podręcznik użytkownika

Prawa autorskie © 2015, Chaos Software, ProGrupa Sp. z o.o. Sp. k. Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserogra�czną, fotogra�czną, a także kopiowanie publikacji na nośniku �lmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji. Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami �rmowymi bądź towarowymi ich właścicieli.

Spis treści

1 Teoretyczne podstawy renderingu 5

Zasada działania silnika renderującego ..................................................................... 5

Metody oświetlenia globalnego (Global Illumination) ........................................... 6

2 Parametry renderowania w programie V-Ray 15

Ustawienia globalne (Global switches) .................................................................... 17

Ustawienia globalne - przykłady ............................................................................... 19

System ............................................................................................................................. 20

Ustawienia kamery (Camera) .....................................................................................23

Kamera – przykłady ...................................................................................................... 28

Środowisko renderowania (Environment) .............................................................. 35

Antyaliasing (Image sampler) .................................................................................... 37

Antyaliasing – przykłady ............................................................................................. 43

DMC sampler .................................................................................................................. 52

DMC sampler – przykłady ........................................................................................... 53

Mapowanie koloru (Color mapping) ......................................................................... 57

Mapowanie koloru – przykłady ..................................................................................58

Kanały VFB (VFB channels) .........................................................................................60

Kanały renderowania – przykłady ............................................................................. 65

Bufor programu V-Ray (Output and VFB frame buffer) ......................................68

Oświetlenie globalne (Indirect Illumination) .......................................................... 74

Oświetlenie globalne – przykłady ............................................................................. 97

Irradiance map – przykłady .......................................................................................103

Light cache – przykłady ............................................................................................. 111

Kaustyka ....................................................................................................................... 118

Kaustyka – przykłady .................................................................................................120

Domyślne ustawienia map nierówności (Default displacement) .....................122

Silnik renderujący w czasie rzeczywistym (RT Engine) ...................................... 124

3 Materiały 127

Parametry VRay Angle Blend ...................................................................................127

Standardowy materiał VRay .....................................................................................128

Materiał VRay Skp Two Sided ...................................................................................138

Materiał VRayToon .....................................................................................................139

VRay Two Sided ........................................................................................................... 141

VRay MtlWrapper........................................................................................................142

Parametry VRayMtl ....................................................................................................143

Materiały – przykłady ................................................................................................150

4 Tekstury 163

Parametry VRaySun & VRaySky ...............................................................................163

VRaySun & VRaySky – przykłady .............................................................................166

Parametry VRayDirt ................................................................................................... 171

VRayDirt – przykłady ..................................................................................................172

5 Światła 179

VRay Omni Light .........................................................................................................179

VRay Rectangle Light .................................................................................................181

VRay Spot Light ...........................................................................................................184

VRay Dome Light ........................................................................................................187

VRay Sphere Light ......................................................................................................190

VRay IES Light ..............................................................................................................192

6 Obiekty geometryczne 195

VRayProxy ....................................................................................................................195

VRayPlane.....................................................................................................................197

7 Rendering rozproszony 199

Organizacja procesu ...................................................................................................199

Uwagi dotyczące instalacji ........................................................................................200

Włączanie 64-bitowego renderowania ..................................................................201

8 VRayLensEffects 203

9 Słownik 205

5ProGrupa

Notatki

1 Teoretyczne podstawy renderingu

Zasada działania silnika renderującegoRay tracing jest techniką generowania obrazu poprzez śledzenie ścieżek światła generowanych od kamery dla pikseli w płaszczyźnie obrazu i symulację efektu przecięcia z wirtualnymi obiektami znajdującymi się w scenie. W celu uzyskania odmiennych efektów, śledzone są różne promienie. Poniższy wykres obrazuje podstawowe efekty uzyskiwane w tym procesie. Promienie pierwotne (kolor czerwony) są zawsze śledzone od kamery w kierunku sceny, tak, aby określić, co będzie widoczne na ostatecznym obrazie. Aby uzyskać efekt bezpo-średniego oświetlenia (Direct Illumination) oraz cieni, śledzone są promienie testujące cienie (kolor czarny) od każdego renderowanego punktu w kierunku każdego źródła światła w scenie. Jeśli taki promień przetnie któreś ze źródeł światła, dany punkt zostaje oświetlony zgodnie z wybranymi ustawieniami. Jeśli promień ten przetnie się z innym obiektem, to dany punkt będzie widoczny jako zacieniony. Pro-mienie wtórne odbite (kolor zielony) śledzone są zgodnie z kierunkiem wektora odbicia, który zależy od wybranego typu odbicia (odbicie Fresnela lub normalne) oraz współczynnika załamania właściwego dla danego materiału. Kierunek załamanych promieni wtórnych (kolor niebieski) zależy natomiast tylko od współczynnika załamania dla danego materiału. Dla uzyskania efektu czystego odbicia/załamania śle-dzone są tylko pojedyncze promienie. Aby uzyskać odbicie/załamanie rozproszone śledzone są wiązki światła w kształcie stożka. Rozwar-tość stożka zależy od intensywności rozproszenia.

6ProGrupa

Notatki

Rozpraszanie podpowierzchniowe (kolor różowy) oraz efekty przezroczystości (kolor szary) są generowane poprzez śledzenie promieni wewnątrz geometrii obiektów.

Metody oświetlenia globalnego (Global Illumination)

Równanie renderingu

Praktycznie wszystkie współczesne silniki renderujące wykorzystujące metody globalnego oświetlenia bazują na równaniu renderingu wprowadzonym przez Jamesa T. Kajiya w artykule „The Rendering Equation” z 1986 roku. To równanie opisuje w jaki sposób światło jest transmitowane poprzez scenę. W swoim artykule Kajiya zaproponował również metodę generowania obrazu, nazywaną path tracing, która opiera się na równaniu renderingu wykorzystującym metodę Monte Carlo.

Należy zauważyć, iż równanie to było znane dużo wcześniej w inżynierii i używane było do obliczania promieniowania cieplnego w róż-nych środowiskach, jednakże Kajiya był prekursorem jego zastosowania w grafice komputerowej.

