Optymalizacja renderowania w V-Ray | Projekt wnętrz studia i wizualizacja 3D

W tej lekcji wejdziemy w dziką naturę V-Ray i przeanalizujemy jej najbardziej subtelne ustawienia, aby dowiedzieć się, jak zoptymalizować render i uzyskać wysokiej jakości obraz w krótszym czasie.

Wprowadzenie

Ta lekcja ma na celu objaśnienie i wyjaśnienie całego procesu optymalizacji ustawień V-Ray w celu uzyskania renderowania jakości w krótszym czasie.

Często pojawia się zamieszanie związane z terminem pobierania próbek V-Ray i jakie są jego „idealne” ustawienia. Większość wizualizatorów tworzy „Uniwersalne ustawienia V-Ray”, w których Max Subdives są ustawione w Image Sampler (Anti-Aliasing, lub AA) są bardzo wysokie, około 50 lub nawet 100, a następnie po prostu obniżają wartość progową szumu, aż render jest wystarczająco czysty, myśląc To najlepszy sposób na osiągnięcie optymalnego stosunku jakości do prędkości. Ale mając trochę pojęcia, co kryje się pod maską V-Ray i jak to działa, można uzyskać lepszy obraz przy mniejszym czasie renderowania. Metoda, którą opiszę w tym artykule, w porównaniu z najbardziej popularną, którą opisałem powyżej, w niektórych scenach pozwala zaoszczędzić czas renderowania od 3 do 13 razy.

Cóż, najpierw rozważ kilka podstawowych rzeczy na temat działania samego renderowania i próbkowania V-Ray. Następnie przechodzimy do konkretnej sceny, aby zademonstrować, jak zoptymalizować render, aby był szybszy, wydajniejszy i jaśniejszy. Następnie nauczymy się rozpoznawać różne rodzaje szumów, które mogą występować na scenie. Na koniec pokażę ci krok po kroku procedurę optymalizacji każdej sceny, aby uzyskać idealną równowagę między jakością a prędkością.

Jeśli już wiesz, jak działa V-Ray, kliknij tutaj, aby przejść bezpośrednio do procedury optymalizacji krok po kroku.

RAYTRACING (ray tracing)

Gdy zaczyna się render, promienie strzelają z kamery na scenę, aby zebrać informacje o geometrii na scenie, które będą widoczne na końcowym obrazie. Promienie te są kierowane z kamery, nazywane promieniami pierwotnymi (czasami promienie kamery lub promienie oczu) i konfigurowane w programie Image Sampler (znanym również jako Anti-Aliasing lub AA).

Podczas gdy Promień Główny przecina się z geometrią sceny, dodatkowe promienie są wystrzeliwane z tych punktów interdykcji do innych obszarów sceny, aby uzyskać informacje o oświetleniu, cieniach, odbijanym oświetleniu (GI), odbiciach, załamaniach, rozpraszaniu podpowierzchniowym (SSS) itp. Dodatkowe promienie są nazywane promieniami wtórnymi i są konfigurowane w V-Ray's DMC Sampler.

Rysunek 1. Uproszczony schemat raytracing: podstawowe promienie strzelają z kamery na scenę, przecinają się z obiektami sceny i rozdzielają dodatkowe promienie na inne części sceny.

Od teraz będziemy nazywać „Promienie” jako „Próbki”, ponieważ celem promienia (Ray) jest uzyskanie informacji o scenie „Próbka”. Promienie = Próbki.

Aby zrozumieć, co dzieje się na scenie, musisz uwolnić kilka próbek pierwotnych i wtórnych. Im więcej próbek, im więcej V-Ray otrzymuje informacje o scenie, tym lepszy będzie render i tym mniej będzie miał hałasu. Jak widać, hałas jest przyczyną braku informacji o scenie. Jeśli w scenie występują szumy, V-Ray nie był w stanie zebrać wystarczającej ilości informacji o scenie. Podsumowując: aby usunąć szum, musisz podać V-Rayowi więcej informacji, a aby dostarczyć Renderowi więcej informacji o scenie, musisz zwiększyć wartość Samples.

