Deutsches Vray Manual/Render Einstellungen

Aus CINEMA 4D Wiki

Inhaltsverzeichnis 1 Optionen 1.1 Allgemein 1.2 Parameter 1.2.1 Geometry (Geometrie) 1.2.2 Lighting (Beleuchtung) 1.2.3 Indirect Illumination (Indirekte Beleuchtung) 1.2.4 Materials 1.2.5 Raytracing (Lichtstrahlen) 1.2.6 Cinema4D Volumetrics Effects 1.2.7 Miscellaneous options (sonstige Einstellungen) 2 Antialiasing (Image Sampler) 3 DMC Sampler 3.1 Allgemein 3.2 Parameter 4 Indirect Illumination (GI) 4.1 Brute Force 4.1.1 Allgemein 4.1.2 Parameter 4.2 Irrandiance Map 4.2.1 Allgemeines 4.3 Photon Map 4.4 Light Cache 5 Kombinieren von GI Methoden 5.1 Allgemeines 5.2 Mögliche Kombinationen 6 Caustics 7 Displacement 8 Environment 9 Color Mapping 10 Vray Camera 11 Vray System 12 Multipass 13 Camera Clipper 14 Literatur 14.1 Monte Carlo / DMC

Optionen

Allgemein

Hier findet man globale Render Einstellungen verschiedenster Art.

Parameter

Geometry (Geometrie)

Displacement

aktiviert (standard) oder deaktiviert VRAYforC4D's eigenes displacement.

Lighting (Beleuchtung)

Lights (Lichter)

aktiviert oder deaktivert Lichter der gesamten Scene.

Hidden lights (versteckte Lichter)

aktiviert oder deaktiviert die Verwendung von versteckten Lichtern. Wenn diese Option aktiviert ist, werden Lichter gerendert, egal ob sie sichtbar sind oder nicht. Ist diese Einstellung deaktiviert, wird jedes nicht sichtbare Licht (entweder ausdrücklich oder von der Form abhängig) nicht im Rendering eingeschlossen.

Shadows (Schatten)

aktiviert oder deaktiviert alle Schatten in der Scene.

Show GI only

wenn diese Option aktiviert ist, wird direktes Licht nicht gerendert. Anmerkung: Lichter werden dennoch für die Global Illumination Berechnung berechnet, aber im Endresultat wird nur das indirekte Licht angezeigt.

Indirect Illumination (Indirekte Beleuchtung)

Don't render final image (kein finales rendering)

wenn diese Einstellung aktiviert ist, wird VRAYforC4D nur die benötigten global illumination maps rendern (photon maps, light maps, irradiance maps). Dies ist sinnvoll wenn man Global Illumination maps für fly through Animationen rendert.

Materials

Reflection/Refraction (Spiegelung/Transparenz)

aktiviert oder deaktiviert die berechnung von Spiegelung und Transparenz in VRAYforC4D maps und materials.

Max depth (Maximale Teife)

Ermöglicht dem User eine limitation bei der berechnung der globalen Spiegelung- und Transparenztiefe. Ist die Option deaktiviert, wird die Tiefe über die Materialien gesteuert und wenn es aktiviert ist gilt diese Einstellung global.

Maps (Texturen)

Aktiviert oder deaktiviert global alle Texturen.

Filter maps (Texturen filtern)

aktviiert oder deaktiviert das filtern von Texturen. Wenn aktiv, wird die stärke von den Textur einstellungen aus kontrolliert. Ist die Option deaktiviert wird auf Textur filtern ganz verzichtet.

Max transparency levels (Maximale Transparenz Tiefe)

hier kontrolliert man die Tiefe in der Objekt in der Tranzparenz dargestellt werden.

Transp. cutoff (Tranzparenz schwellwert)

hiermit wird kontrolliert wann Transparenz endet. Wenn der angesammelter Transparenz Wert eines Strahls, diesen Schwellwert unterschreitet wird er der strahl gestoppt.

