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VRay for Sketchup從菜鳥到高手!

發布時間:2018-11-17 19:57:24


小編要說:本文由我們的老朋友韓世麟創作,原文標題為《由VRay for Sketchup參數麵板說開去》,真的非常受用!Enjoy it!

二年級的時候曾經寫過一篇關於一年級寒假墨線作業的帖子,目的無非是讓低年級的同學少花些時間糾結,少走一些彎路,多些時間好好畫圖。當然不是我想剝奪你們自學的機會,自學是很好,但是我接下來要說的東西,真的沒必要自己瞎折騰,費時間。我從三年級開始接觸機圖到現在整整兩年的時間,基本一直是自學軟件,過程中很是自得其樂,但是時間成本是很高的,效率也很低下,而且一直苦於當我被軟件虐的時候,身邊幾乎沒有人可以求助,萬幸有張可天同學,精通所有軟件,且擁有所有軟件的安裝包,設計還這麼給力,每次向他請教,都能學到東西。哈哈,良師益友,良師益友。

一直以來,就想寫篇關於Vray for Sketchup的參數教程,因為這兩個軟件大概是目前最普及的渲染組合了,大家很關心怎麼用好這個組合。而且我自己在與軟件鬥爭的過程中,也有些心得體會,分享一下,也算是對自己學習的總結。另外一個原因就是,針對建築係學生的渲染教程並不多,我試試能不能做點貢獻。

另外要作一個聲明:就是關於渲染的定位問題、表達隻是工具,設計本身才是王道,一個完善的設計,就算skp直接導圖,都會有非常好的效果,爛胚子再怎麼渲也不會起死回生。當然如果你有能力,在方案的基礎上利用渲染,把空間的感受表達好,這就是錦上添花的事情了,或者你方案的核心想法就關乎光影,那渲染就會變得更為重要起來。

大家不要被講軟件的帖子誤導了,把精力投入到軟件上,相反,我這篇帖子的目的就是希望大家在這上麵少花點時間。

接下來進入正題:


這就是vray for Sketchup的工具欄了,咱們的教程從“O”這個按鈕開始。


“O”,即Options(選項),點擊打開VRay參數選項麵板:(我習慣使用的是英文版,因為好的教程都是英文的,學起來有個對應,方便些,但是為了大家方便,我就搞雙語教學啦。)


我們一個一個的來看:


一、參數讀取選項


點Load,會彈出以下窗口:

這些參數預設還是有點用的:

A. 通常來講,如果你不懂Vray,選擇了high或Very high級別的參數,且場景中沒有你自己添加的燈,又不是在室內的話,就能得到一個俗稱“傻瓜渲”的效果,基本和skp中所見一致,清晰程度還是有保證的。

B. 第二個用處是你在學習VRay參數的過程中,可以看看這些不同精度參數的區別在哪裏,從而理解怎麼調叫提高參數,怎麼調叫降低參數,嗬嗬。

C. 或者你已經熟悉了VRay,當你想渲正圖的時候,直接讀取一個Very high,然後在這個基礎上改參數,還是很方便的。

存取參數的功能還會有其他方便的用途,比如在使用發光貼圖作為首次引擎,使用發光樣本文件進行“渲小圖,出大圖“的時候,用這個切換參數會很方便。“渲小圖出大圖”放後麵講。

二、全局開關

從這裏開始,我要開始發散的講了,能不能理解每個參數,並且用好就是另外一回事情了。第一個值得思考的問題,我們為什麼能看到身邊東西、外麵的世界?大家肯定懂得:首先,有光,然後物體會反射光,這些光被眼睛捕捉到,在腦中形成了視覺的形象。那麼繼續思考,白天的光源隻有太陽,那麼不能被太陽直射到的地方的光是怎麼來的呢?為什麼背陰的房間也是亮的呢?因為光能夠被反射,環境中的萬物都在反射光線,並且通常是由一點散射至四麵八方的漫反射,大地、天空、建築、樹,車、人等等。由於這樣的反射,把太陽這個主光源的光,分散到了世界的各個角落,整個世界都是亮的,每個角落,隻要他不是封閉的,或多或少都能被漫射光間接地照亮。


舉個例子,一輛晴天場景下的汽車是如何被照亮的呢?他首先受到太陽這個直接光源的照射,同時受到周圍環境各種反射光的照射,因此他的背光部分也不會是全黑的,影子也不會是全黑的,都會受到周圍環境間接地照明,而且這些間接照明的光源,歸根結底還是太陽。

而GI(Global Illumination即全局照明)這一概念的含義就是:為了使渲染的光線效果更為真實,在渲染時不僅考慮直接從光源發出的光線(direct illumination即直接照明,陽光,燈都屬於直接照明),而且考慮這些光線在被場景中的各種表麵反射後對場景的照明(indirect illumination即間接照明,不發光物體的鏡麵反射光,漫反射光都屬於間接照明)。

理論上,全局照明(GI)=直接照明+間接照明,但是CG業內往往把GI和間接照明混為一談,因為全局照明技術的革命性因素就是間接照明,沒有間接照明,就談不上GI。

VRay在全局照明(GI)這一點上,是很不錯的,這也是它的精髓所在。


材質控製組

反射/折射


反射/折射,控製是否渲染反射/折射效果,理論上來說,如果物體不能反射了,也就看不到任何物體了,但是當不勾選這個選項的時候,我們仍然能看到渲染的結果,所以可以知道漫反射還在,GI也還在。其實在這裏,“反射”指的是狹義的反射,即鏡麵反射效果,對VRay來說就是VRay材質的反射層。因此,當把這個選項的對勾去掉後,場景全局的材質的反射層,折射層就不起作用了。

上圖左右唯一的區別就是這個參數的變化,可以看到除了大方體的鏡麵反射效果外,其他部位的著色沒有任何區別,光影也沒有任何區別,這說明了一個問題,VRay在計算反射效果時,並沒有根據表麵的光滑程度不同來改變反射光的強度,說白了通過反射層添加的“反射”僅僅是一個視覺效果而已,材質開啟了反射,就能看到他所反射的像,但是反光的多少毫無變化,我管它叫“假反射”。通過常識也能知道,反射光量不隨表麵光滑程度變化顯然是不對的,要想達到真實的效果,就要去間接照明卷展欄,把反射焦散這個選項打開,具體內容,等到間接照明那一節會進一步說明。


左圖的反射是“假反射”,僅有虛像的圖案而已,光線並沒有得到相應的反射。可以看到右圖由於開啟了反射焦散,小綠盒子的背光麵被鏡麵的反射光正確的照亮了。這個細膩而真實的效果,當你在渲染玻璃幕牆的特寫,或室內庭院的小透時,可能會用得到。平時是默認關閉的,對大效果圖,鳥瞰圖,意義不大,沒有必要開。

最大深度



指的是在計算反射/折射效果時,光線的反彈次數,數值越高,反彈次數越多(對反射來說),或折射次數越多(對折射來說),越高越趨近真實,但是其實僅僅影響的是“假反射”的效果,並不影響間接照明的反彈次數和真實程度,也就是說,這個參數的高低不影響照明的反彈次數和真實程度,隻影響鏡麵反射或是折射效果所看到的虛像的反射次數,進而影響其真實程度,舉個例子,如圖,我建立了一個場景,這個場景中間是一個紅盒子,兩邊對立兩個平麵鏡,如果是現實中的話,我們應該看見無數紅盒子的虛像,“盜夢空間”都看過吧。但是在VRay中是沒法也沒有必要進行無數次反彈的計算的(我也說不準,如有誤歡迎指正)。那麼我向一麵鏡子裏看過去,會看見什麼呢?

結果很明顯,這裏控製的是計算反射虛像時,光線追蹤的次數,超過這個反彈次數,計算即停止,彈一次,一個虛像,彈五次,五個虛像,以此類推。而且可以看到,反射次數的增加,絲毫沒有影響光照效果,即所謂“假反射”,反射效果隻是張畫兒而已。一般來說,測試時開1、2正圖開5,足夠了。

最大透明級別,透明終止閾值,這兩個用默認值就好了,除非要給玻璃製品特寫,否則不用調高,建築學基本不用改這個數。

貼圖,這個鉤去掉了,材質貼圖就不會被渲染,隻會渲染單色表麵,也有人因為誤操作取消了這項一直渲不出來紋理的。沒有特殊需求,一般勾選。

貼圖過濾,一般來講,渲染時會對貼圖紋理進行些許的抗鋸齒處理,對質量高的貼圖來說,鉤不鉤選真沒什麼區別。一般勾選。

模糊效果,全局模糊總開關,取消掉的話,就不能渲染模糊反射和模糊玻璃,一般咱們測試渲染的話,往往目的就是為了看模糊玻璃或是模糊反射的效果,所以對咱們來說,測試還是正圖都要打開。

覆蓋材質,特別好用的一個功能,使用它可以把全場景用單一顏色的漫反射材質覆蓋,一般用於場景布光效果的快速測試。建築學上一般可以利用這個功能快速渲染出白模型的效果,覆蓋顏色一般為180到220左右的灰色,即RGB均為同一值,如R:210,G:210,B:210

