2016/01/06

Lele談 V-Ray 3.3新增功能 (逐字譯稿)

原文 / CG  Garage Podcast #54 Lele on V-Ray 3.3 for 3dsmax
編譯 / Hammer Chen

歡迎收聽本集CG車庫, 現在我在ChaosGroup辦公室的孤單一人,因為跨年日,我得想想我要怎樣慶祝。當您收聽到本節目時已經是2016 年了,預祝各位有個很棒的新年。今天的講者是Lecchi ,不知發音是否正確。我都叫他Lele。如果各位有在各大跟VRay相關的論壇,你應該知道Lele。這老兄在論壇已經有很久的時間,目前任職於ChaosGroup,與Vlado測試VRay3.3的新功能。因此這個廣播是錄製給各位V-Ray粉絲。各位想知道SP3新增功能的人,這是我第一次錄製廣播用Skype做專訪,Lele他目前在義大利。各位有任何問題歡迎提供意見留言。

♫片頭音樂響起♫
 歡迎收聽這集的CG車庫,Chasogroup訪談
當你看到last bucket跑完就知道圖算完了
 我們將以高數值範圍射出射線
 我們知道AO已經過氣了
 GI離不開你
 image based lighting也推出了 
現在你必須要弄清這些技術...

(前面Lele說明他到ChaosGroup工作的經過)目前工作是遠端的工作型態,人不到蘇菲亞,在義大利工作(譯者註:很可能跟保加利亞的保護主義有關,不隨便讓外國人到當地工作,申請工作簽證困難) Lele的所在地點在於義大利生產名車、 法拉利、藍寶基尼的重鎮。

你用VRay已經很久的時間了,可能跟我一樣長,從2001年開始, 論壇一開始的時候你就加入 。你也是主要的V-Ray beta tester


其實我開始寫script就是因為VRay,我想要自動化某些pass。因為當時VRay縱使很強大,但是用起來不方便,很多功能分散在各處。當時我想說是否可寫個script產生自動對焦的功能,另一個例子是max 8的時候 Vray天光的問題。我寫好script放到論壇上時,反應非常成功!(譯者註:你可以到ScriptSpot查看Lele寫的工具)

另外一點我感興趣的是:Vray SketchupV-Ray for Revit ,我們想要推展相片寫實的概念, 希望功能能做到像拍照片那樣簡單。(Lele說明發展歷史,礙於skype音質無法聽的很清楚)。目前VRay已經很接近那種 point and shot即拍的概念。

你現在直接與vlado合作的是一個SP3全新的功能,關於採樣這件事。這個廣播主要就是要談SP3。新的採樣方式有什麼重要性? 會改變大家的工作方式?改變大家用VRay的操作況且這還不是新版,只是免費升級的service pack,這個SP3可以作為大家假期的禮物 !HAPPY Holiday!

所以基於變異數的自適應採樣(variance-based adaptive sampling)是很重要的東西,為了要讓大家能夠了解,我做這樣的比喻: VRay對於任何場景灑進隨機的採樣,然後收集這些採樣 分析後再撒出更多採樣,然後一直做直到最佳的畫面。而自適應採樣(adaptive sampling)的工作方式是,在需要多採樣的地方灑出多點採樣,不需要的區域減少採樣。我們回想前面幾次的廣播內容,我們曾經提到importance sampling的演算法,那是很重要的廣播內容,我們有解釋這個演算法的來源極其重要性。

儘管自適應採樣對V-Ray很重要,大家也很熟悉。過去大家在用VRay時應該都會遭遇到問題: 當你看著渲染成品,結果很棒,但是在暗部區域有些雜訊、在帶有光澤度高光部位(反射模糊 折射模糊)的材質具有雜訊。

我必須要強調的是,技術上來說VRay的機器視覺認為,雜訊是平均分布的;而人眼看的東西 在上述的區域卻看到比較多的雜訊。舊版本的VRay並沒有察覺這件事情,卻只是持續地在它自己認為重要的區域丟出更多採樣。而新的基於變異數的自適應採樣,作法能夠更接近於人眼感知雜訊的方式,我這樣解釋正確嗎?

正確!很棒! 當我們研究舊版本的VRay如何射出採樣時,我用progressive rendering,這樣我們就能看到VRay射出採樣的步驟。跟舊的相比,新版本其實是射出相同數量的射線,只是更能知道哪邊需要射出,逐步地在需要的地方增加採樣

而人類的視覺感知是contrast-based 可是,這個對比必須要跟其他東西做連結。人類視覺不能單單憑這個東西, 就判定是如此。 你應該還記得著名的棋盤格錯視實驗(checkershadow illusion):兩個方塊其實是一樣的顏色,可是在陰影下的那個看起來比較亮,另一個看起來比較暗,只不過我們的大腦判定這樣的方塊亮度不同。現在我們提出這個關鍵字: variance 也就是這個區域跟相鄰的區域相比,是比百分比的。

