揭開V-Ray DMC採樣器的神秘面紗

原文：http://interstation3d.com
翻譯：Hammer Chen

引言
這篇教學裡面我將給您DMC採樣器(sampler)的基本技術背景, 但在談DMC採樣器的技術細節之前, 我們先複習V-ray裡面另外一個採樣器--- Adaptive Subdivision採樣. 我不會談固定的採樣(fixed sampler)技術, 因為固定採樣很直覺. 自適應細分採樣(Adaptive Subdivision sampling)是一項技術, 用在幾乎所有偏差算圖引擎(biased render engine)上, 這是相對舊的技術, 在大部分的狀況應用的非常棒.

(註: DMC的全名是Deterministic Monte Carlo, 也就是確定性蒙特卡羅)

自適應細分採樣可以給你很乾淨, 採樣好的影像, 用來渲染靜態圖片真是太完美了. 但是跟DMC採樣相比, 通常會對影像的同一個地方過度採樣(oversamples), 即使你只需要用少量的反射模糊採樣(glossy reflection samples)就足夠了. 正如我說, 細分採樣器存在於大部分的偏差算圖引擎中, 但我覺得有些積極正面的VRay用戶, 卻開始採用另外一種採樣器演算法. 我知道有個渲染器用了類似於DMC的技術. 兩個算圖器, 越來越被用在高階的製作環境上面, 原因是 DMC目前是基於raytracing, 最佳的在可接受的時間裡面, 計算攝影機景深與3D動態模糊.

自適應的採樣的採樣過程 
所有偏差的引擎大部分是用自適應的(adaptive). 這表示, 讓我們先把狀況簡化一下, 比如說有一個3X3像素解析度的區域, 當你算圖的時候, VRAY一開始的時候會用9個採樣來算, 表示每個像素有一個採樣, 我們會先假定採樣的位置位於每個像素的正中間.

3x3 INITIAL SAMPLING
1 SAMPLE PER PIXEL

數量為3x3的啟始採樣
每個像素有一個採樣
如果你不是很了解raytracing運作的方式, 讓我們很快速地複習一遍. 這很簡單, 想想看你有攝影機, 在攝影機前面有個格點(grid), 呈現出你最終算圖的解析度. 如果你場景中有某些物件, 當Vray開始算圖, 它會從攝影機射出線段 (稱為eye ray, 眼睛射線 )一直到像素的中央區域. 像量實際上是由攝影機射出去, 它會勇往直前, 會直線前進直到遇到場景中的物件才會停止.

眼睛的視線撞擊到某物體的點 算圖器就會開始計算該點上面的色彩, 反射, 折射的資訊. 這些會回傳收集的資訊給vray, 告訴它說這就是在該像素的顏色. 從攝影機發出的射線稱為眼睛射線, 或是一級射線. 所有其他從材質射出的射線 用來收集GI, 燈光, 反射…稱為二級射線. 請記住這點, 因為我們會談到這兩種射線. 讓我們複習下面圖示, 讓我們更了解什麼是raycasting.

Vue 10算圖參數最佳化

E-on Vue 10可以渲染出寫實的天空, 雲層, 山脈, 令人垢病的是它冗長的算圖時間 這邊整理一下相關最佳化資訊  這裡以雲層算圖為例


首先來看影響最大的參數---Cloud material的光影計算方式

Internal shadows: 自身陰影. 當啟用這個選項, 就會計算雲自身陰影, 能夠產生更真實的雲, 但會顯著地增加算圖時間. 下圖由左至右為：關閉Internal Shadow, 開啟Internal Shadow與GI Ambient Light. 算圖時間分別為13秒, 18秒, 33秒

Lighting Model對雲層算圖的影響不大，畫面上與算圖速度上都沒有明顯差異.
下圖由左至右為Standard, Global Ambient與Global Illumination

Preset Render Quality：Preview與Final最大的差異就是Preview不計算反鋸齒. 下圖算圖時間分別為10秒與38秒, 相差了三倍多.


OpenGL：提供非常快速的算圖, 不計算反射, 透明度, 也不計算陰影

Preview：預設使用的參數, 在畫質與速度上取得了平衡, 會計算反射, 透明與陰影. 儘管這是透過偷吃步來達成的, 例如關閉柔化陰影, 模糊化反射/折射, 關閉景深, 畫面不計算反鋸齒.

Final：顧名思義, 用在最終算圖的設定, 能夠產生正確的柔化陰影, 高品質的反鋸齒, 但會比Preview的算圖多出幾倍的計算圖間, 你可以到User 客製化一些小參數已達到最佳化的算圖速度.

Broadcast：這個是用在動畫算圖上的, 基本上會添加動態模糊, 但也會改善反鋸齒的問題.

Quality Boost對算圖品質與時間沒有明顯影響, 建議數值為-1.5 ~ -1.6

Optimize last render pass: 最佳化最後一個render pass 當勾選會最佳化最後的render pass 讓算圖最快達到三倍快, 但是會捨棄掉某些細節. 當啟用這個模式就無法產生G-Buffer的資訊.



