基本介紹
- 中文名：最終聚集
- 外文名：Final Gathering
- 簡寫：FG
- 性質：模擬全局照明的全新計算技術
含義,使用方式,計算原理,相關屬性參數,
含義
Final Gathering（簡寫FG)的中文意思是 最終聚集 。FG是一種模擬全局照明的全新計算技術，可以快速計算出質量相當不錯的（間接）照明效果，並且使用簡單，易於控制，大量套用於電影工業，非物理學精度的建築工業設計等許多可視化領域。
FG的計算不是以物理學精度為基準的，即便如此，FG的照明效果看上去還是十分真實。因此，對於精度不高的設計領域，FG甚至可以完全取代GI光子模式的全局照明。因為在這些領域中，渲染結果是否精準已經不再重要，只要看上去讓人賞心悅目就可以，如果渲染的物理學精度要求很高，最好還是使用GI光子計算場景的間接照明效果。
使用方式
* 單獨使用。場景不需要任何照明光源，整個場景的照明都是以 FG採集環境或某物體表面顏色（或紋理）中的能量 的形式計算出來的。現在，該方式已經成為FG套用的主要領域，也是這幾年興起的所謂場景 圖像/圖片照明 的主要套用方式，計算效果十分逼真。
* 與場景中的直接照明光源結合使用。此時，FG的主要作用是為場景中的 背光區域 創建間接照明效果，當然，對向光區域也會有一定影響。
* 與直接照明、GI光子結合使用。從理論上講直接照明與GI光子的結合可計算出十分準確的渲染效果，但從某些個別的角落、縫隙等細節還是得不到充分的照明能量。 看上去 總讓人感覺不舒服，與FG結合使用則可以徹底解決此類問題。從FG計算原理可知，FG尤其適於提高某些幽暗角落的亮度。另外，FG還可以消除GI光子計算中經常出現的成片的 污漬 現象。從某種角度上來說，FG與GI光子結合使用也提高了FG計算的精確度，使FG場景的整體照明效果更接近於物理學精度。當FG與GI結合使用時，可減少GI光子的發射數量、GI光子的總能量值及每個 FG點 上發射的 FG採樣射線 數量，這樣可以提高渲染速度，而渲染質量又不會受到太大的影響。
計算原理
Final Gathering是模擬 全局照明 效果的一種特殊技術（不是焦散）。與 光子 形式的全局照明不同，它本身沒有任何發光或照明作用。FG的主要工作原理是：在每個FG計算點上方，整個半球區域中的所有方向上發射大量 FG採樣射線 （發射FG採樣射線的點稱為FG點），用這些FG採樣射線採集場景中的不同點處（主要是Diffuse表面上）的照明能量，然後把採集到的能量返還給發射 FG採樣射線 的FG點，FG點會對每條 FG採樣射線 返回的能量值進行平均化處理，最後mental ray把相鄰的不同的FG點中的能量均衡在一起，從而計算出表面上每一點的全局照明效果。
相關屬性參數
1 Final Gathering部分中的屬性
（1）Final Gathering（最終聚集）
Final Gathering用於打開或關閉FG計算功能。默認為關閉狀態
（2）Accuracy（精度）
該屬性控制每個FG點上發射的FG採樣射線數量，用於採集並計算FG點處的間接照明能量。默認值是100，適用於預覽級別的渲染，在最終渲染時，應該使用更高一些的數值。提高Accuracy的數值可以適當減少間接照明中的 噪點 ，但同時也會延長渲染時間。
（3）Point Density（FG點密度）
Point Density的取值範圍為0.001~∞，當Point Density大於一併逐漸增加時，FG點的數量（密度）會成倍增加，比如Point Density=2時，產生的FG點數是Point Density=1（默認值）（mental ray自動計算出來的數量（密度））時的兩倍。當Point Density大於0.001小於1時，可減少FG點的數量。
（4）Point Interpolation（插補計算時使用的FG點數量）
渲染真正開始後，當攝影機主採樣射線投到某個表麵點A，並要求計算改點的FG間接照明效果時，mental ray就會查找A點周圍距離最近的N個FG點，並在這N個FG點之間進行插補計算，靜兒得出A點最終的間接照明效果。這個N值就是Point Interpolation屬性指定的數值。
Point Interpolation的默認值是10，提高該屬性數值刻使FG效果更平滑，但渲染時間不會有明顯改變。雖然此值越高，FG的間接照明效果越平滑，但層次感會減少，細節表現力也會相應降低。一般數值在10~50之間取值即可。
（5）Primary Diffuse Scale（首次Diffuse採樣套用比例）
Primary Diffuse Scale用於控制FG採樣射線首次與Diffuse表面碰撞時所採集到的間接照明能量（強度和顏色）在整個場景中的使用比例。這是一個 RGB 形式的屬性，可以分別在紅、綠、藍色基礎上定義FG間接照明能量的使用比例，同時它又是一種 增效器 ，因為最終的FG間接照明效果是該屬性與FG實際計算出來間接照明數據的 積。
（6）Secondary Diffuse Scale（次級Diffuse表面採樣套用比例）
這也是一個比例因子，對FG採樣射線 第一次碰撞以外的 第二、三 ······N次（反/折射）碰撞所返回的信息數據進行縮放。
（7）Secondary Diffuse Bounces（Diffuse 方式的次級傳播採樣次數）
用於Final Gathering計算中，除首次以外Diffuse傳播採樣之外的次級傳播碰撞採樣的次數（包括反\折射）。
增大此屬性數值可以為FG計算收集更多的間接照明能量，於此同時，FG在 Color bleeding顏色外溢 上的表現也會變得出色，還可以大大改善場景角落處過於幽暗的不自然現象，但同時也會增加場景計的渲染計算時間。
