Визуализатор V-RAY. Введение. Первая часть.
Введение
V-Ray — мощный инструмент визуализации, поддерживающий Depth of Field (Глубина резкости), Motion Blur (Эффект «размытия» в движении), Displacement (Карта смещения с увеличением детализации трехмерных объектов). Кроме этого, V-Ray имеет собственные источники освещения, систему солнце-небосвод для реалистичного освещения естественным светом, и физическую камеру с параметрами, аналогичными реальным фото — и видео камерам.
Система V-Ray Proxy позволяет производить просчет чрезвычайно больших массивов однотипных объектов, состоящих суммарно из десятков миллиардов полигонов. Встроенные шейдеры предоставляют пользователю широкие возможности для имитации практически любых материалов. V-Ray SDK позволяет как программировать собственные шейдеры, так и адаптировать систему под решение специфических задач. Возможность просчитывать отдельные элементы изображения в виде каналов, таких как Глубина, Диффузный цвет, Альфа, Отражение, Преломление, Тени, и других, предоставляет большую свободу постобработки в пакетах компоузинга и монтажа.
Откройте окно настроек визуализатора, после чего раскройте свиток Assing Render (сторонний визуализатор), как показано на рисунке 2. В строке Production мы можем увидеть установленный по умолчанию Default Scanline Renderer. Щелкните по кнопке справа от этой строки и установите в открывшемся окне Chouse Renderer (Выберите визуализатор) V-Ray Adv 1.50.09, как показано на рисунке 2 и нажмите кнопку ОК.
Рисунок 2. Установка V-ray визуализатора.
После данной операции окно визуализатора примет следующий вид (рис. 3).
Рисунок 3. V-ray установленный в качестве визуализатора.
Из-за технических причин, выделенная память для оригинального 3D Studio Max кадрового буфера продолжает существовать, поэтому если вы используете V-Ray кадровый буфер, рекомендуется установить в свитке Common окна визуализатора минимальное разрешение изображения.
Отключение опции Get resolution from MAX (Брать разрешение из 3D MAX) позволяет установить для изображения большой размер, что не позволяет сделать стандартный буфер кадра 3D MAX (до 2048х1536).
Render to memory frame buffer (Визуализация в память буфера кадра). Активация данной опции создаст V-Ray фрейм-буфер и будет использовать его для хранения данных изображения, которые можно наблюдать как во время визуализации так и после нее.
Кнопка Show Last VBF позволяет увидеть результат последней визуализации, если вы случайно закрыли окно визуализации.
В первой части были рассмотрены основные принципы работы и назначение некоторых настроечных параметров VRay. А сейчас давайте посмотрим, как все это можно использовать на практике.
Сцена
Материалы и геометрия
Следует также придерживаться принципа соответствия размеров объектов сцены размерам реальных объектов. Необходимость этого обязательного требования продиктована использованием закона затухания интенсивности освещения с расстоянием в любой современной рендер-программе, рассчитывающей Global Illumination.
Поскольку я собираюсь использовать фотонные карты, необходимо настроить материалы. Как известно, VRay рассчитывает фотонные карты только для материалов типа VrayMtl. Поэтому необходимо выполнить преобразование стандартных материалов 3ds max, которые используются в нашей сцене, в материалы типа VrayMtl. Преобразование материалов довольно тривиально, нужно только изменить тип на VrayMtl, воспроизвести диффузные свойства материалов и положить в соответствующие слоты растровые карты. Поскольку некоторые материалы в оригинале имели bump, он также настраивался и в новых материалах, с теми же количественными значениями.
Для планирования следует принимать цифру приблизительно в 1.5 Гб (если вы не запустили одновременно с 3ds max еще и Photoshop, Corel Draw, WinAmp, Word и IE :). Вот сцена с настроенными материалами.
Для моделирования солнечного освещения подойдет любой ИС, который отвечает следующим трем обязательным условиям:
Настройка положения и высоты Target Direct в сцене выбиралась так, чтобы наиболее интересно осветить ту часть, которая видна в камере. Волновой фронт выбран прямоугольным (Light Cone>rectangle) для облегчения его проецирования на интересующую часть сцены так, чтобы минимизировать потери при излучении фотонов. Затухание обязательно отключаем (Decay>Type>None). В качестве типа теней был выбран VRayShadow со значениями по умолчанию.
Второй источник света должен моделировать рассеянное освещение от небесного свода и потому обязательно должен быть пространственным (тип Area). В качестве такового можно выбрать ИС типа Skylight из набора 3ds max, и неплохо было бы с ним использовать подходящее изображение небесного свода в формате HDRI. Однако, учитывая то, что фотонные карты не могут работать со Skylight и HDRI, целесообразнее взять вместо него ИС типа VrayLight, которым и воспроизвести световой фронт. Впрочем, вариант с использованием Skylight+HDRI вовсе не исключен, просто здесь и сейчас я его рассматривать не буду.
Наконец, для того, чтобы воспроизвести цвет неба, выставлен белый цвет для Environment 3ds max.
Экспоненциальный контроль хорош тем, что позволяет убирать засветы в сильно освещенных местах. В этой сцене я хочу воспроизвести ощущение достаточно яркого солнечного дня, в результате получается засвет в области крыши при приемлемой освещенности остальной сцены. Проблему помогает решить экспоненциальный контроль освещения. Вообще, необходимость в контроле засветов/затемнений вызвана тем, что современные рендеры рассчитывают физически корректные значения интенсивностей, которые далеко не всегда укладываются в «прокрустово ложе» стандартной модели RGB.
Всего имеется три типа контроля: Linear multiply (линейный), Exponential (экспоненциальный), HSV exponential (экспоненциальный с сохранением насыщенности цвета). Различие между Exponential и HSV exponential состоит в насыщенности тонов после корректировки, при использовании Exponential изображение получается более «сдержанным», блеклым. На последующих этапах, после расчета фотонных карт и irradiance map, возможно, потребуется дополнительно подкорректировать освещение. Это вполне можно выполнить таким же образом и без пересчета карт.
Настройка фотонных карт
Начнем с настройки фотонных карт. Прежде всего, на закладке VRay: Indirect Illumination выставляем следующие параметры:
Сейчас для первичного отскока выбран метод Global photon map с целью отладки фотонной карты. Позже, когда фотонная карта будет готова, я буду использовать Irradiance map.
