Kommentar fra 2023 - stop med at lide med 3ds Max, derfor. Følgende er den originale artikel

I denne lektion vil vi dykke ned i V-Rays vilde natur og analysere dens mest subtile indstillinger for at lære, hvordan man optimerer gengivelsen og får et billede af høj kvalitet på kortere tid.

Introduktion

---

Denne vejledning er designet til at dække og forklare hele processen med at optimere V-Ray-indstillinger for at producere gengivelser af høj kvalitet på kortere tid.

Der er ofte en del forvirring omkring begrebet V-Ray sampling, og hvad de "ideelle" indstillinger er. De fleste renderere opretter en "Universal V-Ray Settings", hvor de indstiller Image Sampler (Anti-Aliasing eller AA) Max subdives til en meget høj værdi, omkring 50 eller endda 100, og sænk derefter blot støjtærskelværdien indtil gengivelsen er ren nok og tænker, at dette er den bedste måde at opnå det optimale forhold mellem kvalitet og hastighed. Men med en lille forståelse af, hvad der er under motorhjelmen på V-Ray, og hvordan det rent faktisk fungerer, kan du få bedre billeder på kortere gengivelsestid. Metoden, som jeg vil beskrive i denne artikel, sammenlignet med den mest almindelige, som jeg beskrev ovenfor, kan i nogle scener spare din gengivelsestid med 3 til 13 gange.

Nå, lad os først se på nogle grundlæggende ting om, hvordan selve gengivelsen og V-Ray-sampling fungerer. Dernæst går vi videre til en specifik scene for at demonstrere, hvordan man optimerer gengivelsen, så den bliver hurtigere, bedre og skarpere. Derefter lærer vi at identificere de forskellige typer støj, der kan være i en scene. Og til sidst vil jeg vise dig en trin-for-trin procedure til at optimere enhver scene for at få den perfekte balance mellem kvalitet og hastighed.

Hvis du allerede ved, hvordan V-Ray virker, så klik her for at springe direkte til trin-for-trin optimeringsproceduren.

RAYTRACING (strålesporing)

---

Når gengivelsen begynder, skydes stråler fra kameraet ind i scenen for at indsamle information om geometrien i scenen, som vil være synlig på det endelige billede. Disse stråler er rettet væk fra kameraet og kaldes Primære stråler (Sommetider Camera Rays eller Eye Rays) og er konfigureret i Billedsampler (også kendt som Anti-Aliasing eller AA).

Mens den primære stråle skærer scenegeometrien, affyres yderligere stråler fra disse skæringspunkter ind i andre områder af scenen for at opnå information om belysning, skygger, indirekte belysning (GI), refleksioner, brydninger, subsurface scattering (SSS) osv. Disse yderligere stråler kaldes Sekundære stråler og konfigureret i V-Ray's DMC sampler.

Figur 1. Et forenklet raytracing-diagram: Primære stråler affyres fra kameraet ind i scenen, krydser objekter i scenen og spreder sekundære stråler til andre dele af scenen.

Fra nu af vil vi referere til "Stråler" som "Prøver", fordi formålet med en stråle (Ray) er at få information om "Sample"-scenen. Stråler = prøver.

For at forstå, hvad der sker i scenen, skal du frigive en masse primære og sekundære prøver. Jo flere Prøver, jo mere V-Ray modtager information om scenen, jo højere kvalitet vil renderingen være, og jo mindre vil den indeholde støj. Som du kan se, støj er årsagen til den manglende information om scenen. Hvis der er støj i scenen, så havde V-Ray ikke mulighed for at indsamle nok information om scenen. For at opsummere det: For at fjerne støj skal du give V-Ray mere information, og for at give rendereren flere oplysninger om scenen skal du gøre Samples-værdien større.

Antal primære prøver, reguleret af værdier Min underafdeling, Max underafdelinger, Og Farvetærskel i billedprøveindstillingerne. Antallet af sekundære prøver styres af værdien Underafdelinger individuelt i hver lyskilde, GI, materiale og indstillinger Støjgrænse DMC Sampler værdi. (Støjtærskel i Maya kaldes Adaptive Threshold)

Så lad os gentage de grundlæggende udtryk:

Ray = prøve

Primære prøver = prøver tilpasset af V-Ray's Image Sampler (også kendt som Anti-Aliasing eller AA), designet til at bestemme scenens geometri og indsamle information såsom teksturer, dybdeskarphed (DOF) og bevægelsessløring.

Sekundære prøver = prøver, der kan tilpasses af V-Ray's DMC Sampler, designet til at indsamle information om belysning, GI, skygger, refleksioner, brydninger og SSS

Støj = støj eller mangel på information

Underafdelinger = kvadratroden af det faktiske antal prøver. Underafdelinger^2 = prøver. Eksempel: 8 underafdelinger = 64 prøver. (8^2 = 64)

I denne øvelse ser vi på, hvordan man bedst bruger disse primære og sekundære prøver til at få et støjfrit billede på kort tid.

