Commentaire de 2023 - arrêtez de souffrir avec 3ds Max, Voilà pourquoi. Ce qui suit est l'article original

Dans cette leçon, nous allons plonger dans les profondeurs de V-Ray et analyser ses paramètres les plus subtils afin d'apprendre à optimiser le rendu et à obtenir une image de haute qualité en moins de temps.

Introduction

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Ce didacticiel est conçu pour couvrir et expliquer l'ensemble du processus d'optimisation des paramètres de V-Ray afin de produire des rendus de haute qualité en moins de temps.

Il y a souvent beaucoup de confusion autour du terme d’échantillonnage V-Ray et de ce que sont les réglages « idéaux ». La plupart des moteurs de rendu créent des « Paramètres universels V-Ray » dans lesquels ils définissent les subdives maximales de l'échantillonneur d'images (Anti-Aliasing ou AA) à une valeur très élevée, environ 50 ou même 100, puis abaissent simplement la valeur du seuil de bruit jusqu'à ce que le rendu soit obtenu. est suffisamment propre, pensant que c'est le meilleur moyen d'atteindre le rapport qualité/vitesse optimal. Mais avec un peu de compréhension de ce qui se cache sous le capot de V-Ray et de son fonctionnement réel, vous pouvez obtenir de meilleures images en moins de temps de rendu. La méthode que je vais décrire dans cet article, par rapport à la méthode la plus courante que j'ai décrite ci-dessus, dans certaines scènes, peut gagner 3 à 13 fois votre temps de rendu.

Eh bien, examinons d'abord quelques éléments de base sur le fonctionnement du rendu lui-même et de l'échantillonnage V-Ray. Ensuite, nous passerons à une scène spécifique pour montrer comment optimiser le rendu pour qu'il soit plus rapide, meilleur et plus net. Nous apprendrons ensuite à identifier les différents types de bruit pouvant être présents dans une scène. Et à la fin, je vous montrerai une procédure étape par étape pour optimiser n'importe quelle scène afin d'obtenir l'équilibre parfait entre qualité et vitesse.

Si vous savez déjà comment fonctionne V-Ray, cliquez ici pour passer directement à la procédure d'optimisation étape par étape.

RAYTRACING (traçage de rayons)

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Lorsque le rendu commence, des rayons sont projetés depuis la caméra vers la scène pour collecter des informations sur la géométrie de la scène, qui seront visibles dans l'image finale. Ces rayons sont dirigés loin de la caméra et sont appelés Rayons primaires (Parfois Rayons de caméra ou rayons oculaires) et sont configurés dans Échantillonneur d'images (également connu sous le nom d'Anti-Aliasing ou AA).

Pendant que le rayon primaire croise la géométrie de la scène, des rayons supplémentaires sont émis depuis ces points d'intersection vers d'autres zones de la scène pour obtenir des informations sur l'éclairage, les ombres, l'éclairage indirect (GI), les réflexions, les réfractions, la diffusion souterraine (SSS), etc. des rayons supplémentaires sont appelés Rayons secondaires et configuré dans V-Ray Échantillonneur DMC.

Figure 1. Un diagramme de lancer de rayons simplifié : les rayons primaires sont émis depuis la caméra vers la scène, croisent les objets de la scène et propagent les rayons secondaires vers d'autres parties de la scène.

A partir de maintenant, nous appellerons « Rayons » « Samples », car le but d'un rayon (Ray) est d'obtenir des informations sur la scène « Sample ». Rayons = Échantillons.

Pour comprendre ce qui se passe dans la scène, vous devez publier un certain nombre d'échantillons primaires et secondaires. Le plus Échantillons, plus V-Ray reçoit des informations sur la scène, par conséquent, plus le rendu sera de haute qualité et moins il en contiendra bruit. Comme vous pouvez le voir, le bruit est la raison du manque d'informations sur la scène. S'il y a du bruit dans la scène, alors V-Ray n'a pas eu la possibilité de collecter suffisamment d'informations sur la scène. Résumer: Pour supprimer le bruit, vous devez donner plus d'informations à V-Ray et pour donner au moteur de rendu plus d'informations sur la scène, vous devez augmenter la valeur des échantillons.