Glossy effects (Weiche Unschärfe Effekte)

diese Option erlaubt uns global alle weiche/unscharfe spiegelungen durch normale zu ersetzen. Besonders nützlich für test renderings.

Override material (Überschreibe Materialien)

hierbei werden zum Rendern alle Materialien überschrieben. Alle Objekte werden mit dem gleichen Material gerendert. Nur wenn ein Material zugewiesen ist, andernfalls wird ein Standard Material vergeben.

Surface color (Flächen Farbe)

Hier wird die Farbe definiert, die beim überschreiben der Override Material funnktion benutzt wird.

Raytracing (Lichtstrahlen)

Secondary rays bias (zweite Strahlen Ausrichtung)

ein kleiner positiver Offset wird zu allen zweiten Strahlen addiert. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn man überlappende Flächen in der Scene hat die schwarze Flecken verursachen.

Geometry back face cull (Geometrie Rückseiten ausschuss)

aktiviert oder deaktiviert (standard) back face culling für Kamera und Schatten strahlen. Ist diese Option aktiviert, werden Flächen die von der Kamera (oder Lichquelle die Schatten wirft) abgewannt ist Transparent gerendert. Dies ermöglicht die einsicht in ein geschlossenes Objekt, obwohl die Kamera außen ist.

Cinema4D Volumetrics Effects

Volumetrische Effekte (experimental)

aktiviert man diese Option, kann man Volumetrische Lichter nutzen. Dazu muss man diese zuvor in den normalen c4d einstellungen aktivieren.

Miscellaneous options (sonstige Einstellungen)

Optimized atmospheric evaluation (optimierte Atmosphärische Berechnung)

ist diese Option aktiviert bevorzugt Vray erst die Berechnung der Atmospherischen Effekte. Eine dahinterliegende Fläche wird nur dann gerendert wenn die Atmosphere ausreichend Transparent ist.

Low thread priority (niedrige Prozess priorität)

wird diese Einstellung aktiviert nutzt Vray eine niedrige Prozess priorität, was die Möglichkeit bietet nebenbei weiter zu arbeiten.

Stamp Vray informations (Vray Stempel Informationen in Bild einfügen)

der Vray Bild Stempel ermöglicht uns das einfügen einer Textzeile. Es kann für verschieden Situationen sehr Sinnvoll sein. Ein Beispiel wäre, das einfügen der Bild Nummer, um in einem Network rendering zu überprüfen welcher Rechner was gerendert hat. Der Bild Stempel besteht aus einer Zeile Text unterhalb des Bildes.

Total Triangles (Anzahl Dreiecke)

die Anzahl der generierten Dreiecke, die zum Render Zeitpunkt dargestellt werden.

Label (Aufdruck)

hier gibt man den Text ein den man in das Bild einfügen möchte.

Antialiasing (Image Sampler)

DMC Sampler

Allgemein

Monte Carlo (MC) Abtastung ist eine Methode um "weiche" Werte für (Kantenglättung, Tiefenunschärfe, indirektes Licht, Flächen Lichter, weiche Spiegelung Transparenz, Bewegungsunschärfe) zu erzeugen. VRay nutzt eine Variante von Monte Carlo Abtastung die sich deterministische Monte Carlo (DMC) nennt. Der Unterschied zwischen reiner Monte Carlo Abtastung und deterministischem Monte Carlo ist, das die erste Methode pseudo Zufall Werte nimmt, die für jede einzeln Berechnung unterschiedlich ist. Was bei neu Rendern eine Scene zu unterschiedlichen Störungen führen kann. Deterministisches Monte Carlo nutzt eine vordefinierte Auswahl an Abtast Werten (möglichst optimierte Werte um Störungen zu reduzieren), was wiederum die Möglichkeit bietet beim erneuten Rendern ein exakt gleiches Ergebnis zu erzielen. Als Standard in VRay, ist die deterministische Monte Carlo Methode eine modifizierte Version von Schlick Sampling, eingeführt von Christophe Schlick, 1991. (siehe Referenzen unten).

