レイトレーシングでアーティファクト、斑点、または継ぎ目のあるのレンダリングが発生するのはなぜですか？
Lumion 2023を使い、レイトレーシングエフェクトを使ってフォトリアリスティックな素晴らしいインテリアレンダリングを作成してきました。
しかし、今度は別のプロジェクトで、レンダリング結果が綺麗にならず、アーティファクト、斑点状のパターン、不均一な変化、そして奇妙なアーティファクトが見られることがあります。
この問題を解決するのは非常に簡単です。照明のバランスを次のように調整します。
- 人工照明の明るすぎないこと。
- 直射日光が十分であること。
- 夕方または夜のシーンの場合は、人工照明の明るすぎないことも確認してください。
- レイトレースエフェクトの設定はバランスが取れています。通常、最終レンダリングのサンプル数は256～512です。ファイアーフライ除去は、必要がない限り0に設定します。
- ワークフロー：まず直射光で良好なレンダリングを行い、その後に人工照明を追加します。
詳しくは、セクション5を参照ください。
例を詳しく見ていきましょう。
1. 昼間 - 室内
シナリオ：窓のある寝室
- 窓は、部屋全体に十分な広さ（広さ）の直射日光と間接的な天窓を提供します。
- しかし、カーテンは照明の総量を減少させます。
- 室内に直射日光を当てる必要はありません。
- まず、ラスタライズレンダリングパイプラインとリアスタイルエフェクトを使用して、寝室のレンダリングを行います。
間接照明なしのレンダリング：
間接照明の追加：
見た目は問題ありませんが、レイトレーシングレンダリングを使ってインテリアとしてさらにクオリティを上げたいと考えています。
レイトレーシングエフェクトを追加し、サンプル数を16、バウンス数を8に設定してレンダリングを高速化してみます。
このレンダリングでは、目立った斑点やシミはあまり見られません。窓は十分な大きさで直射日光を十分に取り込め、光源は単一です。
- 同じリアルスカイライティングを使用しているにもかかわらず、かなり暗くなっています。
- また、壁には斑点やムラが見られます。
- サンプル数をさらに高く設定してもう一度試してみましょう。そうすれば、レイトレーシング画像がより良くなるはずです。
- これでうまくくはずです。
- 部屋には十分な光があり、影もきれいに見え、壁のムラもなくなりました。
サンプル数を増やすと、レンダリングの問題が解決する場合があります。
サンプル数を128と低く設定し、光のバウンス数を3に減らしても、見た目は良くなりました。
バウンス数を減らして、部屋のあちこちに反射するグローバルイルミネーションを減らすと、ムラを軽減できます。
ただし、場合によっては他の調整も必要です。ほとんどの場合、それらは他の光源に関連しています。（セクション2を参照ください）
今回は直接光しかないので、レイトレーシングシステムで今のところはうまく機能します。
最終レンダリングに適したサンプル数の範囲は、最低128、通常は256～512です。
これは、レンダリング時間と品質のバランスが取れたレンダリングを実現するためです。
サンプル数を増やすこともできますが、256または512で問題なく動作しました。
最大のバウンス数8とサンプル数2048：
ラスタライズレンダリングとレイトレースレンダリングの比較。
ラスタライズレンダリングのカラーグレーディングは、[ 色補正 ]エフェクトで変更できます。
ラスタライゼーション：
レイトレース：
既に設定されているエフェクトセットを作業のベースとして活用してください。
インテリアのレイトレースレンダリングには、簡略化されたインテリアRTスタイルを使用できます。
2. 間接照明の追加
次に、間接照明/人工照明の追加について見ていきましょう。
照明が多すぎる、ライティングエリアの明るさが高すぎる、あるいはその両方が重なると、アーティファクトが発生することがあります。
太陽光や空の明るさを下げることで、人工照明に必要な明るさを調整することもできます。
部屋の広さは約9フィート×12フィート＝108平方フィートです。
この場合、必要なルーメンは合計2,160ルーメン（1平方フィートあたり20ルーメン）です。
照明1つあたり540ルーメンです。これは6Wと9WのLED電球の中間くらいの明るさです。
