Kommentar aus dem Jahr 2023 – Hören Sie auf zu leiden mit 3ds Max, deshalb. Das Folgende ist der Originalartikel

In dieser Lektion tauchen wir in die Wildnis von V-Ray ein und analysieren seine subtilsten Einstellungen, um zu lernen, wie wir das Rendering optimieren und in kürzerer Zeit ein qualitativ hochwertiges Bild erhalten.

Einführung

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Dieses Tutorial soll den gesamten Prozess der Optimierung der V-Ray-Einstellungen abdecken und erklären, um qualitativ hochwertige Renderings in kürzerer Zeit zu erstellen.

Über den Begriff „V-Ray-Sampling“ und die „idealen“ Einstellungen herrscht häufig große Verwirrung. Die meisten Renderer erstellen „Universelle V-Ray-Einstellungen“, in denen sie die maximalen Subdives des Image Sampler (Anti-Aliasing oder AA) auf einen sehr hohen Wert einstellen, etwa 50 oder sogar 100, und dann einfach den Rauschschwellenwert bis zum Rendern senken sauber genug ist, da ich der Meinung bin, dass dies der beste Weg ist, um das optimale Verhältnis von Qualität und Geschwindigkeit zu erreichen. Aber mit ein wenig Verständnis dafür, was sich unter der Haube von V-Ray verbirgt und wie es tatsächlich funktioniert, können Sie bessere Bilder in kürzerer Renderzeit erhalten. Die Methode, die ich in diesem Artikel beschreibe, kann im Vergleich zu der gebräuchlichsten, die ich oben beschrieben habe, in einigen Szenen Ihre Renderzeit um das 3- bis 13-fache einsparen.

Schauen wir uns zunächst einige grundlegende Dinge an, wie das Rendern selbst und das V-Ray-Sampling funktionieren. Als nächstes gehen wir zu einer bestimmten Szene über, um zu zeigen, wie wir das Rendering optimieren können, um schneller, besser und schärfer zu sein. Dann lernen wir, die verschiedenen Arten von Geräuschen zu identifizieren, die in einer Szene auftreten können. Und am Ende zeige ich Ihnen eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Optimierung jeder Szene, um die perfekte Balance zwischen Qualität und Geschwindigkeit zu erreichen.

Wenn Sie bereits wissen, wie V-Ray funktioniert, klicken Sie hier, um direkt zum schrittweisen Optimierungsverfahren zu gelangen.

RAYTRACING (Raytracing)

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Wenn das Rendern beginnt, werden Strahlen von der Kamera in die Szene geschossen, um Informationen über die Geometrie in der Szene zu sammeln, die im endgültigen Bild sichtbar sind. Diese Strahlen werden von der Kamera weggerichtet und aufgerufen Primärstrahlen (Manchmal Kamerastrahlen oder Augenstrahlen) und werden in konfiguriert Bild-Sampler (auch bekannt als Anti-Aliasing oder AA).

Während der Primärstrahl die Szenengeometrie schneidet, werden von diesen Schnittpunkten zusätzliche Strahlen in andere Bereiche der Szene abgefeuert, um Informationen über Beleuchtung, Schatten, indirekte Beleuchtung (GI), Reflexionen, Brechungen, Streuung unter der Oberfläche (SSS) usw. zu erhalten. Diese zusätzliche Strahlen werden aufgerufen Sekundärstrahlen und in V-Ray's konfiguriert DMC-Sampler.

Abbildung 1. Ein vereinfachtes Raytracing-Diagramm: Primärstrahlen werden von der Kamera in die Szene abgefeuert, kreuzen sich mit Objekten in der Szene und breiten Sekundärstrahlen auf andere Teile der Szene aus.

Von nun an werden wir „Rays“ als „Samples“ bezeichnen, da der Zweck eines Rays (Ray) darin besteht, Informationen über die „Sample“-Szene zu erhalten. Strahlen = Proben.

Um zu verstehen, was in der Szene passiert, müssen Sie eine Reihe primärer und sekundärer Samples veröffentlichen. Je mehr Je mehr Samples V-Ray über die Szene erhält, desto höher ist die Qualität des Renderings und desto weniger enthält es Lärm. Wie du sehen kannst, Lärm ist der Grund für den Mangel an Informationen über die Szene. Wenn in der Szene Rauschen auftritt, hatte V-Ray nicht die Möglichkeit, genügend Informationen über die Szene zu sammeln. Etwas zusammenfassen: Um Rauschen zu entfernen, müssen Sie V-Ray mehr Informationen geben, und um dem Renderer mehr Informationen über die Szene zu geben, müssen Sie den Samples-Wert erhöhen.