Es existiert eine unterart von DMC Abtastung. Quasi Monte Carlo (QMC) Abtastung. Bei dieser Methode erhalten die Samples Werte von ganz speziellen Zahlen Folgen, low-discrepancy genannt. Wie auch immer, VRay unterstützt diese Methode nicht.

Anstelle von vielen verschiedenen Sampling Methoden für jedes der "weichen" Werte hat Vray ein einzelnes einheitliches Gerüst das bestimmt wie viele und genau was Samples für einen bestimmten Wert benötigt. Immer in Abhängigkeit zum Kontext. Dieses Gerüst nennt man "DMC sampler".

Die Aktuelle Anzahl benötigter Samples für alle "weichen Strahlen" wird anhand drei Faktoren ermittelt

• Der subdivs Wert den der User innerhalb der Scene festgelegt hat. Dieser wird mit dem Global Subdivs Wert multipliziert (siehen unten).
• Die Gewichtung des Werts in Abhängigkeit zur Scene (Als Beispiel, weiche Spiegelungen in dunklen bereichen können mit weniger Strahlen erstellt werden, gegenüber hellen mit mehr Strahlen, weil der weiterführende Effekt hier geringer ist. Weiter entfernte Flächen Lichter benötigen weniger Strahlen als solche die nah am Objekt sind. Referenziert man solcherart Strahlen Werte spricht man von Importance sampling.
• Variation der Strahlen. Wenn sich die berechneten Werte nicht großartig Unterscheiden, kommt man mit weniger Strahlen aus. Als Methode wiederholt man den rechenvorgang und beobachtet dabei das sampling und entscheidet dann nur kritische Bereiche weiter zu unterteilen in einem nächsten Durchgang. Der Fachausdruck für diese Technik lautet early termination oder adaptive sampling.

Parameter

Adaptive amount

kontrolliert das Ausmaß zu dem die Anzahl von Samples von der Wichtigkeit eines trüben Wertes abhängt. Es kontrolliert auch die Mindestanzahl von Samples. Ein Wert von 1.0 volle Adaptation; ein Wert von 0.0 keine Adaptation.

Min samples

Bestimmt den minimalen Wert eines Samples der eintreten muss bevor der early termination Algorythmus zum einsatz kommt. Höhere Werte verlangsamen den Prozess erzeugen aber ein genaueres Bild.

Noise threshold

V-Ray's Urteil über einen weichen Wert ob er gut genug ist ihn zu verwenden. Dies heißt wörtlich übersetzt das resultat zu verschwischen. Kleinere Werte bedeuten weniger rauschen, mehr dagegen bessere Qualität. Ein Wert von 0.0, bedeutet dass keine Adaptation zustande kommt.

Global subdivs multiplier

Hiermit werden alle subdivs Werte in der Scene fürs Rendern multipliziert. So kann man in einem rutsch schnell alle Subdiv Werte die in der Scene verteilt eingestellt wurden verändern. Folgende Bereiche werden davon nicht beeinflusst: Lightmap, photon map, caustics und AA subdivs. Alle anderen wie (dof, moblur, irradiance map, brute-force GI, area lights, area shadows, glossy reflections/refractions werden durch diesen Parameter beeinflusst.

Time independent

Ist diese Einstellung aktiv, wird bei einer Animation Bild für Bild das gleiche Samplign raster bentutzt. In einigen Situationen ist es eventuell erforderlich das sich das Raster mit der Zeit ändert. Bemerkung: Erneutes Rendern eines Bildes erzeugt in beiden fällen exact das gleiche Ergebnis.

Indirect Illumination (GI)

Global Illumination (GI) wird immer mehr zum Standard. VRayforC4d wurde von Grund auf neu entworfen nicht nur um GI zu unterstützen, sondern um die besten vorhandenen GI-Algorithmen zu benutzen.