Значение Secondary bounces>Multiplier установлено в максимальном значении = 1, по причине большого размера сцены и наличия труднодоступных участков для фотонов. По этой же причине значение глубины трассировки фотонов, Bounces, установлено в 20 против 10 по умолчанию.
Отключены Refractive GI caustics и Reflective GI caustics, поскольку я не планирую рассчитывать каустик-эффекты от отраженного диффузного освещения.
Параметры фотонной карты остаются неизменными, меняются лишь значения subdivs для источников света. Перед расчетом можно еще отключить генерацию caustic photons у источников света и у объектов (поскольку расчет каустик-эффектов от прямого освещения в этой сцене также не планируется) и убедиться в свойствах объектов, что для них установлены Generate GI/Receive GI.
Легко увидеть, что наиболее качественная фотонная карта получена для 128 миллионов фотонов (рис. phot_map#8). Поскольку она рассчитана за вполне приемлемое время и требует не так много места на диске для хранения (попробовал бы я это сказать года три назад :), ее и выбираю для дальнейшей работы. Вообще говоря, если бы я хотел ограничиться только видом из данной камеры, вполне можно было попробовать использовать самую первую фотонную карту с 3000 subdivs. Но я хочу еще посмотреть, что «творится» на балконах, а там плотность фотонной карты будет самой низкой во всей сцене и 3000 subdivs может оказаться недостаточно для качественного рендера.
Теперь выставляем загрузку фотонной карты из файла, в котором она была сохранена, и продолжим «игру» с настройками фотонной карты. В частности, попробуем менять SD, поскольку это не потребует пересчета фотонной карты.
На этом настройку фотонной карты можно было бы и завершить. Но я предлагаю потратить немного дополнительного времени и задействовать еще один механизм, способный обеспечить дополнительное качество фотонной карты.
До сих пор количество собираемых фотонов Max. photons было установлено в 0 для того, чтобы ничто не мешало настроить радиус сбора. Давайте укажем значение Max. photons таким, чтобы оно соответствовало количеству собираемых фотонов в пределах нашего SD для наименее плотных областей фотонной карты. Идея в том, чтобы в областях карты с высокой плотностью фотонов освещенность точек рассчитывалась при помощи Max. photons. При этом радиус сбора будет меньше установленного в настройках SD, и будет меняться в зависимости от плотности карты, доходя до установленного значения SD в областях с самой низкой плотностью. Таким образом, мы достигаем сразу двух целей: радиус сбора будет меняться по всей фотонной карте и шумовые пятна потеряют свою регулярность. А за счет уменьшения реального радиуса сбора повысится детализация светотени, особенно в средних тонах.
Как найти Max. photons? Начинаем постепенно повышать с 0 его значение с некоторым шагом (допустим, в 10 фотонов) и каждый раз рендерим изображение. Когда изображение в тех областях, где фотонная карта наименее плотна (темные и труднодоступные для освещения участки) перестанет меняться при увеличении Max. photons, текущее значение Max. photons и следует взять. Остается только сожалеть об отсутствии «штатных» средств оценки плотности фотонной карты в произвольной выбранной точке сцены.
Настройка Irradiance map
Пороговые значения для цвета, нормалей, расстояния и количества сэмплов subdivs оставлены теми же, что были в preset High. Количество subdivs в 50 сэмплов означает, что для расчета диффузной освещенности каждой точки будет использовано до 2500 лучей, чего вполне достаточно для большинства случаев. Вообще же, «рабочий» диапазон subdivs лежит в пределах 30-120 сэмплов и может быть еще увеличен при наличии шума в изображении.
При наличии шума также настоятельно рекомендуется проанализировать его возможную причину, поскольку уменьшение соответствующего порогового значения может привести к решению проблемы без увеличения subdivs. Значения Min. rate и Max. rate также оставлены довольно высокими, поскольку для настройки используется изображение низкого разрешения (640х480). Для наблюдения за процессом расстановки точек можно включить Show calc. phase.
Теперь перейдем к настройкам самой карты на закладке VRay: Advanced irradiance map parameters.
Calc. pass interpolation samples определяет количество рассчитанных значений освещенности для интерполяции освещенности нерасчетной точки. Чем выше это значение, тем ровнее градиент и больше размывание оттенков. Рекомендуемый рабочий диапазон для этого параметра 12-25, оставляем 15. Назначаем сохранение фотонной карты в файл, это может пригодиться для последующей коррекции при помощи Color map (экспоненциального контроля освещенности) и настройки антиалиасинга. Теперь все готово и можно нажимать кнопку «Render»!
Мне лично больше нравится последнее изображение, и именно для него я просчитаю окончательный рендер. Вот он. Я только немного подкорректировал цвет, изменив Dark Multiplier с 1.6 до 1.4, и настроил AA:
В сцене есть еще одна камера, установленная на втором этаже. Я выполнил рендер для вида из нее, используя все ту же фотонную карту из файла и irradiance map с теми же настройками, которая просчитывалась для нового вида заново.
Счастливые обладатели Combustion могут воспользоваться для обработки HDR изображения его возможностями.
Чем меньше Search dist., тем качественнее и четче каустика, то же относится и к Max. photons при достаточно высокой плотности фотонной карты. Вот, в общем-то, и все.
К счастью, VRay широко используемая на практике программа, особенно у нас. Поэтому, всегда можно найти людей, настоящих профессионалов, способных ответить на конкретный вопрос. В этой связи очень рекомендую русскоязычный форум по VRay на http://www.3dcenter.ru/forum. Здесь уже накоплена очень большая база знаний по конкретным вопросам использования программы. Листая страницы форума, наверное, возможно найти ответ на любой мыслимый вопрос по практическому применению VRay. Пользуясь случаем, хочу выразить дань глубокого уважения людям, чей опыт и добрая воля обеспечили ценность собранных знаний.
На что действительно способен VRay можно увидеть по работам мастеров. И раз уж речь зашла о мастерстве, должен констатировать тот факт, что уровень работ, выполненных русскими в VRay, очень высок и это общепризнанно. Западные коллеги вполне серьезно говорят о существовании «русской школы визуализации». Не о немецкой, испанской или итальянской, или о какой-нибудь еще. О русской.
Здесь я умолкаю. Пусть дальше «говорят» работы, они красноречивее любых слов.