セクション4と5も参照ください。
ベッドサイドテーブルランプは、部屋の明るさ要件に加えて、照明を明るくする役割を果たします。
スポットライトを540ルーメンに設定した場合：
まだサンプル数が32しかないドラフトレンダリングなので、不均一で光のキャストもそれほど強くありません。
光の投影を強調しすぎると、サンプル数がまだ非常に少ないため、まだら模様になってしまう可能性があります。
最終的な設定は以下のとおりです。
- 天井埋め込みLED：スポットライト4個、明るさ：640ルーメン、光源：表示（光源により全体の照明に放射値が加算されます）
- 卓上ランプ：スポットライト1個、明るさ：160ルーメン（合計ルーメン：2,720）、サンプル数：512
- リアルスカイ - 曇り3：明るさ：1.30、全体の明るさはデフォルトの1.0。
斑点やまだら模様のアーティファクトはありません。スポットライトの影を補正するために、[ 色補正 ]エフェクトの露出を+0.6に上げました。
太陽の自然な明るさを補うために明るさのレベルを上げる必要がある場合については、以下の記事も参照してください。
- ナレッジベース：トランジション：Lumion 2023でプロジェクトの見た目が以前のバージョンと異なるのはなぜですか？
- Lumion コミュニティ：RT でのライティングについて（英語）
[ リアルスカイ ]エフェクトと[ 太陽 ]エフェクトを使用して直接光の量を調整し、人工照明をより目立たせることもできます。
3. 日中 - 外観
外観の描写にこのようなアーティファクトが現れることは稀です。
アーティファクトは屋内では発生しやすく、人工照明を使用する場合は特に発生しやすくなります。
外観には通常、少なくとも1つの直接光源（太陽光とレンダリング）があります。
[ ノイズ ]や[ シャープ ]などのエフェクトを適用した場合、そのいずれか、または両方が最終的なピクセルに影響を与え、わずかに斑点状になったり、色ムラが生じたりすることがあります。
斑点のある結果：
斑点のない結果：
4. 使用する照明値
4.1：1ルーメンは何ニトか
1ニトは1平方メートル（1cd/m²）あたり1カンデラに相当します。
1ニト = 3.426ルーメン
発光マテリアルの場合、最大値は10,000ニットに制限されます。これは約34,500ルーメンに相当します。
照明値の詳細については、Archdailyのガイド「ルーメンまたはニトの適切な値」が非常に役立ちます。
- ナレッジベース：リファレンス：人工照明値
4.2: 太陽光
以下の記事のセクション2.1参照、セクション2.18を参照ください。
記事からの抜粋：
Lumionにおける正午の太陽の輝度は約16億ニト、夜空の輝度は約0.001ニトです。
発光輝度は最大10,000ニット、エリアライトは最大100,000ニトです。（テレビの平均輝度は500～1500ニトです）
スポットライトとオムニライトの輝度は最大100,000ルーメン、約29,200ニトです。（1.0ルーメン = 0.29ニト）
4.3：照明のルーメンやニットの設定方法
ワットを使用している場合は、Google検索で調べてください。
※equivalent wattage=等価ワット数
一部の照明メーカーや小売業者は、照明値に関する詳細情報を提供しています。
次のセクションの提案もご覧ください。
5. シーンと空間のライティング設定
5.1：追加ライティングの量
一度に多くの光源を配置することは避けてください。望ましくない結果が生じる可能性があります。
有効化/表示されるライトの数が多いほど、出力にノイズが多くなる可能性があります。
これは、カメラから照射された光線が各光源にランダムに割り当てられるためです。（レイトレーシング法では一般的です）
つまり、照明に近い場所に配置されます。そのため、ランダムな場所に明るすぎるピクセルが生成される可能性があります。
光源の数が少ないほど、1つのライトあたりのレイ数が多くなり、ノイズの少ない高品質な画像が得られる可能性があります。
光源の数が少ないほど、1つのライトあたりのレイ数が多くなり、ノイズの少ない高品質な画像が得られる可能性があります。
レイトレーシングのこの側面は、システムの積極的な開発と改善の一部です。