Aber was ist GI, was bringt es?

In der realen Welt ist alles was wir sehen nur dadurch möglich, daß das Licht von der Lichtquelle zu Objekten wandert um von diesen reflektiert zu werden und zu den nächsten Objekten zu gelangen.

Damit wird das Licht von einer Oberfläche zur anderen beinahe unendlich reflektiert. Jeder Gegenstand hat eine bestimmte Menge an Reflektion (nur absolut schwarze Körper reflektieren nicht, wie z. B. ein Schwarzes Loch im Weltall). Durch die Reflektion sehen wir Farben und die Lichtintensität. Grundsätzlich hat alles was wir sehen mit Licht zu tun.

Althergebrachte Berechnungsprogramme ohne GI ziehen die Reflektion des Lichts nicht in Betracht, sie berechnen nur das Licht zwischen der Lichtquelle und der ersten Oberfläche, die vom Licht getroffen wird – dies ist offensichtlich sehr unrealistisch und kann nur teilweise durch gute und talentierte Künstler kompensiert werden.

Dennoch ersetzen heutige, moderne Berechnungsprogramme nicht die Fähigkeiten eines Künstlers. Sie sind jedoch eine leistungsfähige Unterstützung um mit Licht und Oberflächeneigenschaften zu experimentieren. Licht verhält sich mittlerweile in der Computergrafik sehr nahe an dem, wie wir es in der Natur sehen und es wird damit viel berechenbarer.

Zahlreiche Strahlen des Lichts prallen zwischen den getroffenen Körpern hin und her. Damit kann ein Raum, der z. B. nur ein Fenster hat, automatisch mit Licht durchflutet werden, auch in Teilen, in denen die Sonnenstrahlen keine Oberfläche direkt treffen. Ebenso können Leuchtkraft(englisch:Luminance), die von Objekten ausgeht oder HDRI Bilder einer Szene natürliches Licht hinzufügen. VRay Lichter haben ebenso eine physikalische Größe im Raum sowie eine korrekte Intensität (in realen Maßeinheiten), und zusätzlich ein "Abklingen" zum Rand hin. (englisch: Falloff)

Die VRAYforC4D Materialien sind wiederum das unverzichtbare Gegenstück zu guten GI-Alghorithmen. VRAYforC4D hat äußerst fortgeschrittene BRDF Materialien, die einstellbar sind für alle Arten von Reflektionen (spiegelnde und glänzende Oberflächen) sowie Lichtbrechung (englisch: refraction, wenn Lichtstrahlen durch einen Körper wandern) und sich dabei physikalisch korrekt verhalten. Reflektionen und Lichtbrechung können über einen Brechungsindex (englisch: IOR = index of refraction) gesteuert werden wie die meisten in der Realität vorkommenden Materialien. Anisotropie (bitte hier ein deutsches Wort für finden, selbst aus Wikipedia bin ich nicht schlauer geworden...) für gerichtete Mikrostrukturen wird ebenfalls unterstützt. Die Brechung berücksichtigt Volumen, Tiefe sowie Oberflächenstruktur und daher kann es zu Streulicht wie bei sandgestrahltem Glas, Wachs, durchscheinenden Blättern, Haut, Plastik usw. führen.

Die Kombination aus VRAYforC4D Lichtern, VRAYforC4D BRDF Materialien und zusätzlich auch noch den verschiedenen, höchst entwickelten GI-Berechnungsverfahren - alles zusammen bringt ein Bild hervor mit der berühmten Lichtqualität von VRAYforC4D.

Das menschliche Auge ist in der Lage sehr feine Nuancen bei Licht und Farbe zu erkennen und darum ist es eben wichtig das best mögliche Tool zu benutzen. VrayforC4D ist eines davon. Es liefert ultra highend Qualität, kombiniert mit hoher Geschwindigkeit. Gleichzeitig trotzdem höchst anpassungsfähig und vielseitig um dem Artist die Möglichkeit zu bieten die Gesetze der Physik auszuhebeln.