V-Ray изнутри
Здравствуйте, меня зовут Константин Суханаев, живу я и работаю в городе Алматы (это южный Казахстан) По образованию я банкир, по специальности Дизайнер интерьеров! на дизайнера я нигде не учился, как то все само собой получилось)) CG занимаюсь не долго, около 1,5 года, c V-Ray работаю еще меньше, всего 7-8 месяцев! ну да ладно, я думаю пора перейти к теме урока!
И так господа хорошие присядьте поудобнее на свое мягкое место, потому что сейчас я начну ломать ваши головы! Тема пойдет, как вы наверно уже догадались, о настройках V-Ray! Мы с вами рассмотрим все параметры, все галочки и все кнопочки которые относятся к врею, что они делают и для чего они нужны! Рассматривать мы будем версию V-Ray 1.5
Думаю все знают как запускается 3D’S Max и как в качестве визуализатора устанавливается V-Ray! Поэтому я думаю мы пропустим эту скучную главу.
V-Ray Frame Buffer
· Позволяет просмотреть все элементы (render elements) в одном окне и позволяет переключаться между ними очень легко.
· Сохраняет изображение в полном 32-bit (floating-point) формате.
· Позволяет выполнять цветовую коррекцию изображения.
· Позволяет выбирать порядок обработки buckets в процессерендера.
V-Ray VFB имеет несколько ограничений, которые перечислены ниже.
VFB toolbar
Как наверное многие уже догадались это окно рендера, в котором так же присутствуют некоторые настройки, рассмотрим их поподробнее
Эта часть набора инструментов которая позволяет выбрать канал или режим превью. Так же здесь есть возможность включить режим монохромного отображения
Позволяет сохранить текущий кадр в файл. Может быть вкл/выкл в процессе рендера
Создает копию 3dsmax текущего фрейм буффера V-Ray. Вы можете вкл/выкл эту опцию в процессе рендера.
Оставляет информационный диалог о пикселе под указателем мышки, включенным. Если вы сделаете right-click мышкой над пикселом, информация о нем будет отображаться только при нажатии на кнопку мыши.
V-Ray будет рендерить бакеты ближайшие к указателю мышки. Вы можете вкл/выкл эту опцию в процессе рендера.
Открывает диалог «levels control» который позволяет вам установить цветовую коррекцию отдельно для каждого цветового канала. Здесь так же отображается гистограмма текущего содержимого буфера. Позволяет интерактивно масштабировать превью при помощи мыши.
Очищает текущее содержимое буфера. Иногда полезно перед началом очередного рендера, в случае если предыдущее изображение мешает воспринимать результат нового рендера.
VFB shortcuts
Ниже приведен список комбинаций кнопок (shortcuts) которые вы можете использовать для навигации в фрейм буфере. Помните, что окно фрейм буфера должно быть активным (иметь фокус) для того, что бы эти комбинации работали:
Mouse
Description
Масштабирование (Zoom in/Zoom out )
Roll the mouse-rollon button up/down
Масштабирование (Zoom in/Zoom out)
показать инфодиалог со свойствами кликнутого пикселя.
двигать изображение (hand tool)
Keyboard
Description
Масштабировать (Zoom in/Zoom out)
двигать изображение (left, up, right, down)
Notes
· V-Ray VFB не отображает G-Buffer уровни (как Coverage и т.п.).
· V-Ray VFB не работает в режиме stripe rendering.
Ну я думаю с этим мы с Вами закончили)) поехали дальше.
Global Switches
Geometry
Lighting
Materials section
Indirect illumination section
Вот собственно и все)))
Image Sampler (Antialiasing)
Fixed rate sampler
Это самый простой самплер, он делает фиксированное количество сэмплов для каждого пикселя.
По причине отсекания сэмплов в соответствии с диапазоном для RGB цветового канала, иногда этот сэмплер дает более темные результаты, если используется с эффектами сглаживания/размывания (blurry effect). Решение в этом случае в увеличении сабдивов для эффектов сглаживания, или в использовании Real RGB цветовой канал.
Adaptive QMC sampler
Этот сэмплер берет переменное число сэмплов для каждого пикселя, основываясь на разнице интенсивности пикселя и его соседей. Этот сэмплер сильно связан с V-Ray QMC sampler.
Adaptive QMC сэмплер не имеет своей настройки порога шума; вместо этого он использует параметр Noise threshold QMC sampler-а для управления качеством.
Это предпочтительный сэмплер для сцен с большим количеством небольших деталей (например, VRayFur) или эффектов размытия таких как: DOF, motion blur, glossy reflections. Этот сэмплер так же использует меньше памяти, чем Adaptive subdivision sampler.
По причине отсекания сэмплов в соответствии с диапазоном для RGB цветового канала, иногда этот сэмплер дает более темные результаты, если используется с эффектами сглаживания/размывания (blurry effect). Решение в этом случае в увеличении сабдивов для эффектов сглаживания, или в использовании Real RGB цветовой канал.
Adaptive subdivision sampler
Это улучшенный сэмплер способный использовать меньше чем один сэмпл для каждого пикселя. При отсутствии эффектов размытия (direct GI, DOF, glossy reflection/reftaction и т.п.) это предпочтительный сэмплер в V-Ray. В среднем он использует меньше сэмплов для достижения сравнимого качества.
Хотя с детализированными текстурами и/или эффектами размытия он может быть медленнее и выдавать худшие результаты, чем другие два метода
Так же этот сэмплер требует большего количества памяти, чем другие два.
Antialiasing filter
Эта секция позволяет выбирать antialiasing filter. Все стандартные 3dsmax фильтры поддерживаются за исключением Plate Match фильтра. Смотрите секцию Examples для большей информации по antialiasing фильтрам.
Notes
Какой сэмплер использовать для конкретной сцены? Лучший ответ дает эксперимент:
Для сцен без мелких деталей малым количеством blurry effects и гладкими текстурами, Adaptive subdivision sampler с его способностью к понижению числа сэмплов ниже 1, будет лучшим. Для сцен с детальными текстурами или множеством мелкой геометрии и малым количеством blurry эффектов, Two-level sampler работает лучше.
Так же в случае анимации включающей детальные текстуры, Adaptive subdivision sampler может вызывать фликер эффект который можно избежать используя Two-level sampler.
Для сложных сцен с большим количеством blurry эффектов и детальными текстурами, Fixed rate sampler работает лучше и предпочтителен в отношении компромисса качества и времени.