切忌使用灰度值為255的純白色,因為顏色的灰度值會影響反彈光線的強度,也就是影響全局照明,純白物體意味著最強烈的反射,在自然界中也是沒有這樣的情況,如果覆蓋了純白材質,場景會不真實的過亮,成圖也必然會曝光過度,達不到我們測試布光的目的。建模時不使用純白顏色這一原則在大多數情況下都適用,通常為了防止材質過曝。在實際操作中,Sketchup中的白色材質都是95%白色。


間接照明控製組

不渲染最終圖像,勾選後,VRay在計算過發光樣本後就會停止,不進行圖像采樣器的計算,這個功能在“渲小圖出大圖”時尤其有用,通常不勾選,具體使用方法會在後麵講解。

光線追蹤控製組

二級光線偏移,這個值控製反彈光的偏移值,值越大場景漫射光越柔和,為零時圖麵光線會很硬朗,就保留默認的0.001吧,網上說這個值有防止重麵的功能,親測沒有明顯的效果。

渲染控製組

批處理渲染,渲動畫時必開,平時無所謂。

低線程優先,若勾選,在進行渲染計算時,同時還可以進行其他的操作,比如看看圖,做做PS什麼的,渲染速度會受影響。若不勾選,渲染時就會把電腦的機能吃盡,渲染速度會變快,但是做什麼都會特別卡,對咱們來說,還是勾選吧,這樣在調整時,拖動窗口,關閉窗口等等操作不會很卡。機器好的話還可以做點別的。如果一直不進行其他操作,渲染速度勾不勾選差不了太多。


顯示進程窗口,就是這個窗口,勾選顯示

不勾選,不顯示

燈光控製組

這個組的全局開關,理論上能控製全局的vRay燈光,但是我用的這版本,絕對有BUG,測試過程中發現,燈光選項,僅能控製默認燈光的開閉,並不能控製全局的vRay燈光,而這本應是默認燈光選項的功能……而隱藏燈光亦不能影響所謂隱藏燈光,需要隱藏燈光的時候,僅需勾選燈光的“不可見”選項即可,和這個總開關毫無瓜葛。因此我決定這個控製組略過,一般來說,燈光,勾選。隱藏燈光,根據是否需要隱藏燈勾選,感覺燈光的不可見命令完全可以滿足這一需要。默認燈光,一般不勾選,默認燈光是一個與VRay陰影方向一致的平行光燈,如果不關閉,在你布光的過程中會一直形成幹擾,在VRay for rhino中,是造成重影的罪魁禍首。但是在渲染立麵圖時,由於不能使用物理相機,因此就不能使用天空貼圖,投影隻能用默認相機解決,此時要勾選打開。陰影,除非有特殊需要不渲陰影,否則常開。僅顯示GI,一般不勾選,但是我建議勾選後渲染一個場景,就能直觀的理解到什麼叫間接照明光。在這裏GI(全局照明)和間接照明說的是一個東西。

Gamma校正控製組

Gamma是一個略為專業的概念,我不太懂,對建築學專業來說也不需要太懂,但是我知道的是,一般渲染,保持這個默認值即可。當你需要把渲染成果輸出為32位浮點亮度模式,如*.exr格式,以便後期進行CG編輯的話,則需要以sRGB顏色空間為基礎進行工作,此時同時勾選,校正RGB和校正LDR紋理可以完成線性顏色空間到sRGB空間的轉化,勾選後不用進行其他調整,sRGB空間的輸出結果會和不勾選時RGB空間的結果相仿。如果你看不懂,無所謂,請略過。如果你習慣於使用32位高動態格式,你一定知道我在說什麼。


三、係統

這個卷展欄裏的參數,都是為了優化渲染策略而準備的,它們對渲染速度的貢獻可以用一條曲線來粗略的表示:兩邊低中間高,橫軸表示參數高低,縱軸表示渲染速度,這條曲線肯定不精確,但是可以看到大的趨勢:過低或過高的設置都不能達到最快的渲染速度,合適的設置會使速度達到峰值,但是這個峰值又非常難以把握,因為每個場景的最佳設置都會不同。找到峰值的唯一辦法是實測渲染,所以對咱們來說,所謂最佳策略就是浮雲,從我的實際經驗來說,默認值問題不大,修改參數進行對比試驗也沒覺出有多大差別,這裏隻是講一下各參數的意義,其實在係統卷展欄,鼠標停留在參數名稱上,會彈出官方解釋,英語和計算機好的可以自己看。



比如:最大樹深度

翻譯過來是這樣:最大樹深度,更大的數值會允許VRay占用更多的內存,同時渲染速度會相應提高——直到某個特定點。超過這個特定點的參數(根據場景不同,數值亦會不同),會使渲染變慢。小的數值會使BSP樹占用更小的內存,但是渲染會更慢。

我不懂什麼是BSP樹,反正每次這個值默認60,略保守,我每次都改成90,就是提高150%的心理吧,實際對速度影響,誰也不知道,因為誰也不會去測,難道你會把一張正圖渲兩遍嗎?貌似不會。但是根據網上達人的實測,我可以提供一組數據給大家,同樣場景:

最大樹深度30,渲染時間47分45.1秒

最大樹深度60,渲染時間22分14.6秒

最大樹深度90,渲染時間21分33.3秒

可以看到,默認值60挺好的,每次用90也沒有壞處。


後麵的最小葉片(Min Leaf),默認值0,麵/級別(Face/Level)默認值2,一般都是留著默認值不動的,這個內存限製(Mem Limit),是這樣的,默認值400,就是渲染時,光線追蹤部分最多占400M內存,你有兩條內存的話,每條內存最多就占200M,根據你的機能改吧,我的台式是兩條2G,所以,每次這個參數都設1200,速度上,隻要不是數值過小,都差不太多。區域劃分指的是,渲染時跑來跑去那個小塊兒的大小,過小會引起內存頻繁讀寫,過大會造成卡死,默認挺好,大家也都習慣,就48x48像素挺好。倒序勾選的話,小塊兒會反著跑,沒什麼區別,反正圖又不分先來後到。

分布渲染,是指用多台電腦渲一張圖,速度是線性疊加的,多人合作電腦多的要死時可以一試,特別是筆記本電腦都有無線網卡時,方法請自行百度,網上有很不錯的教程,我沒操作過,因此不瞎講。

四、相機參數麵板

相機,終於又到了重頭戲時間,這個麵板是如此的重要,發散的知識也很多,我們開始吧。

默認相機麵板:


這個默認相機的空間位置是和Sketchup中的相機永遠一致的,skp軟件一直有一個弱點,就是我們不能操作攝像機的位置,隻能通過視覺上看到的場景來大致估計相機的空間位置,這雖然在很多情況下可以忍,但還是不夠精確,沒轍,忍忍吧。默認相機在什麼情況下使用呢?對於建築學同學來說,一般有如下情況:

A. 渲染人工光源的室內場景,如劇場室內。(選擇默認相機的原因,不涉及太陽光)

B. 渲染小體塊分析圖或家具設計等等,總之是小東西,人工打光。(選擇默認相機的原因,不使用太陽光)

C. 渲染夜景。(原因同上)

D.使用HDR環境貼圖作為光源(原因仍是不使用太陽光,這個不一定,有的HDR質量較高,陽光很充足,使用默認相機可能會過曝)

E. 渲染鳥瞰,但是想獲得手工模型感。(選擇默認相機的原因,不使用太陽光,人工光會改變模型的尺度感)

F. 渲染立麵圖。(選擇默認相機的原因,物理相機無法看到平行投影的視角,因為光線無法聚焦,而默認相機可以,所見即所得。)

總結來說,隻要不使用VRay陽光係統,默認相機都能夠比較好的完成任務,而且能解決軸測圖,立麵圖的問題。這裏的人工光指的是,VRay片燈,VRay點狀燈(泛光燈)和VRay環境燈(GI燈)。

相機類型下拉菜單裏還有很多種相機,會產生各種有趣的結果,如果你理解這些類型的相機,且做圖有需要的話,可以盡管使用,通常意義上的效果圖是用不到它們的。

覆蓋視野,勾選的話,渲染相機的視野和skp中的視野不一致,通常不勾選,因為所見即所得本來是一件好事,但是在渲染大視角畫麵時,skp本身的預覽效果比較差,通過勾選這個參數可以實現廣角畫麵的渲染。

物理相機:講物理相機之前,必須先講怎麼加載VRay陽光:

想要渲染陽光,就要加載VRay內置的物理天空貼圖作為光環境。點開環境卷展欄:


點擊GI後麵那個小m按鈕,打開貼圖控製麵板:

點擊None下拉菜單,加載Sky


點擊應用(Apply)

此時小m會變成大M,表示此時加載有貼圖,當後麵是大M時,這兩個參數失效:


用同樣的方法給背景欄(background)加載天空貼圖。這裏的M,即是map,map就是我們中文所說的“貼圖”。和老韓學英語,來:“這是一張不錯的的貼圖。”“This is a pretty good map.”

