У цьому уроці ми заліземо в нетрі V-Ray і розберемо його найтонші налаштування, щоб навчитися оптимізувати рендер і отримати якісну картинку за менший час.
Вступ
Цей урок створений щоб охопити і пояснити весь процес оптимізації налаштувань V-Ray для отримання якісного рендера за менший час.
Часто виникає багато плутанини навколо терміна V-Ray sampling і які у нього «ідеальні» настройки. Більшість визуализаторов створюють «Універсальні настройки V-Ray» в яких ставлять в Image Sampler (Anti-Aliasing, або AA) Max subdives дуже високе значення, близько 50 лив навіть 100, потім просто знижують значення noise threshold поки рендер не стане досить чистим, думаючи , що це кращий спосіб домогтися оптимального співвідношення якість / швидкість. Але маючи невелике уявлення, що ж знаходиться під капотом V-Ray і як він, насправді, працює, ви можете отримати картинку краще при меншому часі рендеру. Спосіб, який я опишу в цій статті, в порівнянні з найпоширенішим, який я описав вище, в деяких сценах може заощадити ваш час рендери в 3 - 13 разів.
Що ж, спочатку розглянемо деякі базові речі про те, як працює сам рендер і V-Ray sampling. Далі ми перейдемо до конкретної сцені щоб продемонструвати, як оптимізувати рендер щоб він був швидше, якісніше і чіткіше. Потім ми навчимося виявляти різні види шуму, які можуть бути в сцені. І в кінці я покажу покрокову процедуру оптимізації цієї сцени щоб отримати ідеальний баланс між якістю і швидкістю.
Якщо ви вже знаєте, ка влаштований V-Ray, натисніть сюди щоб відразу перейти до покрокової процедури оптимізації.
RAYTRACING (трасування променів)
Коли починається рендер, промені вистрілюють з камери в сцену щоб зібрати інформацію про геометрії в сцені, яка буде видна на фінальній зображенні. Ці промені спрямовані від камери, називаються Primary Rays (іноді Camera Rays або Eye Rays) і налаштовуються в Image Sampler (також відомий, як Anti-Aliasing або AA).
У той час, як Primary Ray перетинаються з геометрією сцени, додаткові промені вистрілюються з цих точок заходу в інші області сцени щоб отримати інформацію про висвітлення, тіні, відбитому освітленні (GI), відображеннях, заломлення, підповерхневому розсіюванні (SSS) і ін. Ці додаткові промені називаються Secondary Rays і налаштовуються в V-Ray's DMC Sampler.
Малюнок 1. Спрощена схема трасування променів (raytracing): Primary Rays вистрілюють з камери в сцену, перетинаються з об'єктами сцени і поширюють Secondary Rays в інші частини сцени.
З цього моменту ми будемо називати «Rays», як «Samples», тому що мета променя (Ray) - отримати інформацію про сцену «Sample» (від англ. - зразок). Rays = Samples.
Щоб зрозуміти, що ж відбувається в сцені, необхідно випустити купу Primary і Secondary Samples. Чим більше Samples, тим більше V-Ray отримує інформації про сцену, відповідно, тим якісніше буде рендер і тим менше в ньому буде шуму. Як бачите, шум - причина браку інформації про сцену. Якщо в сцені є шум, значить у V-Ray не було можливості зібрати достатньо інформації про сцену. Під підсумок: щоб прибрати шум, вам необхідно надати V-Ray більше інформації, а щоб надати Рендер більше інформації про сцену, потрібно зробити значення Samples більше.
Кількість Primary Samples, регулюється значеннями Min Subdivs, Max Subdivs, і Color Threshold в параметрах Image Sampler. Кількість Secondary Samples регулюється значенням Subdivs індивідуально в кожному джерелі світла, GI, матеріалі і в настройках Noise Threshold значенням DMC Sampler. (Noise Threshold в Maya називається Adaptive Threshold)
Отже, повторимо основні терміни:
Ray = Sample
Primary Samples = samples настроюються V-Ray's Image Sampler (також відомі, як Anti-Aliasing або AA), створені для визначення геометрії сцени і збору такої інформації, як: текстури, глибина різкості (DOF), і розмиття в русі).
Secondary Samples = samples cнастраіваемие V-Ray's DMC Sampler, створені для збору інформації про висвітлення, GI, тінях, відображеннях, заломлення і SSS
Noise = шум або недолік інформації
Subdivs = квадратний корінь з реальної кількості Samples. Subdivs ^ 2 = Samples. Приклад: 8 Subdivs = 64 Samples. (8 ^ 2 = 64)
У цьому уроці ми розглянемо, як найкраще використовувати ці Primary і Secondary Samples, що б отримати зображення без шумів в короткий проміжок часу.