Definition PRØVEGENGIVELSESELEMENTET

---

SampleRate-gengivelseselementet er et af de vigtigste værktøjer, vi vil bruge til at optimere gengivelsen. Dette er V-Rays måde at vise os, hvad Image Sampler (AA) gør ved en bestemt pixel. Det gør den ved at markere hver pixel med en farve, der svarer til antallet af primære prøver (AA), den indeholder. Dette billede kan ses i SampleRate-gengivelseselementet)

*Blå farve betyder en lille mængde primære prøver (AA) i denne pixel.

*Grøn farve betyder det gennemsnitlige antal primære prøver (AA) i denne pixel.

*Rød farve betyder et stort antal primære prøver (AA) i denne pixel.

Figur 2. SampleRate-gengivelseselementet (til højre) viser, hvor mange primære prøver, der blev brugt i hver gengivelsespixel (venstre)

Så for en scene med Image Sampler (AA) 1 min og 10 maks. Subdivs (1 min og 100max primære prøver):

*Blå farve betyder 1 primære prøver (AA) i denne pixel.

*Grøn farve betyder 50 primære prøver (AA) i denne pixel.

*Rød farve betyder 100 primære prøver (AA) i denne pixel.

Og for en scene med Image Sampler (AA) 1 min og 100 maks. Subdivs (1 min og 10000 max primære prøver):

*Blå farve betyder 1 primære prøver (AA) i denne pixel.

*Grøn farve betyder 5000 primære prøver (AA) i denne pixel.

*Rød farve betyder 10.000 primære prøver (AA) i denne pixel.

Sceneeksempel - hvordan virker V-RAY?

---

I denne tutorial vil vi arbejde med en simpel scene bestående af: et plan med flere kugler på, flere forskellige simple materialer (inklusive diffus, blank refleksion, blank refraktion og SSS), to områdelys og en kuppellys med HDRI. GI aktiveret i Brute Force + Light Cache-tilstand. Du kan downloade denne fil Her.

Vi starter med grundlæggende gengivelsesindstillinger med følgende værdier:

• Billedsampler (AA) = 1 min og 8 maks. underafdelinger.
• Lys, GI og materialer alt sammen 8 underafdelinger.
• Støjtærskel s= 0.01.
• Vi lader også alle andre indstillinger stå som standard.

Figur 3. Grundlæggende gengivelse.
1 min og 8 maks. underafsnit = billedsampler (AA)
8 Subdivs = Lys, GI og alle materialer

Lad os nu se nærmere på, hvad der sker under en grundlæggende gengivelse. Gennem gengivelsesindstillingerne fortæller du på en måde gengivelsen:

"Jeg tillader dig at bruge op til 64 (8 underafsnit) primære prøver (AA) i hver pixel, så du forstår, hvad der sker der i scenen og ikke laver så meget støj, som støjtærsklen tillader... Men for hver af disse primære prøver kan du kun oprette 1 sekundær prøve for at forstå, hvad der er i form af lys, skygger, GI og materialer."

Du undrer dig måske: "Vent, bare en sekundær prøve til lys, GI og alle materialer? Ja du kører! Der skulle være 64 prøver (8 underafdelinger), specificerede vi ikke så mange?" Nå, det er vigtigt at bemærke, at IC'er (lys), GI'er og materialer har en værdi på 64 Samples (8 Subdives) hver - V-Ray dividerer denne værdi med AA Max Samples i din scene. På trods af værdien af 64 prøver for lys og materialer, skal du huske på, at denne værdi er divideret med værdien af AA Max = 64 prøver (8 underafdelinger), hvilket resulterer i kun én sekundær prøve for lys, GI og materialer. (64 sekundære prøver / 64 primære prøver = 1 sekundær prøve).

Grunden til, at V-Ray gør dette, er på grund af den interne formel, den har sat for at holde disse to værdier i balance. Udviklernes logik er som følger: Jo flere primære prøver, jo forholdsmæssigt færre sekundære prøver er nødvendige for at forstå, hvad der sker i scenen (vi vil snart se, at dette ikke altid er sandt). Denne balancegang mellem Image Sampler og DMC Sampler er måske ikke klar for dig i starten, men det er pointen. Takeaway er, at når du øger billedsamplerværdien (AA), forsøger V-Ray at kompensere ved proportionalt at reducere DMC-samplerværdien. Senere, hvis du ikke er faldet i søvn endnu, kan du vurdere DMC lommeregner, som er skrevet af forfatteren til denne artikel, som jeg så flittigt oversætter klokken 5:02 om morgenen, næsten uden at bruge en ordbog =) Takket være gymnastiksal nr. 32 i Ivanovo, hvor jeg modtog 8 engelsktimer om ugen.