這時如果使用默認相機對場景進行渲染,會因為陽光過強而曝光過度,俗稱“曝成一坨shi”,想像你在大晴天裏把一卷膠卷全部拉開會衝洗出什麼樣的結果吧,something like that。

當使用VRay物理天空貼圖時時必須使用物理相機。

物理相機參數麵板如下:


關於這個麵板,喜歡攝影的同學會有更深的理解,我沒有過攝影的經曆,沒有操作相機的經曆,為了理解這個麵板曾特意借來一本攝影教材,所以關於這些參數的關係還是可以略微談談,如有不對請指教,因為我實在沒有什麼經驗,都是紙上談兵。

相機類型一般就是用默認的這個了。

覆蓋焦距,一般不勾,這樣和skp窗口看到的一致,如果你對物理相機有理解,請勾選後按自己的喜好設置。但是小心對焦不準,但其實你不開景深計算的話,這參數沒用。

以上灰字部分為謬誤,參照54樓秋朦的提醒,我發現這裏我理解錯的,這個覆蓋焦距還是很有用的,通過它可以設置鏡頭的焦距類型,長焦鏡頭,視野小,透視小,短頭廣角,透視變形明顯

快門 ,快門即是指相機拍攝景物時,快門一開一閉所持續的時間,也就是膠片接受曝光的時間,快門打開時間越長,照片就越亮。這裏的數值是指多少分之一秒,即300是快門打開1/300秒,150是指1/150秒,後者就比前者多曝光一倍時間,進光量也多一倍,照片就會更加亮,攝影上叫高一擋曝光(高一個stop,stop是“擋”)。常見快門檔位有1、1/2、1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125、1/250、1/500,可以看到基本上前者曝光時間是後者的一倍。

覆蓋膠片寬度,這個參數一般不勾,膠片寬度由視角(field-of-view)和焦距(Focal Length)共同決定(不知道大家好不好理解,不理解也無所謂)。勾選的話就可以自己指定膠片寬度,理解這個參數的同學請勾選後按自己的喜好設置。

變焦,其實就是拉近,可以理解為放大多少倍。

光圈,和快門同樣重要的一個物理相機參數,表達光圈的大小我們使用F值,對於光圈你可以理解為鏡頭內用於光線通過的孔的直徑,但是不同焦距的鏡頭,要保證進光量相同,孔的直徑大小也會不一樣,所以為了保證進光量的統一,使用一個公式:光圈F值=鏡頭的焦距/鏡頭光圈的直徑。這樣來把不同焦距的鏡頭的進光量等價,統一。由公式可以很容易的看出,孔越大,進光越多,F值越小,常見的F值有:f1.0,f1.4,f2.0,f2.8,f4.0,f5.6,f8.0,f11,f16,f22,f32,f44,f64,前者的光孔麵積是後者的一倍,進光多一倍,曝光高一擋。

因此,配合快門,在同一曝光下,可以有多種不同的光圈快門組合。既然亮度一樣,那麼這麼多排列組合有什麼用呢?對於我們建築學的渲染來說,效果圖屬於靜幀渲染的範疇,被攝主體是建築,鏡頭不動,被攝主體也不動,這時候光圈快門還不那麼重要。但是如果被攝主體是高度運動中的物體,那麼長時間曝光下,會拍攝到大量的運動模糊,這時候就需要用高速快門,比如1/1000秒吧,快速的拍攝物體瞬間的形象,俗稱“抓拍”,此時光圈F值就要相應的變化,以使曝光合適。再比如使用長曝光技巧拍攝天空,快門打開時間很長,光圈就要非常小,否則就會過曝。

感光度,即膠片對光的敏感程度,在相同的光圈快門下,感光度提高一倍,畫麵曝光提高一擋,相當於進光量提高一倍,因此高的ISO值可以允許在更暗的環境下使用相同的快門,拍攝到曝光合適的照片,比如你手持拍攝室內景物,此時沒有三腳架允許你長時間曝光,適當提高ISO即可解決這個問題。常見ISO值有100,200,400,800,1600。.

Distortion和Lens shift一般還是不調了吧。

白平衡,當你對渲染結果不滿意,覺得它偏向某一顏色,就可以在這裏設置這一顏色,來在新的結果中去掉這一顏色傾向,比如你嫌結果偏藍,就把這裏設成藍,試試就知道了,不推薦使用這一功能,因為後期去PS裏會比這控製的精確得多。

曝光計算,必須勾選,如果不勾選,就會按照默認相機的感光度進行計算,什麼光圈,快門,ISO統統失效,又要曝成一坨shi了。

鏡頭漸暈,就是真實照片四角偏暗的暗角,不推薦勾選,後期去PS裏會比這控製的精確得多。雖然PS裏是二維操作吧,但是畢竟這個效果不可逆,還是別勾選了。

相機卷展欄裏還有景深和運動模糊,這裏就先不講了,建築學效果圖用不到,景深一般用來給小物體特寫時表現空間層次,建築上不是很必要。運動模糊在做動畫時有用,想用VRay做建築動畫沒有工作站是有點難的,學生沒這條件,這裏先不討論了。

而且更重要的一點是,這兩個模糊效果和鏡頭漸暈一樣,不可逆,前期的RAW素材保持清晰,後期加模糊所見即所得,程度還可控,後期來加才是正確的思路,在CG行業內也是如此。渲染所提供的,應該是一份清晰的底圖。技術上,景深模糊可以通過Z-Depth通道來解決,運動模糊可以通過After Effect來解決,景深通道的使用會在通道那一章講解。

五、輸出參數麵板

這個麵板很簡單,大家肯定會用,我想通過這個章節發散點別的,麵向二年級同學,老鳥請跳向下一章。


覆蓋視口,一般是要勾選的,因為不勾的話會按顯示器分辨率渲染,一般這個精度不夠出圖的需要(顯示器滿屏分辨率一般寬屏1280*800,經典方屏1024*768,你們懂的),但不勾的話,渲染出來的圖像長寬比例和skp裏看到的一致,所見即所得,可能我說的不清楚,試一下就知道了。

然後有一係列4:3的預設值,隻是方便,也基本上是常見的數碼產品的屏幕分辨率。

獲取當前視口,點了以後立刻渲染的話,相當於你沒有勾選覆蓋視口,一樣一樣的效果,所見即所得。這按鈕還蠻方便的。通常配合圖像寬高比後麵那個L按鈕使用。

請注意,每個人的skp的工具欄擺放都不同,這就影響了視口的比例!比如你有同一個skp文件,並且保存了視角書簽,但是去不同的電腦上渲染渲出來的視野範圍可能會不同,很多同學喜歡用skp取景,但又發愁渲染結果和skp看到的不一致,方法就是要點獲取當前視口。

舉個例子:


比如我要渲染一張Sang哥的畢業照(什麼,你不知道Sang哥是誰?那每次開skp被刪掉的那個人太冤了),屏幕取景我就調成這個樣子,在點擊獲取當前視口之後,輸出長寬數據會立刻顯示在輸出麵板:


渲出來自然就是這麼一張圖:


但是Sang哥表示你這個分辨率太小才300多,這要是洗相片出來才一寸這麼大,不行不行,那腫木辦。(高品質的相片的Dpi是300,意味著300X300像素的圖是一英寸見方,但其實一般Dpi不那麼高)

這時候點擊圖像寬高比後麵那個L,lock鎖定比例


這時候寬度輸4000並回車,高度按寬高比自動更新,這時候圖片比例,內容都沒變,隻是分辨率提高了,4000這麼高的分辨率我瞎輸入的,幾乎可以出一張一號圖。

圖像寬高比和獲取視口這個流程就講完了,後麵的像素寬高比有沒有用呢?有,但我們一般不改動這個值。

發散知識時間

像素寬高比(Pixel Aspect)是1,就意味著每一個像素都是正方形,術語叫square pixel,即方形像素,最為常見,電腦屏幕,打印,電子產品,數字電視,都是用正方形像素,但是另有一種特別常見的媒介不是方形像素,那就是家家都有的電視機。中國使用的電視機屏幕是PAL製,PAL製的分辨率是720x 576,但是電視屏幕畫麵比例是4:3,你自己可以算算,720x 576的點陣可不是4:3的關係喲,橫向稍微少了一些(少了48個像素),那為什麼我們看到的是滿屏畫麵呢?因為每一個像素都是胖子,像素寬高比為16:15,約等於1.07。.

