劉小晶

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提高VRay渲染器渲染品質(zhì)和速度的應(yīng)用研究

劉小晶

（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 漳州 363000）

VRay渲染器渲染的品質(zhì)和速度由一些因素和參數(shù)設(shè)置確定的，選擇不同的因素，確定不同的參數(shù)，可以得出不同的渲染效果。因此，分析影響渲染品質(zhì)和速度的因素，合理、準(zhǔn)確的選擇參數(shù)顯得尤其重要。闡述了VRay渲染器的優(yōu)特點，分析了影響VRay渲染器渲染品質(zhì)和速度的因素及參數(shù)，介紹了提高VRay渲染器渲染速度的方式，提出了提高測試渲染與最后渲染階段品質(zhì)和速度的參數(shù)設(shè)置，為VRay渲染器的使用提供參考。

VRay渲染器；渲染品質(zhì)與速度；渲染因素；渲染參數(shù)

VRay渲染器是目前最優(yōu)秀的渲染器之一，該渲染器技術(shù)是用計算機描述外界事物的一種可視化技術(shù)，主要目的就是將事物表達得更加真實。VRay渲染器是由Chaos Group公司研發(fā)的3ds max渲染器插件，由于它的優(yōu)特點突出，光的運用表現(xiàn)更逼真，更細膩，許多行業(yè)大規(guī)模的應(yīng)用和普及，特別是在影視特技、游戲平臺、商業(yè)制圖、廣告宣傳等方面教得到廣泛應(yīng)用。

1 VRay渲染器的優(yōu)特點

VRay渲染器的優(yōu)特點主要表現(xiàn)在使用方便、功能齊全、效果逼真等幾個方面。

1.1 簡單易學(xué)

通過幾個精簡參數(shù)調(diào)節(jié)，就容易得到效果的渲染，可以從繁瑣的技術(shù)問題擺脫出來，專心來投入到藝術(shù)創(chuàng)作當(dāng)中。

1.2 制作效率高

主要參數(shù)較簡單，參數(shù)調(diào)試過程快，縮短作品的制作時間。

1.3 圖像質(zhì)量好

通過圖像采樣器，可以消除畫面鋸齒，使渲染圖像清晰。間接照明優(yōu)秀的渲染引擎有精確算法，效果非常細膩，可得到高品質(zhì)圖像。

1.4 模擬功能強

全局光可以模擬光線的輻射現(xiàn)象。焦散可真實模擬光線的反射和折射效果。HDRI支持高動態(tài)范圍圖像照明技術(shù)，使用真實環(huán)境反射和照明。天光可以提供真實的室外自然光照效果。

1.5 材質(zhì)類型全

可以利用大部分默認線性渲染器材質(zhì)，并且有一批高效和全面的專用材質(zhì)和貼圖。如：代理材質(zhì)、毛發(fā)材質(zhì)、灰塵材質(zhì)、邊線貼圖等。

1.6 視覺功能突出

VRay幀緩存可以保持圖像為32位浮點格式，能在同一窗口查看不同渲染元素。分布式渲染可由多臺計算機共同完成對圖像的渲染。

2 影響VRay渲染器渲染速度因素分析

VRay渲染器渲染速度較快，指的是參數(shù)調(diào)節(jié)較簡單，整個渲染過程時間短。正式出圖渲染時，一個較復(fù)雜的圖的正式渲染要在十幾個小時以上。關(guān)鍵是我們?nèi)绾卧跍y試階段用僅少的時間渲染，也就是在正式渲染之前用最短的時間進行測試。知道那些因素影響渲染時間，從而找到最佳方案和參數(shù)，用最短時間完成整個渲染工作，是減少渲染時間的關(guān)鍵。

