2023 年評論 - 停止使用 3ds Max 受苦， 這就是為什麼。 以下為文章原文

在本課中，我們將深入研究 V-Ray 的領域並分析其最微妙的設置，以便學習如何優化渲染並在更短的時間內獲得高品質的影像。

介紹

---

本教程旨在涵蓋和解釋優化 V-Ray 設定以在更短的時間內產生高品質渲染的整個過程。

人們常常對 V-Ray 採樣這個術語以及什麼是「理想」設定存在著許多混淆。大多數渲染器都會創建“通用 V-Ray 設定”，其中圖像採樣器（抗鋸齒或 AA）最大細分設置為非常高的值，大約 50 甚至 100，然後簡單地降低噪聲閾值，直到渲染足夠乾淨，認為這是實現最佳品質/速度比的最佳方式。但只要稍微了解一下 V-Ray 的原理及其實際工作原理，您就可以在更短的渲染時間內獲得更好的影像。我在本文中描述的方法，與我上面描述的最常見的方法相比，在某些場景中可以節省渲染時間 3 到 13 倍。

好吧，首先讓我們來看看有關渲染本身和 V-Ray 採樣如何運作的一些基本知識。接下來，我們將轉向一個特定的場景來示範如何最佳化渲染，使其更快、更好、更清晰。然後我們將學習識別場景中可能存在的不同類型的噪音。最後，我將向您展示優化任何場景的逐步過程，以實現品質和速度之間的完美平衡。

如果您已經了解 V-Ray 的工作原理，請按此處直接跳至逐步最佳化過程。

RAYTRACING（光線追蹤）

---

渲染開始時，光線從相機射入場景，以收集有關場景中幾何體的信息，這些資訊將在最終影像中可見。這些光線遠離相機，稱為 初級射線 （有時 相機光線或眼睛光線）並配置在 影像取樣器 （也稱為抗鋸齒或 AA）。

當主光線與場景幾何體相交時，附加光線從這些相交點發射到場景的其他區域，以獲得有關照明、陰影、間接照明 (GI)、反射、折射、次表面散射 (SSS) 等的資訊。附加光線稱為 二次射線 並在 V-Ray 中配置 DMC 採樣器。

圖 1. 簡化的光線追蹤圖：主光線從攝影機發射到場景中，與場景中的物件相交，並將輔助光線傳播到場景的其他部分。

從現在開始，我們將“光線”稱為“樣本”，因為光線（Ray）的目的是獲取“樣本”場景的資訊。 射線=樣本。

要了解場景中發生的情況，您需要發布一堆主要和次要樣本。越多 樣本，V-Ray 接收的場景資訊越多，相應地，渲染的品質就越高，包含的資訊就越少 噪音。如你看到的， 噪音是導致場景資訊缺乏的原因。如果場景中有噪音，那麼 V-Ray 就沒有機會收集有關場景的足夠資訊。 把它們加起來：要消除噪點，您需要為 V-Ray 提供更多信息，並為渲染器提供有關場景的更多信息，您需要增大 Samples 值。

初級樣本數量，由數值調節 最小細分, 最大細分， 和 顏色閾值 在影像取樣器選項中。二次樣本的數量由該數值控制 細分 每個光源、GI、材質和設定都單獨 噪音閾值 DMC 採樣器值。 （噪聲閾值在Maya中稱為自適應閾值）

那麼，讓我們重複一下基本術語：

射線 = 樣本

主要樣本 = 由 V-Ray 的影像取樣器（也稱為抗鋸齒或 AA）定制的樣本，旨在確定場景的幾何形狀並收集紋理、景深 (DOF) 和運動模糊等資訊。

次要樣本 = 可透過 V-Ray 的 DMC 採樣器定制的樣本，旨在收集有關光照、GI、陰影、反射、折射和 SSS 的信息

噪音=噪音或缺乏訊息

細分 = 實際樣本數的平方根。細分^2 = 樣本。範例：8 個細分 = 64 個樣本。 (8^2 = 64)