Nombre d'échantillons primaires, régulé par des valeurs Sous-divisions minimales, Nombre maximum de sous-divisions, Et Seuil de couleur dans les options de l'échantillonneur d'images. Le nombre d'échantillons secondaires est contrôlé par la valeur Sous-divisions individuellement dans chaque source de lumière, GI, matériau et paramètres Seuil de bruit Valeur de l'échantillonneur DMC. (Le seuil de bruit en Maya est appelé seuil adaptatif)

Alors, répétons les termes de base :

Rayon = Échantillon

Échantillons primaires = échantillons personnalisés par Image Sampler de V-Ray (également connu sous le nom d'Anti-Aliasing ou AA), conçus pour déterminer la géométrie de la scène et collecter des informations telles que les textures, la profondeur de champ (DOF) et le flou de mouvement).

Échantillons secondaires = échantillons personnalisables par le DMC Sampler de V-Ray, conçus pour collecter des informations sur l'éclairage, l'IG, les ombres, les réflexions, les réfractions et le SSS

Bruit = bruit ou manque d'information

Subdivs = racine carrée du nombre réel d'échantillons. Subdivs^2 = Échantillons. Exemple : 8 sous-divs = 64 échantillons. (8^2 = 64)

Dans ce didacticiel, nous verrons comment utiliser au mieux ces échantillons primaires et secondaires pour obtenir une image sans bruit en peu de temps.

Définition L'ÉLÉMENT DE RENDU ÉCHANTILLONNÉ

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L'élément de rendu SampleRate est l'un des outils les plus importants que nous utiliserons pour optimiser le rendu. C'est la façon dont V-Ray nous montre ce que fait l'échantillonneur d'images (AA) sur un pixel particulier. Pour ce faire, il marque chaque pixel avec une couleur correspondant au nombre d'échantillons primaires (AA) qu'il contient. Cette image peut être visualisée dans l'élément de rendu SampleRate)

*La couleur bleue signifie une petite quantité d'échantillons primaires (AA) dans ce pixel.

*La couleur verte signifie le nombre moyen d'échantillons primaires (AA) dans ce pixel.

*La couleur rouge signifie un grand nombre d'échantillons primaires (AA) dans ce pixel.

Figure 2. L'élément de rendu SampleRate (à droite) montre combien d'échantillons primaires ont été utilisés dans chaque pixel de rendu (à gauche)

Ainsi, pour une scène avec Image Sampler (AA) 1 min et 10 subdivs max (1 min et 100 max d'échantillons primaires) :

*La couleur bleue signifie 1 échantillon primaire (AA) dans ce pixel.

*La couleur verte signifie 50 échantillons primaires (AA) dans ce pixel.

*La couleur rouge signifie 100 échantillons primaires (AA) dans ce pixel.

Et, pour une scène avec Image Sampler (AA) 1 min et 100 subdivs max (1 min et 10 000 max d'échantillons primaires) :

*La couleur bleue signifie 1 échantillon primaire (AA) dans ce pixel.

*La couleur verte signifie 5 000 échantillons primaires (AA) dans ce pixel.

*La couleur rouge signifie 10 000 échantillons primaires (AA) dans ce pixel.

Exemple de scène : comment fonctionne V-RAY ?

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Dans ce didacticiel, nous travaillerons avec une scène simple composée de : un plan avec plusieurs sphères dessus, plusieurs matériaux simples différents (y compris la réflexion diffuse, brillante, la réfraction brillante et le SSS), deux lumières de zone et un dôme avec HDRI. GI activé en mode Brute Force + Light Cache. Vous pouvez télécharger ce fichier Ici.

Nous allons commencer par les paramètres de rendu de base avec les valeurs suivantes :

• Échantillonneur d'images (AA) = Sous-divisions 1min et 8max.
• Lumières, GI et matériaux tous 8 subdivisions.
• Seuil de bruit s= 0.01.
• Nous laissons également tous les autres paramètres par défaut.

