Есть два разных общих значения «светового зонда», о которых я знаю. Оба они представляют свет вокруг одной точки сцены, то есть то, что вы бы увидели вокруг себя во всех направлениях, если бы вы сократились до крошечного размера и стояли в этой точке.
Одним из значений является сферическое гармоническое представление света вокруг точки. Сферические гармоники представляют собой совокупность функций, определенных в сферической области, которые аналогичны синусоидальным волнам, которые колеблются определенное количество раз вокруг экватора и от полюса к полюсу на сфере.
Сферические гармоники могут быть использованы для создания плавного приближения с низким разрешением любой сферической функции путем масштабирования и суммирования некоторого количества сферических гармоник - обычно 4 (известных как линейные, первой степени или однополосный SH) или 9 ( называется квадратичной, второй степени или двухполосной SH). Это очень компактно, потому что вам нужно хранить только коэффициенты масштабирования. Например, для квадратичного SH с данными RGB вам нужно только 9 * 3 = 27 значений на пробу. Таким образом, SH делает очень компактное, но также обязательно очень мягкое и размытое представление света вокруг точки. Это подходит для рассеянного освещения и, возможно, зеркального с высокой шероховатостью.
На этом скриншоте из Технического блога Саймона показано множество зондов SH света, расположенных по всей сцене, каждый из которых показывает непрямое освещение, полученное в этот момент:
Другое распространенное в настоящее время значение «светового зонда» - это кубическая карта окружающей среды, уровни мипов которой предварительно размыты до разного предела, поэтому его можно использовать для зеркального освещения с различными уровнями шероховатости. Это изображение из блога Себа Лагард показывает основную идею:
Мипы с более высоким разрешением (влево) используются для полированных поверхностей, где вам нужно детализированное отраженное изображение. Справа уровни mip с более низким разрешением становятся все более размытыми и используются для отражений от более грубых поверхностей. В шейдере при выборке этой кубической карты вы можете рассчитать требуемый уровень мипов на основе шероховатости материала и воспользоваться преимуществами оборудования для трилинейной фильтрации.
Оба этих типа световых зондов используются в графике в реальном времени, чтобы приблизить косвенное освещение. В то время как прямое освещение может быть рассчитано в режиме реального времени (или, по крайней мере, хорошо аппроксимировано для площадного освещения), непрямое освещение обычно все еще запекается в автономном предварительном процессе из-за его сложности и вычислительных затрат.
Традиционно, результатом процесса выпечки будут световые карты, но световые карты работают только для рассеянного освещения в статической геометрии, и, кроме того, они занимают много памяти. Выпекание пучка световых зондов SH (вы можете позволить себе много из них, потому что они очень компактны), а также более редкое разбрызгивание световых зондов cubemap позволяет получать приличное рассеянное и зеркальное непрямое освещение как на статических, так и на динамических объектах. Они популярны сегодня в играх.