2023 年评论 - 停止使用 3ds Max 受苦， 这就是为什么。 以下为文章原文

在本课中，我们将深入研究 V-Ray 的领域并分析其最微妙的设置，以便学习如何优化渲染并在更短的时间内获得高质量的图像。

介绍

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本教程旨在涵盖和解释优化 V-Ray 设置以在更短的时间内生成高质量渲染的整个过程。

人们常常对 V-Ray 采样这个术语以及什么是“理想”设置存在很多混淆。大多数渲染器都会创建“通用 V-Ray 设置”，其中将图像采样器（抗锯齿或 AA）最大细分设置为非常高的值，大约 50 甚至 100，然后简单地降低噪声阈值，直到渲染足够干净，认为这是实现最佳质量/速度比的最佳方式。但只要稍微了解一下 V-Ray 的原理及其实际工作原理，您就可以在更短的渲染时间内获得更好的图像。我在本文中描述的方法，与我上面描述的最常见的方法相比，在某些场景中可以节省渲染时间 3 到 13 倍。

好吧，首先让我们看一下有关渲染本身和 V-Ray 采样如何工作的一些基本知识。接下来，我们将转向一个特定的场景来演示如何优化渲染，使其更快、更好、更清晰。然后我们将学习识别场景中可能存在的不同类型的噪音。最后，我将向您展示优化任何场景的分步过程，以实现质量和速度之间的完美平衡。

如果您已经了解 V-Ray 的工作原理，请单击此处直接跳至分步优化过程。

RAYTRACING（光线追踪）

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渲染开始时，光线从相机射入场景，以收集有关场景中几何体的信息，这些信息将在最终图像中可见。这些光线远离相机，称为 初级射线 （有时 相机光线或眼睛光线）并配置在 图像采样器 （也称为抗锯齿或 AA）。

当主光线与场景几何体相交时，附加光线从这些相交点发射到场景的其他区域，以获得有关照明、阴影、间接照明 (GI)、反射、折射、次表面散射 (SSS) 等的信息。附加光线称为 二次射线 并在 V-Ray 中配置 DMC 采样器。

图 1. 简化的光线追踪图：主光线从摄像机发射到场景中，与场景中的对象相交，并将辅助光线传播到场景的其他部分。

从现在开始，我们将“光线”称为“样本”，因为光线（Ray）的目的是获取“样本”场景的信息。 射线=样本。

要了解场景中发生的情况，您需要发布一堆主要和次要样本。越多 样本，V-Ray 接收到的场景信息越多，相应地，渲染的质量就越高，包含的信息就越少 噪音。如你看到的， 噪音是导致场景信息缺乏的原因。如果场景中有噪音，那么 V-Ray 就没有机会收集有关场景的足够信息。 把它们加起来：要消除噪点，您需要为 V-Ray 提供更多信息，并为渲染器提供有关场景的更多信息，您需要增大 Samples 值。

初级样本数量，由数值调节 最小细分, 最大细分， 和 颜色阈值 在图像采样器选项中。二次样本的数量由该值控制 细分 每个光源、GI、材质和设置都单独 噪声阈值 DMC 采样器值。 （噪声阈值在Maya中称为自适应阈值）

那么，让我们重复一下基本术语：

射线 = 样本

主要样本 = 由 V-Ray 的图像采样器（也称为抗锯齿或 AA）定制的样本，旨在确定场景的几何形状并收集纹理、景深 (DOF) 和运动模糊等信息。

次要样本 = 可通过 V-Ray 的 DMC 采样器定制的样本，旨在收集有关光照、GI、阴影、反射、折射和 SSS 的信息

噪音=噪音或缺乏信息

细分 = 实际样本数的平方根。细分^2 = 样本。示例：8 个细分 = 64 个样本。 (8^2 = 64)

在本教程中，我们将了解如何最好地使用这些主要和次要样本在短时间内获得无噪声图像。

定义 采样渲染元素

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SampleRate 渲染元素是我们用来优化渲染的最重要的工具之一。这是 V-Ray 向我们展示图像采样器 (AA) 在特定像素上执行的操作的方式。它通过使用与其包含的主要样本 (AA) 数量相对应的颜色来标记每个像素来实现此目的。该图像可以在 SampleRate 渲染元素中查看）

*蓝色表示该像素中有少量初级样本 (AA)。

*绿色表示该像素中初级样本 (AA) 的平均数量。

*红色表示该像素中有大量初级样本 (AA)。

图 2. SampleRate 渲染元素（右）显示每个渲染像素中使用了多少个主样本（左）

因此，对于图像采样器 (AA) 1 分钟和 10 个最大细分（1 分钟和 100 个最大主样本）的场景：

*蓝色表示该像素中有 1 个主要样本 (AA)。

*绿色表示该像素中有 50 个主要样本 (AA)。

*红色表示该像素中有 100 个主要样本 (AA)。

并且，对于图像采样器 (AA) 1 分钟和 100 个最大细分（1 分钟和 10000 个最大主样本）的场景：

*蓝色表示该像素中有 1 个主要样本 (AA)。

*绿色表示该像素中有 5000 个主要样本 (AA)。

*红色表示该像素中有 10000 个主要样本 (AA)。

场景示例 - V-RAY 如何工作？

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在本教程中，我们将使用一个简单的场景，其中包括：一个带有多个球体的平面、几种不同的简单材质（包括漫反射、光泽反射、光泽折射和 SSS）、两个区域灯和一个带有 HDRI 的圆顶灯。 GI 在 Brute Force + Light Cache 模式下启用。您可以下载这个文件 这里.