我們之後再談這個,我只希望聽眾先知道第一個概念就行,知道這是新的理解採樣的方式,用完全一樣數量的採樣,接近人腦感知的方式。這是一個非常偏差(Biased ),這也是我想要強調的。很多人比較Biased與Unbiased算圖。他們認為,無偏差式的比較準確,較少參數要設定;而偏差式的有很多參數要調整,這樣可以加速算圖,是不精確的。 而基於變異數的自適應採樣卻是走另外一個方向,跟舊的VRay相比,新的VRay概念上變得更加偏差,可同時減少用戶需要微調的參數,由於引進了這樣的概念,VRay變得更加聰明,用戶反而不需要擔心這些參數。

的確是!這就是我在VFX的終極聖杯,這很重要,新版的V-Ray讓你可以載入任何場景,而VRay算出來的結果不會讓你失望。在以前要最佳化場景算圖是一件苦差事,比方說場景某物件的反射模糊太多雜訊,我必須要提高它的subdivision。

而新版的V-Ray會關閉所有物件的細分、反射模糊細分、燈光的細分會關閉,對嗎?

事實上,你還是可以手動開關,現在用戶必須要用全新的方式來看雜訊閥值(noise threshold) 。差別在於 在過去高光即便是人眼無法察覺差異,V-Ray還是放了過多的採樣,因為舊的noise threshold運作模式 因此會算很久 。

現在是把noise threshold 拿掉了嗎?

沒有拿掉,只是概念上不同, 請解釋一下。

過去noise threshold  = 1 等於100%,而0.01 等於1%。但是新的採樣器其noise threshold概念上有所不同。新的VRAY 會把影像看成是一個整體,以前noise threshold是局部看,比方說看兩個像素的差異 。數值是一樣,但意義變得不同。

讓我們總結一下,這個variance-based adaptive sampling是新的採樣法,技術相當先進。我不認為其他算圖有提供這個技術。建議使用progressive rendering,你可以觀察到Vray如何迅速地讓影像變得更少雜訊,會看到如何減少陰影的雜訊,如何減少光澤度材質的雜訊。

之後Lele還會做更多的測試。 一件事我必須強調,這樣的算法是偏差的(biased)。大家對unbiased似乎覺得比較好聽,但不代表biased就是錯的。換個角度來看,說unbiased等於無智慧,而VRay 3.3提供的採樣智慧的多了! biased就是讓採樣變得更聰明些,知道哪邊需要添加採樣,就像人腦感知影像的方式一樣,如此就可以更快速地得到算圖結果。這裡我想要結束這部份,提一下由於這個技術 alpha通道也變得比較乾淨了、moton blur、DOF也更乾淨無雜訊。

預設的整體參數會變得不同。預設會開啟variance-based adaptive sampling,會忽略局部設定(Ignore local setting),忽略個別物件材質與燈光的subdivision。

光跡追蹤的倒圓角(Ray tracing  Rounded Corners),這個來自NVIDIA的授權技術。這個東西用在mental ray一陣子了,基本上這個東西會在物件的邊加上倒圓角,因為ChaosGroup拿到授權,因此拿到之後開始改良這個技術,最終很完美地導入這項技術到VRay 3.3當中。這個東西可套用到個別物體,或是多個物件,因此你可以把圓柱放到方塊上面,它就會自動添加倒圓角,你不需要合併這兩個物件。這項技術還能與displacement相容,你的物件有displacement,也可套用圓角。

請問這個實際上影響到物件嗎? 或者只是像bump map那樣?

用起來像shader ,也可以用vray bump material。你可以去論壇上看有個例子。車子的模型沒有做倒圓角, 模型資料轉自CAD 因此是多個三角面構成。 現在有了這個技術,就不必擔心了。

我認為這樣技術對於建築室內設計的人也有幫助。大部分的人做柱子的時候並不會倒圓角,因此邊界會非常銳利。可是在真實的世界裡面,所有的東西都會有倒圓角,這也就是邊界高光的來源。當你看照片,物體的邊角不會是非常的銳利。因此對於建築業,如果在所有物件微妙地套用這個倒圓角技術, 可大幅提昇寫實度,也會讓整個影像更突出,因為你會在暗的地方看到細微的高光。你不會想要在每個物件邊角建模的時候就添加倒圓角。