Liczbę próbek pierwotnych określają wartości Min Subdivs , Max Subdivs i Color Threshold w parametrach Image Sampler. Ilość próbek wtórnych jest kontrolowana przez wartość Subdivs indywidualnie w każdym źródle światła, GI, materiale oraz w ustawieniach Próg hałasu przez wartość DMC Sampler. (Próg szumu w Maya nazywany jest progiem adaptacyjnym)

Tak więc powtórzymy główne warunki:

Ray = próbka

Podstawowe próbki = próbki Konfigurowalny V-Ray's Sampler (znany również jako Anti-Aliasing lub AA), zaprojektowany do określania geometrii sceny i zbierania informacji, takich jak: tekstura, głębia ostrości (DOF) i rozmycie ruchu.

Secondary Samples = konfigurowalny DMC Sampler V-Ray'a, zaprojektowany do zbierania informacji o oświetleniu, GI, cieniach, odbiciach, refrakcjach i SSS

Hałas = hałas lub brak informacji

Podziały = pierwiastek kwadratowy z rzeczywistej liczby próbek. Podpodziały ^ 2 = Próbki. Przykład: 8 podjednostek = 64 próbki. (8 ^ 2 = 64)

W tym samouczku przyjrzymy się, jak najlepiej wykorzystać te próbki pierwotne i wtórne, aby uzyskać obraz bez szumów w krótkim czasie.

Definicja ELEMENTU RENDER SAMPLERATE

Element renderujący SampleRate jest jednym z najważniejszych narzędzi, które wykorzystamy do optymalizacji renderingu. W ten sposób V-Ray pokazuje nam, co robi próbnik obrazu (AA) w określonym pikselu. Robi to, zaznaczając każdy piksel kolorem odpowiadającym ilości podstawowych próbek (AA). Ten obraz można znaleźć w elemencie renderowania SampleRate)

* Niebieski oznacza niewielką ilość podstawowych próbek (AA) w tym pikselu.

* Zielony oznacza średnią liczbę próbek podstawowych (AA) w tym pikselu.

* Czerwony oznacza dużą liczbę próbek podstawowych (AA) w tym pikselu.

Rysunek 2. Element renderujący SampleRate (po prawej) pokazuje, ile próbek podstawowych zostało użytych w każdym pikselu renderingu (po lewej)

Tak więc, dla sceny z Image Sampler (AA) 1 min i 10 max Subdivs (próbki pierwotne 1 min i 100max):

* Kolor niebieski oznacza 1 próbki podstawowe (AA) w tym pikselu.

* Zielony oznacza 50 próbek podstawowych (AA) w tym pikselu.

* Czerwony oznacza 100 próbek podstawowych (AA) w tym pikselu.

A dla sceny z Image Sampler (AA) 1 min i 100 maks. Subdivów (1 min i 10000max próbek podstawowych):

* Kolor niebieski oznacza 1 próbki podstawowe (AA) w tym pikselu.

* Zielony oznacza 5000 podstawowych próbek (AA) w tym pikselu.

* Czerwony oznacza 10 000 próbek podstawowych (AA) w tym pikselu.

Scena jest przykładem - jak działa V-RAY?

W tej lekcji będziemy pracować z prostą sceną składającą się z: płaszczyzny z kilkoma sferami, kilku różnych prostych materiałów (w tym rozproszonego, błyszczącego odbicia, błyszczącego refrakcji i SSS), dwóch źródeł światła objętościowego (światło powierzchniowe) i domelight z HDRI . GI jest włączony w trybie Brute Force + Light Cache. Ten plik można pobrać tutaj .

Zaczniemy od podstawowych ustawień renderowania o następujących wartościach:

• Próbnik obrazu (AA) = 1min i 8max Subdivs .
• Światła, oznaczenie geograficzne i materiały to wszystkie 8 podjednostek .
• Próg hałasu s = 0,01 .
• Wszystkie pozostałe ustawienia są również domyślnie pozostawione.