也就是說,當你想用VRay渲染滿鋪電視屏幕的畫麵時,請設置分辨率720x 576,像素寬高比1.07。做視頻更是如此,在電腦上播,用投影播,在優酷上發布,就要1:1方形像素,1024X768(傳統台式屏幕);在電視上播,就要1.07,就要720x 576,就要每秒25幀。不知道這些,視頻就會有令人不快的黑邊,細節決定成敗。

另外一個想說的是畫圖時Dpi設置多少,這個大家會有不同意見,因人而異吧,有時也會因圖而異。Dpi是Dots Per Inch的縮寫,即每英寸打印點數,又稱打印分辨率,電腦屏幕的DPI一般是72(PS的默認選項也是這個),最高不超過96,但是咱們出圖的dpi肯定要超過100,這是底線了。

我想通過例子來說明,比如我們要畫一張一號圖,橫圖,尺寸841X594mm,首先,要去Photoshop裏麵新建一張紙:


建好之後看左下角

150dpi的情況下,一號圖長邊4967像素,短邊3508像素,這時候你就明確了,我想渲一張占圖紙3/4版麵的大效果圖,分辨率就是3700X2600左右,在輸出的時候直接渲染這麼大的圖,放到PS裏不用ctrl+T調整大小(自由變換會損失原有數據精度,是原圖的重新采樣)。


同樣一張渲染圖,放到DPI越大的紙裏,就會顯得越小,因為像素數沒變,像素密度增加了。那麼打印機究竟能打印到什麼精度呢?其實打印機的dpi可以非常高,(可以上千)但是那麼高的油墨密度,如果不是打在特種紙上,會使油墨過飽和,連成一片,反而損失打印精度。通常來講,如果是相片,出版物,dpi會要求300,比如UA競賽的圖紙由於出版要求也是300,但是對於我們日常評圖來說,由於是遠觀,看大效果,Dpi絕對不用像雜誌那麼高,隻要超過120dpi,肉眼就很難看出清晰度的差別了,所以,我喜歡150dpi是給它一個餘量,根本不用200dpi,300dpi,更清晰都是無用功,打印不出來的。而且dpi設置小一些,圖像體積成幾何級縮小,畫圖效率也會很高,渲染圖也不用渲那麼大了。

繼續聊輸出麵板:

Render output(渲染輸出)


勾選保存文件的話,會讓你選擇一個路徑,渲染好後會自動保存到那個位置,請注意是英文路徑兼容性會好一點,這都不是問題,很唯美的功能有木有???!!!!方便大家啊,空調睡眠功能啊有木有?半夜掛機不用怕斷電啊,有木有!但是尼瑪為什麼我渲完一張圖你這功能不自動消失呢?尼瑪為什麼我渲張新圖你不提示我改名字就蔫不出溜的把上一張圖覆蓋掉了呢?紗布麼這不是?蠢成馬了都,怎麼和你玩?尼瑪我好不容易掛了一晚上渲出來的圖,巴巴的等你渲完,換個角度想渲下一張,剛一點渲染腸子就悔青了有木有!剛才的圖木有剪切走木有保存呢還!老子不就是熬了個夜腦子不清醒嗎?好,流著淚等你第二個角度渲完,趕緊回去補第一張視角,剛一點渲染腸子就悔青了有木有!第二張圖又被覆蓋掉了!我承認我熬完夜紗布了,但尼瑪就不知道提示我一下嗎?windows自古就有的功能,宇宙都通用的覆蓋提醒,尼瑪就不知道借鑒一下????誰編的程?坑爹呢這不是?!

冷靜,我們來看下一章:

六、環境參數麵板


又一個重要的麵板,環境麵板主要用於提供全局照明的光環境還有反射環境,之前已經講過怎麼通過這裏鏈接陽光係統,現在我們來詳細的挖掘一下這個麵板的功能。

天光,翻譯成天光似乎不夠全麵,當後麵是小m,即沒有貼圖的時候,強度及顏色由這個麵板這裏控製,顏色為白色,倍增值為1時,不使用物理相機並且關閉默認燈光,將得到合適的曝光,此時的光環境等價於如下的情形,在假設有地麵的情況下:


所謂天光,可以理解為空間中一個球形光源,灑下均勻的光線,就像無影燈一樣,在這樣的光環境裏,可以想象,如果渲染一個球體,將毫無立體感:


左側是模型,右側為渲染,光環境為隻開天光,關閉默認燈光,可以看到右側球體的每一點都受到同樣強度的光照,著色毫無變化,毫無立體感,這個渲染實驗很簡單,卻能引出一些話題:

模型看著挺好的,渲出來卻很“平”,沒有立體感,看著還沒有模型的感覺好,渲了還不如不渲,難道是軟件不給力?怎麼才能渲出好的視覺效果?再延伸一步:我明明導入了玻璃材質,我明明導入了金屬材質,怎麼看起來一點都不亮?看起來一點都不像金屬、玻璃?這都是大家在做設計時非常關心的問題,也是我們最常遇到的難題。通過以上這個球體的渲染的極端例子,大家應該就能明白光的重要,一個立體的的東西,我們總是覺得它理所應當看起來就是立體的,但其實光環境起到了決定性的作用,沒有受光部,沒有暗部,沒有黑白灰,就沒有形體的塑造,我在學素描時沒能理解透徹的道理在渲染時突然有了很深的感受,當你在作寫生畫時,如果隻是單純的抄明暗調子,畫的再仔細也是二維的思維方式。如果你能夠觀察並理解場景的光源分布,觀察場景的反射環境,你的畫一定是會生動,準確,富有靈性的。回到效果圖的創作,也是一樣在,CG創作中,有意識的控製場景的光環境分布,設計好場景的反射環境,向自然學習,多觀察真實世界的光的作用方式,多利用照片作參考圖,多思考你想要什麼效果,現實中如何達到這個效果,你的CG作品一定會大有進步。

比如剛才那個悲催球:我給自己定下一個課題,如何生動的表現一個球?下麵是我的解答:球的模型都一樣,還是skp裏那種有棱有角的球……


看起來是個球了吧。分析:這幅圖通過球體表麵扭曲的反射,成功的說服了觀者的大腦:“你好,我是一個球。”

那麼由此也引出了接下來要講解的問題,上圖的背景圖片是怎麼插入的呢?使用球天素材製作反射環境該如何設置?請跟我來:

和設置天空光一樣,點擊這個小m


進去後選擇下拉菜單:位圖(Bitmap)

然後是導入三部曲:


第三步,關於球狀還是盒狀,球狀的hdri是大廣角的圖(360度廣角),盒狀hdri是方盒子的展開圖



關於hdri的原理,請參照Photoshop幫助文件,那裏講的很不錯,更高端的用法,請自行百度,球天素材需要專業的采集設備,因此有一些公司專門製作這種素材的dvd,比較有名的是Dosch和SACHFORM,去verycd檢索這兩個公司,(關鍵字: Dosch.HDRI.SKIE還有SACHFORM HDRIbase)就能搜索到這些球天資源了,另外他們公司的主頁還提供免費的樣本下載,非常高清,值得收藏。

有了hdri,就有了豐富的反射環境,這對於玻璃,金屬物體的表現大有幫助。但是我得說,在做效果圖時,一張合適的hdri是可遇不可求的,大多數時候,反射環境還得用真實模型來創建。

在天光通道添加hdri後,用同樣的操作在背景通道添加同一張圖片,這樣在渲染的時候,就能直觀的看到周邊的環境,同時場景中的反射材質也開始反射出環境圖像。

背景通道就是一張360度的圖片,它不影響亮度,但影響物體的反射。

在渲染結果出來後,保存成png,背景會被自動摳掉。保存成jpg則會保留背景。因為hdri的分辨率一般達不到出圖的要求,通常我們會保存成png並使用新的天空,但是可以存一張jpg作為後期PS的參考圖。

但是要注意的是,使用hdri貼圖,光線分布會非常均勻,近似陰天的效果,因為在采集hdri圖片時,很少有能夠把陽光采集的足夠亮的。也就是說,極少有能夠照出投影的hdri素材。因此不管hdri環境看起來是多麼晴朗,我們的模型永遠是像被無影燈照著,陰沉著臉,毫無生氣,相當於一開始所講的默認天光效果。這時候就要使用VRay泛光燈,來做主光源,模擬太陽光。還是剛才那個球的場景,如果隻是在天光和背景通道加入了hdri貼圖,渲染效果如下:可以看到雖然天上掛著個大太陽,但是我們的主角還是非常不精神。


這時候我們以這張圖作為參考圖,憑借著建築人基本的空間想象力,在太陽相應的位置,添加一盞VRay泛光燈,俗稱VRay球燈。就是這貨:


反複調整位置,使燈和太陽位置基本重合。

下圖是從skp窗口裏看:


從渲染視角看:


燈參數設置如下:


最後的渲染效果:


細心的同學可能注意到了VRay無限平麵,這是個好東西,可以看到場景裏我用無限平麵畫了一個小矩形,在渲染中形成了無限擴大的地麵效果,若是真的在skp裏畫地麵的話,一是畫不出無限大的麵,二是模型量巨大,這個好東西的按鈕在這裏:


以上帝視角看剛才的場景,我希望你看一看線性衰減的光照範圍,理解它和現實的差距有兩點:1太陽不會在地球表麵上感受到這麼明顯的衰減,但是在圖麵所及的尺度內(小球周圍),它和太陽的光感近似。2現實中的燈不會以這種方式衰減,最起碼是反轉(inverse),真實的運算公式是反轉正方形(inverse square),所以當使用VRay泛光燈模擬路燈,台燈時,請不要使用線性衰減。總結:對於陽光,它衰減的太快,對於燈具,它衰減的太慢。


