Was ist Spherical-Harmonic-Mapping bzw. -Lightning? Grund: neue Unreal Engine.

[perforierer]

Bin wegen dieses Threads draufgekommen. Kann einer den Hintergrund erklären?
Wäre super.
Gruß perfo :)

http://www.gamestar.de/news/pc-spiele/action/13830/

[Pitchfork]

Spherical Harmonics (SH) ist an sich eine mathematisch Beschreibung für die Verteilung von Daten auf einer Kugelfläche/Späre und wird auch ganz gerne in der Quantenphysik benutzt. Man kann es als Kompressionstechnik mit hübschen Eigenschaften ansehen.

Es gibt im Prinzip zwei Anwendungsbereiche:

- man kann mittels beliebig viele weit entfernte Lichtquellen in eine SH Repräsentation packen und somit sehr viele Lichteinflüsse pro Objekt mit guter Qualität berechnen. Der Vorteil von SH: die Kosten fallen nur pro Lichtquelle an, bei den Berechnungen pro Vertex spielt die Anzahl der Lichtquellen keine Rolle mehr, im Gegensatz zu den bisherigen Beleuchtungsmodellen.

- für Precomputed Radiance Transfer (PRT) kann man den Einfluß von Umgebungslicht offline vorberechnen und mittels SH kompakt ablegen. Dadurch bekommt man die Vorteile von statischen Lightmaps, aber die Lichtquellen/Objekte dürfen sich bewegen. Bei PRT/SH kann man auch Reflektionen der Objekte untereinander (sofern sie sich relativ zueinander nicht bewegen) mit berücksichtigen, und hat zB. bei rotem Objekte neben weißem Objekte auf dem weißem Objekt nen roten Schimmer. Und das bei bewegten Lichtquellen.

Btw. für nahe Lichtquellen werden trotzdem die üblichen Beleuchtungsverfahren genommen, ebenso für Schatten dieser nahen Lichtquellen.

SH wird stark von Microsoft gepushed (kein Wunder, maßgebliche Forschung wurde in die Richtung dort gemacht), im nächsten DX SDK sind alle benötigten Routinen bereits vorhanden. Und weil SH sich sehr leicht in Engines integrieren läßt und die Contentproduktion kaum betroffen ist (im Gegensatz zu Bumpmapping!) rechne mit einem zügigen Einsatz dieses Verfahrens auch jenseits der Unreal Engine.


Pitchfork

[perforierer]

Hey klasse Zusammenfassung! Danke! :)
Man kann also sage,n dass es ein aktuelles Verfahren ist, das quasi in der Luft liegt, aber bisher noch nicht verwendet wurde?
Im Gamestar Artikel klingt das ja so, als sei es ein verfahren, das in der tat eine sehr hohe Qualität insbesondere bei der Beleuchtungsberechnung ermöglicht.

[Pitchfork]

Kleine Anmerkung:

Lightning = Blitz
Lighting = Beleuchtung

Hauptkriterium, wie man deutsche Proggis in englischen Foren/Mailinglisten erkennt.

[MadManniMan]

Irgendwie gefällt mir diese Technik nicht - das Wissen darum, daß hier keine 100%ige Flexibilität gegeben ist und daß es eine reine Simulation eines Phänomens und keine Emulation ist...

... :(

[aths]

http://www.aths.net/files/smilies/neenee.gif Könntest du dich nicht etwas genauer ausdrücken? Letztlich ist jedes Rendering nur eine Annäherung.

[MadManniMan]

Original geschrieben von aths
http://www.aths.net/files/smilies/neenee.gif Könntest du dich nicht etwas genauer ausdrücken? Letztlich ist jedes Rendering nur eine Annäherung.

Ich weiß ich weiß... von Emulation in einer Spieleengine zu reden ist eh bescheiden, aber ich wußte mich gerade nicht besser nicht auszudrücken.
Naja, mir geht es darum, daß eine Abhängigkeit von einer Vorrausberechnung der spezifischen Szene auch immer Einschränkungen für die Designer mit sich bringen. Das besagt ja schon die Beschränkung auf Ruhe im relativen Bezug der Objekte.
Somit könnte diese Technik für flexiblere und nicht starre Objekte nicht angewandt werden - die Umgebung würde objektspezifisch different bearbeitet und ungleichmäßig wirken. Ich sag jetzt einfach mal Morrowind - mich stört es, daß nur Die Figuren Schatten werfen und zudem nur gewisse "Teile" von ihnen.