Figure 3. Rendu de base.
Subdivs 1min et 8max = Échantillonneur d'images (AA)
8 subdivs = Lumières, GI et tous les matériaux

Examinons maintenant de plus près ce qui se passe lors d'un rendu de base. Grâce aux paramètres de rendu, vous indiquez en quelque sorte au rendu :

"Je vous autorise à utiliser jusqu'à 64 (8 subdivs) échantillons primaires (AA) dans chaque pixel afin que vous compreniez ce qui s'y passe dans la scène et que vous ne fassiez pas autant de bruit que le seuil de bruit le permet... Mais pour chacun Parmi ces échantillons primaires, vous ne pouvez créer qu’un seul échantillon secondaire pour comprendre ce qu’il y a en termes de lumière, d’ombres, d’IG et de matériaux.

Vous vous demandez peut-être : « Attendez, un seul échantillon secondaire pour la lumière, le GI et tous les matériaux ? Oui, tu conduis ! Il devrait y avoir 64 échantillons (8 sous-divs), n’en avons-nous pas spécifié autant ? » Eh bien, il est important de noter que les IC (lumières), les GI et les matériaux ont une valeur de 64 échantillons (8 sous-plongées) chacun - V-Ray divise cette valeur par le nombre d'échantillons AA Max de votre scène. Malgré la valeur de 64 échantillons pour les lumières et les matériaux, vous devez garder à l'esprit que cette valeur est divisée par la valeur de AA Max = 64 échantillons (8 sous-divs), ce qui donne un seul échantillon secondaire pour les lumières, l'IG et les matériaux. (64 échantillons secondaires / 64 échantillons primaires = 1 échantillon secondaire).

La raison pour laquelle V-Ray fait cela est due à la formule interne qu'il a définie pour maintenir ces deux valeurs en équilibre. La logique des développeurs est la suivante : plus il y a d'échantillons primaires, moins il faut proportionnellement d'échantillons secondaires pour comprendre ce qui se passe dans la scène (nous verrons bientôt que ce n'est pas toujours vrai). Cet équilibre entre Image Sampler et DMC Sampler n'est peut-être pas clair pour vous au début, mais c'est le point. Ce qu'il faut retenir, c'est que lorsque vous augmentez la valeur de l'échantillonneur d'image (AA), V-Ray essaie de compenser en diminuant proportionnellement la valeur de l'échantillonneur DMC. Plus tard, si vous ne vous êtes pas encore endormi, vous pourrez évaluer Calculateur DMC, qui a été écrit par l'auteur de cet article, que je traduis si assidûment à 5h02 du matin, presque sans utiliser de dictionnaire =) Merci au gymnase n°32 d'Ivanovo, où j'ai reçu 8 cours d'anglais par semaine.

Et donc, revenons à nos perroquets :

V-Ray rendu aussi cool que possible, mais je suis alarmé par le grand nombre de pixels rouges dans l'élément de rendu SampleRate). Voici ce qu'il nous dit :

« Je n’arrivais pas à comprendre ce qui se passait dans la scène parce que vous m’aviez sévèrement limité dans le seuil de bruit. J'ai longtemps utilisé des échantillons primaires avec un seul échantillon secondaire, mais cela ne m'a pas donné suffisamment d'informations sur ces domaines."

Si nous regardons le rendu, nous remarquerons que même si les objets (les bords des objets) sont plutôt beaux, il reste encore des zones bruyantes dans l'image où il y a des ombres et des reflets. Nous avons un rendu de base bruyant et nous avons deux options pour réduire le bruit afin d'obtenir la qualité souhaitée.

* Option 1 - augmenter Subdivisions AA maximales - pour que V-Ray puisse mieux voir la scène, mais encore une fois avec un seul échantillon secondaire pour la lumière, l'IG et les matériaux.

* Option 2 - Augmenter la quantité Subdivisations en matériaux, éclairage et GI. Dites à V-Ray de conserver le nombre d’échantillons primaires, mais autorisez-le à utiliser davantage d’échantillons secondaires.

Exemple de scène - option 1 - augmentation de la valeur de AA MAX SUBDIVS

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Eh bien, essayons d'abord, comme le font habituellement les visualiseurs tordus, pour obtenir un rendu moins bruyant.