Anzahl der Primärproben, geregelt durch Werte Min. Unterteilungen, Max. Unterteilungen, Und Farbschwelle in den Image Sampler-Optionen. Die Anzahl der Sekundärproben wird durch den Wert gesteuert Unterabteilungen individuell für jede Lichtquelle, jeden GI, jedes Material und jede Einstellung Lärmschwelle DMC Sampler-Wert. (Die Lärmschwelle wird in Maya als adaptive Schwelle bezeichnet.)

Wiederholen wir also die Grundbegriffe:

Strahl = Probe

Primäre Samples = vom Image Sampler von V-Ray angepasste Samples (auch bekannt als Anti-Aliasing oder AA), die dazu dienen, die Geometrie der Szene zu bestimmen und Informationen wie Texturen, Tiefenschärfe (DOF) und Bewegungsunschärfe zu sammeln.

Sekundäre Proben = Proben, die mit dem DMC Sampler von V-Ray anpassbar sind und zum Sammeln von Informationen über Beleuchtung, GI, Schatten, Reflexionen, Brechungen und SSS entwickelt wurden

Lärm = Lärm oder Informationsmangel

Subdivs = Quadratwurzel der tatsächlichen Anzahl von Samples. Subdivs^2 = Beispiele. Beispiel: 8 Subdivs = 64 Samples. (8^2 = 64)

In diesem Tutorial schauen wir uns an, wie man diese primären und sekundären Samples am besten nutzt, um in kurzer Zeit ein rauschfreies Bild zu erhalten.

Definition DAS SAMPLERATE-RENDER-ELEMENT

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Das SampleRate-Renderelement ist eines der wichtigsten Tools, die wir zur Optimierung des Renderings verwenden werden. Auf diese Weise zeigt uns V-Ray, was der Image Sampler (AA) bei einem bestimmten Pixel macht. Dazu wird jedes Pixel mit einer Farbe markiert, die der Anzahl der darin enthaltenen Primärproben (AA) entspricht. Dieses Bild kann im SampleRate-Renderelement angezeigt werden)

*Blaue Farbe bedeutet eine kleine Menge an Primärproben (AA) in diesem Pixel.

*Grüne Farbe bedeutet die durchschnittliche Anzahl der Primärproben (AA) in diesem Pixel.

*Rote Farbe bedeutet eine große Anzahl an Primärproben (AA) in diesem Pixel.

Abbildung 2. Das SampleRate-Renderelement (rechts) zeigt, wie viele primäre Samples in jedem Renderpixel verwendet wurden (links)

Für eine Szene mit Image Sampler (AA) 1 Minute und maximal 10 Unterteilungen (1 Minute und maximal 100 Primärproben):

*Blaue Farbe bedeutet 1 Primärprobe (AA) in diesem Pixel.

*Grüne Farbe bedeutet 50 Primärproben (AA) in diesem Pixel.

*Rote Farbe bedeutet 100 Primärproben (AA) in diesem Pixel.

Und für eine Szene mit Image Sampler (AA) 1 Minute und maximal 100 Unterteilungen (1 Minute und maximal 10.000 Primärproben):

*Blaue Farbe bedeutet 1 Primärprobe (AA) in diesem Pixel.

*Grüne Farbe bedeutet 5000 Primärproben (AA) in diesem Pixel.

*Rote Farbe bedeutet 10.000 Primärproben (AA) in diesem Pixel.

Szenenbeispiel – wie funktioniert V-RAY?

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In diesem Tutorial arbeiten wir mit einer einfachen Szene, bestehend aus: einer Ebene mit mehreren Kugeln darauf, mehreren verschiedenen einfachen Materialien (einschließlich diffuser, glänzender Reflexion, glänzender Brechung und SSS), zwei Flächenlichtern und einer Lichtkuppel mit HDRI. GI im Brute Force + Light Cache-Modus aktiviert. Sie können diese Datei herunterladen Hier.

Wir beginnen mit den grundlegenden Rendereinstellungen mit den folgenden Werten:

• Bildsampler (AA) = 1 Min. und 8 Max. Unterteilungen.
• Lichter, GI und Materialien 8 Unterabteilungen.
• Rauschschwelle s= 0.01.
• Auch alle anderen Einstellungen belassen wir auf den Standardeinstellungen.