7ProGrupa

NotatkiTrzeba również pamiętać, że równanie renderingu jest tylko aproksymacją równania Maxwella opisującego oddziaływania elektroma-gnetyczne. W modelu nie uwzględnia się wszystkich zjawisk optycznych. Oparty jest on na optyce geometrycznej i dlatego nie jest on w stanie symulować efektów takich jak dyfrakcja, polaryzacja czy interferencja światła. Może być jednak łatwo zmodyfikowany, tak aby uwzględniać efekty zależne od długości fali, takie jak dyspersja.

Równanie renderowania wyprowadzone jest z matematycznego modelu opisującego zachowanie się światła. Model ten sprawdza się bardzo dobrze w grafice komputerowej, jednak nie opisuje on dokładnie, w jaki sposób zachowuje się światło w świecie rzeczywistym. Na przykład, zakłada on m.in., że promienie światła są znikomo cienkie oraz, że prędkość poruszania się światła jest nieskończona – żadne z tych założeń nie jest prawdziwe w świecie rzeczywistym.

Ponieważ równanie renderingu opiera się na optyce geometrycznej, śledzenie promieni (raytracing) jest bardzo wygodnym sposobem na jego rozwiązanie. Większość silników renderujących, które rozwiązują równanie renderingu opartych jest na śledzeniu promieni.

Możliwe jest sformułowanie równania renderingu na wiele sposobów. Formuła zaproponowana przez Kajiya wygląda następująco:

Interpretacja równania renderingu: ilość światła docierającego do określonego punktu x w scenie z innego punktu x1 jest sumą ilości świa-tła wyemitowanego ze wszystkich innych punktów x2 w kierunku x1 i odbitych w kierunku x.

Za wyjątkiem bardzo prostych przypadków, równanie renderingu nie może być dokładnie rozwiązane przez komputer w skończonym okresie czasu. Możliwe jest jednak uzyskanie wyniku przybliżonego (zgodnie z naszymi preferencjami) przy założeniu wystarczającej ilości czasu. Wyzwaniem w poszukiwaniu algorytmów globalnego oświetlenia jest znalezienie takiej metody, która byłaby wystarczająco dokładna, a przy tym nie zabierała zbyt wiele czasu.

Różne silniki renderujące używają różnych metod, aby rozwiązać równanie renderingu. Jeśli dwa programy renderujące rozwiążą to rów-nanie z tą samą dokładnością, to obrazy przez nie wygenerowane powinny być takie same dla tej samej sceny. W praktyce jednak silniki renderujące często skracają bądź zmieniają fragmenty równania renderingu, co prowadzi do rozbieżności rezultatów.

8ProGrupa

NotatkiMetody dokładne i przybliżone

Jak zauważono wcześniej, nie można uzyskać dokładnego rozwiązania równania renderingu – zawsze mamy do czynienia z pewnym błędem obliczeń, aczkolwiek może on być bardzo mały. W przypadku niektórych metod renderowania, pożądana wielkość błędu jest okre-ślana z góry przez użytkownika i determinuje ona dokładność obliczeń (np. gęstość próbek GI, promienie GI, liczbę fotonów itd.). Główną wadą takich metod jest fakt, iż użytkownik musi poczekać na zakończenie całego procesu obliczeniowego zanim będzie mógł dalej prze-twarzać uzyskany obraz. Poza tym, aby znaleźć ustawienia, które zapewnią odpowiednią jakość w założonych ramach czasowych, może być konieczne przeprowadzenie wielu prób. Z drugiej strony jednak, dużą zaletą wspomnianych metod jest wysoka skuteczność w ramach założonego poziomu dokładności. Algorytm jest bowiem w stanie rozwiązywać oddzielnie trudne fragmenty równania renderingu (np. dzieląc obraz na niezależne części/regiony, przeprowadzając kilka faz obliczeń itp.) a następnie łączyć w całość uzyskane wyniki.

W innych metodach generowanie obrazu dokonuje się progresywnie – na początku wartość błędu jest duża, a im więcej dodatkowych obliczeń zostaje przeprowadzonych przez algorytm, tym bardziej ta wartość się zmniejsza. W każdym momencie dostępny jest częściowy wynik dla całego obrazu, stąd możliwe jest przerwanie obliczeń w dowolnym miejscu i dalsze przetwarzanie pośredniego wyniku procesu renderowania.

Metody dokładne (obiektywne, siłowe)

Zalety:• generują dokładne wyniki,

• jedynym występującym efektem ubocznym jest szum,

• silniki renderujące wykorzystujące metody obiektywne zazwyczaj mają tylko kilka opcji określających jakość obrazu,

• zazwyczaj małe zapotrzebowanie na dodatkową pamięć.

Wady:• metody siłowe nie podlegają łatwemu dostosowaniu, dlatego też są bardzo wolne kiedy chcemy zredukować szum na obrazie końco-

wym,

• niektórych efektów w ogóle nie da się uzyskać przy wykorzystaniu tych metod (np. efekty kaustyczne spowodowane przez punktowe źródło światła widziane poprzez doskonałe lustro),

• ustawienie konkretnych wymagań jakościowych może okazać się trudne,

• metody dokładne zazwyczaj operują bezpośrednio na obrazie końcowym; wybrane ustawienia globalnego oświetlenia nie mogą zostać zapisane i użyte ponownie w żaden sposób.

Przykłady:• Path tracing (w niektórych silnikach renderujących) oraz dwukierunkowy path tracing,

• Metropolis light transport.

9ProGrupa

NotatkiMetody przybliżone (nieobiektywne)

Zalety:• adaptacyjne, więc z reguły dużo szybsze niż metody obiektywne,

• można uzyskać niektóre efekty, których wygenerowanie nie byłoby możliwe przy pomocy metod dokładnych (np. efekty kaustyczne spowodowane przez punktowe źródło światła widziane poprzez doskonałe lustro),

• możliwe jest ustawienie wymagań jakościowych, a rozwiązanie może być udoskonalane do momentu gdy zostaną one spełnione,

• w przypadku niektórych metod przybliżonych ustawienia globalnego oświetlenia mogą zostać zapisane i użyte ponownie.