2.1 模型因素

模型的復(fù)雜程度對渲染的影響較大，主要是因為復(fù)雜模型的幾何面多，細小的轉(zhuǎn)角相對較多。VRay渲染間接照明卷展欄的引擎，在模型的每個轉(zhuǎn)角區(qū)域都進行了密集的光子分布。如果模型相對簡單，光子密集區(qū)域也較稀少，渲染時間更快。而較為復(fù)雜的模型存在很多的轉(zhuǎn)角和細節(jié)，所以光子分布在轉(zhuǎn)角區(qū)域也更加密集，正是這些密集的光子計算耗費了更多的渲染時間。因此，較為復(fù)雜的模型會耗費更多的渲染計算時間。有時候由于設(shè)計上的需要，無法避免復(fù)雜模型的出現(xiàn)，只能通過合理地調(diào)整攝影機拍攝的角度，達到既能表現(xiàn)創(chuàng)作作品的主體，又能盡可能減少復(fù)雜部分的視野。

2.2 材質(zhì)因素

準(zhǔn)確把握材質(zhì)參數(shù)是提高渲染速度重要環(huán)節(jié)。影響渲染的材質(zhì)參數(shù)包括：

（1）VRay材質(zhì)反射對速度的影響。顏色亮度值越高速度越慢，反射越強烈；光澤度值越低速度越慢，反射效果越模糊；細分值越高速度越慢，模糊顆粒越細膩；最大深度的次數(shù)越多速度越慢，反射越豐富。

（2）VRay材質(zhì)折射對速度的影。顏色亮度值越高速度越慢，折射越強烈；光澤度值越低速度越慢，折射效果越模糊；細分值越高速度越慢，模糊顆粒越細膩；最大深度的數(shù)越多速度越慢，折射越豐富；半透明開啟會增加渲染時間。

（3）VRay貼圖中反射對速度的影響。反射通道強度值，此值越高反射越強烈；光澤度值越低速度越慢，反射效果越模糊；細分值越高速度越慢，模糊顆粒越細膩；最大深度的次數(shù)越多速度越慢，反射越豐富。

（4）VRay貼圖中折射對速度的影響。反射通道強度值，此值越高折射越強烈；光澤度值越低速度越慢，折射效果越模糊；細分值越高速度越慢，模糊顆粒越細膩；最大深度的次數(shù)越多速度越慢，折射越豐富。

（5）VRay代理材質(zhì)。這是一種提高工作效率，能夠?qū)鼍爸械奈矬w導(dǎo)出為網(wǎng)格模型文件，釋放大量的系統(tǒng)資源，節(jié)約系統(tǒng)資源，縮短渲染時間的工具。當(dāng)制作大型場景的時候，巨大的模型量往往會占用大量內(nèi)存，使機器速度下降，增加渲染時間，降低制作效率。因此，在上述情況下，采用VRay代理材質(zhì)，可以提高渲染速度。

另外，利用3ds max 的默認線性渲染器使用的材質(zhì)，也可以得到較好的材質(zhì)效果，加快渲染時間。除了VRay渲染器不支持3ds max 的默認線性渲染器的材質(zhì)外，其它材質(zhì)和貼圖可以利用?！癡Ray不支持3ds max的材質(zhì)和貼圖包括：建筑材質(zhì)、雙面材質(zhì)、光線跟蹤材質(zhì)、高級照明替代材質(zhì)、光線跟蹤貼圖、平面鏡貼圖、反射/折射貼圖”。[1]

2.3 燈光因素

VRay渲染器的燈光也是影響渲染速度的因素。VRay渲染器的燈光是從一個面積或體積發(fā)射出光線，所以能夠產(chǎn)生真實的照明效果，其參數(shù)十分精簡，合理的調(diào)節(jié)某些參數(shù)，能夠大大提高效率和速度。

（1）Vray渲染照明強度越大速度越慢，包括燈光照明強度、間接照明引擎的二次反彈強度以及天光照明強度等。如果強度太大，在PS軟件中也很難處理得理想。

（2）在Vray燈光中的細分也決定著速度快慢，細分值越高，速度越慢，不過陰影效果也更加細膩。

（3）燈光數(shù)量的多少也會影響到渲染速度。在相同的渲染設(shè)置下，隨著燈光數(shù)量的增加渲染速度也會變慢，夜景效果圖的渲染時間往往要多于白天效果圖的時間。

