Свиток V-Ray Environment

 

Следующий на очереди, это свиток V-Ray:: Environment.

В этом свитке находятся важные для визуализации параметры, позволяющие осуществлять подмену GI свечения окружающей среды, подмену отражения/преломления, и отдельно подмену преломления. Это параметры GI Environment (skylight) override, Reflection/refraction environment override и Refraction environment override  соответственно.

Суть этих параметров в том, что при необходимости, можно в соответствующий слот вложить нужную карту или указать нужный цвет, подменив тем самым карту или цвет, находящийся в стандартном меню 3ds Max Environment and Effects.

Предположим, необходимо визуализировать автомобиль в экстерьерной сцене и Вы хотите, чтобы на его корпусе отражались облака или дома. Все что Вам нужно, это вложить в слот Reflection/refraction environment override соответствующую сферическую или кубическую карту с нужным изображением и оно будет отражено на корпусе, а точнее - на всех отражающих материалах, автомобиля. Более подробную информацию о панорамных и кубических картах читайте в уроке Создание виртуальной 360 Панорамы.

То же самое можно сделать и с глобальным освещением сцены.

Глобальным светом может быть как просто заполняющее освещение одного сплошного цвета, так и растровая RGB или HDR карта.

Как бы там ни было, это - особенности конкретной сцены и задач, стоящих перед ее создателем, поэтому все параметры этого свитка в универсальных настройках V-Ray следует оставить нетронутыми и изменять лишь в конкретном случае, при возникновении особой необходимости.

Свиток V-Ray Color mapping

Следующий свиток V-Ray:: Color mapping, это очень важный инструмент, работу которого необходимо знать и понимать каждому профессиональному 3d визуализатору.

В этом свитке находятся параметры, отвечающие за экспозицию и гамма-коррекцию визуализации.

Экспозиция - термин, пришедший в компьютерную графику из фотографии. Под экспозицией подразумевается количество света, попавшего на пленку во время фотографирования. Фотография может быть удачно экспонирована, т.е. выглядеть хорошо, недоэкспонированной - быть слишком темной, тусклой и переэкспонированной - быть излишне светлой. В компьютерной графике экспозиция значит примерно то же самое, а именно - яркость, насыщенность цветов сгенерированного изображения.

Гамма-коррекция - это необходимая коррекция и просчет изображения с определенной степенью нелинейности градиента тонов, от темного к светлому. Эта особенность присуща современным системам передачи и отображения цветовой информации. Данный аспект можно контролировать в Color mapping рендер-движка V-Ray.

V-Ray имеет множество алгоритмов контроля экспозиции. Это Linear multiply, Exponential, HSV exponential, Intensity exponential, Gamma correction, Intensity gamma и Reinhard.

Наиболее популярные из них это Exponential и Linear multiply.

Алгоритм Exponential Color mapping выводит значения освещенности всех пикселей генерируемого изображения экспоненциально. Его суть в том, что освещенность сцены выводится нелинейно, немного осветляя темные участки и затемняя очень яркие, таким образом как бы усредняя полученный результат, пытаясь отобразить все уровни яркости в пределе RGB цветов. Этом алгоритм позволяет избавиться от темноты и в то же время устранить пересветы в очень ярких зонах, например на видимых источниках света или засветов геометрии сцены от них.

Еще одна особенность Exponential алгоритма это то, что цветовая насыщенность пикселей вычисляется на основе их яркости.

На практике такой алгоритм приводит к получению очень выцветших и ненасыщенных изображений, лишь в редких случаях удовлетворяющих необходимым качествам фотореалистичности и презентабельности.

Как правило, Exponential Color mapping годиться лишь для некоторых интерьерных визуализаций, где более важны полутона, нежели конкретные цвета конкретных объектов.

Именно из-за тусклости и ненасыщенности получаемого изображения, Exponential Color mapping совершенно не годится для презентабельной объектной визуализации, где важна передача каждого цвета объекта, максимально ярко и насыщенно. Для нее куда больше подходит Linear multiply Color mapping алгоритм.

Алгоритм Linear multiply Color mapping - это абсолютно линейный алгоритм, умножающий цвет каждого пикселя на его освещенность. Таким образом получая линейную, яркую и насыщенную картинку.

Однако именно из-за его линейности, использование этого алгоритма приводит к сильным, а иногда к ужасным пересветам на ярких участках генерируемого изображения, делая его совершенно непригодным для полутоновой интерьерной визуализации.

Теоретически, исправить недостаток Exponential Color mapping алгоритма, а именно бледность получаемого изображения, приблизившись к насыщенности Linear multiply Color mapping алгоритма был призван HSV exponential алгоритм, однако на практике он остается столь же неудобным, как и Exponential или Linear multiply Color mapping.

Существует еще один, не очень популярный, особенно среди начинающих 3d визуализаторов, тем не менее наиболее мощный и гибкий алгоритм контроля экспозиции в V-Ray, называемый Reinhard Color mapping.