Wady:• rezultaty mogą nie być całkowicie dokładne (np. mogą być rozmyte), jednak zazwyczaj wartość błędu może być ograniczona do mini-

mum,

• możliwe są efekty uboczne (np. światło „wyciekające” spod cienkich ścian),

• więcej ustawień kontroli jakości,

• niektóre metody przybliżone mogą wymagać dużej ilości dodatkowej pamięci.

Przykłady:• Mapy fotonowe,

• Irradiance caching,

• Metoda energetyczna (radiosity),

• Light cache w programie V-Ray.

Metody hybrydowe (w zależności od efektu używane są metody obiektywne lub nieobiektywne)

Zalety:• szybkość i jakość.

Wady:• możliwe trudności w konfiguracji.

Przykłady:• Final gathering (Min/Max radius 0/0) + mapy fotonowe w programie Mental Ray,

• Metody siłowe globalnego oświetlenia + mapy fotonowe lub light cache w programie V-Ray,

• Niektóre metody mogą być asymptotycznie obiektywne – to oznacza, że obliczenia zaczynają się z pewnym określonym odchyleniem, które stopniowo zmniejsza się wraz z postępem procesu.

10ProGrupa

NotatkiMetody zbierania i metody strzałów

Metody strzałów

Punkt wyjścia stanowią źródła światła, skąd energia świetlna dystrybuowana jest w obszarze sceny. Metody strzałów mogą być zarówno dokładne, jak i przybliżone.

Zalety:• z łatwością można uzyskać za ich pomocą pewne efekty świetlne, takie jak np. efekty kaustyczne.

Wady:• nie biorą pod uwagę punktu widzenia kamery, stąd może to skutkować długotrwałym renderowaniem tych części sceny, które nie są

widoczne lub nie są istotne dla całości obrazu (np. efekty kaustyczne, które nie są widoczne – mimo to określone obliczenia muszą zostać przeprowadzone),

• bardziej precyzyjne wyniki dla tych obszarów sceny, które znajdują się blisko źródeł światła; obszary oddalone od źródeł światła mogą być przetwarzane z niewystarczającym poziomem dokładności,

• nie są w stanie symulować skutecznie wszystkich typów efektów świetlnych np. świateł obiektowych czy świateł otoczenia; trudności z symulowaniem światła pochodzącego z niefizycznych źródeł.

Przykłady:• Mapy fotonowe,

• Śledzenie cząsteczek (particle tracing),

• Śledzenie światła,

• Niektóre metody energetyczne (radiosity).

Metody zbierania

Punkt wyjścia stanowi kamera i/lub geometria sceny. Metody zbierania mogą być zarówno dokładne, jak i przybliżone.

Zalety:• bazują na tych fragmentach sceny, którymi jesteśmy szczególnie zainteresowani, stąd mogą być bardziej wydajne niż metody strzałów,

• mogą generować bardzo precyzyjne rozwiązania dla wszystkich widocznych części obrazu,

• mogą symulować różne efekty świetlne (światła obiektowe i środowiskowe), niefizyczne źródła światła.

Wady:• niektóre efekty świetlne (efekty kaustyczne spowodowane przez punktowe źródła światła lub niewielkie światła powierzchniowe) są

trudne lub niemożliwe do wygenerowania.

11ProGrupa

NotatkiPrzykłady:• Path tracing,

• Irradiance caching (final gathering w programie Mental Ray),

• niektóre metody energetyczne.

Metody hybrydowe

Wykorzystują obie wymienione powyżej grupy metod. Również mogą być zarówno dokładne, jak i przybliżone.

Zalety:• mogą symulować prawie wszystkie rodzaje efektów świetlnych.

Wady:• mogą być trudne do implementacji i/lub konfiguracji.

Przykłady:• Final gathering + mapy fotonowe w programie Mental Ray,

• Irradiance map + mapy fotonowe w programie V-Ray,

• dwukierunkowy path tracing i metropolis light transport,

• niektóre metody energetyczne.

Metody przybliżone: rozwiązania zależne od punktu widzenia i niezależne od punktu widzenia

Niektóre metody przybliżone pozwalają na przechowywanie ustawień globalnego oświetlenia. Przechowywane rozwiązanie może być zarówno zależne od określonego punktu widzenia, jak i niezależne.

Metody strzałów

Zalety:• Zazwyczaj uzyskane rozwiązanie nie jest zależne od punktu widzenia

Wady:• Uzyskany obraz jest w większości przypadków niskiej jakości i niezbyt szczegółowy. Rozwiązanie uwzględniające dużą ilość detali wy-

maga dużo więcej czasu i/lub pamięci operacyjnej.

• Rozwiązania adaptacyjne są trudne do uzyskania

• Obszary obrazu oddalone od źródeł światła mogą być przetwarzane z niewystarczającym poziomem dokładności

12ProGrupa

NotatkiPrzykłady:• Mapy fotonowe

• Niektóre metody energetyczne (radiosity)

• Metody zbierania

• Metody zbierania i niektóre metody hybrydowe pozwalają zarówno na uzyskiwanie rozwiązań zależnych od punktu widzenia, jak i roz-wiązań niezależnych.

Rozwiązania zależne od punktu widzenia

Zalety:• tylko widoczne części sceny są uwzględniane w obliczeniach (nie traci się czasu na wykonywanie obliczeń dotyczących niewidocznych

części obrazu),

• brak ograniczeń dotyczących typu geometrii,

• możliwość uzyskania bardzo dobrych jakościowo, uwzględniających detale wyników,

• w niektórych metodach możliwe jest zachowanie w pamięci pewnych częściowych rozwiązań niezależnych od punktu widzenia (np. odbicia rozproszone, załamania światła),

• mniejsze zapotrzebowanie na pamięć niż rozwiązania niezależne od punktu widzenia.

Wady:• wymaga wykonania ponownych obliczeń wraz z każdą zmianą pozycji kamery (jednak niektóre elementy rozwiązania mogą być użyte

ponownie).

