Оптимальные настройки V-Ray - Выбор движков GI

Всем привет! 

В предыдущих двух уроках о движках IM и BF, движках LC и PM мы познакомилась со всеми четырьмя алгоритмами расчета GI в V-Ray. Самое время определиться, какие же из них лучше всего использовать для просчета вторичного освещения.

Этот урок ответит на следующие вопросы:

- Какие рендер алгоритмы GI в Vray лучше?

- Какой рендер движок следует выбрать для "первички" и почему?

- Каким движком рендерить "вторичку" и почему?

- Какие существуют проблемы в картах GI и что нужно делать для их устранения?

- Почему появляется шум или грязь на мелких деталях сцены?

- Как избавиться от "ваты" и грязных пятен в углах и на карнизах?

Выбираем движки GI

Несмотря на кажущееся изобилие, выбор оказывается весьма однозначен.

Фотонную карту мы отсекаем сразу по описанным в предыдущем уроке причинам.

Разумеется, самым универсальным, способным решить любые задачи, является, конечно же, алгоритм Brute Force. Однако отсутствие встроенной адаптивности и связанная и этим чудовищная ресурсоемкость просто не оставляют ему шансов на повседневное использование в качестве GI движка. Порой десятикратное увеличение времени просчетов при том же визуальном качестве, что выдают и оптимизированные движки, просто неприемлемо практически во всех ситуациях. Лишь в некоторых из них, когда оптимизированные движки просто не могут справиться с появляющимися на визуализации артефактами, которые и возникают вследствие их оптимизации, может быть оправданно использование Brute Force.

Сузив выбор до двух алгоритмов Irradiance map и Light cache, он становится достаточно прост :)

Сравнивая алгоритмы работы IM и LC, описанные в предыдущих уроках, не составляет труда понять, что качество карты GI, получаемое с помощью IM, значительно выше, чем качество карты GI, полученной при использовании LC. Это связанно с тем, что, несмотря на частичное формирование результата интерполяцией, благодаря своей адаптивности IM способен рассчитать GI с большей точностью в важных участках сцены. В то время как LC лишь определяет цвета GI для зон сэмплирования в виде мозаики, без разбора деля на них сцену.

Безусловно, можно существенно завышать настройки LC, чтобы получить результат, сравнимый по визуальному качеству с результатом IM. Но в этом случае неизбежно возрастет время расчета LC. Такой подход плавно откатит нас в сторону Brute Force, практически сведя на нет разницу во времени расчета между ним и LC с сильно завышенными настройками. Кроме того, расход оперативной памяти и проблемы с распределением нагрузки на все доступные системе потоки при большом размере карты LC будет также весьма существенным минусом.

Алгоритм IM рассчитывает более мягкую, по сравнению с LC, карту GI. Финальный рендер выходит более приятным, без шумного GI. И поэтому IM следует использовать как движок просчета глобального освещения.

 Однако не стоит забывать, что V-Ray разделяет расчет вторичного освещения на Primary bounces GI engine и Secondary bounces GI engine. Возвращаясь к особенностям работы IM, нам уже известно, что Irradiance map в принципе не может быть установлен как Secondary bounces GI engine. Учитывая всё перечисленное, мы просто вынуждены выбрать Irradiance map лишь как GI движок для расчета Primary bounces.

Думаем, Вы уже догадались на какой движок для Secondary GI bounces падет выбор :)

Алгоритм LC более грубый, нежели алгоритм IM. Однако, как мы уже знаем, влияние вторичных отскоков GI на общее освещение сцены менее существенно, чем влияние первого отскока GI. Именно поэтому менее точный LC прекрасно справится с задачей просчета Secondary GI bounces. Кроме того, его функция Show calc. phase, генерирующая превосходное превью, просто незаменима. Алгоритм Light cache однозначно стоит использовать и в универсальных стартовых настройках V-Ray, разумеется, Light cache должен быть выбран как GI engine для Secondary bounces.

Распространенные проблемы GI

Теперь, когда мы разобрались со всеми имеющимися на вооружении V-ray алгоритмами просчета GI, определились с тем, как они работают и выбрали наиболее рациональные и практичные в использовании, настало самое время рассмотреть возможные проблемы и способы их решения.

В общем, у вторичного освещения всего две основные проблемы, точнее – два основных вида артефактов. Это шум и грязь. Как ни странно, но причина возникновения и способы устранения шума абсолютно тривиальны. Причиной появления этих распространенных проблем – недостаточное качество сэмплирования GI. В IM за это отвечает HSph. subdivs, а в BF и LC – Subdivs. Повышение этих параметров уменьшит количество шума на картах GI и, следовательно, на финальном рендере. На этом виде артефактов останавливаться не стоит.

А вот причины возникновения грязных пятен на визуализации или как их еще называют "вата", "хлопья", которыми частенько усыпаны мелкие детали сцены, стоит рассмотреть подробнее.

Грязь, а именно черные, серые и даже светлые пятна могут возникать в карте GI, созданной алгоритмом IM. Это происходит из-за недостаточной детализации самой карты IM.