Reinhard Color mapping - это гибридный алгоритм, идеально совмещающий в себе сразу два других алгоритма, а именно Exponential и Linear. Именно этот алгоритм способен давать не переэкспонированные, без "ядерных" пересветов, и в то же время насыщенные и яркие презентабельные изображения, делая визуализации по истине фотореалистичными и вкусными :)

Перед Вами три визуализации, выполненные с применением разных алгоритмов колор мэппинга.

Слева - Exponential, в центре - Linear multiply, справа - Reinhard color mapping. Зеленый прямоугольник сверху каждого примера показывает образец нужного цвета, того самого, который стоит в слоте Diffuse зеленого материала VRayMtl лягушки.

Несложно заметить, что левое изображение вышло тусклое и бледное, даже специально засвеченный задней подсветкой сцены фон выглядит серым вместо белого, несмотря на то, что в Diffuse слоте его материала находится чисто белый цвет RGB 255.255.255.

Срденее изображение имеет более живой вид, лягушка яркая и сочная, белый фон выглядит чистым и белым, но сравните яркий перенасыщенный и пресвеченный цвет лягушки с цветом прямоугольника-образца. Недостаток этого колор мэпинг метода тоже очевиден. Несмотря на свою насыщенность, картинка получилась сильно пересвеченной.

Совсем друге дело визуализация справа. Она не выглядит ни тусклой, ни пересвеченной. Белый фон действительно белый. Посмотрите на образец цвета, он точь-в-точь совпадает с цветом лягушки. А точнее наоборот. Это именно тот результат, который необходимо получить. Презентабельный и живой. Абсолютно аналогичная ситуация будет наблюдаться при интерьерной и экстерьерной 3d визуализации. И все - благодаря использованию универсального и гибкого алгоритма Reinhard.

Для работы с этим алгоритмом, необходимо в свитке V-Ray:: Color mapping найти раздел Type и из выпадающего списка выбрать Reinhard. Поле этого появятся параметры контроля этого алгоритма.

Multiplier - это параметр, контролирующий общую яркость изображения. Более конкретно о его применении Вы можете узнать из урока Замена VRayPhysicalCamera стандартной.

Burn value - самый интересный параметр этого алгоритма. Как уже говорилось ранее, Reinhard - это гибрид двух других алгоритмов. Именно Burn value определяет как будет себя вести Reinhard. Если этот параметр равен нулю, то Reinhard будет выдавать результат совершенно аналогичный Exponential Color mapping, если единице - то такой же, как и Linear multiply Color mapping. Промежуточные значения смещают работу Reinhard в сторону Exponential или Linear.

Таким образом, регулируя параметр Burn, можно добиться отличной яркой и насыщенной визуализации, которой не может похвастать Exponential, в то же время избавившись от пересветов Linear.

На практике, самым удачным является значение Burn value равное 0.35. Это значение будет прекрасным выбором для большинства интерьерных и экстерьерных сцен, а также для объектной визуализации. Именно его и следует использовать в универсальных настройках V-Ray.

Gamma - параметр позволяющий осуществлять гамма коррекцию получаемого изображения.

Номинально верное значение гамма коррекции это 2.2, однако есть одна хитрость. Несмотря на теоретическую правильность концепции рендеринга с гамма 2.2, еще более интересного и красивого результата можно добиться, немного сместив градиент серого на визуализации в сторону черного. Это сделает тени более сочными и плотными. Для этого достаточно понизить значение гамма коррекции с 2.2 до 1.8-1.6. Тогда визуализация станет еще более контрастной и реалистичной.

Номинально универсальное значение, подходящее для ренедеров в стандартные RGB форматы, это значение колор мэпинг гаммы равное 1.8. Именно ее и следует использовать в универсальных настройках V-Ray.

Параметр Sub-pixel mapping определяет куда именно будет применен колор мэппинг, непосредственно к готовым пикселям изображения или на уровне субпикселей, которые только после колормэппинга будут преобразованы в пиксели. Эту функцию рекомендуют отключать даже разработчики V-Ray, так как в этом случае получается более корректный результат. Однако она бывает очень полезна при рендеринге в RGB пространстве. Ее активация позволит получить удовлетворительно сглаженные края на ярких участках изображения, выходящих за RGB диапазон. Поэтому Sub-Pixel mapping должен быть включен.

Clamp output позволяет отсекать высокие значения яркости, выходящие за RGB пространство. Иногда это может быть полезно, например, чтобы избавиться от артефактов AA фильтра (см. пример с глазом лягушки) в следствии неверной работы АА фильтра с HDRI. А также для устранения проблем сглаживания AA при рендеринге изображений с обычным динамическим RGB диапазоном.