Przykłady:• Irradiance caching (w programach: V-Ray, Mental Ray, finalRender, Brazil r/s, light tracer w 3ds Max).

Rozwiązania niezależne od punktu widzenia

Zalety:• obliczenia dokonywane są tylko jednokrotnie.

Wady:• cała geometria sceny musi zostać uwzględniona, nawet jeśli pewne fragmenty nigdy nie będą widoczne w obrazie finalnym,

• zazwyczaj występuje ograniczenie rodzaju geometrii do siatek trójkątów i czworokątów,

• duże zapotrzebowanie na pamięć dla rozwiązań uwzględniających dużą liczbę detali,

• niektóre części rozwiązania (jak np. rozproszone odbicia) będą musiały być obliczane ponownie, gdyż są zależne od punktu widzenia.

13ProGrupa

NotatkiPrzykłady:• niektóre metody energetyczne (radiosity).

Metody hybrydowe

Możliwe jest zestawianie ze sobą różnych metod zależnych i niezależnych od punktu widzenia.

Przykłady:• Mapy fotonowe i irradiance caching w programie V-Ray,

• Mapy fotonowe i final gathering w programie Mental Ray,

• Metody energetyczne i śledzenie światła w 3ds Max.

Metody obliczania globalnego oświetlenia wspierane przez program V-Ray

Program wykorzystuje wiele różnych metod rozwiązywania równania renderingu – dokładnych, przybliżonych, strzałów i zbierania. Nie-które z metod są bardziej odpowiednie dla specyficznych typów scen.

Metody obiektywneProgram V-Ray wspiera dwie metody dokładne: metodę siłową oraz progresywny path tracing. Wspomniane metody różnią się tym, iż pierwsza z nich bazuje na tradycyjnych algorytmach konstruowania obrazu (bucket rendering) i jest adaptacyjna, natomiast w drugiej przetwarzana jest od razu cała scena i nie ma możliwości adaptacji.

Metody nieobiektywneWszystkie pozostałe metody wykorzystywane przez program V-Ray (irradiance map, light cache, mapa fotonowa) to metody przybliżone.

Metody strzałówMapa fotonowa jest jedyną metodą strzałów wykorzystywana przez program V-Ray. Efekty kaustyczne mogą zostać także obliczone przy wykorzystaniu map fotonowych w połączeniu z metodami zbierania.

Metody zbieraniaWszystkie inne metody w programie V-Ray (metoda siłowa, irradiance map, light cache) są metodami zbierania.

Metody hybrydoweProgram V-Ray może wykorzystywać różne metody dla odbić pierwotnych i wtórnych, stąd możliwe jest łączenie algorytmów dokładnych i przybliżonych, metody strzałów i zbierania, w zależności od zamierzonego celu.

15ProGrupa

Notatki

2 Parametry renderowania w programie V-Ray

V-Ray jest wtyczką renderującą do programu SketchUp. Aby móc jej używać należy najpierw wybrać V-Ray jako bieżący silnik renderujący w ustawieniach programu SketchUp. Jest to możliwe poprzez otwarcie menu Windows (Okna - w wersji polskiej programu) i wybranie opcji Preferences (Preferencje). W oknie System preferences (Preferencje systemu) należy wybrać Extensions (Rozszerzenia) i upewnić się, że V-Ray dla SketchUp jest zaznaczony na wyświetlonej liście.

Opcje dotyczące parametrów programu V-Ray dostępne są w oknie dialogowym panelu ustawień w postaci zakładek, kliknięcie na zakład-kę powoduje odkrycie rozwijanego menu ze szczegółowymi ustawieniami.

16ProGrupa

Notatki

W następnych częściach tego rozdziału zostaną omówione poszczególne zakładki menu programu.

17ProGrupa

Notatki

Ustawienia globalne (Global switches)

Geometria

Displacement – zezwala (ustawienie domyślne) lub blokuje mapowanie przesunięć (displacement mapping) przez program V-Ray. Należy zauwa-żyć, iż wspierana jest także funkcja przesunięć programu SketchUp.

Force back face culling – zezwala lub blokuje (ustawienie domyślne) tzw. culling (odrzucanie tylnych płaszczyzn obiektów) dla kamery i pro-mieni testujących cienie. Jeśli ta opcja jest zaznaczona, powierzchnie obiektów, które są zasłonięte w stosunku do kamery (czy też źródła świa-tła w przypadku śledzenia promieni testujących cienie) będą postrzega-ne jako całkowicie przezroczyste. To pozwala na zaglądanie do wnętrza obiektu, podczas gdy kamera znajduje się na zewnątrz.

Oświetlenie

Lights – włącza lub wyłącza wszystkie światła. Jeśli ta opcja jest odzna-czona oznacza to, że program V-Ray będzie wykorzystywał tylko globalne oświetlenie (GI) żeby oświetlić scenę.

Default light – pozwala na kontrolowanie domyślnych świateł:• Wyłączone – domyślne światła będą zawsze wyłączone.

• Włączone – światła domyślne będą włączone zawsze, gdy w scenie brak świateł lub gdy zostało wyłączone oświetlenie globalne.

Hidden lights – zezwala lub blokuje użycie ukrytych świateł. Kiedy ta opcja jest zaznaczona program renderuje wszystkie światła, nieza-leżnie od tego, czy są ukryte czy nie. W przypadku gdy opcja ta zostanie odznaczona jakiekolwiek ukryte światła nie zostaną uwzględnio-ne w procesie renderowania.

Shadows – włącza lub wyłącza wszystkie cienie.

Show GI Only – kiedy ta opcja jest włączona, bezpośrednie oświetlenie nie będzie uwzględnione w ostatecznym wyniku renderowania (jednak wciąż będzie ono wykorzystywane do pośrednich obliczeń).

18ProGrupa

NotatkiMateriały

Reflection/Refraction – zezwala lub blokuje szacowanie wartości odbicia i załamania w mapach i materiałach programu V-Ray.