• Nous augmentons l'échantillonneur d'images (AA) 1 minute & 100 maximum de subdivisions.
• Nous laissons la propriété intellectuelle, l'IG et les matériaux sur 8 subdivisions.
• Réduisez le seuil de bruit à 0.005 pour dire à V-Ray que nous voulons effectuer un rendu sans bruit.

Figure 4. Option 1 - augmenter le nombre de subdivisions dans AA Max
Subdivs 1min et 100max = Échantillonneur d'images (AA)
8 subdivs = BC, GI et tous les matériaux
0,005 = Seuil de bruit.

Voyons ce qui se passe avec ces paramètres. Après avoir défini ces paramètres, nous disons à V-Ray :

«Je vous autorise à utiliser jusqu'à 10 000 (100 subdivs) échantillons primaires (AA) par pixel pour comprendre ce qui se passe dans la scène et minimiser autant que possible le bruit à un seuil de bruit donné. Mais, pour chaque échantillon primaire, vous ne pouvez créer qu'un seul échantillon secondaire afin de comprendre ce qu'il y a dans la scène avec la lumière, l'IG et les matériaux.

Nous nous en souvenons parce que Chaque IC, matériau et GI ont 64 échantillons (8 sous-divs), V-Ray divise cette valeur par AA Max Samples. Bien que la valeur soit de 64 échantillons, elle est divisée par AA Max 10 000 échantillons (100 sous-divs), ce qui donne un nombre minimum d'un seul échantillon secondaire pour les lumières, les GI et les matériaux. (64 échantillons secondaires / 10 000 échantillons primaires = 1 échantillon secondaire).

V-ray termine le rendu de l'image et dit :

« Je pouvais comprendre tout ce qui se passait dans la scène grâce à la qualité et à la clarté de l'image que vous avez spécifiée. Mais pour tester la scène, à certains endroits, j'ai dû utiliser jusqu'à 10 000 échantillons primaires avec 1 échantillon secondaire pour la lumière, l'IG et les matériaux.

Nous examinons l'option 1 et constatons que la quantité de bruit a considérablement diminué par rapport au rendu de base. Temps de rendu augmenté à 11 min 44 mec (9,8 fois plus long). Mais nous n'avons aucun bruit. À ce stade, la plupart des gens penseront que c’est le meilleur résultat qui puisse être obtenu et que, comme, c’est prêt.

Mais que se passe-t-il si nous examinons l’option 2, dont nous avons parlé plus tôt ? Malgré l'augmentation des subdivs AA Max, que se passerait-il si nous augmentions plutôt les valeurs des subdivs dans IS, GI et Materials. Découvrons-le.

Exemple de scène - option 2 - augmenter le nombre de subdivisions en IS, GI et matériaux

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Essayons maintenant quelque chose de nouveau. Fixons la valeur des échantillons primaires à ce qu'elle était dans les paramètres de base, mais ajoutons des échantillons secondaires.

• Nous laissons Image Sampler (AA) aux paramètres de base 1 minute & Sous-divisions 8max.
• Nous augmentons le nombre de subdivisions en IP, GI et matériaux pour 80 lotissements chaque.
• Laisser le seuil de bruit 0.01

Figure 5. Option 2 - nombre enthousiaste de subdivisions en IS, GI et matériaux.
Subdivs 1min et 8max = Échantillonneur d'images (AA)
80 subdivs = Lumières, GI et Matériaux chacun.
0,01 = Seuil de bruit.

Voyons donc ce qui se passe dans la deuxième option. En définissant des paramètres de rendu comme celui-ci, vous dites à V-Ray :

"Je vous autorise à utiliser jusqu'à 64 (8 subdivs) échantillons primaires (AA) par pixel pour comprendre ce qu'il y a dans la scène et jusqu'à 100 échantillons secondaires."

N'oubliez pas que l'IG, les matériaux et la lumière représentent chacun 64 000 échantillons (80 subdivisions). V-Ray divise automatiquement chacune de ces valeurs en fonction des échantillons AA Max définis dans votre scène. Et malgré 64 000 échantillons, il est divisé en 64 échantillons AA Max (8 subdivisions), et seulement 100 échantillons secondaires pour les lumières, les GI et les matériaux (chacun). Échantillons secondaires / 64 échantillons primaires = 100 échantillons secondaires).