（4）由于泛燈光會計算很多不需要的陰影。所以盡量不要使用泛燈光，而是采用聚光燈。

（5）盡量把參加反射的燈光放的離目標(biāo)物體近一點，把所有不參加反射的物體排除掉。盡量使燈光的衰減范圍小一點，這樣可以減少陰影的計算量。

（6）采用3ds max 的默認燈光，也可以減少渲染時間。這些3ds max的燈光包括：泛光燈、目標(biāo)聚光燈、目標(biāo)直射燈、自由直射燈、目標(biāo)點光、自由點光、IES Sun日光等。

3 主要卷展欄對渲染品質(zhì)與速度影響分析

3.1 圖像采樣卷展欄

圖像采樣卷展欄有固定、自適配細分和自適配準(zhǔn)蒙特卡洛等三種采樣器，每種采樣器有不同的作用。根據(jù)場景的特性，合理使用采樣器，找到一個平衡點，可以提高渲染圖像的品質(zhì)和減少渲染時間，達到最佳制作效率。根據(jù)圖像特性選擇不同的采樣器，并且采樣器之間的配合使用，可以保證圖像的品質(zhì)和速度。

（1）固定采樣器占用較少內(nèi)存，能夠消除動畫渲染中的閃爍現(xiàn)象，對于有著大量模糊特效（包括運動模糊，模糊反射，高光模糊，景深等）和細節(jié)貼圖的場景比較適用。

（2）“自適配細分采樣器占用的內(nèi)存較多，對于模糊特效的渲染速度很慢，對細節(jié)的表現(xiàn)不夠理想”。[2]但對于少量模糊特效和較為簡單的場景最適合。

（3）自適配準(zhǔn)蒙特卡洛采樣器渲染速度最快，在圖像相對簡單的區(qū)域節(jié)約了采樣數(shù)，通過提高最大值可以使模型和地面貼圖線條更清晰。

3.2 間接照明卷展欄

間接照明的全局光引擎提供了四種方式，分別是發(fā)光貼圖、光子貼圖、準(zhǔn)蒙特卡洛、燈光緩沖。

（1）發(fā)光貼圖引擎在渲染相同的場景中不同方向的圖像或動畫的過程中可以有效地加快渲染速度，并且噪波較少，可以保存，可以重復(fù)使用。但在處理表面細節(jié)或運動模糊時，不夠精確，渲染動畫的過程中也會產(chǎn)生閃爍。

（2）光子貼圖引擎對于封閉的有大量燈光和較少窗戶的空間來說，這種渲染引擎是非常好的選擇，如果和其他的引擎配合使用可以達到最佳效果。

（3）準(zhǔn)蒙特卡洛引擎在渲染速度非常慢，但是效果非常好，特別是在具有大量細節(jié)的場景中，對于運動模糊的計算也非常準(zhǔn)確。準(zhǔn)蒙特卡洛引擎與其他引擎配合使用時，某些參數(shù)設(shè)置過低，畫面會產(chǎn)生明顯的顆粒。

（4）燈光緩沖引擎的設(shè)置非常簡單，適合室內(nèi)外場景的渲染。對于燈光的類型沒有限制，可以對非常細小的物體和角落處理產(chǎn)生正確的計算結(jié)果。

3.3 發(fā)光貼圖卷展欄

（1）在發(fā)光貼圖卷展欄的參數(shù)中，最小值是對大面積平坦區(qū)域的采樣，最大值是對拐角細節(jié)處的采樣，而最大值的增減和時間是成線性遞增的關(guān)系，對渲染速度影響最大的是最小值。最小值在測試渲染的時候可以用-4 ，細節(jié)不多時可以用-3，而最終出圖可以用0或-1。