Max depth – pozwala użytkownikowi na ustawienie globalnego ograniczenia głębi odbicia/załamania. Jeśli pole to jest odznaczone głębia jest kontrolowana lokalnie poprzez materiały/mapy. Jeśli opcja ta jest zaznaczona, wszystkie materiały i mapy wykorzystują wartość podaną w tym polu.

Maps – włącza lub wyłącza mapy tekstur.

Filter maps – włącza lub wyłącza filtrowanie map tekstur. Jeśli opcja ta jest włączona, głębia kontrolowana jest lokalnie poprzez ustawie-nia map tekstur. Odznaczenie tego pola skutkuje wyłączeniem filtrowania.

Filter maps for GI – włącza lub wyłącza filtrowanie tekstur w czasie dokonywania kalkulacji dla globalnego oświetlenia (GI) oraz rozpro-szonych odbić/załamań. Jeśli opcja ta jest wyłączona (ustawienie domyślne) mapy tekstur nie są filtrowane dla globalnego oświetlenia i rozproszonych odbić/załamań, co przyspiesza przeprowadzanie obliczeń. W przypadku włączenia tej opcji we wskazanych przypadkach tekstury będą filtrowane.

Max. transp levels – pozwala kontrolować głębię przezroczystych obiektów.

Transp. Cutoff – pozwala kontrolować moment, w którym program zaprzestanie śledzenia przezroczystych obiektów. Śledzenie zostanie przerwane w momencie kiedy zakumulowana przezroczystość promienia będzie niższa niż ustawiona w tym polu wartość progowa.

Override materials – pozwala na ignorowanie podczas renderowania materiałów występujących w scenie. Jeśli ta opcja zostanie zazna-czona, podczas renderowania wszystkim obiektom zostanie przypisany wybrany kolor (Override Color).

Glossy effects – opcja pozwalająca użytkownikowi na zastąpienie wszystkich rozproszonych odbić występujących w scenie zwykłymi odbiciami; przydatna dla renderingów testowych.

Oświetlenie pośrednie (Indirect Illumination)

Don’t render final image – kiedy ta opcja jest zaznaczona program V-Ray będzie obliczał tylko istotne mapy oświetlenia globalnego: mapy fotonowe (photon maps), mapy światła (light maps) i irradiance maps. Ustawienie przydatne dla obliczania map do wykorzystania w animacjach typu fly-through.

19ProGrupa

NotatkiRaytracing

Secondary rays bias – mały pozytywny odstęp, który zostanie dodany do wtórnych promieni; w przypadku, gdy w scenie występują na-kładające się na siebie powierzchnie opcja ta pozwala uniknąć pojawiania się czarnych plam. Przykładowe zastosowanie tej opcji znajduje się w podrozdziale Ustawienia globalne – przykłady.

Misc.

Low thread priority – włączenie tej opcji powoduje, że program V-Ray używa do renderowania wątków o niższym priorytecie.

Batch Render – włączenie tej opcji pozwala użytkownikowi na renderowanie wielu obrazów jeden po drugim. Jest to przydatne w przy-padku renderowania animacji lub wykorzystywania innych wtyczek do programu SketchUp renderujących grupy obrazów.

Progress Window – po włączeniu tej opcji program V-Ray będzie wyświetlał okno informacji na początku każdego uruchomionego proce-su renderowania.

Ustawienia globalne - przykłady

Przykład 1 - Secondary rays bias

Scena po prawej zawiera obiekt (box object) o wysokości 0.0, co sprawia, że dwie strony tego obiektu zajmują dokładnie to samo miejsce w przestrzeni. W związku z tym program V-Ray nie może jedno-znacznie określić punktów przecięcia tych powierzchni z promieniami. Pierwszy rysunek ukazuje efekt renderowania, kiedy w sekcji Secondary rays bias (menu Global Switches) wpisana jest wartość 0. Moż-na zauważyć plamy, które powstają na skutek losowego krzyżowania się promieni z jedną bądź drugą powierzchnią.

Kolejny rysunek ilustruje sytuację, kiedy to wartość w polu Secondary rays bias wynosi 0,001, co powoduje, że początek każdego promienia jest nieco przesunięty wzdłuż kierunku jego padania. W ten sposób program V-Ray radzi sobie z problematycznym nakładaniem się powierzchni i renderuje scenę poprawnie.

20ProGrupa

Notatki

Należy zauważyć, że ustawienie Secondary rays bias dotyczy tylko efektów takich jak globalne oświe-tlenie, odbicia itp. Aby poprawnie zrenderować scenę, w ustawieniach materiału przypisanego do obiek-tu musi być zaznaczona opcja Double sided. Oznacza ona, że płaszczyzna wygląda tak samo, niezależnie od tego, czy promienie wychodzące z kamery przetną się z górną, czy z dolną powierzchnią obiektu. Jeśli opcja ta nie jest zaznaczona, plamy będą się pojawiać nawet wtedy, gdy wartość Secondary rays bias będzie większa od 0,0 (rysunek po prawej).

System

W tej zakładce możliwe jest dostosowanie ogólnych opcji silnika renderującego.

Raycaster parameters

Sekcja ta zawiera ustawienia dotyczące drzewa BSP (Binary Space Partitioning) programu V-Ray.

Jednym z podstawowych zadań programu jest tzw. raycasting – okre-ślenie czy dany promień przecina jakąkolwiek geometrię w scenie i typ tej geometrii. Najprostszym sposobem na dokonanie tego byłoby sprawdzenie promienia w odniesieniu do każdego bazowego elemen-tu renderowania (trójkąta) w scenie. Dla scen zawierających tysiące czy też miliony takich trójkątów byłby to jednak oczywiście bardzo wolny proces, stąd program V-Ray organizuje geometrię sceny w specjalną strukturę danych zwaną drzewem BSP.

Drzewo BSP jest hierarchiczną strukturą danych, zbudowaną poprzez dokonywanie kolejnych podpodziałów (najpierw scena dzielona jest na pół, a następnie każda z części, w razie potrzeby, może być podzielona ponownie itd.). „Części” będące rezultatem podziałów nazywane są węzłami (nodes) drzewa. Na samej górze hierarchii znajduje się tzw. korzeń (root node), który reprezentuje całą scenę, na dole struktury natomiast znajdują się tzw. liście (leaf nodes), które odnoszą się do konkretnych trójkątów budujących scenę.