Brute Force

Allgemein

Diese Sektion ist nur verfügbar, wenn Brute Force GI als entweder primäre oder sekundäre GI Engine ausgewählt wurde.

Die Brute Force Methode berechnet die GI Werte für jeden einzelnen Punkt seperat und unabhängig von anderen Punkten. Diese Methode ist zwar sehr langsam, dafür aber sehr akkurat, besonders bei vielen kleinen Details in der Szene.

Um Brute Force GI zu beschleunigen, kann man entweder eine schnellere Methode (Photon Map oder Light Map) benutzen um die sekundären GI Bounces zu berechnen, während Brute Force als Methode für die primären Bounces benutzt wird oder man kann die QMC Engine (=Brute Force) als sekundäre Bounce Engine benutzen, um sie mit einer Irradiance Map GI Lösung zu kombinieren und diese zu verfeinern.

Parameter

Subdivision

bestimmt die Zahl der Samples die benutzt werden, um die GI zu approximieren. Bitte beachten, daß dies nicht der exakten Anzahl an Strahlen entspricht, die Vray verfolgen wird. Die Anzahl der Strahlen ist proportional zum Quadrat dieses Wertes, hängt aber auch mit den Einstellungen des QMC Sampler Tabs zusammen.

Ray depth

Dieser Parameter ist nur verfügbar, wenn Brute Force GI als sekundäre GI Engine ausgewählt wurde. Er kontrolliert die Anzahl der Lichtbounces die berechnet werden.

Irrandiance Map

Allgemeines

Dieser Bereich erlaubt dem User die genaue Kontrolle von verschiedenen irradiance map Einstellungen. Dieser Bereich ist nur Aktiv wenn als primary oder secondary bounce irradiance map ausgewählt wurde.

Ein wenig Hintergrundwissen vorweg, um zu verstehen wie irradiance map funktioniert. Das ist wichtig um die verschiedenen Parameter zu verstehen.

Irradiance ist eine Funktion, die für jeden Punkt in der 3D Scene Werte über das ankommende Licht aus jeder möglichen richtung beschreibt. Dabei ist jeder Punkt unterschiedlich was die möglichen Richtungen betrifft. Es gibt zwei Begrenzungen. Die erste ist die "Oberflächen Irradiance", was die Strahlung beinhaltet die ausschließlich von den Oberflächen der Objekte zu den Punkten geschickt wird. Dies ist eine natürliche Begrenzung weil wir normalerweise auf die Beleuchtung der Objekte in der Scene aus sind und sich die Objekte durch deren Flächen definieren. Die zweite Begrenzung ist die diffuse Oberflächen Irradiance die die gesamte Lichtmenge die auf einen Punkt trifft beschreibt, egal aus welcher Richtung.

In Vray bezieht sich der Begriff irradiance map auf die Methode der effizienten Berechnung diffuser Oberflächen Irradiance von Objekten in der Scene. Da nicht alle Teile einer Scene die gleiche indirekte Beleuchtung erhalten, macht es Sinn die Berechnung von GI mehr auf die wichtigen Bestandteile einer Scene zu konzentrieren (an stellen wo Objekte nah bei einander liegen oder bereiche mit scharfen GI Schatten) und weniger Aufmerksamkeit der uninteressanten Stellen zu widmen (große gleichmäßige Flächen). Die irradiance map wird adaptiv gebildet. Das Bild wird dazu mehrfach gerendert(jedes Rendering ist ein pass) und mit jedem pass wird die Auflösung verdoppelt. Die Idee dahinter ist ein Bild zunächst in einer niedrigeren Auflösung zu Berchnen (sagen wir einem viertel der finalen Auflösung) und mit jedem pass eine höhere Auflösung bis zum finale.