在本教程中，我們將了解如何最好地使用這些主要和次要樣本在短時間內獲得無雜訊影像。

定義 採樣渲染元素

---

SampleRate 渲染元素是我們用來優化渲染的最重要的工具之一。這是 V-Ray 向我們展示影像取樣器 (AA) 在特定像素上執行的操作的方式。它透過使用與其包含的主要樣本 (AA) 數量相對應的顏色來標記每個像素來實現此目的。該圖像可以在 SampleRate 渲染元素中查看）

*藍色表示該像素中有少量初級樣本 (AA)。

*綠色表示該像素中初級樣本 (AA) 的平均數量。

*紅色表示該像素中有大量初級樣本 (AA)。

圖 2. SampleRate 渲染元素（右）顯示每個渲染像素中使用了多少個主樣本（左）

因此，對於影像取樣器 (AA) 1 分鐘和 10 個最大細分（1 分鐘和 100 個最大主樣本）的場景：

*藍色表示該像素中有 1 個主要樣本 (AA)。

*綠色表示該像素中有 50 個主要樣本 (AA)。

*紅色表示該像素中有 100 個主要樣本 (AA)。

並且，對於影像取樣器 (AA) 1 分鐘和 100 個最大細分（1 分鐘和 10000 個最大主樣本）的場景：

*藍色表示該像素中有 1 個主要樣本 (AA)。

*綠色表示該像素中有 5000 個主要樣本 (AA)。

*紅色表示該像素中有 10000 個主要樣本 (AA)。

場景範例 - V-RAY 如何運作？

---

在本教程中，我們將使用一個簡單的場景，其中包括：一個帶有多個球體的平面、幾種不同的簡單材質（包括漫反射、光澤反射、光澤折射和SSS）、兩個區域燈和一個帶有HDRI 的圓頂燈。 GI 在 Brute Force + Light Cache 模式下啟用。您可以下載這個文件 這裡.

我們將從具有以下值的基本渲染設定開始：

• 影像取樣器 (AA) = 1 分鐘和 8 最大細分.
• 燈光、GI 和材質全部 8 個細分.
• 噪音閾值 s= 0.01.
• 我們還將所有其他設定保留為預設值。

圖 3. 基本渲染。
1 分鐘和 8 最大細分 = 影像取樣器 (AA)
8 個細分 = 燈光、GI 和所有材質

現在讓我們仔細看看基本渲染過程中發生的情況。透過渲染設置，您可以告訴渲染：

「我允許您在每個像素中使用最多64 個（8 個細分）主要樣本(AA)，以便您了解場景中發生的情況，並且不會產生噪聲閾值允許的那麼多噪聲..... .但是對於每個在這些主要樣本中，您只能創建 1 個輔助樣本來了解光線、陰影、GI 和材質方面的內容。”

您可能想知道：「等等，只有一個用於燈光、GI 和所有材質的二級樣本？是的，你開車！應該有 64 個樣本（8 個細分），我們不是指定了那麼多嗎？”嗯，值得注意的是，IC（燈光）、GI 和材質各自具有 64 個樣本（8 個細分）的值 - V-Ray 將此值除以場景中的 AA 最大樣本。 儘管燈光和材質的值為 64 個樣本，但您應該記住，該值除以 AA Max = 64 個樣本（8 個細分）的值，結果僅產生一個燈光、GI 和材質的輔助樣本。 （64 個二級樣本 / 64 個一級樣本 = 1 個二級樣本）。

V-Ray 之所以這樣做，是因為它設定了內部公式來保持這兩個值的平衡。開發人員的邏輯如下：主要樣本越多，了解場景中發生的情況所需的輔助樣本就越少（我們很快就會發現這並不總是正確的）。 Image Sampler 和 DMC Sampler 之間的這種平衡行為一開始您可能不太清楚，但這就是重點。結論是，當您增加影像取樣器 (AA) 值時，V-Ray 會嘗試透過按比例減少 DMC 取樣器值來進行補償。稍後如果你還沒睡的話可以評價 DMC計算器，這是本文作者寫的，我在早上5點02分勤奮地翻譯，幾乎沒有使用字典=）感謝伊万諾沃32號體育館，在那裡我每週上8節英語課。