降閃爍(Flicker Reduction)
這會啟動特殊演算法減少電腦動畫常見的閃爍問題,  雖然終極的解決方案就是增加抗鋸齒的設定, 但是這樣做會讓算圖時間巨量地增加.

以下的方法算是偷吃步, 可以減少閃爍問題而又不會增加太多算圖時間

1. 已決定的抗鋸齒(Deterministic anti-aliasing)
當啟動這個選項（預設）抗鋸齒會以隨機的方式產生 所形成的形狀在每個frame都一樣 這可以幾乎消除靜態雜訊 但是在某些狀況會產生看得見的圖案

但對影像的不良影響很難察覺 這就是為什麼預設是開啟的

2. 多個影格的抗鋸齒（Multi-frame anti-aliasing）
Vue會比較當前與前一個 後一個frame 試著偵測最強烈的閃爍位置 然後對該區域放上更多的採樣 這個選項需要至少三個frame才能完成計算 因此只在動畫時有用 會對frame產生些微模糊的畫面

3. 遠距物件模糊化(Distance blurring)
這會讓你刻意對動畫套用模糊 因為閃爍通常是跟極遠的物件有關

當你使用EcoSystem時, 會產生很細微的幾合體, 在離鏡頭很遠的地方容易產生閃爍, 所以當使用模糊功能, 可以解決問題.

Cloud Layer Zone：這個功能讓雲層聚集在侷限的範圍裡面。不要讓雲層佈滿整個天空，也是最佳化算圖的一項技巧。

Animating Clouds：

除了對大氣本身設定以外, 你也可以對雲設定動態, 產生雲被風吹開的效果, 緩慢地改變形狀或是隨著時間變化厚度. 這是藉由對雲的材質設定動態所達到的

Rate of change會改變雲層的變化速率 （會決定雲是緩慢地改變或是迅速變化）

最終效果：

[相關資訊]
Afterburn 4.0參數使用技巧

Vue 10.5 新增功能完整介紹

《BBS鄉民的正義》破五千萬票房佳績──Autodesk Maya 功不可沒

運用軟體強大工具集，完美結合CG與實景　呈現臺灣獨特網路文化

【2012年9月27日，臺北】首度以臺灣特有的網路社群平台「BBS」文化為主題，並結合實景與3D動畫技術的臺灣國產電影《BBS鄉民的正義》，在臺上映一個月即創下新臺幣五千多萬票房的傲人佳績，暫居今年暑假檔第二賣座國片的殊榮，其幕後推手臺灣歐特克與星木映像股份有限公司扮演著關鍵角色。藉由歐特克3D動畫軟體工具Autodesk Maya的協助，星木映像團隊不僅大幅提升電影製作時程，更創建出極為細緻的3D動畫場景及角色，輕鬆引領觀眾融入奇幻的虛擬網路世界。

星木映像全片動畫採用Autodesk Maya軟體，打造栩栩如生的網路世界與鄉民文化。圖片提供／星木映像股份有限公司。

提供最完整的動畫創作功能，透過3D特效強化視覺力度
《BBS鄉民的正義》斥資新臺幣四千萬元，為新銳導演林世勇的首部電影處女作，以臺灣獨特網路平台「BBS (Bulletin Board System；電子佈告欄系統)」中所發生之真實網路事件改編而成，透過真人演員與虛擬3D動畫及實景合成技術，詮釋因真實和虛擬世界中的角色衝突所產生的社會現象。該片自2010年開始籌備，從最初發想、腳本企畫、拍攝，到動畫製作及後製完成，共歷時約兩年；為配合發行商二十世紀福斯影片公司所排定的暑假檔期上映，星木映像選用Autodesk Maya軟體，其強大的工具集和資料處理效能不僅實現導演在電影製作上的自我堅持與創意，並以最精緻、流暢的電影畫面呈現在殷切期盼的廣大觀眾眼前。

《BBS鄉民的正義》片中的全部動畫皆是運用Autodesk Maya製作而成，圖為該片男主角駭客KING的虛擬動畫角色。圖片提供／星木映像股份有限公司。

滿足所有動畫製作流程的王道軟體
《BBS鄉民的正義》動畫量占該片三成的長度，約有600多個動畫鏡頭，包括臺北車站、臺中新時代購物中心、高雄捷運美麗島站等實景合成的動畫背景，及詮釋各主角和網路鄉民的虛擬動畫角色等，皆可藉由Autodesk Maya輕鬆實現。林世勇導演指出，「Maya是業界使用最為廣泛的3D軟體工具，其最大的優點在於提供一個開放且高自由度的製作平台，製作團隊可藉此建構大量的CG角色資料庫外，更可根據實際需求，透過MEL撰寫自訂程式，進而實現最佳化的工作流程，而這也是我跟許多好萊塢動畫師如此擁護Maya的原因，因為這些好處也只有Maya才做得到！」
此外，為提高每一CG角色的動作靈活性和精確度，星木映像團隊特別採用動作擷取技術和廣受遊戲產業運用的Human IK功能。前者透過真人模擬數百組CG角色的肢體動作，包括複雜的武打動作或是鄉民奔跑等，再將其導入Autodesk Maya軟體進行細緻化調整，以加速該片的製作流程；後者則已於2011版開始便納入Autodesk Maya，讓動畫師能更靈活地定義各CG角色的動作邏輯，而全身逆向運動(FBIK)系統更有助於角色與周圍環境間進行更逼真的互動，成功將《BBS》片中數以千計的鄉民角色以各種流暢動作呈現於場景中。林世勇導演表示，「借助Autodesk Maya的Human IK功能讓我們輕鬆解決前導片製作時需要個別手動調整CG位置的問題，大幅節省製作時間，並專注於更多創意細節上。」