Визначення THE SAMPLERATE RENDER ELEMENT
The SampleRate render element - один з найбільш важливих інструментів, які ми будемо використовувати для оптимізації рендеру. Це спосіб в V-Ray, показати нам, що Image Sampler (AA) робить в конкретному пікселі. Він робить це, позначаючи кожен піксель кольором, відповідним кількістю Primary Samples (AA) в ньому. Це зображення можна глянути в SampleRate render element)
* Блакитний колір означає невелику кількість Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
* Зелений колір означає середню кількість Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
* Червоний колір означає велику кількість Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
Малюнок 2. The SampleRate render element (праворуч) показує, скільки Primary Samples було задіяно в кожному пікселі рендеру (зліва)
Отже, для сцени з Image Sampler (AA) 1 min і 10 max Subdivs (1 min і 100max Primary Samples):
* Блакитний колір означає 1 Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
* Зелений колір означає 50 Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
* Червоний колір означає 100 Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
І, для сцени з Image Sampler (AA) 1 min і 100 max Subdivs (1 min і 10000max Primary Samples):
* Блакитний колір означає 1 Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
* Зелений колір означає 5000 Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
* Червоний колір означає 10000 Primary Samples (AA) в цьому пікселі.
Сцена приклад - як же працює V-RAY?
У цьому уроці ми будемо працювати з простою сценою, що складається з: площині з декількома сферами на ній, декількох різноманітних простих матеріалів (включаючи diffuse, glossy reflection, glossy refraction, і SSS), два об'ємних джерела світла (area light) і domelight з HDRI . GI включено в режимі Brute Force + Light Cache. Цей файл ви можете скачати тут .
Ми почнемо з базових налаштувань рендера з наступними значеннями:
- Image Sampler (AA) = 1min & 8max Subdivs.
- Lights, GI, і Materials все 8 Subdivs.
- Noise Threshold s = 0.01.
- Всі інші настройки також залишаємо за замовчуванням
Малюнок 3. Базовий рендер.
1min & 8max Subdivs = Image Sampler (AA)
8 Subdivs = Lights, GI і всі матеріали
Тепер давайте уважно подивимося, що ж відбувається при базовому рендер. Через налаштування рендера, ви як би говорите Рендер:
«Я дозволяю тобі використовувати до 64 (8 Subdivs) Primary Samples (AA) в кожному пікселі щоб ти зрозумів, що там відбувається в сцені і не робив багато шуму, на скільки це дозволяє noise threshold ... Але Для кожного з цих Primary Samples, ти можеш створити лише 1 Secondary Sample щоб зрозуміти, че там по світу, тіням, GI і матеріалами. »
Можливо, у вас виникає питання: «Стопі, всього один Secondary Sample для світла, GI і всіх матеріалів? Та ти гониш! Має ж бути 64 Samples (8 Subdivs), ми ж стільки вказували? ». Що ж, важливо відзначити, що ІС (джерела світла), GI і матеріали мають значення 64 Samples (8 Subdives) кожен - V-Ray ділить це значення на AA Max Samples у вашій сцені. Незважаючи на значення в 64 Samples для світла і матеріалів, ви повинні мати на увазі, що це значення ділиться на значення AA Max = 64 Samples (8 Subdivs), в результаті, ми маємо всього один Secondary Sample для світла, GI і матеріалів. (64 Secondary Samples / 64 Primary Samples = 1 Secondary Sample).
Причина, по якій V-Ray це робить - внутрішня формула, встановлена для утримання балансу цих двох значень. Логіка розробників наступна: чим більше Primary Samples, тим прпорціонально менше Secondary Samples потрібно щоб зрозуміти, що відбувається в сцені (скоро ми переконаємося, що це не завжди справедливо). Ця балансування між Image Sampler і DMC Sampler, по початку, може бути вам не зрозуміла, але головне. винести наступне: коли ви збільшуєте значення Image Sampler (AA), V-Ray намагається компенсувати, пропорційним зменшенням значення DMC Sampler. Пізніше, якщо ви ще не заснули, ви можете оцінити DMC Calculator , Який написав автор цієї статті, яку я так старанно перекладаю о 5:02 ранку, майже не користуючись словником =) Дякую гімназії №32 в м Іваново, де я отримував 8 уроків англійської на тиждень.