我们将从具有以下值的基本渲染设置开始：

• 图像采样器 (AA) = 1 分钟和 8 最大细分.
• 灯光、GI 和材质全部 8 个细分.
• 噪声阈值 s= 0.01.
• 我们还将所有其他设置保留为默认值。

图 3. 基本渲染。
1 分钟和 8 最大细分 = 图像采样器 (AA)
8 个细分 = 灯光、GI 和所有材质

现在让我们仔细看看基本渲染过程中发生的情况。通过渲染设置，您可以告诉渲染：

“我允许您在每个像素中使用最多 64 个（8 个细分）主要样本 (AA)，以便您了解场景中发生的情况，并且不会产生噪声阈值允许的那么多噪声......但是对于每个在这些主要样本中，您只能创建 1 个辅助样本来了解光线、阴影、GI 和材质方面的内容。”

您可能想知道：“等等，只有一个用于灯光、GI 和所有材质的二级样本？是的，你开车！应该有 64 个样本（8 个细分），我们不是指定了那么多吗？”嗯，值得注意的是，IC（灯光）、GI 和材质各自具有 64 个样本（8 个细分）的值 - V-Ray 将此值除以场景中的 AA 最大样本。 尽管灯光和材质的值为 64 个样本，但您应该记住，该值除以 AA Max = 64 个样本（8 个细分）的值，结果仅产生一个灯光、GI 和材质的辅助样本。 （64 个二级样本 / 64 个一级样本 = 1 个二级样本）。

V-Ray 之所以这样做，是因为它设置了内部公式来保持这两个值的平衡。开发人员的逻辑如下：主要样本越多，了解场景中发生的情况所需的辅助样本就越少（我们很快就会发现这并不总是正确的）。 Image Sampler 和 DMC Sampler 之间的这种平衡行为一开始您可能不太清楚，但这就是重点。结论是，当您增加图像采样器 (AA) 值时，V-Ray 会尝试通过按比例减小 DMC 采样器值来进行补偿。稍后如果你还没睡的话可以评价 DMC计算器，这是本文作者写的，我在早上5点02分勤奋翻译，几乎没有使用字典=）感谢伊万诺沃32号体育馆，在那里我每周上8节英语课。

那么，让我们回到我们的鹦鹉：

V-Ray 渲染得尽可能酷，但我对 SampleRate 渲染元素中大量的红色像素感到震惊）。这是他告诉我们的：

“我无法弄清楚场景中发生了什么，因为你严重限制了我的噪音阈值。我很长一段时间只使用初级样品和一个次级样品，但它没有给我提供有关这些领域的足够信息。”

如果我们查看渲染，我们会注意到虽然对象（对象的边缘）看起来相当不错，但图像中仍然存在一些有阴影和反射的噪点区域。我们有一个嘈杂的基础渲染，我们有两个选项来减少噪音以获得我们想要的质量。

* 选项 1 - 增加 AA 最大细分 - 这样 V-Ray 可以更好地看到场景，但同样只有一个用于灯光、GI 和材质的辅助样本。

* 选项 2 - 增加数量 材质、光照和 GI 方面的细分。 告诉 V-Ray 保留主要样本的数量，但允许它使用更多次要样本。

场景示例 - 选项 1 - 增加 AA MAX SUBDIVS 的值

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好吧，让我们先尝试一下，就像弯曲的可视化工具通常所做的那样，以获得噪音较小的渲染。

• 我们增加图像采样器（AA） 1分钟 & 最多 100 个细分.
• 我们将知识产权、地理标志和材料留在 8 个细分.
• 将噪声阈值降低至 0.005 告诉 V-Ray 我们想要无噪音渲染。

图 4. 选项 1 - 增加 AA Max 中的细分数量
1 分钟和 100 最大细分 = 图像采样器 (AA)
8 个细分 = BC、GI 和所有材料
0.005 = 噪声阈值。

让我们弄清楚这些设置会发生什么。设置完这些设置后，我们告诉 V-Ray：

“我允许您对每个像素使用最多 10,000 个（100 个细分）主要样本 (AA)，以了解场景中发生的情况，并在给定的噪声阈值下尽可能减少噪声。但是，对于每个主要样本，您只能创建一个辅助样本，以便了解场景中的光线、GI 和材质。”

我们记得那是因为每个 IC、材质和 GI 有 64 个样本（8 个细分），V-Ray 将此值除以 AA 最大样本。尽管该值为 64 个样本，但除以 AA 最大 10,000 个样本（100 个细分）后，灯光、GI 和材质的最小数量仅为一个辅助样本。 （64 个二级样本 / 10000 个一级样本 = 1 个二级样本）。