Max tree depth – maksymalna wielkość drzewa (liczba podziałów). Większa wartość będzie powodowała wykorzystanie większej ilości pamięci, ale proces renderowania będzie szybszy – aż do pewnego punktu krytycznego. Wartości większe od krytycznej (która jest różna dla każdej sceny) będą powodowały spowolnienie procesu.

21ProGrupa

NotatkiMin leaf size – minimalny rozmiar liścia. Zazwyczaj wartość ta ustawiona jest na 0.0, co oznacza, że program V-Ray będzie dokonywał pod-podziałów geometrii sceny niezależnie od rozmiaru sceny. Wprowadzenie innej wartości powoduje zaprzestanie dokonywania podpodzia-łów w momencie, gdy wielkość węzła jest mniejsza niż podana wartość.

Face/level coef – kontroluje maksymalną ilość trójkątów w liściu. Jeśli wartość ta będzie niska to renderowanie będzie szybsze, jednak drzewo BSP będzie wykorzystywało większą ilość pamięci – aż do pewnego punktu krytycznego (który jest różny dla każdej sceny). Usta-wienie wartości większej od tego punktu krytycznego będzie skutkowało spowolnieniem procesu.

Dynamic memory limit – całkowity limit pamięci RAM do przechowywania dynamicznej geometrii, np. przesunięcia (displacement) czy obiekty VRayProxy. Należy zauważyć, że pula pamięci dzielona jest pomiędzy różne wątki renderowania. Dlatego też, jeśli geometria musi być usuwana i wczytywana zbyt często, wątki muszą czekać na siebie, co ma wpływ na wydajność renderowania. W takim przypadku w programie V-Ray 1.6 i późniejszych wersjach można ustawić w tym polu wartość 0, wtedy zużycie pamięci nie będzie ograniczane.

Render region division

W tej sekcji można dostosować parametry regionów renderowania (buckets). Region jest podstawowym elementem systemu rozproszo-nego renderowania w programie V-Ray. Jest to prostokątny fragment aktualnie przetwarzanego kadru, który jest renderowany niezależnie od pozostałych fragmentów. Poszczególne regiony mogą być wysyłane do innych maszyn w sieci LAN dysponujących wolnymi zasobami pamięci operacyjnej i/lub mogą zostać rozdystrybuowane pomiędzy kilka CPU. Ponieważ jeden region może być przetwarzany tylko przez jeden procesor, podzielenie kadru na zbyt małą liczbę regionów może skutkować niedostatecznym wykorzystaniem dostępnych zasobów (niektóre CPU pozostają przez cały czas bezczynne). Jednakże z drugiej strony podział kadru na zbyt wiele regionów może spowolnić pro-ces renderowania, gdyż każdy dodatkowy region wiąże się z pewną dodatkową ilością czasu związaną z konfiguracją regionu, transferem w sieci LAN itd.

X – określa maksymalną szerokość regionu w pikselach (wybrana jest opcja Region W/H) lub ilość regionów w kierunku poziomym (wy-brana jest opcja Region Count).

Y – określa maksymalną wysokość regionu w pikselach (wybrana jest opcja Region W/H) lub ilość regionów w kierunku pionowym (wy-brana jest opcja Region Count).

Region sequence – określa kolejność, w jakiej regiony są renderowane. Zauważ, że domyślna sekwencja Triangulation jest najlepsza w przypadku dynamicznej geometrii (displacement i obiekty VRayProxy), gdyż dzięki zachowaniu określonej kolejności pozwala na wyko-rzystanie geometrii wygenerowanej dla poprzednich regionów do przetwarzania następnych regionów. Inne sekwencje mogą „przeskaki-wać” z jednego końca obrazu na drugi, co nie jest rozwiązaniem korzystnym w przypadku wykorzystywania geometrii dynamicznej.

Reverse sequence – odwraca kolejność sekwencji regionów.

22ProGrupa

NotatkiDistributed rendering

Rozproszone renderowanie jest procesem przetwarzania jednego obrazu przez kilka różnych urządzeń. Należy zauważyć, że jest to proces odmienny od dystrybuowania jednego kadru pomiędzy kilka rdzeni procesora w jednym urządzeniu (wielowątkowość, multithreading). Program V-Ray wspiera zarówno wielowątkowość, jak i renderowanie rozproszone.

Distributed rendering – pozwala na włączanie/wyłączanie renderowania rozproszonego.

Host… - otwiera okno dialogowe z ustawieniami renderowania rozproszonego programu V-Ray. Zobacz także: rozdział 7 Renderowanie rozproszone.

Don’t use local machine – zaznaczenie tej opcji powoduje, że program nie będzie renderował na urządzeniu lokalnym. Zobacz także: rozdział 7 Renderowanie rozproszone.

Wskazówka: Zanim możliwe będzie skorzystanie z opcji renderowania rozproszonego, należy wyznaczyć urządzenia, które będą brały udział w dokonywaniu obliczeń. Program V-Ray musi zostać poprawnie zainstalowany na tych urządzeniach, aczkolwiek nie jest konieczna ich autoryzacja. Należy upewnić się, że aplikacja V-Ray Spawner jest włączona na tych urządzeniach – jako usługa lub samodzielna aplikacja. Dodatkowe informacje na temat renderowania rozproszo-nego znajdują się w rozdziale 7 Renderowanie rozproszone.

23ProGrupa

Notatki

Ustawienia kamery (Camera)Ustawienia menu rozwijanego Camera pozwalają kontrolować sposób, w jaki geometria sceny jest przedstawiona na obrazie.

Camera type

Kamery w programie V-Ray definiują promienie, które są emitowane w kie-runku sceny (mechanizm projekcji obrazu sceny na ekranie). Program umoż-liwia wybór kilku różnych rodzajów kamer: Standard, Spherical, Cylindrical (point), Cylindrical (ortho), Box oraz Fish Eye /(Rybie oko – obiektyw o bardzo szerokim kącie)/. Dostępny jest także rzut prostokątny.