那麼，讓我們回到我們的鸚鵡：

V-Ray 渲染得盡可能酷，但我對 SampleRate 渲染元素中大量的紅色像素感到震驚）。這是他告訴我們的：

「我無法弄清楚場景中發生了什麼，因為你嚴重限制了我的噪音閾值。我很長一段時間只使用初級樣品和一個次級樣品，但它沒有給我提供有關這些領域的足夠資訊。”

如果我們查看渲染，我們會注意到雖然物件（物件的邊緣）看起來相當不錯，但影像中仍然存在一些陰影和反射的雜訊區域。我們有一個嘈雜的基礎渲染，我們有兩個選項來減少噪音以獲得我們想要的品質。

* 選項 1 - 增加 AA 最大細分 - 這樣 V-Ray 可以更好地看到場景，但同樣只有一個用於燈光、GI 和材質的輔助樣本。

* 選項 2 - 增加數量 材質、光線和 GI 方面的細分。 告訴 V-Ray 保留主要樣本的數量，但允許它使用更多次要樣本。

場景範例 - 選項 1 - 增加 AA MAX SUBDIVS 的值

---

好吧，讓我們先嘗試一下，就像彎曲的視覺化工具通常所做的那樣，以獲得噪音較小的渲染。

• 我們增加影像取樣器（AA） 1分鐘 & 最多 100 個細分.
• 我們將知識產權、地理標示和材料留在 8 個細分.
• 將噪音閾值降低至 0.005 告訴 V-Ray 我們想要無噪音渲染。

圖 4. 選項 1 - 增加 AA Max 中的細分數量
1 分鐘和 100 最大細分 = 影像取樣器 (AA)
8 個細分 = BC、GI 和所有材料
0.005 = 噪音閾值。

讓我們弄清楚這些設定會發生什麼。設定完這些設定後，我們告訴 V-Ray：

「我允許您對每個像素使用最多 10,000 個（100 個細分）主要樣本 (AA)，以了解場景中發生的情況，並在給定的雜訊閾值下盡可能減少雜訊。但是，對於每個主要樣本，您只能建立一個輔助樣本，以便了解場景中的光線、GI 和材質。”

我們記得那是因為每個 IC、材質和 GI 有 64 個樣本（8 個細分），V-Ray 將此值除以 AA 最大樣本。儘管該值為 64 個樣本，但除以 AA 最大 10,000 個樣本（100 個細分）後，燈光、GI 和材質的最小數量僅為一個輔助樣本。 （64 個二級樣本 / 10000 個一級樣本 = 1 個二級樣本）。

V-ray 完成影像渲染並顯示：

「我可以根據您指定的圖片品質和清晰度了解場景中發生的一切。但為了測試場景，在某些地方我必須使用多達 10,000 個初級樣本和 1 個次要樣本來處理燈光、GI 和材質。”

我們查看選項 1，發現與基礎渲染相比，雜訊量顯著減少。渲染時間增加至 11 分鐘 44 mec（延長了 9.8 倍）。但我們沒有噪音。大多數人此時會認為這是可以獲得的最佳結果，並且已經準備好了。

但是如果我們看看我們之前討論過的選項 2 呢？儘管增加了 AA Max Subdivs，但如果我們增加 IS、GI 和 Materials 中的細分值，會發生什麼情況。讓我們來看看。

場景範例-選項2-增加IS、GI和材質的細分數量

---

現在讓我們嘗試一些新的東西。讓我們將“主要樣本”值設定為基本設定中的值，但添加“次要樣本”。

• 我們將影像取樣器 (AA) 保留為基本設置 1分鐘 & 8最大細分.
• 我們增加了IP、GI和材料的細分數量，以 80 細分 每一個。
• 離開噪音閾值 0.01