另一個我想談的是新的霍謝克天光模型(Hosek sky model)。我九月份的分配到的工作我並不知道vlado正在研發這方面...後來有新增大氣透視(Aerial Perspective)這真是達文西的夢想實現了。基本上新的sky dome模擬出更自然的天空,而aerial perspetive能夠表現大氣的散射,如此遠方的物件顏色變得比較不飽和,更白。基本上這讓你畫面更有深度感,而算的非常快,因為你不需要考慮fog,很容易操控。我們做了日出的測試,效果很棒,只需要調整一個參數就可做出寫實的日出的動畫。而原本的spectral RGB color space由CIE RGB改成sRGB,這會改變太陽與天光的計算,同時也會改變Kelvin temperature。轉換改變的color space會有兩個效應:
  1.  V-Ray太陽與天光會變得比較暖色 (跟之前的有點綠色相比)
  2. 新的白點是6500K 這表示當光線是6500K時,而camera white balance設定為6500K會產生中性的白色效果成RGB顏色
好,我還有幾個新功能要談。我們接下來是三平面投影紋理(Triplanar Mapping)是大家一直想要的功能。 基本上這是根據朝向的面產生UV Map,然後將這些map的邊界做適當的混合,這用在把紋理套在整體模型上很好用,結果很容易預測。(譯者註:手動設置可參考Blended Box Mapping By Neil Blevins

誰喜歡拆UV呢? 有時候你需要UV做某些細部紋理,可是如果你只是要套用岩石的貼圖用TriplanrMapping會方便許多。我確信是因為Neil Blevins與vlado協力合作,經過多次的beta版本開發,意見回饋才有這個新增功能的誕生

V-Ray Clipper基本上是在算圖的時候產生布林運算,能做出模型的切面效果。這對建築業很方便,你有棟建築,用了這個新功能,你可以在算圖階段產生剖面。現在你還可以使用客製化的mesh來對物件產生剖面,這個功能很棒,例如展示影片的那個切蛋糕效果。你可以套用到汽車引擎上,不只是可以做出單一剖面,你可以有完全的控制要如何產生不同形狀的剖面。

接下來談隨機亮片紋理(Stochastic Flakes)。大家有用過舊的VRayCarPaintMtl 或是VRayFlakesMtl,可能有發現這個效果基本上是產生隨機的flake map,基本上是貼圖。而這個新的Stochastic Flakes是非常非常寫實 ,且容易預測,致臻完美,這才是產生烤漆材質的正確方式!有在用carpaint的人,我極度推薦你使用新的Stochastic Flakes,不用carpaint的人,要創造沙子或是雪材質的,這個材質也很適合。任何有亮片紋理的材質:例如保齡球、壓克力材質裡面帶有亮片的...很好客製化,新的技術可以節省記憶體;舊的技術必須要產生map,然後儲存在記憶體中,因此算圖器很難預測,常常會過度採樣,或是不足採樣而引發閃爍問題等等。因為這個問題 filter就必須要代償。

我現在要強調Global illumination的部份,這是有顯著地改進。我想要大家知道哪裡改變,基本上現在具有更能處理GI Caustic,產生更自然的照明。Vray在市場上已經有很長很長的時間, 而過去反射焦散(reflective caustic)是非常耗時間計算的;而新版本改變了計算反射焦散的方式 。現在預設反射焦散是開啟的,能夠產生更精確的整體。GI 整體場景會看起來有更正確的亮度, 而算圖時間卻是跟過去相同(譯者註:舊版的預設reflective caustic是關閉的)

的確! 基本上我們可以說這是一個free effect (不會增加算圖時間的效果)。對於白色的室內空間會看起來更真實 specular light彈跳產生了caustic。

現在光快取(light cache) 現在可以透過distributed 計算,DR可以加速light cashe的計算。

GPU Rendering 除了增加對GPU 算圖的材質節點支援,現在變得更值的使用的。真的有人用GPU算圖來做專案了, 而VRay的GPU計算是市場上最好的,我有信心這個麼說,因為我做了許多測試,效能評測。如果你還懷疑GPU算圖 趕快使用,包你改觀。而 RT的漸進式算圖(Progressive rendering)也改良了。NVIDIA持有QMC的授權。市場上只有少數的GPU算圖器採用了QMC,這樣你可以更快速地產生無雜訊的算圖結果。簡單說來就是「cleaner render and faster」。這會改變工作流程。

Volume rendering。我們在volume rendering加入了隨機採樣的概念,坦白地說有點假(cheat) 。但由於這個技術,算圖可以變得明顯飛快,例如煙、霧、雲可以算的非常快。 試試看這個功能。我手邊有個例子,用舊的技術要算一分鐘,新的技術只要花20秒。而比較結果,看起來一模一樣。另一個例子是火箭升空的,我用PhoenixFD的煙來算圖 一分鐘內就算完。

proxy instance物件也加速了約30%算圖時間。很多人或有很多proxy產生自然場景。因為新的技術儲存資料在記憶體變得更有效率,新的資料加速架構(acceleration structure)。

我們希望大家知道SP3到底增加了哪些功能, 而不是只給個新增功能清單而已。這訪問很有趣,之後還想再做專訪嗎?

祝假期愉快! 新年快樂! 再會~

===翻譯完===

最後附上ChaosGroup產品專員Kalina Panteleeva在 Novedge上的線上解說



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