Type – umożliwia wybór rodzaju kamery. Aby uzyskać więcej informacji na temat typów kamer zobacz też podrozdział Ustawienia kamery – przykłady.• Default – standardowa kamera otworkowa.

• Spherical – soczewki tej kamery maja kształt sferyczny.

• Cylindrical (point) – w tym typie kamery wszystkie promienie wychodzą z jednego punktu znajdującego się w środku cylindra. W kierunku piono-wym efekt końcowy podobny jest to efektu uzyskiwanego przy pomocy kamery otworkowej, a w kierunku poziomym zasada działania analogicz-na jest do kamery o soczewkach sferycznych.

• Cylindrical (ortho) – w kierunku pionowym kamera prezentuje obraz w rzucie prostokątnym, natomiast w kierunku poziomym zasada działa-nia analogiczna jest do kamery o soczewkach sferycznych.

• Box – 6 standardowych kamer umiejscowionych nabokach sześcianu. Ten typ kamery jest bardzo przydatny w generowaniu map sześciennych. Może być także użyteczny do obliczania globalnego oświetlenia (np. możliwe jest obliczenie irradiance map przy użyciu tej kamery, zapisanie jej do pliku i powtórne jej wykorzystanie z kamerą standardową, która może być zorientowana w dowolnym kierunku).

• Fish eye – specjalny typ kamery, który rejestruje obraz tak, jak gdyby była to kamera otworkowa nakierowana na idealnie odbijającą sferę/półkulę, w której w kierunku migawki odbija się dana scena. Używając ustawień Dist/FOV możliwe jest kontrolowanie, które części sceny będą widoczne na obrazie zarejestrowanym przez kamerę. Czerwony łuk na wykresie odpowiada kątowi pola widzenia. Należy zauważyć, że promień sfery zawsze wynosi 1.

• Warped special – kolejna kamera z soczewkami sferycznymi, o nieco innej formule mapowania.

24ProGrupa

NotatkiOverride FOV – ustawienie to pozwala na zignorowanie kąta pola widzenia programu SketchUp, ponieważ niektóre z kamer silnika rende-rującego V-Ray mogą posiadać zmienny kąt pola widzenia (od 0 do 360 stopni).

Auto-fit – pozwala na kotrolowanie ustawień autodoposowania dla kamery Fish eye. Jeśli ta opcja jest włączona program będzie obliczał wartość Dist automatycznie, tak aby renderowany obraz odpowiadał w poziomie wymiarom obrazu.

Height – umożliwia ustawienie wysokości kamery Cylindrical (otho) (opcja jest widoczna tylko wtedy, gdy ten typ kamery jest wybrany).

Dist – pole mające zastosowanie tylko do kamery typu Fish eye. Wartosć tego pola określa jak daleko od środka sfery znajduje się kamera (co przekłada się na to, jak duża część sfery ujęta będzie na ostatecznym obrazie). UWAGA: zmiana wartości tego pola nie przyniesie żad-nego efektu, jeśli włączona jest opcja Auto-fit.

Curve – pole mające zastosowanie tylko do kamery typu Fish eye. Ustawienie to kontroluje stopień zniekształcenia renderowanego obra-zu. Przy wartości 1.0 uzyskany efekt odpowiada rzeczywistej kamerze typu Fish eye. Im mniejsza jest ta wartość (im bardziej zbliża się do 0.0), tym większe jest zniekształcenie obrazu. Jeśli natomiast ustawimy w tym polu większą wartość, to im bardziej zbliżać się ona będzie do 2.0, tym powstałe zniekształcenie będzie mniejsze. UWAGA: w rzeczywistości wartość ta określa pod jakim kątem promienie zostaną odbite przez wirtualną sferę kamery.

Physical camera

On – włącza fizyczna kamerę program V-Ray.

Override Focal lenght – jeśli ta opcja jest włączona możliwe jest ustawienie w sposób bezpośredni ogniskowej kamery.

Specify Film width – określa poziomy wymiar szerokości filmu.

Type – określa rodzaj kamery. Ma to przede wszystkim wpływ na efekt rozmycia ruchu generowany przez kamerę:• Still camera – symuluje aparat fotograficzny ze zwykłą migawką,

• Cinematic camera – symuluje kamerę filmową z okrągłą migawką,

• Video camera – symuluje cyfrową kamerę wideo pozbawioną migawki wyposażoną w matrycę CCD.

Shutter speed (czas naświetlania) – czas otwarcia migawki, podawany w ułamkach sekundy dla ustawienia aparatu fotograficznego (Still camera). Przykładowo, czas naświetlania 1/30s będzie opisany w tym polu wartością 30.

Shutter angle – kąt migawki (w stopniach) dla ustawienia Cinematic camera.

Shutter offset – przesunięcie migawki (w stopniach) dla ustawienia Cinematic camera.

25ProGrupa

NotatkiLatency – opóźnienie w sekundach matrycy CCD dla kamery wideo.

White balance (balans bieli) – pozwala na dodatkowe modyfikowanie powstałego obrazu. Obiekty w scenie o określonym kolorze będą odwzorowane na obrazie finalnym jako białe. Należy zauważyć, że brane jest pod uwagę tylko nasycenie koloru, natomiast jego jasność jest ignorowana. Użytkownik może wybierać spośród kilu domyślnych ustawień, np. światło dzienne (Daylight) dla scen zewnętrznych. F-number – określa wartość przysłony. Jeśli zaznaczono opcję Exposure, zmiana wartości F-number będzie miała wpływ na jasność obra-zu.

Film speed (ISO) – określa czułość filmu. Mniejsze wartości będą skutkowały ciemniejszym obrazem, natomiast większe odwrotnie.

Distortion – określa współczynnik zniekształcenia dla soczewki kamery. Wartość 0.0 oznacza brak zniekształcenia, wartości dodatnie skut-kują zniekształceniem beczkowatym, natomiast ujemne zniekształceniem poduszkowatym.