- 人工照明と発光マテリアルからの照明の合計値を、部屋の面積に適したレベルに保ちましょう。
必要な総照明値は空間ごとに異なりますが、例えば5,000 - 15,000ルーメンを超える場合は、値を下げることを検討する必要があります。 - ナレッジベース：リファレンス：人工照明値
- 参考外部リンク：How To Determine How Many LED Lumens You’ll Need To Properly Light Your Space（英語）
5.2：使用値ガイド
レイトレース効果の設定はバランスが取れています。
サンプル数：
- 通常は256 - 512です。
- まれに、最大値の2048に設定することでレンダリング時間を節約できます。
- サンプル数を2 - 4に下げる場合は、バウンス数を減らしてください。
ファイアーフライ値：
- ほとんどの場合、非常に強力な効果が得られるため、0または最大値の5%に設定してください。
- ファイアーフライは、明るすぎるピクセルにのみ影響します。
- ファイアーフライ値を過度に高くすると、このような現象が発生する可能性があります。
- 前述の通り、サンプル数を増やしてレンダリングしても、他の変更を加えずに問題が解決しない場合があります。
この部屋のように直射光しかない場合にのみ、サンプル数を増やすだけで望ましい結果が得られます。
サンプル 16、バウンス 4
サンプル 132、バウンス 4
サンプル 512、バウンス 8
5.3：効果的なワークフロー
まずは直接光で適切なレンダリング画像を作成します。
これにより、レンダリング画像を作成する空間における現実世界の光の基準が得られます。
次に、必要に応じて人工照明を追加します。あとは照明の明るさと数を調整するだけで済みます。
5.4：問題が発生する可能性のあるシーンの例
- 大きな窓から直射日光が十分差し込んでいるものの、発光マテリアルまたはスポットライトからの光が強すぎる場合。
- 直射日光はなく、スポットライトが多数設置されており、ランプ用の発光マテリアルも含まれている可能性があります。
スポットライトと発光ライトの明るさの合計値がサンプリングに対して大きすぎる場合です。
例えば、それぞれ5,000ルーメンのスポットライトが16個ある場合、合計80,000ルーメンになります。
さらに、それぞれ1,000ルーメンのラインライトが14個ある場合、合計は14,000ルーメンになります。
つまり、合計94,000ルーメンになります。 - 小さな部屋で、部屋に4つのスポットライトがあり、それぞれ100,000ルーメンに設定されている場合など。
人工照明を日光の下でも見えるようにしたいと考えた場合、2,000 - 5,000ルーメンが適切です。
天井照明の発光強度は10,000ニトですが、これも明るすぎます。2,000ニトに下げれば問題ありません。
自然光を室内に取り込むことで、グローバルイルミネーションが改善されるはずです。
[ リアルスカイ ]の空の種類と向きを変更してください。また、[ 太陽 ]エフェクトを追加して、室内への太陽の向きをさらに調整することもできます。 - [ ファイアーフライ ]の値が高すぎるか、必要ありません。おそらく、アーティファクトを取り除くために使用しようとしただけでしょう。
例外もありますが、前述のように0 - 最大5%の範囲で調整してください。 - キッチンなど、同じ方向にスポットライトを二重に設置することは避けてください。光が双方向に届く場合は問題ありません。
- 直射光は十分ありますが、スポットライトの数と明るさのせいで空間が明るすぎる。
- 部屋が狭かったり、窓が小さかったりして直射光が少ない場合は、人工照明の明るさを強すぎたり、照明を多くしすぎるなど、空間が明るくなりすぎないように注意してください。
5.5：まとめ
照明のバランスを調整して、以下の点に留意してください。
- 人工照明の明るすぎないこと。
- 直射日光が十分であること。
- 夕方や夜のシーンの場合は、人工照明の明るすぎないこと。
- [ レイトレーシング ]エフェクトにバランスの取れた設定を適用してください。
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