灯光，而我们总共会射出上百万射线，所以总体下来每个灯光都还会被采样的。一般来说，这个算法比起老的每次灯光都计算的算法会快一些。但是这个算法的一个缺点是有可能带来噪点，需要更多的采样才能抹平。而且有些着色点有可能会计算那些根本就不会照射过来，不会产生贡献的灯光。

 

自适应灯光

 

这个算法是基于概率灯光的，但是在选择评估灯光方面更聪明。它基于灯光缓存通道。灯光缓存通常是用于全局照明计算的，但是它同时也能让 V-Ray 对场景有一个准确的了解。最终的结果是，不再随机选择5个灯光，而是会选择5个对这个着色点影响最大的灯光。这就能帮助 V-Ray 更快地计算出干净的结果。

 

要说明的是，概率灯光仍然还是在计算大量灯光的时候的好选择。在大部分灯光多的场景中，它仍然很好用。但是基于灯光缓存结果更聪明地选择灯光，自适应灯光，一般来说结果更好。

在如下的案例中，我们测试一个有很多分隔的空间。我们在场景中放置168盏灯。我们会比较全灯光计算，概率灯光，和自适应灯光在三种情况下的表现。

 

低灯光

 

在第一个测试中，我们把灯光放置得相当低。因为场景中的墙，大部分灯光只影响附近区域。

 

 

中高灯光

 

我们把灯光提高到中等高度，灯光对周围影响更多。
 

 

高灯光

 

最后，我们把灯光提高到足够的高度，让灯光影响更多的场景。
 

 

所有图片都使用相同的噪点阈值，它们有相同的噪点水平，以下是测试结果：
 

场景	全灯光	概率灯光	自适应	概率/全	自适应/全	自适应/概率
低灯光	110s	166s	45s	150.91%	40.91%	27.11%
中灯光	56s	72s	25s	128.57%	44.64%	34.72%
高灯光	84s	43s	30s	51.19%	35.71%	69.77%

 

尽管这个试验的设计目的是展示自适应灯光的优势，它同时也展示了，在某些情况下，概率灯光有可能会带来噪点的增加。在相同时间，自适应算法有稳定的优秀表现。甚至在概率灯光表现优异的场景，自适应灯光仍然有更快的表现。

强烈推荐您访问 Tomasz Wyszołmirski 博客 查看全灯光 vs 概率灯光 vs 自适应灯光更详细的跑分对比。