Die irradiance map ist faktisch eine Ansammlung von Punkten eines 3d Raums (genannt Punkt Wolke engl. Point Cloud) inklusive der Werte für die indirekten Beleuchtung die an diesem Punkt wirkt. Wenn nun ein Objekt im Gi pass getroffen wird schaut Vray in die irradiance map ob es noch andere Punkte gibt mit der selben orientierung und position verglichen zu dem jetzigen. Von diesen schon berechneten Punkten kann Vray exakt Information bestimmen (ob Objekt in der nähe sind und wie stark das Licht variiert. Ausgehenden von diesen Informationen, entscheidet Vray ob die indirekte beleuchtung des gerade ausgewählten punktes angemessen von den schon berechneten Punkten aus der map interpoliert werden kann oder nicht. Wenn nicht wird dieser Punkt berechnet und der aktuellen map hinzugefügt. Während des renderns nutzt Vray eine komplizierte interpolations methode um Schätzwerte für alle Flächen der Scenen zu erlangen.

Photon Map

Light Cache

Kombinieren von GI Methoden

Allgemeines

Es kann oftmals sehr Effizient sein, wenn man verschieden GI Methoden miteinander vermischt: Eine für den ersten direkten Lichtaufprall und eine für den darauf folgenden Lichtverlauf. Jede Engine hat ihre stärken und schwächen. Nur die zur ausgewählten Methode passenden Einstellungen werden gezeigt, der Übersichtlichkeits halber.

VRAY ist in der Lage eine sehr schnelle Engine mit einer anderen qualitativ hochwertigen intelligent zusammen zu fügen. Gerade für gewisse Animationen macht es sinn eine sehr weiche Engine mit einer physikalisch akkuraten Engine zu nutzen. zwei verschiede Engines zu kombinieren und für verschieden Lichtsituationen zu selektieren ist in Vray standard.

Mögliche Kombinationen

Caustics

Displacement

Environment

Color Mapping

Vray Camera

Vray System

Multipass

Camera Clipper

Literatur

Monte Carlo / DMC

Mehr informationen über deterministische Monte Carlo Abtastung im Bereich der Computergrafik findet man in folgenden Publikationen:

• Schlick, C., 1991, An Adaptive Sampling Technique for Multidimensional Integraton by Ray Tracing, in Second Eurographics Workshop on Rendering (Spain), pp. 48-56
  Describes deterministic MC sampling for antialiasing, motion blur, depth of field, area light sampling and glossy reflections.
• Masaki Aono and Ryutarou Ohbuchi, November 25, 1996, Quasi-Monte Carlo Rendering with Adaptive Sampling, IBM Tokyo Research Laboratory Technical Report RT0167, pp.1-5
  online version can be found here[1] Describes an application of low discrepancy sequences to area light sampling and the global illumination problem.
• Fajardo, M., August 13, 2001, Monte Carlo Raytracing in Action, in State of the Art in Monte Carlo Ray Tracing for Realistic Image Synthesis, SIGGRAPH 2001 Course 21, pp. 151-162
  online version can be found here Describes the ARNOLD renderer employing randomized quasi-Monte Carlo sampling using low discrepancy sequences for pixel sampling, global illumination, area light sampling, motion blur, depth of field, etc.
• Veach, E., December, 1997, Robust Monte Carlo Methods for Light Transport Simulation, Ph. D. dissertation for Stanford University, pp. 58-65
  online version can be found here Includes a description of low discrepancy sequences, quasi-Monte Carlo sampling and its application to solving the global illumination problem.
• Szirmay-Kalos, L., 1998, Importance Driven Quasi-Monte Carlo Walk Solution of the Rendering Equation, Winter School of Computer Graphics Conf., 1998
  online version can be found here. Describes a two-pass method for solving the global illumination problem employing quasi-Monte Carlo sampling, as well as importance sampling using low discrepancy sequences.