Rysunek 3. Renderowanie podstawowe.
1min i 8max Subdivs = Image Sampler (AA)
8 Podziały = Światła, oznaczenie geograficzne i wszystkie materiały

Przyjrzyjmy się teraz bliżej temu, co dzieje się podczas renderowania bazy. Poprzez ustawienia renderowania mówisz do renderera:

„Pozwalam ci używać do 64 (8 subdivs) Primary Samples (AA) w każdym pikselu, dzięki czemu zrozumiesz, co dzieje się w scenie i nie robisz dużo szumu, o ile pozwala na to próg szumu ... Ale dla każdej z tych podstawowych próbek, ty możesz utworzyć tylko 1 próbkę wtórną, aby zrozumieć, co jest na świecie, cienie, oznaczenia geograficzne i materiały. ”

Być może masz pytanie: „Zatrzymaj, tylko jedna próbka wtórna dla światła, oznaczenia geograficznego i wszystkich materiałów? Tak, prześladujesz! Powinno być 64 próbek (8 subdivów), czy tak dużo wskazaliśmy? ”. Ważne jest, aby pamiętać, że IP (źródła światła), oznaczenia geograficzne i materiały mają po 64 próbki (8 subdiwów) - V-Ray dzieli tę wartość na maksymalne próbki AA w swojej scenie. Pomimo wartości 64 próbek dla światła i materiałów, należy pamiętać, że ta wartość jest podzielona przez wartość AA Max = 64 próbki (8 podjednostek), w wyniku czego mamy tylko jedną próbkę wtórną dla światła, oznaczenia geograficznego i materiałów. (64 próbek wtórnych / 64 próbek podstawowych = 1 próbka wtórna).

Powodem, dla którego V-Ray to robi, jest to, że wewnętrzna formuła jest ustawiona tak, aby zachować równowagę tych dwóch wartości. Logika programistów jest następująca: im więcej podstawowych próbek, tym mniej wtórnych próbek jest potrzebnych do zrozumienia tego, co dzieje się na scenie (wkrótce zobaczymy, że nie zawsze jest to prawdą). Ta równowaga między Image Sampler i DMC Sampler na początku może nie być dla ciebie jasna, ale najważniejsze. Aby wykonać następujące czynności: Po zwiększeniu wartości Image Sampler (AA), V-Ray próbuje skompensować, zmniejszając wartość DMC Sampler. Później, jeśli nadal nie śpisz, możesz to docenić Kalkulator DMC , który został napisany przez autora tego artykułu, który pilnie tłumaczę o 5:02, prawie bez użycia słownika =) Podziękowania dla gimnazjum nr 32 w Iwanowie, gdzie otrzymałem 8 lekcji angielskiego w tygodniu.

Wracając do naszych papug:

V-Ray stał się tak fajny, jak tylko mógł, ale alarmująca ilość czerwonych pikseli w elemencie renderującym SampleRate jest alarmująca. Oto, co nam mówi:

„Nie mogłem zrozumieć, co się dzieje na scenie, ponieważ poważnie ograniczyłeś próg hałasu. Od dawna używam próbek pierwotnych z tylko jedną próbką wtórną, ale to nie dawało mi wystarczających informacji o tych obszarach. ”

Jeśli spojrzymy na render, zauważymy, że podczas gdy obiekty (krawędzie obiektów) wyglądają całkiem nieźle, na obrazie wciąż są zaszumione części w miejscach cieni i odbić. Dostaliśmy hałaśliwy render bazy i mamy dwie opcje redukcji szumów, aby uzyskać pożądaną jakość.

* Opcja 1 - zwiększenie AA Max Subdivs - aby V-Ray mógł lepiej widzieć scenę, ale ponownie z tylko jedną Wtórną Próbką dla światła, OG i materiałów.

* Opcja 2 - Zwiększ liczbę poddziałów w materiałach, świetle i oznaczeniu geograficznym. Powiedz V-Rayowi, aby zostawił ilość próbek podstawowych, ale zamiast tego pozwól mu użyć więcej próbek pomocniczych.

Przykład sceny - opcja 1 - zwiększenie liczby AA AAX SUBDIVÓW

Cóż, spróbujmy najpierw w taki sposób, w jaki zakrzywione wizualizatory są zwykle wykonywane, aby uzyskać mniej hałaśliwy render.

