Глобальное освещение в vRay

Этот урок познакомит Вас с основами глобального освещения (в VRay применяется синоним термина Global Illumination - Indirect illumination) в VRay. Вы освоите простую методику получения чистых изображений в VRay с использованием GI.

VRay использует 2 метода для вычисления GI - прямое вычисление (Direct computation) и вычисление GI на основе карты свечения (Irradiance Map). Прямое вычисление является простым алгоритмом, который трассирует все лучи необходимые для GI, что позволяет получить очень точный результат, платой за это является долгий процесс рендеринга. Алгоритм, использующий карты свечения - сложная технология кэширования, результатом вычислений будет менее аккуратная картинка, получаемая за меньшее время.

Тестовая сцена

Создайте простую сцену или скачайте тестовую сцену созданную мной для этого урока.

Для полноты ощущений я использовал для материала шариков VRay Map, назначив ее на Reflection, также выбрав Reflection в опциях карты.

В качестве источника света в тестовой сцене я использовал новый тип источника света, который появляется в 3DS MAX после инсталляции VRay - VRay Light. Все параметры источника света я оставил по умолчанию т.к. для наших опытов важно постоянство параметров источника света. Добавив в сцену источник света такого типа с параметрами U, V, W Size равными 10, получим самосветящийся шарик. В довершение работы с ИС, установим его цвет свечения: HSV = 0:0:144. Поясняет написанное скриншот.

Рендеринг

Давайте отрендерим нашу сцену.
Все опыты проводились на PIII-733, 256RAM, Y2K, 3DS MAX R4.0, VRay 1.07

Посмотрим на результат рендеринга:

Параметры

Включаем GI (indirect illumination On), см. скриншот внизу.

Отрендерите сцену. Неплохо! Учитывая скорость и то, что установки GI, ИС стоят по умолчанию!

Параметры

Прежде чем последующим рендерингом завершить урок, рассмотрим параметры, влияющие и определяющие результат GI. Нажмите Shift + R, в открывшемся окне найдите раздел с названием Indirect illumination (GI) все нужные нам параметры находятся здесь.

First diffuse bounce:

Multiplier - множитель, значение определяет, на сколько сильно первичное рассеянное освещение влияет на финальную картинку.

Direct computation params:

Direct computation - GI просчитывается, используя прямую трассировку лучей.
Subdivs - это значение определяет число полушарий сэмплов берущихся для вычисления вторичного света (indirect light). При малом значении получается сильный шум.

Irradiance map params:

Irradiance map - GI вычисляется и сохраняется в специальной карте до начала рендеринга (это обычно быстрее, чем прямое вычисление). Просчет этой карты Вы видите в виде набора пикселей (несколько проходов) до начала рендеринга изображения, при включенной опции GI и использовании этого метода.
Show adaptive - включение этой опции позволяет Вам увидеть, как много GI сэмплов берется из разных частей сцены.
Min rate - это значение определяет минимальное количество GI сэмплов для одного пикселя.
Max rate - это значение определяет максимальное количество GI сэмплов для одного пикселя.
Clr thresh - когда различая между соседними GI сэмплами превосходит Clr thresh значение VRay берет большее кол-во сэмплов.
Nrm thresh - когда косинус угла между нормалями векторов соседних сэмплов превышает Nrm thresh значение, VRay будет брать большее кол-во сэмплов.
HSph. Subdivs - число полусферических сэмплов использованных для расчета GI.
Interp. Subdivs. - число GI сэмплов на точку, хранящуюся в Irradiance Map.

Secondary bounces:

Multiplier - множитель для вторичного попадания света.
None - опция, когда выбрана, VRay не трассирует вторичные лучи.
Subdivs - значение определяет число полусферических сэмплов использованных для расчета вторичного GI.
Depth - значение определяет число попаданий вторичного освещения.

Приятно иметь дело с такой системой параметров! Поверьте, трудностей с настройкой у Вас не возникнет. Приступим.

Мы видим некоторое количество артефактов оставшееся в углах Рис.1. Исправим это. Увеличьте Interp. Subdivs. до 80.

Параметры

В общем-то, все! Чистое изображение получено, но мы будем плохими исследователями, если не попробуем и не опишем здесь влияние прочих важных параметров на результат вычисления GI.

Рендеринг с использованием Direct computation

Для использования, просто включите эту опцию в разделе Indirect illumination Render Scene Dialog.
Оставим число сэмплов (subdivs.) по умолчанию. Рендерим. Видно, что картина GI вычисляется правильно, но изображение слишком зашумлено.

Параметры

Увеличим величину subdivs.

Определенно лучше! Думаю, если увеличить величину subdivs. еще на треть, получим изображение эквивалентное Рис.3, но какой ценой! Время рендеринга существенно выше, но есть и плюс - используется только один параметр этого подраздела (на самом деле таких параметров больше - еще три, из подраздела Secondary Bounces).

Параметры

Продолжим эксперименты.

Отключим Secondary bounces:

Параметры

Что тут сказать - Вы видите полное отсутствие вторичного освещения, чего и следовало ожидать.

Как влияет на результат значения Min rate и Max Rate.

Параметры

Как я уже писал ранее, значения Min rate и Max Rate соответственно определяют миимальное и максимальное число сэмплов GI для одного пикселя. По сравнению с Рис.1. ситуация явно ухудшилась.

Как влияет Direct computation, Subdivs:

Параметры

Определенно, увеличение числа сэмплов использованных при вычислении вторичного освещения в заданной точке способствует более гладкой картине GI.

Методика получения чистых изображений с использованием GI в VRay.

Внимательно пронаблюдайте за построением Irradiance map - резкие темные участки на ней соответствуют темным участкам и на финальном изображении.
В первую очередь изменяйте значение Interp.Subdivs., может потребоваться коррекция HSph.Subdivs. если дальнейшее увеличение числа сэмплов уже не помогает, изменяйте значения параметров подраздела Secondary bounces. Яркостью изображения от первичного освещения управляйте с помощью множителя Multiplier, тоже касается вторичного освещения - если, например, окраска объекта, вызванная вторичным освещением недостаточна, просто увеличьте Multiplier в соответствующем подразделе.
Во вторую очередь следует уделить внимание Min rate и Max Rate и связанными с ними другими параметрами этого подраздела (см. скриншот в начале статьи). При кажущейся простоте методики, помните, что GI сильно зависит от геометрии сцены и взаимного расположения ИС и объектов сцены, в анимированных сценах с использованием VRay GI возможны проблемы с GI, впрочем это замечание верно для любого движка GI.

Удачи.