І так, повернемося до наших папугам:
V-Ray отрендеріть на стільки класно, на скільки міг, але мене насторожує величезна кількість червоних пікселів в SampleRate render element). Ось що він нам цим говорить:
«Я не зміг з'ясувати, що ж відбувається в сцені, тк ти мене сильно обмежив в noise threshold. Я довго використовував Primary Samples з усього одним Secondary Sample але це не дало мені достатньо інформації про ці областях. »
Якщо ми подивимося на рендер, ми зауважимо, що в той час як об'єкти (краю об'єктів) виглядають досить непогано, все ж в існують галасливі учаска на зображенні в місцях тіней і віддзеркалень. Ми отримали гучний базовий рендер і у нас є два варіанти щоб зменшити шум щоб отримати бажану якість.
* Варіант 1 - збільшити AA Max Subdivs - щоб V-Ray краще побачив сцену, але знову з усього одним Secondary Sample для світла, GI і матеріалів.
* Варіант 2 - Збільшити кількість Subdivs в матеріалах, світлі і GI. Сказати V-Ray, щоб він залишив кількість Primary Samples, але замість цього, дозволити йому використовувати більше Secondary Samples.
Сцена приклад - варіант 1 - збільшення значення AA MAX SUBDIVS
Що ж, давайте спочатку спробуємо, тим способом, яким зазвичай роблять криворукий візуалізатори щоб отримати менш галасливий рендер.
- Ми збільшуємо Image Sampler (AA) 1min & 100max Subdivs.
- Ми залишаємо ІС, GI і матеріали по 8 Subdivs.
- Знижуємо Noise Threshold до 0.005 щоб сказати V-Ray що ми хочемо рендер без шуму.
Малюнок 4. Варіант 1 - збільшення кількості сабдівов в AA Max
1min & 100max Subdivs = Image Sampler (AA)
8 Subdivs = BC, GI і всі матеріали
0.005 = Noise Threshold.
Давайте розберемося, що ж відбувається при таких налаштуваннях. Виставивши такі настройки ми говоримо V-Ray:
«Я дозволяю тобі використовувати до 10 000 (100 subdivs) Primary Samples (AA) на піксель щоб зрозуміти, що відбувається в сцені і мінімізувати шум, на скільки це можливо при заданому Noise Threshold. Але, для кожного Primary Samples, ти можеш створити лише по одному Secondary Sample для того що б зрозуміти, що в сцені зі світлом, GI і матеріалами. »
Згадуємо, що тому кожен ІС, матеріал і GI мають по 64 Samples (8 Subdivs), V-Ray ділить це значення на AA Max Samples. Незважаючи на значення в 64 Samples, воно ділиться на AA Max 10 000 Samples (100 Subdivs), в результаті, ми маємо мінімальну кількість - всього п одному Secondary Sample для світла, GI і матеріалів. (64 Secondary Samples / 10000 Primary Samples = 1 Secondary Sample).
V-ray закінчує прорахунок картинки і каже:
«Я міг з'ясувати все, що відбувається в сцені для того якості і чистоти картинки, який ти вказав. Але, щоб промацати сцену, мені довелося місцями використовувати аж 10000 Primary Samples з 1 Secondary Samples на світло, GI і матеріали. »
Ми дивимося на Варіант 1 і бачимо, що кількість шуму значно зменшилася, в порівнянні з базовим рендером. Час рендери збільшилася до 11 хв 44 мек (в 9,8 разів довше). Зате ми не маємо шуму. Більшість людей на цьому моменті порахують що це кращий результат, який можна отримати і що, начебто, готово.
Але що, якщо ми розберемо варіант 2, про який говорили раніше? Незважаючи на збільшення AA Max Subdivs, що відбудеться, якщо ми, замість цього збільшимо значення сабдівов в ІС, GI і матеріалах. Давайте з'ясуємо.
Сцена приклад - варіант 2 - збільшення кількості сабдівов в ІС, GI і матеріалах
Зараз давайте спробуємо дещо новеньке. Давайте поставимо значення Primary Samples такм, яким воно було в базових налаштуваннях, але додамо Secondary Samples.
- Ми залишаємо Image Sampler (AA) на базових параметрах 1min & 8max Subdivs.
- Збільшуємо кількість сабдівов в ІС, GI і матеріалах до 80 Subdivs кожен.
- Ми залишаємо Noise Threshold 0.01
Малюнок 5. Варіант 2 - захоплено кількість сабдівов в ІС, GI і матеріалах.
1min & 8max Subdivs = Image Sampler (AA)
80 Subdivs = Lights, GI, and Materials each.
0.01 = Noise Threshold.
І так, давайте розберемо, що ж відбувається в другому варіанті. Встановлюючи такі параметри рендеру, ви як-би говорите V-Ray:
«Я дозволяю тобі використовувати до 64 (8 subdivs) Primary Samples (AA) на піксель щоб зрозуміти, що є в сцені і до 100 Secondary Samples.»