• Zwiększamy Image Sampler (AA) 1min i 100max Subdivs .
• Pozostawiamy adres IP, oznaczenia geograficzne i materiały na 8 poddziałach .
• Zmniejsz próg szumu do 0,005, aby powiedzieć V-Rayowi, że chcemy wyemitować hałas bez szumów.

Rysunek 4. Opcja 1 - wzrost liczby podjednostek w AA Max
1min i 100max Subdivs = Image Sampler (AA)
8 Subdivs = BC, GI i wszystkie materiały
0,005 = Próg szumu.

Zobaczmy, co się stanie z tymi ustawieniami. Ustawiając te ustawienia, mówimy V-Ray:

„Pozwalam ci na użycie do 10 000 (100 subdivs) Primary Samples (AA) na piksel, aby zrozumieć, co dzieje się na scenie i zminimalizować szum tak bardzo, jak to możliwe, z danym progiem hałasu. Ale dla każdej próbki podstawowej można utworzyć tylko jedną próbkę wtórną, aby zrozumieć, co jest w scenie za pomocą światła, oznaczenia geograficznego i materiałów. ”

Pamiętamy to Każdy IP, materiał i GI mają 64 próbki (8 subdivów), V-Ray dzieli tę wartość na maksymalne próbki AA. Pomimo wartości 64 próbek dzieli się ją na maksymalnie 10 000 próbek AA (100 subdivów), w wyniku czego mamy minimalną liczbę - tylko jedną próbkę wtórną dla światła, oznaczenia geograficznego i materiałów. (64 próbki wtórne / 10000 próbek pierwotnych = 1 próbka wtórna).

V-ray kończy renderowanie obrazu i mówi:

„Mogę dowiedzieć się wszystkiego, co dzieje się na scenie, o jakości i czystości obrazu, który wskazałeś. Aby jednak zbadać scenę, musiałem użyć aż 10 000 próbek pierwotnych z 1 próbkami wtórnymi do światła, oznaczenia geograficznego i materiałów. ”

Patrzymy na opcję 1 i widzimy, że ilość szumów znacznie się zmniejszyła w porównaniu z rendererem bazowym. Czas wydłuża się do 11 minut 44 Mec (9,8 razy dłużej). Ale nie mamy hałasu. Większość ludzi w tym momencie odkryje, że jest to najlepszy wynik, który można uzyskać i który, jak, gotowy.

Ale co, jeśli spojrzymy na opcję 2, o której mówiliśmy wcześniej? Pomimo wzrostu liczby oddziałów maksymalnych AA, co się stanie, jeśli zamiast tego zwiększymy wartości podpodziałów w IP, OG i materiałach. Dowiedzmy się.

Przykład sceny - opcja 2 - wzrost liczby poddziałów w IP, OG i materiałach

Teraz spróbujmy czegoś nowego. Ustawmy wartości próbek podstawowych tak, jak w ustawieniach podstawowych, ale dodaj próbki pomocnicze.

• Opuszczamy Image Sampler (AA) na podstawowe parametry 1min i 8max Subdivs .
• Zwiększamy liczbę podpodziałów w IC, GI i materiałach do 80 subdivs każdy.
• Pozostawiamy próg hałasu 0.01

Rysunek 5. Opcja 2 - entuzjastycznie podana liczba podpodziałów w IP, OG i materiałach.
1min i 8max Subdivs = Image Sampler (AA)
80 Podpodziałów = Światła, OG i Materiały.
0.01 = Próg szumu.

Spójrzmy więc na to, co dzieje się w drugiej wersji. Ustawiając te parametry renderowania, możesz powiedzieć V-Ray:

„Pozwalam ci używać maksymalnie 64 (8 podrzędnych) próbek podstawowych (AA) na piksel, aby zrozumieć, co jest w scenie i do 100 próbek pomocniczych”.

Pamiętaj, że oznaczenia geograficzne, materiały i światło to 64 000 próbek (80 podjednostek) każda. V-Ray automatycznie dzieli każdą wartość w oparciu o zainstalowane próbki AA Max. I pomimo 64 000 próbek, jest on podzielony na 64 próbki AA Max (8 podjednostek) i tylko 100 próbek wtórnych dla światła, GI i materiałów (dla każdego). Wtórne próbki / 64 podstawowe próbki = 100 wtórnych próbek).