Abbildung 3. Grundlegendes Rendering.
1 Min. und 8 Max. Unterteilungen = Image Sampler (AA)
8 Untergruppen = Lichter, GI und alle Materialien

Schauen wir uns nun genauer an, was während eines einfachen Renderns passiert. Durch die Rendereinstellungen teilen Sie dem Renderer gewissermaßen mit:

„Ich erlaube Ihnen, bis zu 64 (8 Subdivs) Primary Samples (AA) in jedem Pixel zu verwenden, damit Sie verstehen, was dort in der Szene passiert, und nicht so viel Rauschen machen, wie es der Rauschschwellenwert zulässt … Aber für jeden.“ Von diesen Primärproben können Sie nur eine Sekundärprobe erstellen, um zu verstehen, was in Bezug auf Licht, Schatten, GI und Materialien vorhanden ist.“

Sie fragen sich vielleicht: „Moment mal, nur eine Sekundärprobe für Licht, GI und alle Materialien?“ Ja, du fährst! Es sollten 64 Samples (8 Subdivs) sein, haben wir nicht so viele angegeben?“ Nun, es ist wichtig zu beachten, dass ICs (Lichter), GIs und Materialien einen Wert von jeweils 64 Samples (8 Subdives) haben – V-Ray dividiert diesen Wert durch die AA Max Samples in Ihrer Szene. Trotz des Werts von 64 Samples für Lichter und Materialien sollten Sie bedenken, dass dieser Wert durch den Wert von AA Max = 64 Samples (8 Subdivs) dividiert wird, was zu nur einem sekundären Sample für Lichter, GI und Materialien führt. (64 Sekundärproben / 64 Primärproben = 1 Sekundärprobe).

Der Grund, warum V-Ray dies tut, liegt in der internen Formel, die es festgelegt hat, um diese beiden Werte im Gleichgewicht zu halten. Die Logik der Entwickler lautet wie folgt: Je mehr Primärproben, desto weniger Sekundärproben sind proportional erforderlich, um zu verstehen, was in der Szene passiert (wir werden bald sehen, dass dies nicht immer der Fall ist). Dieser Spagat zwischen Image Sampler und DMC Sampler ist Ihnen vielleicht zunächst nicht klar, aber genau darum geht es. Die Erkenntnis ist, dass V-Ray versucht, dies zu kompensieren, indem V-Ray den DMC-Sampler-Wert proportional verringert, wenn Sie den Image Sampler (AA)-Wert erhöhen. Später, wenn Sie noch nicht eingeschlafen sind, können Sie eine Bewertung vornehmen DMC-Rechner, das vom Autor dieses Artikels geschrieben wurde und den ich um 5:02 Uhr morgens so fleißig übersetze, fast ohne ein Wörterbuch zu benutzen =) Danke an das Gymnasium Nr. 32 in Ivanovo, wo ich 8 Englischstunden pro Woche erhielt.

Kehren wir also zu unseren Papageien zurück:

V-Ray wurde so cool wie möglich gerendert, aber ich bin beunruhigt über die große Anzahl roter Pixel im SampleRate-Renderelement. Das sagt er uns:

„Ich konnte nicht herausfinden, was in der Szene passierte, weil Sie mich in der Geräuschschwelle stark eingeschränkt haben. Ich habe lange Zeit Primärproben mit nur einer Sekundärprobe verwendet, aber es lieferte mir nicht genügend Informationen über diese Bereiche.“

Wenn wir uns das Rendering ansehen, werden wir feststellen, dass die Objekte (die Kanten von Objekten) zwar ziemlich gut aussehen, es aber immer noch einige verrauschte Bereiche im Bild gibt, in denen es Schatten und Reflexionen gibt. Wir haben ein verrauschtes Basisrendering und haben zwei Möglichkeiten, das Rauschen zu reduzieren, um die gewünschte Qualität zu erzielen.

* Option 1 – Erhöhung AA Max-Unterabteilungen – damit V-Ray die Szene besser sehen kann, aber wiederum mit nur einem sekundären Sample für Licht, GI und Materialien.

* Option 2 – Menge erhöhen Unterteilungen in Materialien, Beleuchtung und GI. Weisen Sie V-Ray an, die Anzahl der Primärproben beizubehalten, erlauben Sie ihm jedoch stattdessen, mehr Sekundärproben zu verwenden.

Szenenbeispiel – Option 1 – Erhöhen des Werts von AA MAX SUBDIVS

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Nun, versuchen wir es zunächst auf die Art und Weise, wie es bei krummen Visualizern normalerweise der Fall ist, um ein weniger verrauschtes Rendering zu erzielen.