[perforierer]

@MadManniMan:
Ich hatte das so verstanden, dass diese Vorausberechnung nur eines der Features ist.
Denke, es kommt auf den Anwendungsbereich an.
Ich kenn mich da nicht so aus, aber wie wäre es damit:
Bei nem Außenszenario, wo ich z.B. Tageslicht habe, das sich nicht verändert, scheint es mir gar nicht so dumm zu sein, die Beleuchtungs-Infos vorberechnet ins Szenario einzubauen.
Lokale Lichtquellen können (und werden, wenn ich das recht verstanden habe) ja nach wie vor separat berechnet werden.

[MadManniMan]

Original geschrieben von perforierer
@MadManniMan:
Ich hatte das so verstanden, dass diese Vorausberechnung nur eines der Features ist.
Denke, es kommt auf den Anwendungsbereich an.
Ich kenn mich da nicht so aus, aber wie wäre es damit:
Bei nem Außenszenario, wo ich z.B. Tageslicht habe, das sich nicht verändert, scheint es mir gar nicht so dumm zu sein, die Beleuchtungs-Infos vorberechnet ins Szenario einzubauen.
Lokale Lichtquellen können (und werden, wenn ich das recht verstanden habe) ja nach wie vor separat berechnet werden.

Sehr richtig, nur wervechselt man bei derlei Innovation gern Theorie und Praxis.
Was denn, wenn sich nun der Progger/Designer denkt, daß der Aufwand zu groß ist (für wen auch immer), diesen Umweg für Ausnahmen zu gehen?

Da gefällt mir zB die Mentalität der Doom3-Schattenberechnung: alles wird da durchgeflanscht. Ohne wenn und aber. Daß zB die Diffusität nicht berücksichtigt wird - ja, es ist vielleicht schade. Aber immer noch besser, JC geht diesen Weg und schohnt unsere HW, als daß er Designern die Möglichkeit gibt, in gewissen Szenen, die von der Grundkomposition her genügsam mit der HW umgehen, eben jene Diffusität zu nutzen:
-> entweder, die Leute nutzen es hier und da und in der Gesamtheit geben sich ungereimtheiten
-> oder die Leute nutzen dieses Feature durchgängig und die HW verkrepelt lustig.

[Monger]

Original geschrieben von MadManniMan
Sehr richtig, nur wervechselt man bei derlei Innovation gern Theorie und Praxis.
Was denn, wenn sich nun der Progger/Designer denkt, daß der Aufwand zu groß ist (für wen auch immer), diesen Umweg für Ausnahmen zu gehen?

Da gefällt mir zB die Mentalität der Doom3-Schattenberechnung: alles wird da durchgeflanscht. Ohne wenn und aber...

Sorry, aber da komm ich jetzt absolut nicht mit:
Doom3 handelt sich ja naturgemäß in großen Außenarealen mit vielen Objekten gewaltige Probleme ein. Einem Entwickler bleibt dann doch nur die Möglichkeit, entweder völlig auf Außenareale zu verzichten, oder sich etwas anderes einfallen zu lassen. Ist das denn nicht genauso eine Einschränkung wie wenn man die Beleuchtung über mehrere verschiedene Verfahren löst?
Ausserdem: Gabs da nicht irgendwas, dass in Doom3 nach wie vor statische Lightmaps in bestimmten Szenen genutzt werden?

Wie Perforierer gesagt hat: Für Außenareale könnte man mit ziemlich niedriger Belastung für GPU und CPU schöne Schattenwürfe generieren. Für Innenräume nutzt man dann was anderes. Klar: es ist dann nicht aus einem Guss, aber ist denn letztendlich nicht entscheidend, was dabei rauskommt?
Ich will ja schließlich keinen Physiksimulator, sondern ein gutaussehendes Spiel. Da muss man doch auf den jeweiligen Einsatzzweck Rücksicht nehmen.