Примечание по использованию памяти:
Алгоритмы сэмплеров требуют значительного количества памяти для сохранения информации о каждом bucket-е. Использование большого размера bucket может требовать много памяти. Это особенно существенно для Adaptive subdivision sampler, который сохраняет дополнительные sub сэмплы в том же bucket-е.
Adaptive QMC sampler и Fixed rate sampler с другой стороны сохраняют обычно только суммарную информацию о сэмплах, что уменьшает требования к памяти.
Indirect Illumination (GI)
Approaches to indirect illumination
V-Ray использует несколько подходов для расчета непрямого света с различными
вариантами компромисса между качеством и скоростью:
Какой метод использовать? Это зависит от задачи. Раздел с примерами может помочь
в выборе подходящего метода для вашей сцены.
Primary (первичный) и secondary (вторичный) отскок
Настройки для непрямого освещения в V-Ray разделены на две секции: Настройки алгоритма первичного отскока и настройки связанные с алгоритмом для просчета вторичного отскока. Первичный диффузный отскок происходит, когда точка отображения (шейдинга) прямо видна камерой, или через отражение/преломление. Вторичный отскок происходит, когда точка отображения (шейдинга) используется в просчете GI (глобального освещения).
Parameters
GI caustics
Post-processing
Эти настройки дают возможность дополнительно корректировки indirect illumination, прежде чем выполнять финальный рендер. Значения по умолчанию соответствуют физически корректному результату; но пользователь может изменить их в целях достижения художественного эффекта.
Когда Contrast установлен в 0.0, GI solution принимает контраст, определенный параметром Contrast base. Значение 1.0 Contrast оставляет контраст неизмененным. Величина больше 1.0 усиливает контраст.
First (primary) diffuse bounces
Secondary diffuse bounces
Notes
Теперь думаю самое время рассмотреть параметры тех самых подходов для расчета непрямого света о которых говорилось выше!
Эта секция доступна только если выбран Quasi-Monte Carlo GI в качестве главного или вторичного алгоритма GI.
Quasi-Monte Carlo метод GI это метод грубой-силы. Он рассчитывает GI значение для каждой точки независимо. Хотя и очень медленный, но имеет высокую точность, особенно если в сцене много мелких деталей.
Для ускорения Quasi-Monte Carlo GI, можно использовать быстрый метод (photon map или light map) для второго отскока (вторичный алгоритм).
Parameters
Irradiance map
Эта секция настроек рендера позволяет управлять различными частями irradiance map. Эта секция может быть использована, только если irradiance map выбрана как GI для первичного диффузного отскока.
Некоторые сведения о том, как работает irradiance map необходимы для понимания значения этих параметров.
Более простыми словами, мы можем думать о diffuse surface irradiance как о видимом цвете-яркости поверхности, если мы примем, что ее материал совершенно белый и диффузный.
В V-Ray, термин irradiance map относится к методу эффективного расчета диффузного освещения поверхности объектов в сцене. Так как не все части сцены имеют одинаковую детализацию при просчете GI, было бы разумным делать расчет более точно в важных частях (там, где объекты расположены ближе друг к другу, или в местах с четкими тенями), и менее точно в местах с равномерно освещенными плоскостями. Irradiance map использует такой подход и работает адаптивно. Это реализуется за счет нескольких рендеров одного изображения (нескольких проходов) с удвоением разрешения каждый следующий раз. Идея состоит в том, чтобы начать, скажем, с четверти разрешения финального изображения и затем постепенно повышать качество.
Irradiance map фактически это коллекция точек в 3d пространстве (облако точек) вместе с рассчитанным вторичным освещением в этих точках. Когда объект встречается на пути луча в процессе GI прохода, V-Ray ищет, нет ли в облаке точек irradiance map точки близкой по расположению к текущей. Из уже просчитанных точек, V-Ray может извлечь массу полезной информации (есть ли рядом другие объекты, как сильно меняется вторичное освещение и т.п.). На основе этой информации, V-Ray решает, может ли вторичное освещение для текущей точки быть интерполировано из уже существующей информации в облаке точек. Если нет, вторичное освещение рассчитывается для этой точки и точка сохраняется в irradiance map..
Обзор V-Ray 3.0 для Autodesk 3ds Max
Здравствуйте уважаемые читатели. Вот и пришло время первого обзора новой версии системы визуализации V-Ray 3.0 для Autodesk 3ds Max. Достаточно продолжительное время, многие пользователи были в ожидании того, что же готовит новая версия этого легендарного продукта, считающегося одним из самых популярных в России и многих других странах.
Благодаря доступу к beta-тестированию новой версии, я подготовил для вас небольшой гид по новым возможностям.
Введение.
Как и любой другой современный визуализатор, V-Ray предоставляет множество самых разнообразных возможностей. Одна из важных особенностей V-Ray –полноценный набор инструментов для визуализации с простым и понятным интерфейсом. А благодаря полноценным собственным инструментам освещения, затенения, глобального освещения и т.д., визуализатор V-Ray может быть использован в самых разнообразных задачах. Во время beta-тестирования, мы ориентировались на доступный список нововведений и изменений внутри движка визуализации. Многие вещи, которые мы рассмотрим, затрагивают только интерфейс коннектора и плагина V-Ray для 3ds Max, но многие изменения затронули сам движок визуализации.
Основные нововведения, рассмотренные в статье:
— Новый интерфейс пользователя и новый диалог быстрой настройки визуализатора
Новая версия V-Ray предоставляет пользователям несколько режимов интерфейса в диалоговом окне Render Settings. Так же добавлены два новых инструмента для быстрой настройки глобальных параметров визуализатора для максимального повышения скорости установки необходимых параметров – своего рода кнопка «Сделать красиво!».
— Увеличенная производительность в трассировке луча и режим Progressive Rendering
В данном разделе мы рассмотрим оптимизацию процесса визуализации. Какие реализованы новые методы построения финального изображения, как оптимизируется скорость вычислений.
— Новый универсальный шейдер VRMATS и другие новые шейдеры
В V-Ray 3.0 появились новые инструменты шейдинга (материалы). Универсальный шейдер VRmat, позволяет выполнять передачу шейдеров и созданных материалов между различными приложениями, использующими V-Ray в качестве движка визуализации. Среди стандартных шейдеров V-Ray появился новый Ray-traced SSS шейдер, поддерживающий расчет эффекта подповерхностного рассеивания с помощью алгоритмов трассировки луча. Для специалистов «кому хочется большего», разработчики предоставили возможность использовать стандарт Open Shading Language (OSL) от компании Sony Image Works для создания собственных шейдеров.