圖 5. 選項 2 - IS、GI 和材料方面的大量細分。
1 分鐘和 8 最大細分 = 影像取樣器 (AA)
80 個細分 = 每個細分為燈光、GI 和材質。
0.01 = 噪音閾值。

那麼，讓我們看看第二個選項會發生什麼。透過像這樣設定渲染參數，您可以告訴 V-Ray：

“我允許您使用每個像素最多 64 個（8 個細分）主要樣本 (AA) 來了解場景中的內容，以及最多 100 個輔助樣本。”

請記住，GI、材質和光線各有 64,000 個樣本（80 個細分）。 V-Ray 根據場景中設定的 AA Max Samples 自動劃分每個值。儘管有 64,000 個樣本，但它分為 AA Max 64 個樣本（8 個細分），並且只有 100 個用於燈光、GI 和材質的二級樣本（各）。二級樣本 / 64 個一級樣本 = 100 個二級樣本）。

V-Ray 完成渲染並說：

「我可以根據您設定的噪音閾值品質等級判斷場景中發生了什麼。事實上，大多數時候，我必須使用每個像素的全部 64 個主要樣本。以及 100 個關於光、材料和 GI 的二級樣本。”

我們看到雜訊消失了，但與基礎渲染相比，渲染時間增加了 4.5 倍（4m 38s）。

但如果我們與選項 1 進行比較，我們會發現選項 2 為我們提供了更清晰的結果，並且渲染速度提高了 2.2 倍。

圖 06. 左側為選項 1，右側為選項 2。下面是放大 4 倍的影像，以便更好地看到雜訊的差異。

這是為什麼？ 為什麼增加 DMC 採樣器設定（燈光/GI/細分材質）比增加採樣器 (AA) 更好？結果是更快、更清晰的渲染。

最佳化如何運作

---

在基礎渲染中，我們看到物體的邊緣看起來不錯，雜訊主要存在於反射和陰影中。如果您還記得我們之前教過的內容：「初級樣本 (AA) 用於「探測」場景中的主要幾何形狀、紋理、DOF 和運動模糊。而二次樣本則“探測”GI、光線、材質和陰影。”

因此，要消除噪音，在選項 1 和選項 2 之間進行選擇並不是一件容易的事。為什麼要用螺絲起子來完成錘子的工作？影像取樣器 (AA) 已經完成了它的設計目標 - 使幾何細節（物件的邊緣）乾淨而安靜。因此，與其向場景中拍攝一堆額外的主要樣本 (AA) 來消除雜訊，不如將樣本添加到 DMC 採樣器（燈光/GI/材質細分）中，讓它執行其設計目的 - 消除雜訊在陰影、光照、GI、反射和折射中。這是我們的答案！

現在我們可以明白為什麼 1 分鐘和 100 最大 AA 的「通用 V 射線設定」通常不是渲染場景的最有效方法 - 事實上，它從來就不是最有效的方法！ V-Ray 的通用設定旨在讓不關心最佳化且不關心 V-Ray 幕後工作方式的使用者輕鬆存取 V-Ray。這只是讓 V-Ray 處於自動駕駛狀態的一種方法。這使得使用者可以透過調整一個參數（雜訊閾值）來控制整個渲染品質。如果渲染中的雜訊太多，只需降低雜訊閾值，V-Ray 將繼續發射主樣本 (AA)，直到最終達到雜訊閾值。

但我們還可以進一步優化選項 2！從 5分58秒 前 4分53秒。 隨著噪音的輕微增加。

圖 07. 選項 1。在左側，選項 2 渲染得到了進一步優化 - 在右側。渲染速度提升 2.7 倍！

這是另一個優化範例，這次更專注於場景效能。
優化渲染（右）據說比通用渲染設定（左）快了近 35%，同時減少了雜訊並提高了渲染品質。也要注意反射如何變得更加準確 - 在走廊盡頭的地板上很明顯。

圖 08. 左側為“通用 V Ray 設定”，右側為最佳化渲染。

待續…