（2）在發(fā)光貼圖卷展欄的參數(shù)中，模型細分值越大速度越慢。測試20，出圖用50，不要超過80。

（3）發(fā)光貼圖欄中，插補采樣值是控制漏光的，越小漏光越少，越大速度越慢。這個值一般用20。

（4）顏色閥值中系統(tǒng)默認波動范圍0.1-0.3。值越小速度越慢，值越大越容易漏光。

（5）標(biāo)準(zhǔn)閥值控制弧面和多拐角面精度，波動范圍0.1-0.3，值越小速度越慢。

（6）距離閥值越小速度越快漏光越明顯，默認0.1，粗測0.001-1對速度影響都不大。

（7）復(fù)選里的選項一般都不勾選，這樣會提高渲染速度。

3.4 燈光緩存卷展欄

燈光緩存一般作為二次反彈，但對二次反彈的吸收并不是太好。所以在基本質(zhì)量的前提下保證速度是最重要的。

（1）細分值影響速度的主要因素，測試值用100，最后渲染值用300-500，比較暗的時候用500-1000。

（2）采樣大小值對速度影響不大，不過值越小容易出現(xiàn)黑斑，越大漏光就更明顯。一般默認即可。

（3）進程數(shù)量值對速度影響不大。值越大細節(jié)越模糊，值越小細節(jié)越清晰，容易產(chǎn)生黑斑，該值一般選10-15。

（4）插補采樣值對速度影響不大，值越大細節(jié)越模糊，值越小細節(jié)越清晰，容易產(chǎn)生黑斑，該值一般選5。

4 測試渲染與最后渲染階段參數(shù)設(shè)置

VRay渲染器的測試渲染要保證簡單快捷，最后渲染保證品質(zhì)和速度。對于復(fù)雜程度一般的場景的渲染，可以采用如下測試渲染和最后渲染參數(shù)設(shè)置。

4.1 全局開關(guān)卷展欄

測試渲染：3D默認的燈光，關(guān)閉“反射/折射”和光滑效果；最后渲染：打開“反射/折射”和光滑效果。

4.2 圖像采樣器卷展欄

測試渲染：采用固定采樣器，比率值為1。關(guān)閉圖像采樣器“抗鋸齒過濾器”開關(guān)。最后渲染：一般采用自適配準(zhǔn)蒙特卡洛采樣器。打開“抗鋸齒過濾器”開關(guān)，下拉表選擇“Mitchell-Netravali”。

4.3 發(fā)光貼圖卷展欄

測試渲染：當(dāng)前預(yù)置下拉表選擇[非常低]，模型細分30，插補采樣10。最后渲染：當(dāng)前預(yù)置下拉表選擇[中]，模型細分50，插補采樣30。

4.4 燈光緩沖卷展欄

測試渲染：細分值100。最后渲染：細分值1200。

4.5 RQMC采樣器卷展欄：測試渲染：適應(yīng)數(shù)量0.95，噪波閾值0.5，最小采樣值8，全局細分倍增器值0.1。最后渲染：適應(yīng)數(shù)量0.8，噪波閾值：0.005，最小采樣值15，全局細分倍增器值2。

4.6 燈光和材質(zhì)的細分測試渲染都降低為5－8。最后渲染：燈光和材質(zhì)的細分值提高到20－50。

[1]鮑超.VRay精細渲染[M].北京:人民郵電出版社,2009:31.

[2]丁海關(guān).VRay1.5課堂實錄[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008:18.

Applied Study on Promotion of Embellishing Quality and Speed of VRay Hypershot

LIU Xiao-jing

（Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou 363000,China）

The embellishing quality and speed of VRray Hypershot is determined by certain factors and parameter settings. Different parameter settings will lead to different embellishing outcomes. Therefore, it’s quite important to analyze the factors affecting the embellishing quality and speed as well as reasonably and accurately choose the parameters. By stating the advantages and features of VRay Hypershot, analyzing the related parameter settings and factors that affect the quality and speed , as well as introducing the method of promoting the embellishing speed of Hypershot, the article puts forward the parameter settings, thus provide a reference for the application of VRay Hypershot.

VRay Hypershot, embellishing quality and speed, embellishing factors, parameter settings

2010－01－06

劉小晶（1956－），男，黑龍江人，高級工程師。

TP 317.4

B

1673-1417（2010）01-0001-03

（責(zé)任編輯：季平）