上文講解了使用環境參數麵板,使用VRay泛光燈+VRay默認相機,進行自然光模擬的基本思路,之前也簡單講解了VRay陽光+物理相機,這個常用組合。關於陽光係統,有一個比較重要的細節需要補充,請看選擇sky貼圖後,右側的參數選項:


圖中圈紅圈的的參數是個關鍵點,改成3或4後,陽光的陰影虛邊會變大,更接近實際,其實參數4會比實際誇張一些,根據需要吧,別太追求虛邊,現實中遠景,鳥瞰圖,根本看不到這種細節的,參數太高了就假了,尺度不對了。

七、圖像采樣器+間接照明采樣器

好啦,下麵進入VRay的重頭戲:間接照明采樣器和圖像采樣器,這兄弟倆一個負責計算光,一個負責計算圖像。一個是燈光師,一個是畫師,理解它們的參數的實際意義,將使你對時間和質量的平衡進行一個有效的把握。

本段所有知識,來自於Gnomon workshop的Chris Nichols的視頻教程,我隻是進行了轉述。

雖然在參數麵板自上而下的順序上,講到了圖像采樣器,但我仍然想把間接照明采樣器提到前麵來說,因為這涉及到VRay實際的計算順序。

間接照明采樣器,參數麵板如圖:


GI,我在第二章已經介紹過它的概念,在這個參數麵板中,GI特指間接照明(而非全局照明),即取消勾選後,就不會計算間接光照,隻顯示直接光照,假想生活中所有的光線隻反彈一次,渲染的結果可想而知會是如下左圖這樣:


間接照明關閉後,陰影部分得不到任何的環境光照射,會呈現死黑,地麵和物體本身也因為沒有環境光而顯得暗淡。

發散思維時間

關閉GI可以渲染出黑白分明的效果,除了可以製作特殊風格的效果圖以外,還有一個很不錯的功能,這個是本人原創哦,就是用來進行視線分析,請看下麵的案例:


這是我們3年級時所做禪修中心方案的地形,地處山區,景區核心部位有一大佛像,像高90餘米,當時的方案選址在佛像南部,模型右側的山後,就是這個山坳裏,還連帶南部的一部分平緩地區:


地形平麵圖如下:


當時允許在藍線框內任意選址,南北各有其特點,但是一個共同的要求是,和景區的佛像有視線關係,為了分析出場地內哪裏能看到佛像,我在佛像半身標高處放置一紅色VRay泛光燈,讓它去照亮場地的skp模型,同時關閉GI反彈。就分析出了能夠看到半身佛像的區域,最終用這樣的辦法輔助確定了方案的選址。

圖為渲染結果:


圖為視線能及佛像且在紅線內的方案用地範圍:


這個視線分析的例子很典型,用這種方法分析複雜地形的視線關係非常精確。

反射焦散和折射焦散已經在前文簡單的介紹過,通常是反射焦散不勾選,折射焦散勾選,為什麼呢?因為反射焦散效果微妙,容易被人忽略,而折射焦散往往很搶眼。

下圖為典型的反射焦散的例子:


金屬圓環內圈形成了高亮的聚光,很搶眼,但是我更希望大家關注的是外圈那層細膩的光影,高反射度的物體,周邊必然會引起較明顯光影的變化,在實際設計中,有一種反射焦散極為生動,下圖為卒姆托瓦爾斯溫泉浴場露天浴池的牆麵,這種光影效果,我們在生活中習以為常,以致見怪不怪,但是對表達光影氛圍卻非常重要。


想要這種效果,必須依靠反射焦散命令,材質的反射度,光滑度調得再高,沒有用,那裏隻管材質反射到什麼東西,看起來是什麼樣子,是個視覺上的效果,和光能傳遞沒有關係。

折射焦散在生活中給人的印象更為深刻,因為它往往表現為強烈的聚光,以下是生活中的折射焦散:


野外生存,冰透鏡引火


在VRay中,我們可以為透明物體設置折射率,即IOR值,1為真空的折射率,光線穿過不發生偏移,水為1.33,玻璃由1.5~1.9不等,VRay默認1.55,這個折射率控製透過折射物體的表麵能夠看到什麼,同材質反射,這也隻是個視覺效果,並且,VRay中的折射是白光折射,即從紅光到紫光一視同仁,一同折射,並不由波長不同而有所變化,不存在色散現象,舉個例子就是說一束白光通過三棱鏡,也不會有七色光的。在這一點上,maxwell就更勝一籌了,它的渲染體係就是基於波長,所以它可以精確地渲染出真實的色散效果。

材質的折射隻是圖案而已,並不影響光能傳遞,但VRay默認是勾選折射焦散的,可是想渲染折射焦散還要把默認不勾選的焦散卷展欄打開,真亂。

而且,而且,由於skp的先天不足,他不能形成真正連續光滑的曲麵,這點和rhino是完全不同,所以想用skp+VRay模擬現實中那種折射焦散基本可以說是不可能的,好在建築學用不著太多這種技巧。工業設計和室內設計的同學肯定還得用rhino或3dsMax。

關於這兩個焦散,我隻能講講概念,因為建築學上用的實在是不多,我自己也沒有很多經驗,隻是希望讀者能夠通過這一點提示,找到一些表現的思路,具體案例和教程,網上其實很多的,可以具體問題,具體研究。

後期處理控製組

這一組的最常用的功能,我認為是控製色溢,什麼是色溢呢?我個人理解是這樣的:在計算間接光照時,每一個反射麵都看做是新的光源。舉個例子,一塊紅色的板子,為什麼是紅色的?因為它反射紅光,吸收其他色光,那麼從實質上來講它此時就變成了一個紅色的光源,盡管光很弱,但還是會體現出來,生活中的確是如此,但是這個很弱的光有多弱?VRay默認是有一個常數的,在這裏就可以修改這個值對圖麵的影響力。如下圖所示,這是我模擬我曾經遇到的一個場景,模型如下,這樣一個空間:


右側是玻璃,下側是綠色鋪地,當時渲染時遇到一個問題,明明是綠地白牆,但是默認參數渲染出來整個場景綠的一塌糊塗,房頂全綠了,我知道的確綠色的地麵反射了大量的綠光,但是實在超出了真實感的限度。如下:


當時毫無辦法,後來知道是色溢,於是調整這個參數:


改為0.5後效果好了很多:


剩下的三個選項,對比度基數盡量別動,對比度就是調整對比度,每幀保存貼圖沒用過,難道是動畫時有用?不知道。

首次引擎是用於計算首次間接光反彈的引擎,這裏可選的有發光貼圖,和確定性蒙特卡羅兩種。你選擇後,就會出現相應的卷展欄。

二次引擎是用於計算剩下的間接光反彈的引擎,這裏常用的有確定性蒙特卡羅,燈光緩衝。

首次引擎和二次引擎裏都有光子貼圖,光子貼圖引擎對光源有特殊要求,適合做動畫,效果和運算效率很差,肯定不用。首次不是發光貼圖,就是蒙特卡羅,妥妥的。二次引擎你還有第三個選擇:關掉不開。

接下來是間接照明采樣器裏最重要的講解了,各發光引擎參數意義。

先從參數最簡單的確定性蒙特卡羅開始。參數麵板如下:


當首次和二次引擎都使用確定性蒙特卡羅時,上圖的兩個參數都可以調整,當二次引擎不使用確定性蒙特卡羅時,二次反彈選項會變灰,不可使用。二次反彈決定了計算間接光照時,光線追蹤的最大反彈次數,越大越真實啦。3次的默認值已經不錯。

下麵來引入VRay的核心概念之一:細分

細分(Subdivision)在VRay參數麵板中非常多見,它的含義如下圖所示:


這張圖來自於Chris Nichols的視頻教程,讓我們對他表示由衷的感謝,圖中每一個大方塊,也就是四分之一的圖麵,代表一個光源樣本,數字代表細分那一欄設置的數值,小方塊是形象的表示“細分”分的有多“細”,大方塊裏的小塊數量代表光線數量。你可以看到,細分這個參數是呈現平方關係的,比如說我的細分值是4,那麼就是我的每一個光樣本,由16條散射光所搜索到的數值貢獻而成,如下圖:


圖中有16條散射光線。散射光線和入射光線與物體表麵相接觸的地方,就是一個光樣本。

如果細分設為8,則如下圖:


圖中有64條散射光線,即每個光樣本由64個數值貢獻而成。

以此類推,如果細分值設置為16,則如下圖:


圖中每個光樣本由256個散射光線貢獻而成。

更狠一點,細分32:


一共1024條散射光線。可以看到此時已經非常接近半球形了,意味著和真實效果會很接近。用確定性蒙特卡羅引擎,細分設置到32的話,基本可以達到完美的渲染效果。

但是剛才隻是探討了一個光樣本,渲染一幅圖,要計算多少個光樣本呢?對於確定性蒙特卡羅來說,每個像素,需要一個光樣本,也就是說渲染一幅800X600的小圖,就要計算480000個光樣本,若細分為16,每個樣本要計算256條散射光,若二次反彈為3,則光線充足位置的光線還會進行3次反彈,由此可見計算量之大。這也就是為什麼使用確定性蒙特卡羅引擎會比較慢。但是這個引擎仍有其優化之處,它和發光貼圖一樣,都是基於鏡頭采樣的,基於鏡頭采樣說白了就是看得見的我計算,看不見的我就不計算,它實際上是從鏡頭射出反向光線,進行散射,由散射光去查找環境中的光源,確定這個點受多強的光照,什麼顏色的光照,自己固有色又是什麼,這樣綜合來確定這個點最終是什麼顏色。由於確定性蒙特卡羅每個像素點的采樣是各自獨立的,所以用它渲染的圖像會有顆粒的質感。

下麵來看一個案例:


使用確定性蒙特卡羅作為單一引擎,不開抗鋸齒功能,細分設為2,輸出640X800,圖麵效果及渲染時間如下:


細分設為8,時間及效果如下:


細分設置為32,效果及時間如下:


對比一下細分8和細分32的局部細節:


可以看到右圖表麵的質感比左圖要細膩得多,同樣是顆粒感,右圖的過渡比左圖要平滑,雜色更少,當然以上兩圖如果開啟了抗鋸齒,效果都會提高不少。

確定性蒙特卡羅先講到這裏。它還有一些自己的特性,放後麵說。

發光貼圖引擎

剛才所講的確定性蒙特卡羅引擎是每個像素采一個光樣本,那麼在它的“眼中”,一張圖是2維的,計算量分布比較平均,我們可不可以把好鋼用在刀刃上,把計算量全部用在細節上,其它的沒有細節的東西一帶而過呢?這個概念叫做優化計算,發光貼圖引擎允許你這樣做。

首先,它和確定性蒙特卡羅一樣,都是基於鏡頭采樣,也是看得見的計算,看不見的不計算。要明確一點,基於鏡頭采樣隻對建築學表現圖這種靜幀渲染是好事,渲染技術更多的需要拿去做動畫,基於鏡頭就會變成一個麻煩的事情了。

更優化的計算方式自然要求更複雜的參數設置,發光貼圖參數麵板如下:


這裏又有一個新的概念了,作用非常像細分,它叫“比率(Rate)”,比率允許你進行比細分更加大範圍的樣本精度控製,它不以一個像素作為劃分基礎,它允許設置好多個個像素共用一個光樣本(這叫不足采樣under sampling),還允許在一個像素裏“擠下”多個光樣本(這被稱為過度采樣over sampling),圖示如下:


仔細聽哈,在這張圖裏,0那個方塊的麵積是一個像素,這是個8X8的棋盤格,上麵一共有64個像素。

0代表在這一個像素裏,有一個光樣本(這個情形和確定性蒙特卡羅等價),1,這個像素被分成了4份,代表在這一個像素裏,擠了4個光樣本;-1,代表每個像素分到了1/4個光樣本,就是4個像素共用一個樣本;-2,代表每個像素隻分得了16分之一個樣本,16個像素共用一個光樣本。

規律是什麼呢,這個參數其實就是一個以4為底數的指數參數,4的0次方,是1,就是1像素1樣本;4的1次方,1像素4樣本。4的-2次方,1/16,1個像素1/16個樣本,16個像素,一個樣本。

所以呢,在最小樣本處,我們一般填-4,-3這種值,最大樣本處,正圖我們一般填-1,0,測試時一般還是-3左右。

這個最大最小又是什麼意思呢?

它的意思是對樣本進行優化的采集,有細節的地方,使用最大的那個參數,沒細節的地方,比如地麵,使用最小的那個參數。

那什麼是細節呢?

1就是圖案複雜的地方(顏色突變多的地方,由顏色閾值控製)


2邊邊角角,表麵轉折大的地方(法線變化速度快的地方,由法線閾值控製)

3縫隙裏(兩表麵距離近的地方,由距離閾值控製)。

那麼這3個閾值有沒有必要背,個人覺得不用,每次渲染的時候,通過這裏讀取就可以了,load一個基礎參數,再去改其它的。


半球細分,默認值50,已經很高了,這裏對應確定性蒙特卡羅的細分,50就是2500條散射光線,已經非常多了。

但是在渲染室內時,往往50還不夠,房頂,背光的窗戶上,容易有這樣的斑,使用VRay渲染的作品,最常見的瑕疵就是這種,我增加下對比度,會看得更清楚些:


針對這個問題,把半球細分提高到80,會有所緩解:


提高半球細分,會降低這種班,但是渲染時間是成平方極增加的。

想要更好地解決,就要把後麵那個“樣本”一同提高,樣本提高到50:


樣本,其實是插補樣本,發光貼圖允許不足采樣,那麼就會有絕大多數的像素分不到一個完整的樣本,那麼這些得不到樣本的像素的顏色就由周圍的樣本進行插值計算得出,比如一個平整的表麵,通常會是-3的采樣精度,就是64個像素共用一個樣本,如下圖,一個亮點是一個樣本,可以看到有大量的像素上沒有樣本,但是渲染的結果卻很平滑。


這就好像每個樣本都和周圍的樣本去進行漸變過渡,這樣來生成彼此們之間的光照數據,可以想象,用這種方法渲染出來的平整表麵,肯定要比確定性蒙特卡羅要平滑幹淨的多,因為可供參考的樣本大量減少,顏色的過渡由計算機用插值計算填補了。

那麼這個默認值為20的插補樣本設置越低,則在不足采樣的地方顏色過渡越不平滑,比如如果設為1,則顏色過渡像鱗片般生硬:


但是如果設置的太高,則會把細節部分細膩的光影變化都覆蓋掉。光線充足的話,默認20建議不要動。

顯示計算階段,默認是勾選的,勾選的話,在幀緩存裏會顯示一遍遍的跑小方塊的過程,每跑一編,就是計算了一個比率的采樣級別,比如最小比率是-3,最大比率是0,那麼第一遍先計算-3,然後是-2,然後是-1,然後是0,逐漸增加精度,每遍的速度也會變慢,在這裏會顯示計算到了哪一步:


1of4,這就是說從-3,到0,第一遍跑-3,然後-2,-1,直到0跑完為止。現在圖中正在跑-3。

顯示樣本,勾選的話,就不會出圖,而是出一張樣本分布圖,幫助分析設置是否得當。比如還是這個案例,勾選顯示樣本:


可以看到在左側方塊的下部,樣本非常密集,基本上每個像素都有樣本,是0的比率,球的下部由於進入了距離閾值的範圍,樣本比周圍平地要密集。

這裏我把距離閾值增大,這個值越大,就會把越大的距離判定為“縫隙”,從而增加采樣比率,距離閾值由0.1,調整為0.5,可以預見到,球底部的樣本會增多。

細節對比圖如下:


顯示直接光照,默認沒有勾選,好像新版的默認是勾選了,我的經驗是隻要首次引擎用發光貼圖,第一個就要把它勾上,因為如果不顯示直接光照,那麼場景在渲染幀緩存窗口會非常黯淡,會影響你在前期調整光線時的判斷。勾選的話,在調光時可以第一時間預覽到畫麵的亮度。


由圖可見,勾選顯示直接光照後,在剛剛開始渲染時就能預見到結果是否亮度適中,在反複調整時非常方便。

現在我們可以對比一下,使用確定性蒙特卡羅細分32,和使用發光貼圖,-3到0,細分50


可以看到遠看效果,兩者在高參數下可謂旗鼓相當,但是細看則各有各的優勢和缺點,但是就渲染時間來說,發光貼圖的優勢就很大了,這得益於非常優化的樣本分布配置,計算都給了細節,好鋼用在了刀刃上。

接下來介紹二次反彈的常用引擎,前文稍稍提過,二次反彈的常用引擎有兩個,一個是確定性蒙特卡羅,我們已經講過,另外一個是燈光緩衝。

首先來說一下二次反彈的意義,渲染軟件追求模擬真實,首次反彈引擎的作用是把物體的邊角,縫隙,顏色反差大的這些地方的光影變化都收集到,話句話說就是首次引擎負責細部的光影。但是僅僅這樣還不夠真實,現實中光線的反彈次數是“無數次的”,二次引擎的作用就是去盡可能收集這些不斷反彈的,不斷衰減的光線對於圖麵的貢獻,來模擬真實。比如確定性蒙特卡羅就可以設定反彈次數,默認是3次,越高就越真實,當然越高計算量就越大。


使用確定性蒙特卡羅,會得到非常精確細膩的二次反彈結果,但是計算效率較低,得到相近的效果時間花費較大。是確定性蒙特卡羅引擎有一個顯著的特點,就是對內存的占用較小,它不像發光貼圖,燈光緩衝這樣,把發光樣本全部積累在內存中,整張圖計算完再進行調用,而是在出圖時隨時計算,每次隻計算一小塊,算完一塊,立刻釋放內存,再計算下一塊:這個引擎可能對於一些電腦配置不夠高,但是模型又比較大的同學是個可選辦法,有的模型渲染時會因為內存不足而崩潰,這時候就可以嚐試用確定性蒙特卡羅同時作為首次和二次引擎。


