Làm thế nào là một đầu dò ánh sáng khác với bản đồ khối môi trường?

Nhìn vào một kết cấu thăm dò ánh sáng, nó trông giống như một bản đồ môi trường mờ.

Sự khác biệt giữa hai loại này, một đầu dò ánh sáng được tạo ra như thế nào và lợi ích của nó là gì?

Có hai ý nghĩa phổ biến khác nhau của "đầu dò ánh sáng" mà tôi biết. Cả hai đều đại diện cho ánh sáng xung quanh một điểm duy nhất trong một cảnh, tức là những gì bạn sẽ thấy xung quanh bạn theo mọi hướng nếu bạn bị thu nhỏ xuống một kích thước nhỏ và đứng ở điểm đó.

Một ý nghĩa là một đại diện điều hòa hình cầu của ánh sáng xung quanh một điểm. Sóng hài hình cầu là một tập hợp các hàm được xác định trên một miền hình cầu, tương tự như sóng hình sin dao động một số lần nhất định xung quanh đường xích đạo và từ cực này sang cực khác trên mặt cầu.

Điều hòa hình cầu có thể được sử dụng để tạo ra một xấp xỉ mịn, độ phân giải thấp của bất kỳ chức năng hình cầu nào, bằng cách chia tỷ lệ và thêm một số số hài bậc cầu Hình 4 (được gọi là SH tuyến tính, cấp một hoặc SH một dải) hoặc 9 ( được gọi là SH bậc hai, bậc hai hoặc hai băng tần). Điều này rất nhỏ gọn bởi vì bạn chỉ phải lưu trữ các yếu tố tỷ lệ. Chẳng hạn, đối với SH bậc hai với dữ liệu RGB, bạn chỉ cần 9 * 3 = 27 giá trị trên mỗi đầu dò. Vì vậy, SH làm cho rất nhỏ gọn, nhưng cũng nhất thiết phải rất mềm và mờ, đại diện cho ánh sáng xung quanh một điểm. Điều này phù hợp với ánh sáng khuếch tán, và có lẽ đặc biệt với độ nhám cao.

Ảnh chụp màn hình này từ Blog công nghệ của Simon cho thấy một loạt các đầu dò ánh sáng SH được đặt cách nhau trong một cảnh, mỗi cảnh hiển thị ánh sáng gián tiếp nhận được tại thời điểm đó:

Một ý nghĩa phổ biến khác hiện nay của "đầu dò ánh sáng" là một bản đồ khối lập phương môi trường với các mức mip đã được làm mờ trước các phần mở rộng khác nhau để nó có thể được sử dụng để chiếu sáng gương với mức độ nhám khác nhau. Hình ảnh này từ blog của Seb Lagarde cho thấy ý tưởng cơ bản:

Các mips độ phân giải cao hơn (về phía bên trái) được sử dụng cho các bề mặt được đánh bóng cao, nơi bạn cần một hình ảnh phản chiếu chi tiết. Về phía bên phải, các mức độ phân giải thấp hơn ngày càng mờ đi và được sử dụng để phản xạ từ các bề mặt cứng hơn. Trong một shader, khi lấy mẫu sơ đồ khối này, bạn có thể tính toán mức mip được yêu cầu của mình dựa trên độ nhám của vật liệu và tận dụng phần cứng lọc trilinear.

Cả hai loại đầu dò ánh sáng này đều được sử dụng trong đồ họa thời gian thực để ước tính ánh sáng gián tiếp. Mặc dù ánh sáng trực tiếp có thể được tính theo thời gian thực (hoặc ít nhất là xấp xỉ tốt cho đèn khu vực), nhưng ánh sáng gián tiếp thường vẫn được nung trong một tiền xử lý ngoại tuyến do độ phức tạp và chi phí tính toán của nó.

Theo truyền thống, kết quả của quá trình nướng sẽ là ánh sáng, nhưng ánh sáng chỉ hoạt động đối với ánh sáng khuếch tán trên hình học tĩnh và chúng chiếm rất nhiều bộ nhớ bên cạnh. Nướng một loạt các đầu dò ánh sáng SH (bạn có thể chi trả rất nhiều trong số chúng vì chúng rất nhỏ gọn), cộng với một đầu dò ánh sáng hình khối, cho phép bạn có được ánh sáng gián tiếp khuếch tán và đặc biệt trên cả vật thể tĩnh và động. Chúng là một lựa chọn phổ biến trong các trò chơi ngày nay.