 Maya擁有靈活且功能強大的工具集，可提供動畫製作人員強大的整合式模型、模擬、彩現及合成等功能。圖片提供／星木映像股份有限公司。

追求技術領先優勢，培育臺灣動畫人才
臺灣電影產業自2009年起蓬勃發展以來，創作出許多膾炙人口的電影，而《BBS》一片更代表著臺灣電影結合動畫技術的新突破。面對動畫代工式微的今天，林世勇導演指出，「臺灣動畫若繼續堅守動畫代工市場，總有一天會被取代，因此要闖出屬於臺灣動畫的一片天，就要多方嘗試，朝原創作品之路邁進；而《BBS》一片的操作模式或許可為臺灣動畫找到新的出路。」
歐特克臺灣區總經理謝宗達表示，「《BBS鄉民的正義》從原創故事、電影拍攝到CG動畫等全都臺灣製造，特別是廣受觀眾好評的動畫畫面，在在顯示臺灣傳媒娛樂產業已具備深厚的實力。而歐特克也相當樂見此一進展，將持續為其投注更大的技術支援，以協助客戶盡情揮灑其創意，讓腦海的想像得以實現並映入觀眾眼簾，期盼不久的將來能夠看到更多優質的臺灣動畫及電影，讓世界持續看到我們原創作品的生命力。」

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關於歐特克
歐特克公司是3D設計、工程及娛樂軟體的領導者，其產品和解決方案被廣泛應用於製造業、工程建設產業和傳媒娛樂產業，其中亦包含榮膺過去十七年歷屆奧斯卡最佳視覺特效獎的全部獲獎影片。自1982年AutoCAD正式推向市場以來，歐特克已針對全球最廣泛的應用領域，研發出最先進和完善的系列軟體產品和解決方案，以協助各行業用戶進行設計、視覺化，並對其產品和專案在真實世界中的性能表現進行擬真分析。欲瞭解歐特克的更多資訊，敬請瀏覽歐特克公司網站。
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Autodesk SketchBook Pro 6驚豔登場

【2012年9月18日，臺北】全球2D、3D設計軟體廠商歐特克公司(Autodesk, Inc.)旗下熱門的SketchBook系列產品目前下載數量已突破1,100萬，並於日前發布適用於Windows和Mac系統的Autodesk SketchBook Pro 6軟體，成為該產品家族的最新產品。備受好評的SketchBook Pro全新版本具備流暢的介面、多點觸控導航、曲線板(French curves)、合成畫筆、塗抹筆刷，以及更多可客製化的筆刷控制功能。

歐特克產品線經理Chris Cheung表示，「最新的SketchBook Pro確實讓這款廣受歡迎的產品更上一層樓。全新的筆刷給予更貼近傳統的使用感受和多樣化應用，而我們在性能和使用者介面上所做的改進也同樣重要，不論是新舊用戶都將因SketchBook Pro 6而雀躍不已。」
SketchBook Pro 6全新的使用者介面具備流暢且直觀的環境，讓藝術家可專注於創作過程，進而提高其生產率。此次升級功能包括全新的筆刷面板、色彩編輯器、圖層編輯器、控制環(puck)和工具列，可為使用者創造更加便捷且有效率的工作流程；同時新增功能還包括一系列尺標工具(Guide tools)，包括全新的曲線板可協助藝術家繪製更為平滑且精確的線條。
SketchBook Pro 6包含100多個預置筆刷，諸如鉛筆、畫筆、馬克筆、噴槍、橡皮擦、填充工具等常見工具和塗抹筆刷。藝術家可進一步調整和客製化筆刷工具，以繪製各種不同的形象，而間距、旋轉、大小尺寸和透明度的隨機化設置則為其提供多樣化的選項。

歐特克攜手《阿凡達》製作團隊 推動電影虛擬製作發展

【2012年9月18日，臺北】全球2D、3D設計軟體廠商歐特克公司(Autodesk, Inc.)宣布將與《阿凡達》製作團隊Lightstorm Entertainment和Weta Digital公司攜手合作，共同為電影產業開發新一代虛擬製作技術。

歐特克攜手詹姆斯卡麥隆的製作公司Lightstorm Entertainment和彼得傑克森的視效公司Weta Digital合作，共同開發展新一代電影虛擬製作技術。圖片提供／Business Wire。