2 Final Gathering Map部分中的屬性
（1）Rebuild（重建）
Rebuild有三個選項：On、Off、Freeze。默認值是On。
* On（打開）：忽略所有現存的FG點分布圖，重新計算全部FG點，並且Primary Final Gathering File屬性指定的FG點分布圖檔案將被新計算出來的FG點分布圖完全覆蓋。
* Off（關閉）：不進行FG的重新計算，直接載入並使用Primary Final Gathering File屬性指定的FG點分布圖檔案。
* Freeze（凍結）：Freeze選項主要用於動畫中幀圖像渲染。
（2）Primary Final Gathering File（主要FG點分布圖檔案）
Primary Final Gathering File用於指定儲存主要FG點分布圖的檔案名稱，也是mental ray載入或讀取的FG點分布圖玩的檔案名稱。這樣mental ray就可以把前一幀或以前計算出來的FG結果套用到當前的渲染計算中。
（3）Secondary Final Gather File（次要FG點分布圖檔案）
通過這個屬性可以為渲染時的FG點提供多個FG點分布圖檔案。這樣就可以利用同場景中其他攝影機渲染計算出來的FG點分布圖，並且在最終渲染時把它們合併在一起。另外，新加入的次要FG點分布圖也可以套用於動畫的其他幀上。
（4）Enable Map Visualizer（激活FG分布圖查看器）
Enable Map Visualizer的作用是告訴MAYA，在渲染完成之後把 FG點分布圖 中記錄的FG點顯示在場景視圖中。
（5）Preview Final Gather Tiles（預覽FG的計算過程）
打開此選項後，在進行FG點計算時，可以子啊渲染預覽視窗中看到FG點的計算過程。如果關閉，mental ray進行FG點的計算時，渲染預覽視窗會是一片黑暗，直到正式渲染階段時，才會有顯示。
（6）Precompute Photo Lookup（預算光子查找）
當 同時 使用光子圖及FG計算場景中的間接照明且打算對光子圖進行儲存並重複使用時，打開Precompute Photo Lookup選項可以節省大量的渲染計算時間。
（7）Diagnose Final Gather（診斷FG）
打開本屬性可以利用mental ray的錯誤診斷系統對FG點的計算與套用進行監測，以便更好的調整Final Gather的各選項數值，使FG點的分布更合理。、
3 Final Gathering Quality部分中的屬性。
（1）Filter（過濾）
此屬性是一個 亮斑過濾器 ，它可以把FG點發射的少部分FG採樣射線所返回的 極端 過量採樣結果過濾掉，防止他們影響當前FG點（間接）能量計算的整體效果。當Accuracy數值很小時，即，FG點發射的FG採樣射線數量很少時。Filter=0反而會使能量的採集更合理、準確，因為 為數不多 的每條FG採樣射線都代表著環境不同方向上的照明能量值。
Filter數值越高，過濾的高亮度數數值越多，對渲染圖像中的 亮斑 的過濾效果就越明顯，從而使採樣對比關係更柔和。通常的取值範圍是1~4。
（2） Falloff Start，Falloff Stop（衰減起始距離、衰減終止距離）
此屬性可以有效地限制FG採樣射線的採樣範圍，阻止遠距離物體影響到當前FG點的計算。現實世界中，物體如果距離 某點 較遠，那么光線投射到該物體上再反彈到 某點 時的照明效果已經微乎其微了，它的間接照明實際上起不到什麼大作用。
使用Falloff Start，Falloff Stop的另一個好處就是降低系統對記憶體的需求，從而把有限記憶體用到更需要它的地方，進而提高渲染速度。
4 Final Gathering Tracing部分中的屬性
（1）Reflections（最大反射次數）、Refractions（最大折射次數）、Max Trace Depth（最大追蹤深度，也是反、折射的總次數）。
通常這三個屬性的數值都不會超過2，因為沒有太大的意義。
（2）Optimize for Animations（動畫渲染最佳化/多幀模式開關）
此屬性的作用是把FG的計算切換到 multi-frame 模式，多幀模式是為攝影機的飛行動畫專門設計的FG模式。
（3）Use Radius Quality Control（用Radius控制FG計算質量）
只有打開本屬性，下面的Max Radius、Min Radius、View三個屬性才處於可用狀態。
（4）Max Radius、Min Radius（最大半徑、最小半徑）
此屬性決定 插補 或 外推 計算的最大、最小有效半徑，即進行插補 或 外推計算時，允許使用使用的FG點的最大、最小散布半徑。
當Max Radius、Min Radius都等於0 時（即讓mental ray自動計算最大值、最小值），mental ray總是以整個場景的邊界寬度為基礎，這樣雖然可以提高渲染速度，但是計算的結果往往並不理想，尤其不適合於較為複雜的幾何物體。行業內的一個通常做法是，以場景邊界寬度的十分之一作為Max Radius的數值，然後再把Max Radius除以10作為Min Radius的數值。
（5）View（Radii in Pixel Size）（以像素為測量單位）
關閉View時，Max Radius、Min Radius是以場景世界空間的單位為基礎的;打開View時，則用渲染圖像的 像素 作為Max Radius、Min Radius的基礎測量單位。