V-Ray termine le rendu et dit :

« Je pouvais savoir ce qui se passait dans la scène en fonction du niveau de qualité du seuil de bruit que vous aviez défini. En fait, la plupart du temps, je devais utiliser les 64 échantillons primaires par pixel. Et 100 échantillons secondaires pour la lumière, les matériaux et l'IG."

On voit que le bruit a disparu, mais le temps de rendu a augmenté de 4,5 fois (4m 38s) par rapport au rendu de base.

Mais si nous comparons avec l'option 1, nous constatons que l'option 2 nous a donné des résultats plus propres et un rendu 2,2 fois plus rapide.

Figure 06. Option 1 à gauche et option 2 à droite. Ci-dessous une image agrandie 4 fois pour mieux voir la différence de bruit.

Pourquoi donc? Pourquoi est-il préférable d'augmenter les paramètres du Sampler DMC (matériaux lumières/GI/subdivs) plutôt que d'augmenter le Sampler (AA) ? Le résultat est un rendu plus rapide et plus propre.

Comment fonctionne l'optimisation

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Dans le rendu de base, nous voyons que les bords de l'objet sont beaux, le bruit provient principalement des reflets et des ombres. Si vous vous souvenez de ce que nous avons enseigné plus tôt : « Les échantillons primaires (AA) sont conçus pour « sonder » la géométrie principale de la scène, les textures, le DOF et le flou de mouvement de la scène. Alors que les échantillons secondaires « sondent » l’IG, la lumière, les matériaux et les ombres.

Et donc, pour se débarrasser du bruit, choisir entre l’option 1 et 2 n’est pas une tâche facile. Pourquoi utiliser un tournevis pour faire le travail d'un marteau ? Image Sampler (AA) a déjà fait ce pour quoi il a été conçu : rendre les détails géométriques (les bords des objets) propres et silencieux. Ainsi, au lieu d'injecter un tas d'échantillons primaires (AA) supplémentaires dans la scène pour supprimer le bruit, il est préférable d'ajouter des échantillons au sampler DMC (lumières/GI/subdivs de matériaux), de le laisser faire ce pour quoi il a été conçu : supprimer le bruit. dans les ombres, l'éclairage, l'IG, les reflets et les réfractions. Voici notre réponse !

Nous pouvons maintenant comprendre pourquoi les "Paramètres Universal V Ray" de 1 min et 100 max AA ne seront généralement pas la méthode la plus efficace pour rendre une scène - en fait, cela n'a jamais été prévu pour être la méthode la plus efficace ! Les paramètres universels de V-Ray ont été conçus pour rendre V-Ray accessible et facile pour les utilisateurs qui ne se soucient pas de l'optimisation et ne se soucient pas de la façon dont V-Ray fonctionne sous le capot. C'est juste une façon de mettre V-Ray en pilote automatique. Cela permet à l'utilisateur de contrôler toute la qualité du rendu en ajustant un seul paramètre : le seuil de bruit. S'il y a trop de bruit dans le rendu, réduisez simplement le seuil de bruit et V-Ray continuera à déclencher des échantillons primaires (AA) jusqu'à ce qu'il atteigne finalement le seuil de bruit.

Mais nous pouvons optimiser encore plus l’option 2 ! Depuis 5min 58s avant 4min 53s. Avec une légère augmentation du bruit.

Figure 07. Option n°1. À gauche, et option n°2. Le rendu est encore plus optimisé - à droite. Vitesse de rendu augmentée de 2,7x !

Voici un autre exemple d'optimisation, cette fois plus axé sur les performances de la scène.
Le rendu optimisé (à droite) serait près de 35% plus rapide que les paramètres de rendu génériques (à gauche) tout en réduisant le bruit et en améliorant la qualité du rendu. Notez également à quel point les reflets sont devenus plus précis - visibles sur le sol vers la fin du couloir.

Figure 08. « Paramètres Universal V Ray » à gauche et rendu optimisé à droite.

À suivre…