接下來介紹燈光緩衝引擎,燈光緩衝引擎是一個非常高效且易控製的二次引擎,麵板如下:


之所以高效,是因為它和發光貼圖一樣,是基於相機采樣的,工作原理是:它從相機處發射出樣本,均勻分布於整個圖麵,去收集它所反彈到的物體表麵的顏色信息,事實上這個引擎甚至沒有控製反彈次數的參數,它隻會讓樣本在空間中不斷的反彈,直到其對圖麵的貢獻可以忽略不計為止,但是在計算時間上卻非常非常高效,幾乎可以認為是一個完美的二次引擎。但是由於它是基於相機采樣的,就導致了離相機近的地方樣本稠密,離相機遠的地方樣本稀疏,假設在離相機非常非常非常遠的地方,有一個點光源,這個引擎射出的樣本,有可能打中這個光源,使其在圖麵上得到表現,更大的可能是打不中它,把它忽略掉。當然這隻是理論缺陷,實際應用中不會困擾到我們。

燈光緩衝的主要參數有七個:

細分:如同前文確定性蒙特卡羅細分,發光貼圖的半球細分一樣,樣本細分數即是參數的平方,1000即代表1000X1000個樣本從相機射出。通常測試渲染設置200-300,正圖渲染1000-1200。

尺度,取樣大小這兩個參數是一起調節的,尺度有兩個選項:屏幕尺度或世界尺度,屏幕尺度用於靜幀表現圖,世界尺度用於漫遊動畫,一般我們不動這兩個選項,如真的想提高參數,請把取樣大小設為0.01,計算量會精細4倍,時間也會變成4倍。

線程數量,這個參數由你的cpu決定,如果是雙核處理器,就設置成2,如果是雙核超線程處理器就設置4,如果是現在比較熱門的i7處理器,高達4核8線程,每個核心都是兩個線程,所以就設置成8。如果你不知道自己的計算機是幾核幾線程,簡單來說這個數字和你渲染時跑來跑去的小方塊數量是一致的。下圖就是8線程渲染,8個小方塊,很高效。


儲存直接光,這個參數很有意思,要知道其實燈光緩衝引擎是可以作為首次引擎進行渲染的,如果把首次引擎和二次引擎都設置成燈光緩衝,並且取消儲存直接光的勾選,則可以得到一個還不錯的渲染結果:


該渲染方式非常快速,這張800X600的汽車模型圖片在我的兩線程筆記本電腦上耗時僅29秒,但缺陷是遠處的地麵不夠平整,陰影裏也有斑點。

如果勾選儲存直接光,會生成這樣的結果:


可以看到陰影全部變得亂糟糟的,這個參數意義何在呢?

這個參數在實際應用中是很有用處的,可以節省光采樣的時間,在實際應用中,如果不是特別受內存限製的話,我們一般會采用發光貼圖作為首次引擎,燈光緩衝作為二次引擎,在計算時,VRay會先計算二次反彈,即燈光緩衝,就是這樣的畫麵,像點陣一樣:


燈光緩衝建立完後,會進行發光貼圖的計算。


我們可以注意到,在建立燈光緩衝時,已經采集了大量的光樣本,而發光貼圖仍然要再次重新采集一遍,如果勾選了儲存直接光照,就會把燈光緩衝裏采集到的直接光照信息直接轉交給首次引擎——發光貼圖去使用,避免了數據的重複計算。這樣一來,在計算發光貼圖時,速度會大幅增加。如上的這個模型,圖幅1280X960,發光貼圖參數-3,0,燈光緩衝800,勾選儲存直接光照,光采樣用時1分30秒,不勾選儲存直接光照,光采樣用時1分51秒,這增加的20秒便是重複計算的時間。這個選項勾選與否,對於光采樣這個階段大約會影響20%左右的時間。勾選後,速度快了,但會在一些細節角落出現瑕疵,一般來說是可以接受的。

最後是顯示計算階段和自適應,勾選自適應後,燈光緩衝會根據空間,細節對采樣進行一定的取舍,而不是將其視為2d圖像,勾選與否差別不是太大,因為畢竟是二次反彈,效果比較細微。

以上,間接照明采樣器講解完畢。

圖像采樣器

我建議所有堅持讀到這裏的同學,往回找到“七”這個章節,讀一下第七節的第一段話,這個章節太長了,回想一下圖像采樣器和間接照明采樣器的關係是很重要的。

圖像采樣器,不嚴格地說又叫抗鋸齒采樣器,它的作用,是根據模型信息和之前所采集的光照信息,繪製出紋理清晰,表麵平滑,邊緣平滑的圖像,它的參數平衡著渲染的時間與質量,合理的參數可以幫助你在滿意的出圖質量下節省時間。僅僅調節它的參數,就可以讓你得到一個20秒左右的測試渲染圖,或是一個30分鍾的正圖。

關於圖像采樣器,推薦大家去VeryCD搜索如下關鍵詞:speed vs quality,會搜索到關於圖像采樣器的教程,甚至有中文翻譯版,非常透徹。這裏我隻從專業應用的角度,針對建築係同學講一點參數上的東西。

圖像采樣器由兩部分組成:第一部分叫圖像采樣器,第二部分叫抗鋸齒過濾器。

圖像采樣器決定了抗鋸齒樣本的采集方式,抗鋸齒過濾器決定了處理這些樣本的計算方式。

抗鋸齒專題

為什麼要抗鋸齒?

當需要在數字媒介上表現自然界物體的時候,需要抗鋸齒。換個形象點的說法,假設你要在一個網格上表現一條曲線,問題就會出現了,為了表現這條曲線,如果網格上的每個點要麼被填滿,表明曲線的存在,要麼是空白,表示曲線沒有通過這個格子,不允許有部分被填滿的格子(因為每個格子已經是最小單位了),那顯然這條線不是“曲”的,整條線會像貪吃蛇一樣,是由一個個方塊拚湊的。為了使計算機屏幕上所顯示的曲線是平滑的,抗鋸齒算法引入了灰色的格子,根據曲線在這個格子中存在的權重,決定這個格子是傾向黑還是傾向白。這樣一來,從足夠遠的地方看,或格子足夠小的話,我們就會在數字媒介上,看到平滑的曲線。Windows最經典的畫圖軟件沒有抗鋸齒的功能,它所繪製的曲線邊緣是鋸齒狀的,大家可以自己看一下。而photoshop在4.0版本以後引入了抗鋸齒算法(請注意是4.0而不是CS4)。

在PS中,圓形的邊緣是有灰階的,在100%視圖下,看起來是平滑的邊緣。

甚至,抗鋸齒不僅僅表現在邊緣,還表現在表麵,比如在現實世界中一盞燈在一個單色表麵造成的退暈效果,繪畫中一筆由濃到淡的筆觸,都應當是連續的,而在數字媒介中表達的時候,則必須用特定的顏色值去賦予表麵的每一個點,數值不可能是連續的,但是足夠細致的顏色色階細分數可以模擬連續的色彩,這就是為什麼顯示器設定有8位色(2的8次方,256色),16位色(65536色),24位色(達到人眼分辨極限),32位色。

在VRay渲染中,根據之前所得到的光采樣數據,在圖像采樣器中進行抗鋸齒采樣,並通過抗鋸齒過濾器的算法表達出來,這就是圖像采樣器的工作流程了,抗鋸齒采樣越精細,邊緣就越平滑,表麵也越平整,顏色過渡也越自然,噪點和瑕疵就越少。當然時間也就越長了。

下麵來看第一個圖像采樣器,固定比率:


固定比率隻需要調整一個值,就是它的細分,默認細分為1,1的意思是說,VRay在確定圖麵的每一個像素的顏色時,會參考1個樣本。此時的出圖質量會非常差,瑕疵,鋸齒都會非常明顯,曲線邊緣的效果和windows畫圖一樣,沒有抗鋸齒計算(因為沒有更多參考數據),但是由於幾乎沒有進行采樣計算,所以出圖會非常非常的快,並且,此時場景的光感是與正圖無異的,因此,在調整燈光的時候,它就是標準的測試參數了。如果調高參數的話,比如調為4,就意味著每繪製一個像素,要參考這個像素周圍4的平方個樣本,也就是16個樣本,此時你會開始看到物體邊緣的平滑效果,此時勾選下麵的抗鋸齒過濾器,調整不同的計算公式,將會看到不同的抗鋸齒效果,想達到正圖參數的話,一般要設置細分為16。此時每一個像素的顏色都會被256個樣本共同決定,這就是固定比率的意思:“每一個像素的樣本比率是固定的,每個點都一樣的精度”。 用這個采樣器出正圖會非常非常慢,因為計算量過大了。