— Улучшенная поддержка формата Alembic
Начиная с V-Ray 2.0, добавлена поддержка формата данных Alembic, разработанного студиями Sony Imageworks и ILM. В новой версии V-Ray добавлена поддержка кэша Alembic, который может быть загружен с помощью инструмента V-Ray Proxy.
— Улучшен V-Ray Hair
Новый V-Ray предоставляет пользователям улучшенный функционал создания и редактирования волос, обеспечивающий большую производительность в процессе вычислений и качественный результат финального изображения. Серия тестов показала, что прирост производительности визуализации волос и меха составляет от 5 до 15 раз (В тестах с системой Ornatrix).
— Расширенное управление цветом
Улучшенный рабочий процесс с полноценным управлением цветом. Пользователи V-Ray получают полноценную поддержку LUT и ICC профилей, а также поддержку нового OpenColorIO (OCIO) также разработанного в стенах студии Sony Imageworks.
— Поддержка визуализации изображений в формате Deep Images (Deep Data)
С выпуском OpenEXR 2.0 появилась возможность визуализации изображений с сохранением глубины пикселей. Впервые поддержка Deep Data была реализована в V-Ray for Maya. Теперь, пользователи NUKE и V-Ray for 3ds Max, могут использовать возможности Deep Images, не прибегая сложным манипуляциям, а просто взять и сохранить их в формат OpenEXR с активной функцией сохранения Deep Data.
— Новая функция Render Mask
Визуализатор V-Ray 3.0 содержит уникальную функцию для контроля регионов визуализации с использованием маски изображения. Когда визуализируется область интереса, представленная сложной формой, прямоугольная область может не подходить для визуализации. Использование новой функции Render Mask предоставляет художникам возможность использовать любую форму региона, который будет визуализироваться.
— Поддержка визуализации отдельных проходов (Render Elements) в V-Ray RT GPU
Появившийся в V-Ray 2.0 движок визуализации V-Ray RT позволил использовать возможности современных GPU для ускорения вычислений preview визуализации в режиме ActiveShade. Начиная с V-Ray 3.0, данный движок визуализации получил новую и, пожалуй, одну из долгожданных функций – поддержку вывода отдельных элементов изображения (Render Elements). Помимо этого, в V-Ray 3.0 проведена оптимизация алгоритмов и реализована поддержка последних версий NVIDIA CUDA, что позволяет полноценно использовать самые современные графические ускорители.
Думаю, такое краткое описание только самых ярких функций уже составило общее представление о новых возможностях V-Ray. Далее мы рассмотрим эти функции более детально и оценим некоторые из них в действии.
Все прекрасно знают, что встречают по одежке. Многие начинающие пользователи вообще боятся больших и нагромождённых интерфейсов, а профессионалы наоборот, хотят иметь под рукой как можно больше «рюлек». С одной стороны V-Ray всегда был достаточно функциональным визуализатором с огромнейшим количеством различных параметров и возможностей. Но с другой стороны нагромождение интерфейса могло отпугнуть непросвещенного начинающего юзера.
К разработке основных элементов настроек и управления визуализатором разработчики третьей версии подошли очень основательно. Собрав информацию о наиболее востребованных функциях и инструментах, они переработали все основные элементы интерфейса диалога глобальных параметров визуализатора и от части, буфер кадров (Рис. 1).
При первом запуске 3ds Max после установки V-Ray 3.0 в интерфейсе программы появится новая панель инструментов, именуемая V-Ray Toolbar. С ее помощью можно получить доступ к быстрой кастомизации меню программы и диалоговому окну V-Ray Quick Settings, которое мы рассмотрим далее в данном разделе.
Конечно, первым делом многие пользователи откроют диалоговое окно Render Settings в котором настраиваются глобальные параметры визуализатора. Как и раньше, визуализатор V-Ray можно выбрать, используя свиток Assign Renderer (Окно Render Settings > Свиток Assign Renderer). Если вам хочется использовать V-Ray в качестве визуализатора по умолчанию, это можно сделать с помощью диалогового окна Custom UI and Default Switcher (Меню Customize > Custom UI and Default Switcher).
Выбрав V-Ray в качестве средства визуализации, и открыв окно Render Settings, вы увидите кардинально обновлённый интерфейс визуализатора (Рис. 2).
Рис. 2. Обновленный вид вкладок с глобальными параметрами визуализатора V-Ray 3.0 в диалоговом окне Render Settings.
В предыдущих версиях V-Ray диалоговое окно Render Settings было значительно шире из-за большого количества параметров, что немного отличалось от заложенной еще в 6-ой версии 3ds Max концепции. Теперь же все вкладки собраны в одной строке, а ширина диалогового окна Render Settings стала значительно меньше, что, на мой взгляд, будет экономить рабочее пространство экрана.
А теперь взглянем на свитки параметров. Одно из «главных нововведений» – минимализм в интерфейсе. Разработчики решили упростить настройку визуализатора и в тоже время оставить все параметры в диалоговом окне Render Settings. Решение этой задачи было выполнено очень элегантно, просто добавили кнопки выбора режима отображения параметров.
Рис. 3. Различные режимы отображения параметров в V-Ray 3.0. Режимы Basic, Advanced и Expert для свитка Global Switches.
Многие свитки с параметрами V-Ray представлены тремя режимами:
Начинающему пользователю будет достаточно параметров в режиме Basic, продвинутому пользователю могут пригодиться параметры в режиме Advanced, а для прожжённых «перцев» профессионалов, не желающих размениваться на мелочи, предусмотрен третий режим – Expert. По своей сути режим Expert это классический набор параметров. Как и раньше все основные настройки визуализатора будут доступны для редактирования.
Режимы отображения параметров V-Ray доступны в следующих свитках:
Остальные свитки практически остались без изменений, просто их интерфейс был значительно обновлен и реорганизован.
Еще одно нововведение – диалог V-Ray Quick Settings (Рис. 4). Как я говорил во введении, это своего рода кнопка «Сделать красиво». Но кнопок там будет побольше :).
Рис. 4. Диалоговое окно V-Ray Quick Settings служит для быстрой настройки параметров V-Ray.
Учитывая большое количество самых разнообразных параметров визуализатора, пользователи всегда хотели как-то упросить настройку визуализатора под различные сюжеты. Учитывая тот факт, что V-Ray по-прежнему дико популярен в области архитектурной визуализации, разработчики сделали параметры диалогового окна V-Ray Quick Settings максимально приближенными к визуализации архитектурных сцен.