Og så lad os vende tilbage til vores papegøjer:

V-Ray gengivet så cool, som den kunne, men jeg er foruroliget over det enorme antal røde pixels i SampleRate-gengivelseselementet). Dette er, hvad han fortæller os:

"Jeg kunne ikke finde ud af, hvad der skete i scenen, fordi du stærkt begrænsede mig i støjtærsklen. Jeg brugte primære prøver med kun én sekundær prøve i lang tid, men det gav mig ikke nok information om disse områder."

Hvis vi ser på gengivelsen, vil vi bemærke, at selvom objekterne (objekternes kanter) ser ret godt ud, er der stadig nogle støjende områder i billedet, hvor der er skygger og refleksioner. Vi har en støjende basegengivelse, og vi har to muligheder for at reducere støjen for at få den kvalitet, vi ønsker.

* Mulighed 1 - stigning AA Max underafdelinger - så V-Ray kan se scenen bedre, men igen med kun én sekundær prøve til lys, GI og materialer.

* Mulighed 2 - Forøg mængden Underafdelinger i materialer, belysning og GI. Bed V-Ray om at beholde antallet af primære prøver, men i stedet tillade den at bruge flere sekundære prøver.

Sceneeksempel - mulighed 1 - øger værdien af AA MAX SUBDIVS

---

Nå, lad os prøve først, på den måde, som skæve visualiseringsprogrammer normalt gør for at få en mindre støjende gengivelse.

• Vi øger Image Sampler (AA) 1 min & 100 maks. underafdelinger.
• Vi lader IP, GI og materialer være på 8 underafdelinger.
• Sænk støjgrænsen til 0.005 at fortælle V-Ray, at vi vil rendere uden støj.

Figur 4. Mulighed 1 - forøgelse af antallet af underafdelinger i AA Max
1 min og 100 maks. underafsnit = billedsampler (AA)
8 Underafdelinger = BC, GI og alle materialer
0,005 = Støjtærskel.

Lad os finde ud af, hvad der sker med disse indstillinger. Efter at have indstillet disse indstillinger fortæller vi V-Ray:

"Jeg tillader dig at bruge op til 10.000 (100 subdivs) primære prøver (AA) pr. pixel for at forstå, hvad der sker i scenen og minimere støjen så meget som muligt ved en given støjtærskel. Men for hver primær prøve kan du kun oprette én sekundær prøve for at forstå, hvad der er i scenen med lys, GI og materialer."

Det husker vi pga Hver IC, materiale og GI har 64 prøver (8 underafdelinger), V-Ray deler denne værdi med AA Max prøver. Selvom værdien er 64 prøver, er den divideret med AA Max 10.000 prøver (100 underafsnit), hvilket resulterer i et minimumsantal på kun én sekundær prøve for lys, GI og materialer. (64 sekundære prøver / 10000 primære prøver = 1 sekundær prøve).

V-ray afslutter gengivelsen af billedet og siger:

"Jeg kunne finde ud af alt, hvad der skete i scenen for kvaliteten og klarheden af det billede, du specificerede. Men for at teste scenen var jeg nogle steder nødt til at bruge så mange som 10.000 primære prøver med 1 sekundære prøver til lys, GI og materialer."

Vi ser på mulighed 1 og ser, at mængden af støj er faldet betydeligt i forhold til basisgengivelsen. Gengivelsestiden øget til 11 min. 44 mec (9,8 gange længere). Men vi har ingen støj. De fleste mennesker på dette tidspunkt vil tro, at dette er det bedste resultat, der kan opnås, og at det ligesom er klar.

Men hvad hvis vi ser på mulighed 2, som vi talte om tidligere? På trods af stigende AA Max Subdivs, hvad ville der ske, hvis vi i stedet øgede subdiv-værdierne i IS, GI og Materials. Lad os finde ud af det.

Sceneeksempel - mulighed 2 - forøgelse af antallet af underinddelinger i IS, GI og materialer

---

Lad os nu prøve noget nyt. Lad os indstille Primary Samples-værdien til, hvad den var i de grundlæggende indstillinger, men tilføje Secondary Samples.

• Vi forlader Image Sampler (AA) ved de grundlæggende indstillinger 1 min & 8 maks. underafdelinger.
• Vi øger antallet af underafdelinger i IP, GI og materialer til 80 Underafdelinger hver.
• Forlad støjtærskel 0.01

Figur 5. Mulighed 2 - entusiastisk antal underinddelinger i IS, GI og materialer.
1 min og 8 maks. underafsnit = billedsampler (AA)
80 underafdelinger = lys, GI og materialer hver.
0,01 = Støjtærskel.