V-Ray kończy renderowanie i mówi:

„Mogłem dowiedzieć się, co dzieje się na scenie na podstawie poziomu jakości ustawionego progu szumu. W rzeczywistości przez większość czasu musiałem używać wszystkich 64 podstawowych próbek na piksel. Oraz 100 próbek wtórnych na światło, materiały i oznaczenie geograficzne. ”

Widzimy, że hałas zniknął, ale czas renderowania wzrósł 4,5 razy (4m 38s) w porównaniu z rendererem bazowym.

Ale jeśli porównamy z opcją 1, zobaczymy, że opcja 2 dała nam czystszy wynik i została wyświetlona 2,2 razy szybciej.

Rysunek 06. Opcja 1 po lewej i opcja 2 po prawej stronie. Poniżej - obraz powiększony 4 razy, aby lepiej zobaczyć różnicę w hałasie.

Dlaczego tak Dlaczego wzrost ustawień Samplera DMC (światło / GI / Materiały) jest lepszy niż wzrost Samplera (AA)? W rezultacie render jest szybszy i czystszy.

Jak działa optymalizacja

W renderingu podstawowym widzimy, że krawędzie obiektu wyglądają dobrze, hałas jest głównie w odbiciach i cieniach. Jeśli pamiętasz to, czego nauczaliśmy wcześniej: „Próbki podstawowe (AA) są tworzone w celu„ sondowania ”geometrii głównej sceny, tekstur, DOF i rozmycia ruchu w scenie. Podczas gdy próbki wtórne - „sonduj” GI, światło, materiały i cienie. ”

I tak, aby pozbyć się hałasu, wybór między opcją 1 i 2 nie jest łatwym zadaniem. Po co używać śrubokręta, aby młot działał? Image Sampler (AA) zrobił już to, do czego został zaprojektowany - aby uczynić detale geometryczne (krawędzie obiektów) czystymi i cichymi. Tak więc zamiast strzelać do kilku dodatkowych próbek podstawowych (AA) w scenie, aby usunąć szum, lepiej jest dodać próbki do DMC Sampler (światło / GI / Materiały Subdivs), niech zrobi to, do czego został zaprojektowany - usuwa szum w cieniu, oświetlenie, GI, odbicia i załamania. Oto nasza odpowiedź!

Teraz możemy zrozumieć, dlaczego „Universal V Ray-Settings” 1min i 100 max AA, co do zasady, nie będzie najskuteczniejszą metodą wizualizacji sceny - w rzeczywistości nigdy nie była to najskuteczniejsza metoda! Uniwersalne ustawienia V-Ray zostały zaprojektowane, aby V-Ray był dostępny i łatwy dla użytkowników, którzy nie dbają o optymalizację i nie przejmują się tym, jak V-Ray działa pod maską. To tylko sposób na umieszczenie V-Ray na autopilocie. Pozwala to użytkownikowi kontrolować całą jakość renderowania, dostosowując tylko jeden parametr - próg szumu. Jeśli w renderowaniu jest za dużo szumu, wystarczy obniżyć próg szumu, a V-Ray będzie nadal strzelał próbkami pierwotnymi (AA), aż w końcu osiągnie próg szumu.

Ale możemy jeszcze bardziej zoptymalizować opcję 2! Od 5min 58s do 4min 53s. Z lekkim wzrostem hałasu.

Rysunek 07. Opcja nr 1. Po lewej stronie i opcja nr 2 Render jest jeszcze bardziej zoptymalizowany - po prawej stronie. Szybkość renderowania wzrosła o 2,7x!

Oto kolejny przykład optymalizacji, tym razem bardziej skoncentrowany na wydajności sceny.
Uważa się, że zoptymalizowane renderowanie (po prawej) jest prawie 35% szybsze niż uniwersalne ustawienia renderowania (po lewej), jednocześnie redukując szum i poprawiając jakość renderowania. Zwróć również uwagę, jak odbicia stały się bardziej dokładne - zauważalne na podłodze przy końcu korytarza.

Rysunek 08. „Universal V Ray-Settings” po lewej stronie i zoptymalizowany render po prawej stronie.

Aby być kontynuowanym ...