Диалоговое окно V-Ray Quick Settings представлено следующими параметрами:
Кнопки выбора шаблона (Exterior, Interior, VFX и Custom) – позволяют выбрать один из трех заранее подготовленных шаблонов настроек. Доступны шаблоны для экстерьеров, интерьеров и эффектов. Кнопка Custom будет подгружать пользовательский шаблон.
Presets – с помощью данного раскрывающегося списка, можно выбрать один из шаблонов. Аналогичную функцию выполняют кнопки Exterior, Interior и VFX.
Render – запускает процесс визуализации изображения.
GI Quality – позволяет настроить качество глобального освещения. Перемещая слайдер, сценарий заложенный в диалоге V-Ray Quick Settings будет перенастраивать параметры алгоритмов GI (Рис. 5). Перемещая слайдер вправо, качество GI будет выше, перемещая слайдер влево, качество будет ниже.
Рис. 5. Зависимость параметров глобального освещения от качества GI выставленного в диалоге V-Ray Quick Settings.
Раскрывающийся список с различными комбинациями методов просчета GI (напр. IM + LC), позволяет выбрать одну из наиболее удобных комбинацией методов просчета. Благодаря кнопке Settings будет открыто диалоговое окно Render Settings с вкладкой GI.
Параметр Shading Quality контролирует параметры сглаживания, выставляемые в свитке Image Sampler (Antialiasing). При его изменении, будет изменяться значение параметра Min shading rate. Перейти к глобальным параметрам качества Image sampler можно кликнув по кнопке Settings.
Для контроля качества сэмплинга с использованием Adaptive image sampler (ранее известный как Adaptive DMC sampler) можно воспользоваться параметром AA Quality. С помощью слайдера контролируется максимальное значение сэмплов (AA max subdives). С помощью счетчика, можно задать предел количества сэмплов, который можно установить для настройки Adaptive Image Sampler. С помощью кнопки Settings откроется диалоговое окно Render Settings с развернутым свиток Adaptive Image Sampler.
А вот раскрывающийся список, расположенный в самом низу будет достаточно интересен. Он позволят переключить V-Ray с классического режима построения изображения (bucket) на появившийся в третьей версии режим Progressive о котором мы поговорим далее в этой статье.
Помимо кардинально обновленных настроек глобальных параметров визуализатора, изменения затронули и интерфейс буфера кадров V-Ray (V-Ray Frame Buffer).
Рис. 6. Обновленный V-Ray Frame Buffer.
Конечно, принципиальных изменений в интерфейсе V-Ray Frame Buffer вы не увидите, разве что новую кнопку Stop Rendering в правом верхнем углу окна V-Ray FB. Поимо этого, в окне Render history превью изображения будут отображаться в цветовом пространстве sRGB если активна опция отображения цветов в пространстве sRGB (Рис. 7).
В принципе, это все основные изменения в интерфейсе 3ds Max связанные с V-Ray 3.0. Теперь мы можем перейти непосредственно к новым возможностям визуализатора и тому, как ими воспользоваться. И первое чему мы уделим внимание – повышению производительности визуализатора и новому режиму визуализации – Progressive.
Повышение производительности и режим Progressive
Мы добрались до самого вкусного – технических новинок V-Ray 3.0. Компания Chaos Group обещала нам реальный прирост производительности в движке V-Ray, и, по сути, сдержала свое слово. Новая версия V-Ray будет поставляться со значительно оптимизированными алгоритмами трассировки луча и новой библиотекой Embree.
Оптимизация процесса визуализации
Как вы знаете, процесс визуализации занимает достаточно продолжительное время. Это обусловлено просчетом отдельных пассов GI, просчетом зеркальных и глянцевых отражений, а также кучи различных эффектов, вплоть до глубины резкости и эффектов волюметриков. Сам же V-Ray подразделяет изображение на отдельные регионы (в народе именуемые как «бакеты» (англ. Buckets)). В зависимости от того, сколько в центральном процессоре вычислительных ядер, одновременно может просчитываться несколько регионов. Если у нас 4 ядра и 8 потоков (для процессоров Intel с технологией Hyper-Threading), то одновременно будет просчитываться 8 регионов (Рис. 8).
Рис. 8. Обловленное распределение ресурсов CPU. Классический метод (в начале процесса визуализации) и современный метод – разделение регионов между освободившимися ядрами CPU.
Но в старых версиях визуализатора V-Ray был один недостаток, когда остается 8 регионов, и они завершаются по очереди, ядра процессора начинают простаивать.
Начиная с V-Ray 3.0 по умолчанию активна функция перераспределения регионов между освободившимся ядрами процессора. Чем ближе к концу процесса визуализации, тем меньше становятся размеры регионов, а их вычислением занимаются освободившиеся до этого ядра\потоки CPU.
Такой подход к распределению вычислительных ресурсов многоядерных систем значительно повышает скорость визуализации сцен. А это в свою очередь может существенно повысить скорость визуализации анимационных секвенций, где такая проблема простаивания вычислительных ресурсов актуальна и по сей день.
Данный метод перераспределения ресурсов используется не только при построении финального изображения. При вычислении глобального освещения по методу Irradiance Map, он будет так же задействован, что существенно повышает производительность данного метода. При этом данный метод актуален для каждого из пассов IM. Поэтому можно спокойно добавить пару дополнительных пассов для более качественного эффекта GI.
Поддержка библиотеки трассировки луча Embree
Новая версия V-Ray обзавелась поддержкой библиотеки трассировку луча Embree от компании Intel. Ее уже используют некоторые из визуализаторов, например Corona Renderer. А вот для V-Ray это уже новинка.
Что нам дает применение Embree в V-Ray? Все очень просто – прирост производительности, значительный прирост (в зависимости от сцены, материалов, освещения и настроек). Активировать применение Embree можно в глобальных настройках визуализатора.
Диалог Render Settings > Вкладка Settings > Свиток System
Для его активации, установите флажок Use Embree. Все очень просто. Поимо того что Embree будет использован при визуализации сцены, он также может быть применен для вычисления размытия движения и отдельного управления памятью. А для большей точности, можно установить флажок High precision.
Рис. 9. Диалоговое окно Render Settings с установленным флажком Use Embree.