這個采樣器一般就用來測試渲染,細分1即可。

到這裏大家可能會想到,沒必要每個點都采這麼多樣本啊,和光采樣一樣,更多的采樣隻集中在細節,對於平整的表麵進行更少的采樣,多好呢。

後麵的兩個圖像采樣器都有一定的自適應性,它們會根據像素的重要程度來安排不同的采樣精度,達到高效的樣本采集。

這是自適應DMC采樣器:


這裏就通過最小細分和最大細分來給采樣器設定一個精度範圍,噪波閾值控製噪點之間的色階差,這個色階差越小,顏色的過度就越平滑,關於噪波閾值我想用一個不太精確的圖來說明:


噪波閾值限製了圖麵的每兩個像素之間最大的色階差,這個值越大,兩個點之間的色差就越大,值越小,點與點之間顏色的過渡就越平滑。一般來說,正圖的噪波閾值在0.01-0.005左右,但是這樣的話會計算得很慢。

所以噪波閾值決定了圖麵的精致標準,即“我希望圖麵有多精細”(請注意這隻是一個希望)

但是最大細分則決定了封頂的精度,即“我實際上最多能有多精細”。

那麼在出圖的時候,有兩種情況:

噪波閾值設得很小(高質量參數)比如,0.001,但是最大細分隻有4,那麼即使是在最細節的部分,最多也就計算到4的精度就停止了,0.001形同虛設而已,這麼少的樣本根本達不到這麼精細的目標。圖麵會比較粗糙,計算時間也會比較短。

最大細分很高了,比如16,但噪波閾值隻有0.1,最後的結果估計和最大細分4差不了太多,因為兩個相鄰像素點的色差一達到0.1,用戶就滿意了,計算停止,更高的采樣根本形同虛設。

總之就是這兩個參數都控製計算的停止,要麼達到噪波閾值,要麼達到最大細分。所以給出一套合理的經驗值就比較重要了。事實上默認參數最小細分1,最大細分16,噪波閾值0.01,已經是正圖參數了,如果你想設定的更高,請使用最大細分24,噪波閾值0.005。

另外說到它的自適應性,在VRay中,在計算一個像素時先判斷其重要性,距離鏡頭越遠的像素,和越暗地方的像素,重要性越低,在計算時就會越趨於采用最小細分,離鏡頭越近,越明亮的地方的像素,就越接近最大細分,通常來講使用這種自適應的計算方式,與固定比率相比,達到同樣的效果,時間能節省一半或更多(因場景而異)。

這個自適應DMC采樣器非常適合場景材質光影複雜,模糊效果多的場景(因為在VRay中所有的模糊效果都是由DMC引擎產生的,所以它在處理模糊數據時非常高效)。

下麵來看第三個圖像采樣器:自適應細分


這個采樣器的思路不同於之前的兩個,它是唯一一個允許不足采樣的圖像采樣器,這種采樣方式在處理細節少,表麵平整的場景時有極大的效率優勢,它的繪圖方式是,通過對圖麵的自適應性采樣,在模型的邊界,縫隙,轉角,貼圖處使用過采樣(over sampling),在平整光滑的表麵,使用不足采樣(under sampling)。可以看到它的參數由比率控製,比率不同於細分,它是一個以4為底的指數,最小比率-1的意思就是,在平麵處,使用4的-1次方的采樣精度,等於1/4,也就是4個像素共用一個樣本,在細節處使用最大比率2,也就是4的2次方,每個像素16個樣本。它的特點是在不足采樣的地方,必須使用插補計算的方法編造出連續的色彩數據,優點是平麵顏色過渡會非常完美,但是同時就有可能失去細節,比如我渲染一張網格,如果最大和最小比率全部都是-1的話,結果就像下麵這樣,可以看到較遠的地方的直線全部變成虛線的感覺了,這是因為采樣時並沒有采到那個位置,那個位置本來有線的,但是在繪製的時候根據周圍的麵,就編造了那個地方是麵。


這時候把最大比率調回2,就可以得到很不錯的結果:


通常來講,這個采樣器使用默認值:最小比率-1,最大比率2,就可以認為是正圖參數了,更進一步的話,可以采用0,3的組合。

這個采樣器傾向於把表麵“抹平”,它適於有大量平整表麵的模型,貼圖也不要很多,否則就沒有效率了。它是渲染體塊分析圖的利器,速度快,表麵會非常平滑,顏色過渡也會很完美。

最後說一下抗鋸齒過濾器,一般出正圖時都會使用Catmull Rom,在大多數情況下,它會獲得最清晰銳利的邊緣,但是當場景中有明亮的自發光材質,毛發,或密集網格時,很容易造成這些細節的邊緣過於誇張而走樣。

Area算法大小可以在1.5-0.5之間調整,數值越大越平滑,越小越銳利。

以下三個的說明從網絡摘抄:

Box(方形)類型的過濾是在過濾區域內使用均等的權重把采樣疊加在一起,在這些過濾方法中,Box是最快的,它的數值最好設置為1.0。

Triangle(三角)類型的過濾使用了線性的曲線來影響像素,這樣在采樣區的邊沿很少會發生過濾現象。Triangle過濾的數值最好設置為2.0。

Lanczos類型的過濾使用了窄鍾狀曲線,這種曲線可以在采樣區域的邊沿產生負值,它的數值最好設置為4.0。

總之,正圖時別忘了開這個抗鋸齒。測試時開不開對速度影響不大。

八,專題:渲小圖,出大圖

渲小圖出大圖是在製作建築表現圖時非常常用手法,因為建築表現圖通常需要較大的分辨率,但是其實對於材質以及光影並不需要達到逼真的級別,對很多建築人來說,圖大而清晰就行了。

而且在建築出圖的時候,往往要渲染4000甚至6000分辨率的圖,這樣的一張圖,在前期進行光采樣時,一定會花費非常非常多的時間(對於筆記本電腦來說可能是好幾個小時),內存也不一定夠用。

渲小圖出大圖的思路就是,把光采樣和圖像采樣的過程分離,用一張小圖采集的光數據,提供給大圖進行圖像采樣。

操作步驟如下,首先打開全局開關:


勾選不渲染最終圖像,這樣一來,點擊渲染之後,隻會計算光照數據而不會進行圖像抗鋸齒采樣。

然後在輸出麵板中選擇光采樣的圖幅大小,原則是邊長大約在正圖的三分之一到四分之一左右,長寬比與正圖一致。比如我要出4000X3000的正圖,那麼光采樣圖幅就大約1600X1200,1200X900也可以。


然後設置間接照明引擎,必須是發光貼圖+燈光緩衝的組合,發光貼圖設置正圖參數:最小比率-3,最大比率0,半球細分50,插補樣本35(室內的話請相應提高)。

燈光緩衝細分800-1000,有需要的話請把取樣大小改為0.01。

點擊渲染,VRay會開始計算光樣本。當計算完畢後,打開發光貼圖卷展欄,拖動右邊的滑條往下看:


點擊保存,選擇一個英文路徑,並起一個英文文件名,這時會有一個後綴為vrmap的文件被保存,這個文件就是發光貼圖數據。我一般會存在D盤根目錄下,並且以數字或拚音命名。

同樣的進入燈光緩衝卷展欄,向下拖動,點擊保存


也存在英文路徑下,起一個英文名,這時會生成一個後綴為vrlmap的文件,這個文件就是燈光緩衝的數據。

光數據采集完並保存好了,我們就可以出正圖了。

首先,取消不渲染最終圖像的勾選。


在輸出中設置正圖的長寬:


設置圖像采樣器為正圖參數:


或者:


然後我們要使VRay不再重新計算該分辨率下的光照(400X3000),而是直接調用1600X1200的光照文件。

打開發光貼圖卷展欄,往下拖動


數據模式由“單幀”(Single Frame)改成“從文件”(From File),點擊瀏覽(Browse),選擇剛才保存的發光貼圖數據(*.vrmap)

同樣打開燈光緩衝卷展欄,往下拖動


數據模式同樣由“單幀”(Single Frame)改成“從文件”(From File),點擊瀏覽(Browse),選擇剛才保存的燈光緩衝數據(*.vrlmap)。

至此,設置完畢,點擊渲染會看到VRay直接跳過光采樣過程開始出正圖。使用本方法,光影會在細膩程度上有一些損失,但是圖麵的清晰程度非常高,非常節省渲染時間。

九,顏色映射

顏色映射其實就是曝光,簡單說兩句,使用線性曝光(linear),圖麵明暗反差會非常強烈,光感會很強,但是容易過曝或死黑,與之相對的是指數曝光(exponential),它會最大限度的保留細節的範圍,但是圖麵會比較灰,明暗對比不強,需要後期調整對比度。一般使用萊因哈德(reinhard),倍增值1,混合值(burn value)0.8。可以折中這兩種曝光算法。

好了,本篇《由VRay for Sketchup參數麵板說開去》基本上就算完成了,遺留下DMC采樣器,通道,焦散和置換沒有講,這幾個東西我弄的不是很明白,大家有問題就留言討論吧。
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