Посмотрите на изображение. Не нужно долго присматриваться к его левой части, чтобы увидеть отвратительные грязные пятна на решетке. Любому визуализатору интерьеров они очень хорошо знакомы. Особенно явно проявляются эти артефакты в недоступных для прямых световых лучей и высокодетализированных местах сцены, освещенных лишь вторичным освещением. Например, на причудливых белых потолочных карнизах, находящихся в глубоких нишах потолка.

Недостаточное понимание природы этой проблемы привело к появлению просто экстраординарных способов борьбы с ней. Самые простые из них, это слепое накручивание HSph. subdivs для IM, Subdivs для LC, изменения единиц измерения, размеров зон сэмплировния, а также просто заоблачное увеличение Subdivs параметра для ключевых источников света в сцене. Более целенаправленным было существенное завышения интерполяции с целью размыть GI. Но самые изощренные методы заключались в следующем. Бралась камера, из которой будет произведена визуализация. После чего она клонировалась и перемещалась по сцене для получения нескольких ракурсов объекта, на котором возникали эти артефакты. Далее, с помощью предназначенных для совсем других целей скриптов, создавалась еще одна дополнительная камера и ее положение анимировалось. Эта камера в точности повторяла положения основной и дополнительных камер, на каждом новом кадре анимации. В итоге выходило некое подобие fly-through анимации, при которой камера облетала проблемный объект. Далее, рассчитывались карты GI основного и дополнительного отскоков для каждого кадра анимации и одновременно сливались в две, общие для каждого типа отскоков, карты. Таким образом, получались более детализированные и плотные карты GI. После чего, эти карты использовались для просчета одного лишь финального кадра из исходной первой камеры.

Подобные подходы в некоторой степени устраняют проблемы с GI, но они просто занудны в реализации и занимают львиную долю времени на настройку сцены, при этом, являясь неэлегантными решениями и не позволяя устранить проблему, как говорится, малой кровью.  Нет никакого смысла утомлять себя мучительной настройкой и экспериментами для каждой новой сцены, добиваясь необходимого результата. Понимая суть проблемы, устранить ее можно весьма элементарно, при аналогичных и даже меньших затратах вычислительного времени.

Для понимания природы этой проблемы, следует вернуться к принципу работы IM. В частности, к ее способу прощупывания геометрии сцены на более низких, чем конечное, разрешениях. В подавляющем большинстве случаев, а также в универсальных стартовых настройках V-Ray, субсэмплирование используется даже на финальном разрешении просчета IM. То есть, цветовые образцы IM берутся с гораздо меньшего разрешения, чем финальное. После этого они интерполируются до нужного разрешения, при этом еще и заполняя пропущенные зоны. В приведенном выше примере оба изображения рендерились на разрешении 400 на 500 пикселей. Левое изображение было просчитано со значением IM Max rate равным -4. Это значит, что финальный предпроход IM велся в разрешении 400 на 500, деленным на 2, деленным на 2, деленным на 2 и еще раз деленным на 2. То есть, в разрешении 25 на 31 пиксель.

Вот как выглядит рендер, просчитанный в разрешении 25x31 пиксель и затем интерполированный до разрешения 400x500 пикселей в Photoshop.

Серый прямоугольничек слева и есть не интерполированный рендер в разрешении 25x31 пиксель. Даже с высокими значениями самой интерполяции и информации о геометрии сцены, получить мелкие детали из столь сравнительно малого разрешения, попросту нереально. Если две или даже три белые перегородки нашей решетки на разрешении 25x31, обозначены одним черным пикселем, а темные промежутки между ними, например, одним белым, то, как бы мы не интерполировали эти пиксели, после интерполяции они будут выглядеть как размытые грязные пятна. Эти пятна дают как раз ту самую вату и грязь на мелких деталях сцены.

Теперь Вы наверняка понимаете, что для получения детализированной IM и избавления от пятен в углах необходимо увеличивать разрешение последнего предпрохода IM. Так было и сделано в предыдущем примере на изображении справа. IM была просчитана с Max rate равным 0, то есть на финальном разрешении рендеринга этого изображения. На нем отсутствуют видимые артефакты, так же, значительно отчетливее видны тени, не размытые интерполированной с низкого разрешения картой IM.

Если лишь на некоторых объектах сцены появляются подобные артефакты, то нет никакой необходимости просчитывать весь текущий кадр целиком с более детальной IM. Это неоправданно займет многие часы вычислений, выдавая по сути тот же результат на всех остальных не проблемных объектах сцены. Для того, чтобы не расходовать вычислительные ресурсы зря, достаточно воспользоваться функцией Region render и пересчитать лишь те части изображения, качество которых не устраивает.

Заключение

Подход к настройке GI, описанный в этом и трех предыдущих уроках, является наиболее рациональным с практической точки зрения. Не тратьте лишний раз свое время, деньги и электроэнергию, расходуя их на методы тыков ;)

Друзья, искренне надеемся, что внимательно прочитав эти уроки, Вы четко усвоили суть непрямого освещения, свободно разбираетесь в его настройках и готовы с легкостью применять свои знания на практике для получения замечательных рендеров!

Всем легких настроек и красивых 3d визуализаций!

До встречи в следующем уроке, следите за обновлениями, и, конечно же, поддерживайте нас, приобретая понравившиеся Вам прекрасные премиум 3d модели :) Вы можете это сделать!

Свои вопросы и предложения по поводу данного урока смело пишите в комментариях, мы откликнемся и поможем Вам.