Рассмотрим внимательнее влияние применения Embree на время визуализации и поддерживаемые им функции.
Рис. 10. Время, затраченное на визуализацию без Embree, с активным Ebree и повышенной точностью.
На рисунке 10 показан пример визуализации сцены с интерьером по средствам классического алгоритма визуализации V-Ray и с применением его новой версии, в которой применена библиотека Embree. Обратите внимание на затраченное время визуализации. Стандартному алгоритму потребовалось около 6 минут 45 секунд, в то время как при активизации применения Embree, время удалось сократить почти на 1,5 минуты. Если даже активизировать функцию High precision, время визуализации не будет значительно увеличиваться, но при этом, качество изображения может быть значительно выше.
На первый взгляд прирост скорости может быть незначителен но, как известно, все зависит от создаваемой вами сцены и используемых в ней материалов, и освещения. Учитывая тот факт, что Embree реализован в полноценном движке V-Ray, данная библиотека будет работать практически со всеми основными шейдерами, текстурами, источниками света и другими функциями, реализованными в данном визуализаторе.
Режим Progressive Rendering
С появлением в арсенале V-Ray возможности интерактивной визуализации (V-Ray RT Engine), многие из пользователей хотели реализации аналогичной возможности в полноценной версии V-Ray. Новая версия V-Ray, предоставляет режим визуализации Progressive Rendering (Рис. 11). Данный режим основан на применении значительно усовершенствованного движка V-Ray RT CPU с реализацией ряда возможностей не поддерживаемых RT Engine.
Рис. 11. Новый режим Progressive Rendering в V-Ray Advanced.
Режим Progressive выбирается в качестве сэмплера изображения. Основные параметры данного режима представлены в свитке Progressive Image Sampler. По своей сути, данный сэмплер строит изображение аналогично методу, заложенному в V-Ray RT. С каждым новым этапом, качество визуализируемого изображения увеличивается. И доходя до определённого предела останавливается.
Рис. 12. Пример визуализации сцены с интерьером с применением классического Adaptive Sampler и современного Progressive Sampler.
В отличие от V-Ray RT, Progressive Sampler создает гораздо более чистое изображение, особенно в материалах с текстурными картами. Помимо этого, данный метод поддерживает визуализацию практически всех материалов, доступных в поставке с V-Ray.
На рисунке 12 показан пример визуализации сцены интерьера выполненный с применением Adaptive Sampler и Progressive Sampler. Обратите внимание на разницу между данными методами. На данный момент, Progressive Sampler пока «немного шалит» с эффектом VRay Environment Fog. Но если присмотреться к материалам с текстурами, видно, что они вышли достаточно чистыми.
На рисунке 13 показан пример сцены с различными материалами. В отличие от классического адаптивного сэмплера, Progressive Sampler позволяет быстро получить достаточно качественный результат при визуализации таких эффектов как глянцевые отражения и подповерхностное рассеивание (SSS).
Рис. 13. Пример визуализации сцены с различными материалами и значениями Max Subdivs.
При увеличении значения Max Subdivs улучшается качество изображения. Но даже небольшие значения могут дать хороший результат, поэтому накручивать изрядно данный параметр не имеет смысла.
Рис. 14. Качество изображения в зависимости от времени.
На рисунке выше показано как качество всего изображения зависит от времени затраченного на визуализацию. Обратите внимание на области теней и глянцевых отражений.
Помимо высокого качества получаемого изображения с помощью Proressive Sampler можно спокойно выполнять визуализацию полноценных Render Elements.
Видео, демонстрирующее визуализацию в режиме Progressive.
Нововведения в шейдерах V-Ray
Всем пользователям визуализатора V-Ray давно известно, что он обладает самым мощным набором уникальных и простых в использовании шейдеров. Однако с выходом V-Ray на профессиональный рынок анимации и VFX, требования CG художников выросли и соответственно появились новые потребности. Новая версия V-Ray для 3ds Max предоставляет больше возможностей по разработке собственных шейдеров и оптимизацию родных шейдеров. Помимо этого, многие из новых возможностей в шейдинге, стали доступны в V-Ray for 3ds Max впервые. Но обо всем по порядку.
Поддержка шейдеров VRmats
Пользователям V-Ray for Rhino и V-Ray for SketchUp уже давно известен формат шейдеров Vismats, как раз новый формат шейдеров в V-Ray for 3ds Max, именуемый VRmats основан на возможностях Vismats. По своей сути формат VRmats универсален. Он может быть создан в V-Ray for SketchUp и импортирован в V-Ray for 3ds Max или Maya. При этом шейдеры созданные с помощью Vismats, поддерживают все основные функций V-Ray Mtl.
Что выделяет среди многих других форматов шейдеров, у VRmats есть свой собственный редактор шейдеров, доступный из интерфейса шейдера VRayVRmatMtl в редакторе материалов 3ds Max.
Рис. 15. Пример визуализации сцены с различными материалами в формате VRmats (vismats).
Рассмотрим небольшой пример шейдера, созданного с помощью VRMat. Шейдер был загружен с сайта шейдеров Vismat – Vismats.com. Это простой шейдер металлической поверхности с отражениями и рельефностью.
В редакторе материалов 3ds Max был создан шейдер VRayVRmatMtl, а в качестве шейдера Vismat был выбран загруженный с указанного выше сайта шейдер (Рис. 16).
Рис. 16. Создание шейдера VRayVRmatMtl.
Рис. 17. Редактор шейдеров Vismat запускаемый из интерфейса VRayVRmatMtl.
В VRmat можно создать 8 типов шейдеров, в основе которых лежат компоненты входящие в базовые шейдеры V-Ray. Для создания нового шейдера, потребуется всего лишь кликнуть ПКМ в списке Materials List и выбрать интересующий вас тип шейдера (Рис. 18).
Рис. 18. Создание нового шейдера в редактора V-Ray material editor.
К поддерживаемым шейдерам, относятся следующие: Angle Blend, Multi Material, Skp Two Sided, Standard, Toon, Two Sided, V-Ray Material и Wrapper Material. По сути, это аналоги основных шейдеров, входящих в поставку V-Ray for 3ds Max, но записываемые в отдельный унифицированный формат.
Рис. 19. Все восемь типов шейдеров, доступные в редакторе VRmats.