V-ray 完成图像渲染并显示：

“我可以根据您指定的图片质量和清晰度了解场景中发生的一切。但为了测试场景，在某些地方我必须使用多达 10,000 个初级样本和 1 个次级样本来处理灯光、GI 和材质。”

我们查看选项 1，发现与基础渲染相比，噪点量显着减少。渲染时间增加至 11 分钟 44 mec（延长了 9.8 倍）。但我们没有噪音。大多数人此时会认为这是可以获得的最佳结果，并且已经准备好了。

但是如果我们看看我们之前讨论过的选项 2 呢？尽管增加了 AA Max Subdivs，但如果我们增加 IS、GI 和 Materials 中的细分值，会发生什么情况。让我们来看看吧。

场景示例-选项2-增加IS、GI和材质的细分数量

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现在让我们尝试一些新的东西。让我们将“主要样本”值设置为基本设置中的值，但添加“次要样本”。

• 我们将图像采样器 (AA) 保留为基本设置 1分钟 & 8最大细分.
• 我们增加了IP、GI和材料的细分数量，以 80 细分 每一个。
• 离开噪音阈值 0.01

图 5. 选项 2 - IS、GI 和材料方面的大量细分。
1 分钟和 8 最大细分 = 图像采样器 (AA)
80 个细分 = 每个细分为灯光、GI 和材质。
0.01 = 噪声阈值。

那么，让我们看看第二个选项会发生什么。通过像这样设置渲染参数，您可以告诉 V-Ray：

“我允许您使用每个像素最多 64 个（8 个细分）主要样本 (AA) 来了解场景中的内容，以及最多 100 个辅助样本。”

请记住，GI、材质和光线各有 64,000 个样本（80 个细分）。 V-Ray 根据场景中设置的 AA Max Samples 自动划分每个值。尽管有 64,000 个样本，但它分为 AA Max 64 个样本（8 个细分），并且只有 100 个用于灯光、GI 和材质的二级样本（各）。二级样本 / 64 个一级样本 = 100 个二级样本）。

V-Ray 完成渲染并说道：

“我可以根据您设置的噪声阈值质量水平判断场景中发生了什么。事实上，大多数时候，我必须使用每个像素的全部 64 个主要样本。以及 100 个关于光、材料和 GI 的二级样本。”

我们看到噪点消失了，但与基础渲染相比，渲染时间增加了 4.5 倍（4m 38s）。

但如果我们与选项 1 进行比较，我们会发现选项 2 为我们提供了更清晰的结果，并且渲染速度提高了 2.2 倍。

图 06. 左侧为选项 1，右侧为选项 2。下面是放大 4 倍的图像，以便更好地看到噪点的差异。

这是为什么？ 为什么增加 DMC 采样器设置（灯光/GI/细分材质）比增加采样器 (AA) 更好？结果是更快、更清晰的渲染。

优化如何运作

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在基础渲染中，我们看到物体的边缘看起来不错，噪点主要存在于反射和阴影中。如果您还记得我们之前教过的内容：“初级样本 (AA) 用于“探测”场景中的主要几何形状、纹理、DOF 和运动模糊。而二次样本则“探测”GI、光线、材质和阴影。”

因此，要消除噪音，在选项 1 和选项 2 之间进行选择并不是一件容易的事。为什么要用螺丝刀来完成锤子的工作？图像采样器 (AA) 已经完成了它的设计目标 - 使几何细节（对象的边缘）干净而安静。因此，与其向场景中拍摄一堆额外的主要样本 (AA) 来消除噪点，不如将样本添加到 DMC 采样器（灯光/GI/材质细分）中，让它执行其设计目的 - 消除噪点在阴影、光照、GI、反射和折射中。这是我们的答案！

现在我们可以明白为什么 1 分钟和 100 最大 AA 的“通用 V 射线设置”通常不是渲染场景的最有效方法 - 事实上，它从来就不是最有效的方法！ V-Ray 的通用设置旨在让不关心优化且不关心 V-Ray 幕后工作方式的用户轻松访问 V-Ray。这只是让 V-Ray 处于自动驾驶状态的一种方法。这使得用户可以通过调整一个参数（噪声阈值）来控制整个渲染质量。如果渲染中的噪点太多，只需降低噪点阈值，V-Ray 将继续发射主样本 (AA)，直到最终达到噪点阈值。

但我们还可以进一步优化选项 2！从 5分58秒 前 4分53秒。 随着噪音的轻微增加。

图 07. 选项 1。在左侧，选项 2 渲染得到了进一步优化 - 在右侧。渲染速度提升 2.7 倍！

这是另一个优化示例，这次更关注场景性能。
优化渲染（右）据说比通用渲染设置（左）快了近 35%，同时减少了噪点并提高了渲染质量。还要注意反射如何变得更加准确 - 在走廊尽头的地板上很明显。

图 08. 左侧为“通用 V Ray 设置”，右侧为优化渲染。

待续…