• Wir erhöhen Image Sampler (AA) 1 Minute & Maximal 100 Unterteilungen.
• Wir belassen IP, GI und Materialien 8 Unterabteilungen.
• Senken Sie den Rauschschwellenwert auf 0.005 um V-Ray mitzuteilen, dass wir ohne Rauschen rendern möchten.

Abbildung 4. Option 1 – Erhöhung der Anzahl der Unterteilungen in AA Max
1 Min. und 100 Max. Unterteilungen = Image Sampler (AA)
8 Unterabteilungen = BC, GI und alle Materialien
0,005 = Rauschschwelle.

Lassen Sie uns herausfinden, was mit diesen Einstellungen passiert. Nachdem wir diese Einstellungen vorgenommen haben, sagen wir V-Ray:

„Ich erlaube Ihnen, bis zu 10.000 (100 Unterteilungen) Primärproben (AA) pro Pixel zu verwenden, um zu verstehen, was in der Szene passiert, und um das Rauschen bei einem bestimmten Rauschschwellenwert so weit wie möglich zu minimieren. Aber für jedes primäre Sample können Sie nur ein sekundäres Sample erstellen, um zu verstehen, was sich in der Szene mit Licht, GI und Materialien befindet.“

Wir erinnern uns daran, weil Jeder IC, jedes Material und jeder GI verfügt über 64 Samples (8 Subdivs). V-Ray dividiert diesen Wert durch AA Max Samples. Obwohl der Wert 64 Samples beträgt, wird er durch AA Max 10.000 Samples (100 Subdivs) geteilt, was zu einer minimalen Anzahl von nur einem sekundären Sample für Lichter, GI und Materialien führt. (64 Sekundärproben / 10000 Primärproben = 1 Sekundärprobe).

V-ray beendet das Rendern des Bildes und sagt:

„Durch die von Ihnen angegebene Qualität und Klarheit des Bildes konnte ich alles herausfinden, was in der Szene passierte. Aber um die Szene zu testen, musste ich an manchen Stellen bis zu 10.000 Primärproben mit 1 Sekundärprobe für Licht, GI und Materialien verwenden.“

Wir schauen uns Option 1 an und stellen fest, dass das Rauschen im Vergleich zum Basisrendering deutlich zurückgegangen ist. Die Renderzeit wurde auf 11 Minuten und 44 Millionen Sekunden erhöht (9,8-mal länger). Aber wir haben keinen Lärm. Die meisten Leute werden zu diesem Zeitpunkt denken, dass dies das beste Ergebnis ist, das erzielt werden kann, und dass es sozusagen fertig ist.

Was aber, wenn wir uns Option 2 ansehen, über die wir zuvor gesprochen haben? Was würde trotz der Erhöhung der AA Max Subdivs passieren, wenn wir stattdessen die Subdiv-Werte in IS, GI und Materials erhöhen würden? Lass es uns herausfinden.

Szenenbeispiel – Option 2 – Erhöhung der Anzahl der Unterteilungen in IS, GI und Materialien

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Jetzt lasst uns etwas Neues ausprobieren. Lassen Sie uns den Wert „Primary Samples“ auf den Wert in den Grundeinstellungen setzen, aber Secondary Samples hinzufügen.

• Wir belassen Image Sampler (AA) in den Grundeinstellungen 1 Minute & 8max Subdivs.
• Wir erhöhen die Anzahl der Unterteilungen in IP, GI und Materialien auf 80 Unterteilungen jeden.
• Belassen Sie die Lärmschwelle 0.01

Abbildung 5. Option 2 – begeisterte Anzahl von Unterteilungen in IS, GI und Materialien.
1 Min. und 8 Max. Unterteilungen = Image Sampler (AA)
Jeweils 80 Untergruppen = Lichter, GI und Materialien.
0,01 = Rauschschwelle.

Schauen wir uns also an, was bei der zweiten Option passiert. Indem Sie Renderparameter wie diese festlegen, teilen Sie V-Ray Folgendes mit:

„Ich erlaube Ihnen, bis zu 64 (8 Unterteilungen) Primärproben (AA) pro Pixel zu verwenden, um zu verstehen, was sich in der Szene befindet, und bis zu 100 Sekundärproben.“

Denken Sie daran, dass GI, Materialien und Licht jeweils 64.000 Proben (80 Unterteilungen) umfassen. V-Ray teilt jeden dieser Werte automatisch basierend auf den in Ihrer Szene festgelegten AA Max Samples. Und trotz 64.000 Proben ist es in AA maximal 64 Proben (8 Unterteilungen) und nur 100 sekundäre Proben für Lichter, GI und Materialien (jeweils) unterteilt. Sekundärproben / 64 Primärproben = 100 Sekundärproben).