Каждый из шейдеров содержит привычные для многих пользователей параметры. Начиная от диффузного цвета и заканчивая картами рельефности и смещения (displacement). Но, как известно, любой материал состоит не только из базового шейдера, но и из текстур. Для того чтобы добавить текстурную карту к шейдеру VRmat, необходимо просто «жмахнуть» по кнопочке с буквой «m» рядом с поддерживающим текстуру параметром и в открывшемся диалоговом окне V-Ray texture editor выбрать необходимый тип текстуры и выполнить ее настройку (Рис. 20).
Рис. 20. Пример создания текстуры из растрового файла в редакторе VRmat.
Как видите, новый формат шейдеров позволит пользователям создавать универсальные типы шейдеров, которые могут быть использованы практически в любом пакете, где дополнительно установлен V-Ray. Такая реализация поддержки различных шейдеров в V-Ray требовалась многим пользователям, кому хотелось переносить свои материалы из одного пакета в другой, но при этом, не теряя различные настройки и пути к текстурам.
После релиза финальной версии V-Ray 3.0 мы обязательно рассмотрим данный формат в деталях.
Новые шейдеры и поддержка OSL
С выходом V-Ray 3.0 пользователи получат не только новый универсальный формат шейдеров, но и непосредственно новые шейдеры полноценно оптимизированные под новые возможности движка визуализации.
В частности третья версия получит следующие новые шейдеры и возможности:
— Интуитивный шейдер кожи (Skin Shader) позволяющий создавать художникам комплексный многослойный шейдер кожи
— Увеличенную производительность в визуализации SSS шейдера. Включая поддержку трассировки луча в визуализации SSS
— Художники и технические директора теперь могут использовать стандарт OSL (Sony’s Open Shading Language) для создания собственных материалов
Стоит отметить, что на момент написания данного обзора, новый SSS шейдер не был включен в поставку, так как находится еще на стадии разработки. А вот шейдер VRayOSLmtl уже доступен всем пользователям V-Ray Adv. 2.4X.XX. Более детально с новыми шейдерами и возможностями разработки шейдеров с помощью языка OSL мы поговорим после выхода финальной версии V-Ray 3.0.
Вот мы и добрались до середины нашего скоромного обзора новых возможностей V-Ray 3.0. Как вы уже заметили, релиз должен быть многообещающим для многих CG художников. Но что нам еще готовят разработчики? Рассмотрим еще несколько нововведений.
Нововведения в поддержке формата Alembic и обновление системы волос
Начиная с V-Ray 2.40, в поставку визуализатора включена поддержка формата Alembic. Данный формат был разработан студиями Sony Imageworks и ILM, после чего он стал включаться в поставку многих пакетов компьютерной графики, в частности Maya и Houdini.
В 3ds Max прямой поддержки Alembic нет, но благодаря V-Ray визуализацию данных сохраненных в этом формате можно выполнять через V-Ray Proxy.
Рис. 21. Модель головы цифрового персонажа, созданная в Maya. Модель предоставлена Александром Кыштымовым aka Skif (http://skif3d.blogspot.com/)
Рис. 22. Экспорт модели в формат Alembic с помощью инструмента Maya Pipeline Cache.
В 3ds Max в качестве импортера Alembic в сцену выбирается объект V-Ray Proxy. Данный объект является своеобразным мостом между 3ds Max и Alembic. Как и полагается, вы можете назначить любой материал, поддерживаемый V-Ray на объект V-Ray Proxy.
Помимо внедрения поддержки формата Alembic, новая версия V-Ray предоставит пользователям значительную оптимизацию в визуализации волос и меха. Как и в предыдущих версиях V-Ray, пользователи могут использовать как стандартную систему Hair & Fur в 3ds Max, так и собственную систему волос V-Ray Fur. Однако, как и во многих других системах визуализации, ранее процесс визуализации волос и меха был медленным. В V-Ray 3.0 разработчикам удалось реализовать оптимизацию алгоритмов визуализации волос и меха, достигнув прироста производительности в 5 – 15 раз. Но здесь стоит отметить следующий момент, хорошей производительности им удалось добиться в тесном сотрудничестве с компанией Ephere, разработчиком системы Ornatrix (https://www.ephere.com/plugins/autodesk/max/ornatrix/).
Видео, демонстрирующее прирост производительности в визуализации волос и меха.
Новый режим Render Mask
Еще одна очень вкусная фишка нового V-Ray – функция Render Mask. Ранее, для визуализации определенной области кадра требовалось выделить прямоугольной рамкой желаемую область и щелкнуть по кнопке Render. Сейчас, помимо прямоугольной области можно спокойно выбрать любой объект сцены или взять текстурную карту и выполнить визуализацию этой области.
Рис. 24. Параметр Render Mask для визуализации региона сложной формы.
Активизация Render Mask производится в диалоговом окне Render Settings на вкладке V-Ray в свитке Image Sampler (Antialiasing) (Рис. 24).
На выбор предоставляется два режима Texture и Selected. Режим Texture позволяет задать текстурную карту, где черный цвет это не визуализируемые области, а белый это области которые отводятся под визуализацию (Рис. 25).
Рис. 25. Применение Render Mask в режиме Texture.
На приведенном выше рисунке показан пример визуализации областей формируемых текстурной картой Checker. Но наиболее интересным выглядит режим Selected, когда область для визуализации формирует форма выделенного объекта. Для применения данной функции просто выделите объект или несколько объектов в сцене и запустите процесс визуализации.
Рис. 26. Процесс визуализации региона сформированного по форме объекта чайника.
Как заявляют разработчики из Chaos Group это одно из нескольких технологических достижений компании, способствующее увеличению производительности труда CG художников. В совокупности с новым методом построения изображения и значительной оптимизацией под многоядерные CPU данный метод визуализации регионов может оказаться очень мощным подспорьем другим движкам визуализации представленным на рынке.
Итак, мы рассмотрели большинство новых возможностей V-Ray 3.0 в действии. Но осталась еще парочка интересных нововведений, ранее доступных только в V-Ray for Maya и через специальные расширения и скрипты.
Одно из нововведений которое станет доступно в V-Ray for 3ds Mac – визуализация Deep Images в формат Deep OpenEXR.
Видео, демонстрирующее работу режима Render Mask.
Поддержка Deep Data и OpenEXR 2.0
Поддержка Mari-style и Mudbox-style тэгов в VRayHDRI
VRayClipper Object и VRayMetaballs Object
Рис. 27. Пример воздействия объекта VRayClipperObject на модель автомобиля.
