Vadevecum sui Render Engine

Piccolo vadevecum sui principali motori di rendering - tratto da ERCO Light Scout

Radiosity

Nel calcolo dell'illuminazione con processi Radiosity i raggi luminosi partono dalle sorgenti luminosi e vengono riflessi quando incontrano una superfice. Questo processo continua in un dato numero di iterazioni e tiene conto anche della luce riflessa di altre superfici.
Un vantaggio significativo di Radiosity consiste nella memorizzazione delle caratteristiche della luce in una rete basata sulla geometria del modello. Si può così successivamente variare il punto di vista senza dover eseguire di nuovo i calcoli.
Come svantaggio con Radiosity si ha l'effetto di allungamento dei tempi di calcolo dovuto ai dettagli, alle sfere o alle scene complesse che richiedono una quantità molto elevata di poligoni. Selezionando una rete relativamente grezza di valori luminosi per velocizzare il calcolo si possono avere invece degli errori nel calcolo della distribuzione luminosa.
Radiosity è stato uno dei primi processi di calcolo della luce e si è diffuso molto per la sua capacità di calcolare l'illuminazione indiretta diffusa. Se nell'animazione di un modello architettonico si modifica solo il punto di vista ma non l'illuminazione, basta un unico calcolo per avere a disposizione le diverse prospettive.

Photon mapping

Il Photon Mapping funziona in modo simile al processo di Raytracing. Mentre il Raytracing funziona con raggi che partono dall'occhio, il Photon Mapping impiega i raggi che partono dalla sorgente luminosa. Il Photon Mapping funziona con particelle virtuali, cosiddetti "fotoni", dai quali la luce irradia nello spazio. Se incontrano una superfice vengono riflessi ed i valori luminosi vengono memorizzati. Una cartina a sé stante (Photon Map) memorizza le impostazioni dei fotoni. Non è quindi legata alle geometrie e può essere impiegata per le simulazioni con calcoli distribuiti sulla rete. La posizione del punto di vista può essere modificata senza eseguire nuovamente i calcoli - sebbene questa procedura non sia possibile interattivamente.
Quanti più fotoni presenta il modello, tanto più accurate saranno le transizioni nel Rendering e tanto maggiore sarà la quantità di calcoli da eseguire. Dopo una determinata quantità di riflessioni la cartina dei fotoni ha la precisione desiderata. In un ulteriore processo si possono fondere i punti con un'ulteriore procedura di calcolo detta Gathering.
Il Photon Mapping serve come base per successive procedure di calcolo. Per rappresentare al meglio i dettagli lo si impiega in combinazione con il Raytracing. Un metodo basato esclusivamente sul Raytracing può essere più dispendioso nei modelli con sorgenti luminose molto piccole e molto forti.

Raytracing

Il calcolo della luce con Raytracing, detto anche Monte Carlo Raytracing, a differenza di Radiosity e Photon Mapping, non parte dai raggi luminosi emessi dalle sorgenti luminose. I raggi partono invece dal punto di vista ed arrivano al modello ed alle sorgenti luminose. Quando i raggi che partono dal punto di vista incontrano una superficie, si controlla se vi sono altri raggi che la illuminano, se riflette la luce o se è in ombra. Il risultato per ciascun punto viene rappresentato come un pixel dell'immagine. Maggiori sono la risoluzione selezionata per l'immagine e il numero delle superfici riflettenti, maggiore il numero di raggi e quindi la complessità del calcolo della simulazione.
Il vantaggio del Raytracing consiste nella rappresentazione precisa dei dettagli e delle ombre. Siccome questo modo dipende dal piano scelto per l'immagine, una modifica del punto di vista e della direzione dello sguardo richiede un nuovo calcolo. Le scene con molti contrasti sono critiche, in quanto le radiazioni incidenti partono dal punto di vista e delle sorgenti di luce, come ad esempio delle piccole finestre in una grande parete, potrebbero essere tralasciate nel calcolo.

Quest'ultimo viene utilizzato da Mental Ray, il motorre di render di Revit. La caratteristica principale di mental ray è il raggiungimento di alte prestazioni attraverso il parallelismo su macchine a multiprocessore e attraverso le render farm. Il software usa tecniche di accelerazione come lo scanline per la determinazione primaria della superficie visibile e un partizionamento binario dello spazio per i raggi secondari. Supporta inoltre le caustiche e una simulazione fisicamente corretta dell'illuminazione globale usando mappe di fotoni. Possono essere simulate anche combinazioni di riflessioni e trasmissioni diffuse, lucide, e speculari.