CG Taiwaner 台灣人玩動畫: VRay 3.0 Beta Review實測報告

筆者以VRay 3.0 beta的算圖實測效果圖，每張算圖時間皆約30分鐘

作者：Hammer Chen （V-Ray原廠認證專家）

優點

切換式的UI介面 (Basic, Advanced與Expert三種模式)
跟VRay 2.4相比，能減少 40 ~75 % 的算圖時間 (透過新增功能：新的算圖核心， Embree, Probabilistic lights, progressive rendering 與 Dynamic Splitting of the render buffer等技術)
"Max ray intensity"能有效地減少過量的白色雜點問題

缺點

同V-Ray 2.4相比，在相同場景設定下VRay 3.0 beta算出來的圖有時候會產生較多的noise
目前VRay BPTracer（雙向光跡追蹤）的功能還不夠完整

引言
筆者有超過十年的使用算圖軟體的經驗，從最一開始使用cebas Finalrender，中間有段時間改用mental Ray （因為是3ds max內建），當VRay由1.x升級到2.0時，筆者發現vray 2.0有顯著的速度提昇，因此從那時便成為V-Ray的愛用者。這次Chaos Group推出V-Ray 3.0 beta，筆者跟其他使用者一樣興奮，想要知道是否新版的VRay算圖速度有明顯提昇？其次才是其他新功能的問題。對絕大部分的用戶來說，速度提昇才是升級軟體最主要的考量因素，尤其是算圖軟體更是如此。筆者目前從事的工作內容主要跟粒子特效，涉及到許多碎裂火焰或是爆破，或是水的算圖，因此這篇實測我以使用介面，日常會使用的重大功能與算圖速度作為實測重點。

-可切換的UI使用者介面（Basic，Advanced，Expert）
介面變得更簡潔，提供Basic，Advanced，Expert三種模式切換。過去有朋友批評VRay參數過多，他們只想以藝術家的角度來操作算圖軟體，覺得VRAY太複雜，他們喜歡mental ray用滑桿操作品質的使用方式。.這次VRay 3.0在預設介面中，將複雜，進階的參數都收（隱藏）起來了。你可以用Basic，Advanced，Expert三種模式切換。越後者其參數顯示的越完整。這個功能可以讓初學者不致被過多的參數嚇到，但是對老用戶來說需要每次去按Basic，Advanced，Expert按鈕才能找到他要的參數，有點麻煩。

-VRay ToolBars: VRay Quick Settings 快速設定
它的作法不是把滑桿直接做在vray的主要選單介面中，而是再透過VRay Quick Settings來控制，分成exterior，interior，vfx三種狀況。當我按下exterior按鈕後，會切換GI Engine為 BF + BF；但當我按下inteior按鈕便會切換成IM + LC。換句話說 ChaosGroup在設計這個Quick Settings時認為室內設計比較適合用IM + LC，但是戶外就比較適合用 BF + BF的搭配法。滑桿共有33級，Irradiance Map 與Light cache的參數還是相互搭配的。跟mental Ray的Fianl Render：FG Precision滑桿的5級有所不同。相信這些參數的搭配是由ChaosGroup專業的經驗所搭配出來的。

筆者還蠻好奇為何室外場景的預設是用BF + BF？因為一般相信BF雖然品質好但是算圖時間很久，且容易有雜訊感。是否新版的BF速度有變快呢？我們做了以下測試：

以上場景以V-Ray 2.4算圖，共耗時51分鐘13.6秒

相同場景以V-Ray 3.0 beta，共耗時30分鐘20秒

儘管V-Ray 3.0 beta的算圖結果跟V-Ray 2.4相比有較高的noise，但是算圖時間大幅減少了40.8%

-新的Image Sampler: Progressive Rendering
Progressive Rendering是VRay 3.0新推出的功能，與以往渲染方式不同，Progressive Rendering顧名思義就是從粗糙一點的品質，持續地算圖，算到品質較高的畫面為止。你可以由Min Max Subdivs來控制品質，或是可以直接限制算圖時間。這樣的操作筆者認為類似Maxwell Render的操作方式。

漸進試算圖，由粗糙到細緻

因為可只直接指定算圖時間，若是渲染動畫也比較好估計整體所消耗的時間。由與Progressive Rendering的特性，讓你無需等待長時間就可以很快地看到場景算染的概括品質，如果在前面幾個pass就發現哪邊設定有問題，比方說燈光或是材質，可以馬上停止算圖進行修改，這樣可以節省等待的時間。

另外Progressive Rendering會持續地算圖，直到指定的品質為止，所以也能夠用在專案製作上，做出最棒的完成品。筆者認為這兼顧了VRay RT的優點，又能融合到現在的工作流程。