Og så lad os se på, hvad der sker i den anden mulighed. Ved at indstille gengivelsesparametre som dette, fortæller du V-Ray:

"Jeg tillader dig at bruge op til 64 (8 underafdelinger) primære prøver (AA) pr. pixel for at forstå, hvad der er i scenen og op til 100 sekundære prøver."

Husk at GI, materialer og lys er 64.000 prøver (80 underafdelinger) hver. V-Ray deler automatisk hver af disse værdier baseret på AA Max Samples indstillet i din scene. Og trods 64.000 prøver er det opdelt i AA Max 64 prøver (8 underafdelinger) og kun 100 sekundære prøver for lys, GI og materialer (hver). Sekundære prøver / 64 primære prøver = 100 sekundære prøver).

V-Ray afslutter gengivelsen og siger:

"Jeg kunne fortælle, hvad der foregik i scenen baseret på det støjtærskelkvalitetsniveau, du indstillede. Faktisk var jeg det meste af tiden nødt til at bruge alle 64 primære prøver pr. pixel. Og 100 sekundære prøver til lys, materialer og GI."

Vi ser, at støjen er væk, men gengivelsestiden er steget med 4,5 gange (4m 38s) sammenlignet med basisgengivelsen.

Men hvis vi sammenligner med mulighed 1, ser vi, at mulighed 2 gav os renere resultater og gengivet 2,2 gange hurtigere.

Figur 06. Mulighed 1 til venstre og mulighed 2 til højre. Nedenfor er et billede forstørret 4 gange for bedre at se forskellen i støj.

Hvorfor det? Hvorfor er det bedre at øge DMC Sampler-indstillingerne (lys/GI/subdivs materialer) end at øge Sampler (AA)? Resultatet er hurtigere og renere gengivelse.

Sådan fungerer optimering

---

I basisgengivelsen ser vi, at objektets kanter ser godt ud, støjen er hovedsageligt i refleksioner og skygger. Hvis du husker, hvad vi lærte tidligere: "Primære prøver (AA) er lavet til at "sondere" scenens hovedgeometri, teksturer, DOF og bevægelsessløring i scenen. Hvorimod sekundære prøver "prober" GI, lys, materialer og skygger."

Og så for at slippe af med støjen er det ikke en let opgave at vælge mellem mulighed 1 og 2. Hvorfor bruge en skruetrækker til at udføre arbejdet som en hammer? Image Sampler (AA) har allerede gjort, hvad den var designet til at gøre - at gøre geometriske detaljer (objekternes kanter) rene og lydløse. Så i stedet for at skyde en masse ekstra Primary Samples (AA) ind i scenen for at fjerne støj, er det bedre at tilføje prøver til DMC Sampler (lys/GI/Material Subdivs), lad den gøre, hvad den er designet til - fjern støj i skyggerne, belysning, GI, refleksioner og brydninger. Her er vores svar!

Nu kan vi se, hvorfor "Universal V Ray Settings" på 1min og 100max AA generelt ikke vil være den mest effektive metode til at gengive en scene - faktisk var det aldrig tænkt som den mest effektive metode! V-Rays universelle indstillinger er designet til at gøre V-Ray tilgængelig og nem for brugere, der er ligeglade med optimering og ikke gider, hvordan V-Ray fungerer under motorhjelmen. Det er bare en måde at sætte V-Ray på autopilot. Dette giver brugeren mulighed for at kontrollere hele gengivelseskvaliteten ved kun at justere én parameter - støjtærsklen. Hvis der er for meget støj i renderingen, skal du blot sænke støjtærsklen, og V-Ray vil blive ved med at affyre Primary Samples (AA), indtil den endelig når støjtærsklen.

Men vi kan optimere mulighed 2 endnu mere! Fra 5 min 58 sek Før 4 min 53 sek. Med en lille stigning i støj.

Figur 07. Mulighed nr. 1. Til venstre, og Mulighed nr. 2 Gengivelsen er optimeret endnu mere - til højre. Gengivelseshastigheden steg med 2,7x!

Her er endnu et eksempel på optimering, denne gang mere fokuseret på scenepræstation.
Optimeret gengivelse (højre) siges at være næsten 35% hurtigere end de generiske gengivelsesindstillinger (venstre), mens den reducerer støj og forbedrer gengivelseskvaliteten. Læg også mærke til, hvordan reflekserne er blevet mere præcise - mærkbare på gulvet mod enden af gangen.

Figur 08. "Universal V Ray Settings" til venstre og optimeret gengivelse til højre.

Fortsættes…