Zoom factor – określa wartość przybliżenia. Ustawienie w tym polu wartości większej niż 1.0 powoduje przybliżenie części obrazu, nato-miast wartości mniejszej zwiększeniem zakresu widzenia kamery.

Lens shift – pozwala na symulację przesunięcia obiektywu dla perspektywy dwupunktowej.

Vignetting (winietowanie) – jeśli ta opcja jest włączona, program symuluje efekt winietowania występujący w przypadku rzeczywistych kamer.

Exposure (ekspozycja) – kiedy ta opcja jest włączona, parametry F-number, Shutter speed i ISO będą kontrolowały naświetlenie sceny.

Depth of field

On – włącza i wyłącza efekt głębi ostrości.

Basic params

Aperture – wartość przysłony wirtualnej kamery, w jednostkach rzeczywistych. Mały otwór przysłony redukuje efekt głębi ostrości, duży otwór przysłony będzie natomiast powodował większe rozmycie.

Override focal dist – określa odległość od kamery, w której będzie znajdował się punkt ostrości. Obiekty położone bliżej lub dalej, będą postrzegane jako nieostre.

Subdivs – pozwala określić jakość efektu głębi ostrości. Niższe wartości pozwalają na szybsze przetwarzanie obrazu, jednak są źródłem większego szumu w obrazie. Wyższe wartości redukują szum, jednakrenderowanie trwa dłużej. Należy zauważyć, że jakość próbkowania zależy także od ustawień samplera DMC, jak również od wybranego samplera obrazów (Image sampler).

26ProGrupa

NotatkiBokeh effects

Blades on – jeśli ta opcja jest włączona program symuluje wieloboczny kształt otworu przysłony, właściwy dla rzeczywistych aparatów fotograficznych. Wyłączenie tej opcji powoduje, że otwór przysłony jest idealnie okrągły.

Center bias – wartość 0.0 w tym polu oznaczać będzie, że światło równomiernie przechodzi przez otwór przysłony. Wartości dodatnie oznaczają większe skoncentrowanie światła przy brzegach otworu, natomiast ujemne większą koncentrację w środku otworu przysłony.

Rotation – określa zorientowanie otworu przysłony.

Anisotropy – opcja pozwalająca na „rozciągnięcie” powstałego w wyniku efektu bokeh wzoru w poziomie lub w pionie. Wartości dodatnie powodują rozciągnięcie w pionie, natomiast wartości ujemne w poziomie.

Motion blur

On – włącza efekt rozmycia ruchu.

Duration – określa czas otwarcia migawki (w kadrach).

Interval center – określa środek przedziału rozmycia ruchu Wartość 0,5 oznacza, że środek przedziału rozmycia jest w połowie drogi mię-dzy klatkami. Wartosć 0,0 oznacza, że środek przedziału rozmycia jest w dokładnym położeniu klatki.

Bias – pozwala kontrolować zniekształcenie efektu rozmycia ruchu. Wartość 0.0 oznacza, że światło przechodzi równomiernie podczas całego okresu rozmycia ruchu. Wartości dodatnie oznaczają, że większe natężenie światła będzie można zaobserwować pod koniec tego interwału czasowego, natomiast wartości ujemne oznaczają większą koncentrację na początku interwału.

Prepass samples – określa ilość próbek przetwarzanych w jednostce czasu podczas dokonywania obliczeń dla irradiance map.

Geometry samples – określa ilość segmentów geometrii używanych do wyznaczenia rozmycia ruchu. Zakłada się, że obiekty poruszają się po linii prostej pomiędzy próbkami geometrii. Dla obiektów, które szybko się obracają, należy zwiększyć tę wartość, aby uzyskać po-prawne rozmycie ruchu. Należy pamiętać, że większa liczba próbek geometrii skutkuje większym zapotrzebowaniem na pamięć operacyj-ną, gdyż poszczególne kopie geometrii przechowywane są w pamięci.

Subdivs – determinuje jakość rozmycia ruchu. Przy niższych wartościach, obliczenia dokonywane są szybciej, ale wiąże się to z większym szumem obecnym w finalnym obrazie. Wyższe wartości skutkują znaczną redukcją szumu, wydłuża to jednak czas renderowania. Należy zauważyć, że jakość próbkowania zależy również od przyjętych ustawień samplera DMC oraz wybranego samplera obrazu (Image sam-pler).

27ProGrupa

Notatki

Uwaga: Funkcja głębi ostrości (Depth of Field) wspierana jest tylko dla standardowego typu kamery (Default). Obecnie nie ma możliwości generowania tego efektu dla innych typów kamery.

28ProGrupa

Notatki

Kamera – przykłady

Przykład 1: Typy kamery

Poniższe ilustracje ukazują różnicę pomiędzy różnymi typami kamery dostępnymi w programie V-Ray.

Standard/Default Spherical Cylindrical

BoxOrthographic cylinder Fish-eye

29ProGrupa

NotatkiPrzykład 2: Typy kamery – objaśnienie działania

Poniższe przykłady ilustrują w jaki sposób generowane są promienie dla każdego z dostępnych typów kamery. Łuki na diagramach kore-spondują z kątami pola widzenia.

Spherical

Cylindrical (point) Cylindrical (ortho)

Standard

30ProGrupa

Notatki

Przykład 3: Kontrola ekspozycji – wartość przysłony (f-number)

Ten parametr pozwala kontrolować wielkość otworu przysłony kamery wirtualnej. Zmniejszenie wartości w tym polu powoduje, że otwór ten jest coraz większy, a obraz coraz jaśniejszy, gdyż więcej światła dostaje się do wnętrza kamery. Coraz wyższe wartości mają skutek odwrotny, tj. obraz staje się coraz ciemniejszy, gdyż otwór przysłony coraz bardziej się przymyka. Od wartości przysłony zależy także efekt głębi ostrości (zobacz także: Przykład 11: Głębia ostrości (Depth of field, DOF)).

Wybrane ustawienia: Exposure: włączone, Shutter speed: 60.0, ISO: 200, Vignetting: włączone, White balance: white

Box Fish eye

f-number: 8.0 f-number: 6.0 f-number: 4.0