- Embree ：CPU算圖加速功能
新版的VRay是否真的如原廠所說，算圖速度變快呢？有哪些CPU支援這項加速技術呢？
據說intel最新的CPU有支援SSE, AVX技術的都可使用此加速功能。筆者無法找到有明確的表格說明哪些Intel CPU確實支援Embree。但筆者以自己的i5筆電測試，的確可以明顯地減少算圖時間。

上圖破碎的陶瓷，若是沒有使用Embree加速功能，算圖時間為1小時43分46秒。若是勾選Use Embree加速，算圖時間為1小時33分41秒，換句話說本例裡面若採用Embree加速可以減少9.7%的算圖時間。而且筆者還發現，不管是何種GI搭配，都可以達到加速的效果，不一定要是Brute Force類型的GI。

自動地縮小算圖框(Render bucket)

-Dynamic Splitting of the render buffer
動態地縮小Bucket Render Size：各位在用V-Ray算圖一定會個經驗就是V-Ray採用分割(Bucket)算圖，一開始的時候每個Bucket各司其值，假設有8核心的CPU就會有8個Bucket在吃整個算圖畫面，但是當算到快要結束的時候，因為只剩下一塊，也只有一個CPU核心正在進行算圖，算的特別慢。因此就會產生所謂的『last bucket syndrome』，最後一塊症候群。V-Ray 3.0提供了這個選項會動態地分割Bucket，當算到最後一塊時，會自動重新分配工作給所有的CPU（把Bucket切的更小），所以即便是最後一塊，還是能最有效率地計算完成！這也就是為何V-Ray 3.0能夠比V-Ray 2.0更快速地其中一個原因。

-Probabilistic lights 機率燈
當場景有大量燈光時，這個功能讓你可以最佳化採樣。當關閉這功能時，計算每個採樣點時V-Ray會評估場景中所有的燈光，當場景有大量燈光，大量GI反彈要計算時，會導致需要追蹤大量的陰影，也因此最後算圖速度會變得很慢。當開啟這個功能時，V-Ray會隨機地選取指定數量的燈光，然後只將這些燈光納入計算。指定的數值越小算的越快，但是可能會產生較多的雜訊，數值越高，雜訊越小，但算圖時間增加。

筆者以以下範例，這個場景有13盞VRayLight。左邊是沒有勾選Probabilistic lights功能計算出來的效果，算圖時間為6分46秒(406；勾選Probabilistic lights則算圖時間為4分15秒(255。因此Probabilistic lights可以減少算圖時間達37.1%。但儘管算圖時間減少，可是算圖結果雜訊較多。筆者認為這個功能可以用在場景燈光複雜時，作為預覽算圖使用，或者必須搭配Progressive Rendering，才能避免雜訊的問題。

左邊：未開啟機率光右邊：使用機率光功能

-Max ray intensity 最大射線強度
這個選項可以壓制非常亮的射線，通常會在雜訊很高的算圖畫面中看到。這個功能類似Subpixel mapping + Clamp output的功能，但是Max ray intensity是作用在所有二級射線(GI/reflection/refraction)上面，與前者處理最終影像是不同的，這可以有效地壓抑白點雜訊，但不會讓最終影像失去過多的HDR資訊。類似於Subpixel mapping選項一樣，Max ray intensity會讓最終影像產生某種失真，因為跟正常相比，可能算圖結果會暗一點。

這裡我們以茶杯為例，這裡我們刻意將地板設黑一點，讓我們更容易看到螢火蟲效應。場景以BF+BF的GI設定算圖可以看到左圖會有明顯的小白色雜點可是當我們勾選了Max ray intens 並將數值設定為1，這樣算出來如右圖，能夠有效地抑制白色雜點的產生。（請將圖片放大到全解析度來看）

左圖的Min Shading = 1; 右圖Min Shading = 64

-Min shading rate
這個選項讓你可以控制反鋸齒的射線數量，會影響到glossy reflections，GI，area shadows。這對Progressive image sampler十分有用，越高的數值代表花越少時間在計算反鋸齒，且會花越多在shading效果上面。

-VRay Helper / VRay BPTracer (Bi Directional Path Tracing)
新類型的unbias的GI引擎。當使用VRay BPTracer，會自動計算場景中的Caustic，所以不需要額外勾選Caustic。目前使用的限制是：不支援3ds max內建的Frame Buffer。筆者認為這還在實驗階段，似乎功能還不完整，比方說玻璃杯，雖然我可以用Radius控制品質，讓雜訊減少，但是他似乎不能正確地計算環境，導致玻璃某些區域看起來過黑。相同場景用傳統的方式計算就不會有這樣的問題。相信VRay BPTracer有其潛在適用的場合，但是以現階段來看還是不成熟的功能。

VRay BPTracer的使用方法只要在場景中放置VRay BPTracer Helper就可以了，這時VRay原本的GI設置會失效，完全由VRay BPTracer來控制。VRay BPTracer算圖的特色是漸進式的，由粗糙的品質開始持續地計算，然後越算越細緻，直到設定的iterations count達到為止。