Пам'ятаємо, що GI, матеріали та світло це 64000 семплів (80 сабдівов) кожен. V-Ray автоматично ділить кожне це значення виходячи з AA Max Samples, встановленого у вашій сцені. І незважаючи на 64000 семплів, воно ділиться AA Max 64 семпли (8 сабдівов), і тільки 100 вторинних семплів для світла, GI і матеріалів (для кожного). Secondary Samples / 64 Primary Samples = 100 Secondary Sample).
V-Ray закінчує рендер і каже:
«Я міг дізнатися, що відбувається в сцені виходячи їх рівня якості noise threshold, який ви встановили. За фактом, більшу частину часу, я повинен був використовувати всі 64 Primary Samples на піксель. І 100 Secondary Samples для світла, матеріалів і ГІ. »
Ми бачимо, що шуми пішли, але час рендера збільшилася в 4,5 рази (4м 38с) в порівнянні з базовим рендером.
Але якщо ми порівняємо з варіантом 1, ми побачимо, що варіант 2 дав нам результату чистіше і отрендеріть в 2,2 рази швидше.
Малюнок 06. Варіант 1 зліва і варіант 2 праворуч. Внизу - збільшене в 4 рази зображення, щоб краще бачити різницю в шумах.
Чому так? Чому, збільшення параметрів DMC Sampler settings (світло / GI / матеріали Subdivs) краще, ніж збільшення Sampler (AA)? Як наслідок - рендер швидше і чистіше.
Як працює оптимізація
У базовому рендер ми бачимо, що межі об'єкта виглядають добре, шум переважно в відображеннях і тінях. Якщо ви пам'ятаєте, що ми вчили раніше: «Primary Samples (AA) зроблені для« промацування »основний геометрії сцени, текстур, DOF і motion blur в сцені. Тоді як Secondary Samples - «промацують» GI, світло, матеріали та тіні. »
І так, щоб позбутися від шуму, вибір між варіантом 1 і 2 - не легке завдання. Навіщо використовувати викрутку, щоб зробити роботу молотка? Image Sampler (AA) вже зробив те, для чого він був розроблений, щоб зробити - зробити геометричну деталізацію (краю об'єктів) чистими і безшумними. Таким чином, замість стрілянини купою додаткових Primary Samples (AA) в сцену, щоб прибрати шум, краще додати samples в DMC Sampler (світло / GI / Матеріали Subdivs), нехай він робить те, для чого він був розроблений - прибирає шум в тіні, освітленні, GI, відображеннях і заломлення. Ось наша відповідь!
А тепер ми можемо зрозуміти, чому «Універсальні V Ray-Настройки» 1хв і 100 max АА, як правило, не будуть найбільш ефективним методом візуалізації сцени - насправді він ніколи не був призначений бути найбільш ефективним методом! Універсальні настройки V-Ray були розроблені, щоб зробити V-Ray доступним і легким для користувачів, які не піклуються про оптимізацію і не морочилися, як V-Ray працює під капотом. Це просто спосіб поставити V-Ray на автопілоті. Це дозволяє користувачеві контролювати все якість рендеринга шляхом коригування лише одного параметра - noise threshold. Якщо занадто багато шуму в візуалізації, просто знижуємо noise threshold, і V-Ray буде тримати стрільби Primary Samples (AA) поки, нарешті не досягає noise threshold.
Але ми можемо ще більше оптимізувати варіант 2! Від 5хв 58с до 4хв 53с. При незначному збільшенні шуму.
Малюнок 07. Варіант № 1. Зліва, і Варіант № 2 Рендер оптимізований ще більше - справа. Швидкість рендеринга збільшена в 2.7x!
Ось ще один приклад оптимізації, на цей раз більш орієнтований на продуктивність сцени.
Оптимізована візуалізація (праворуч) вважається майже на 35% швидше, ніж універсальні налаштування рендеринга (зліва) при одночасному зниженні шуму і поліпшення якість рендеринга. Також відзначимо, як відображення стали більш точними - помітно на підлозі до кінця коридору.
Малюнок 08. «Універсальні V Ray-Настройки» зліва, і оптимізований рендер справа.
Далі буде…
Сцена приклад - як же працює V-RAY?Має ж бути 64 Samples (8 Subdivs), ми ж стільки вказували?
Але що, якщо ми розберемо варіант 2, про який говорили раніше?
Чому так?
Чому, збільшення параметрів DMC Sampler settings (світло / GI / матеріали Subdivs) краще, ніж збільшення Sampler (AA)?
Навіщо використовувати викрутку, щоб зробити роботу молотка?