Как правило, нет особой необходимости производить антиалиасинг пикселей с высоким динамическим диапазоном. Если после рендеринга Вы не планируете регулировать полученное изображение по яркости в больших приделах, то верным является рендеринг и сохранение визуализации в LDRI, т.е. в обычный формат. В противном случае могут появиться описанные выше артефакты. Кроме того, Color mapping пикселей с высоким динамическим диапазоном требует больше вычислительных ресурсов и такие изображения рендерятся дольше. Поэтому, в универсальных настройках, параметр Clamp output должен быть включен.

Параметр Clamp level определяет уровень отсечения информации функцией Clamp output. Значение по умолчанию 1.0 подходит для большинства ситуаций.

Affect background определяет будет ли применяться коллормэппинг к карте (цвету) Environment. Как правило, если на фон изначально установлено нужное изображение, то редко нужно применять к нему коллор мэппинг. Поэтому в универсальных настройках V-Ray Affect background функцию следует выключать.

Существует заблуждение, что нет вообще никакой необходимости настраивать колормэппинг. Что достаточно отрендерить визуализацию в линейном HDR пространстве и сохранить в соответствующий HDR формат. После чего, уже постобработкой, с помощью 2d редактора "вытянуть" изображение в нужную гамму и с необходимой экспозицией. К сожалению, это не так.

Во-первых, проводя визуализацию с одной экспозицией, а потом приводя к другой - это работа в слепую. Чтобы настроить красивую фотореалистичную визуализацию, не видя ее саму, ее деталей, цветов, освещенности, а ориентируясь лишь на примерное превью с кривым колормэппингом, необходимо быть разве что провидцем или вундеркиндом, производящим нужную коррекцию экспозиции в уме :)

 Во-вторых, адаптивный движкок V-Ray, основанный на принципе выборок наиболее существенных для общего результата значений и отсечении менее важных, просто-напросто неверно высчитает какие зоны изображения важны, а какие нет. V-Ray, для экономии времени и вычислительных ресурсов, производит менее точные вычисления в темных местах с низкой световой энергией, в следствии чего они имеют много шума. Однако, так как они все же визуально темные, то этот шум почти или вообще не заметен на визуализации, даже при детальном рассмотрении. В то время, как яркие места с большой световой энергией всегда на виду и в них V-Ray производит наиболее точные расчеты, поэтому в светлых местах меньше всего артефактов и шума.

Если визуализация будет вестись со значением гамма-коррекции ниже того, к которому она будет позже приведена, например, 1.0, то изображение, после последующего осветления, будет очень шумным и содержать множество артефактов, т.к. V-Ray посчитает данное изображение темным. Чтобы этого не происходило, при линейном рендеринге имеет смысл адаптировать все эффекты так, чтобы при последующей постобработке рендера, в его темных зонах не было артефактов.

Как раз для этих целей предназначена функция Don't affect colors (adaptation only). Ее суть в том, что она позволяет получить цвета в линейной гамма 1.0, но при этом рендерер ведет адаптацию качества так, как если бы значение гамма было такое, как выставлено в параметре Gamma, например 2.2. Это очень полезная функция для HDRI рендеринга, но в универсальных настройках V-Ray функцию Don't affect colors (adaptation only) необходимо обязательно отключать, так как для обычного LDR рендеринга она не нужна.

Свиток V-Ray Camera

Последним свитком вкладки V-Ray, окна Render Scene, является свиток V-Ray:: Camera.

В этом свитке находятся параметры настройки камеры, а именно дополнительные функции, расширяющие возможности стандартной 3ds Max камеры. Такие как глубина резкости, motion blur, переключение типов камеры на стандартную, сферическую, цилиндрическая и т.д.

Разумеется, к универсальным настройкам V-Ray функции этого свитка отношения не имеют и нечего в нем активировать не следует без конкретной необходимости.

Оптимальные настройки V-Ray - Indirect illumination

Введение

Для понимания настроек непрямого освещения Indirect illumination V-Ray и любого другого рендер-движка стоит разобраться, что же такое непрямое освещение в принципе и почему оно оказывается важным в фотореалистичной визуализации.

Глобальное освещение является одним из алгоритмов современных рендер движков, добавляя в финальное изображение дополнительный рендер элемент. Для простоты понимания работы рендер движка, проще всего условно представить формирование рендерером финального изображения путем наложения отдельно полученных рендер-элементов, таких как тени, цветовая, световая информация, информация о прозрачности, и т.п. друг на друга по определённым правилам. То есть представить финальное изображение как совокупность отдельных изображений с разной информацией. Те, кто знаком Photoshop, могут сравнить этот процесс с накладыванием друг на друга разных слоев с определенным blending режимом. Indirect illumination это один из рендер-элементов, добавляющий в общий результат информацию о вторичном освещении сцены. Чтобы понять, что именно добавляет в финальное изображение этот элемент, давайте рассмотрим, что такое глобальное, вторичное или непрямое освещение в принципе.