V-Ray beendet das Rendern und sagt:

„Anhand der von Ihnen eingestellten Rauschschwellenqualität konnte ich erkennen, was in der Szene vor sich ging. Tatsächlich musste ich die meiste Zeit alle 64 Primärproben pro Pixel verwenden. Und 100 Sekundärproben für Licht, Materialien und GI.“

Wir sehen, dass das Rauschen verschwunden ist, aber die Renderzeit hat sich im Vergleich zum Basisrendering um das 4,5-fache (4 Minuten und 38 Sekunden) erhöht.

Wenn wir jedoch mit Option 1 vergleichen, sehen wir, dass Option 2 sauberere Ergebnisse lieferte und 2,2-mal schneller gerendert wurde.

Abbildung 06. Option 1 links und Option 2 rechts. Unten sehen Sie ein vierfach vergrößertes Bild, um den Unterschied im Rauschen besser erkennen zu können.

Warum so? Warum ist es besser, die DMC-Sampler-Einstellungen (Lichter/GI/Subdivs-Materialien) zu erhöhen, als den Sampler (AA) zu erhöhen? Das Ergebnis ist ein schnelleres und saubereres Rendering.

Wie Optimierung funktioniert

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Im Basisrender sehen wir, dass die Kanten des Objekts gut aussehen, das Rauschen besteht hauptsächlich aus Reflexionen und Schatten. Wenn Sie sich erinnern, was wir zuvor gelehrt haben: „Primäre Samples (AA) werden erstellt, um die Hauptgeometrie der Szene, Texturen, DOF und Bewegungsunschärfe in der Szene zu „untersuchen“. Sekundäre Proben hingegen „untersuchen“ GI, Licht, Materialien und Schatten.“

Um den Lärm loszuwerden, ist die Wahl zwischen Option 1 und 2 keine leichte Aufgabe. Warum einen Schraubenzieher anstelle eines Hammers verwenden? Image Sampler (AA) hat bereits das getan, wofür es entwickelt wurde: geometrische Details (die Kanten von Objekten) sauber und geräuschlos darzustellen. Anstatt also eine Reihe zusätzlicher Primär-Samples (AA) in die Szene zu schießen, um Rauschen zu entfernen, ist es besser, Samples zum DMC-Sampler (Lichter/GI/Material-Unterdivs) hinzuzufügen und ihn das tun zu lassen, wofür er entwickelt wurde – Rauschen entfernen in den Schatten, Beleuchtung, GI, Reflexionen und Brechungen. Hier ist unsere Antwort!

Jetzt können wir sehen, warum die „Universal V Ray Settings“ von 1 Minute und 100 Max AA im Allgemeinen nicht die effizienteste Methode zum Rendern einer Szene sind – tatsächlich war es nie beabsichtigt, die effizienteste Methode zu sein! Die universellen Einstellungen von V-Ray wurden entwickelt, um V-Ray für Benutzer zugänglich und einfach zu machen, denen die Optimierung egal ist und die sich nicht darum kümmern, wie V-Ray unter der Haube funktioniert. Es ist nur eine Möglichkeit, V-Ray auf Autopilot zu stellen. Dadurch kann der Benutzer die gesamte Rendering-Qualität steuern, indem er nur einen Parameter anpasst – den Rauschschwellenwert. Wenn im Rendering zu viel Rauschen vorhanden ist, senken Sie einfach den Rauschschwellenwert, und V-Ray feuert weiterhin Primärproben (AA) ab, bis schließlich der Rauschschwellenwert erreicht wird.

Aber wir können Option 2 noch weiter optimieren! Aus 5 Minuten und 58 Sekunden Vor 4 Min. 53 Sek. Mit leichtem Anstieg des Geräuschpegels.

Abbildung 07. Option Nr. 1. Links und Option Nr. 2 Das Rendering wird noch weiter optimiert - rechts. Die Rendering-Geschwindigkeit wurde um das 2,7-fache erhöht!

Hier ist ein weiteres Optimierungsbeispiel, das sich dieses Mal stärker auf die Szenenleistung konzentriert.
Das optimierte Rendering (rechts) soll fast 35% schneller sein als die generischen Rendering-Einstellungen (links), während gleichzeitig das Rauschen reduziert und die Rendering-Qualität verbessert wird. Beachten Sie auch, dass die Reflexionen genauer geworden sind – erkennbar am Boden am Ende des Korridors.

Abbildung 08. „Universal V Ray Settings“ links und optimiertes Rendering rechts.

Fortsetzung folgt…