các thông số điều khiển của vray phần 1

DEMO DIGITAL ART PHẦN II Sau một thời gian dài sau khi ra mắt phần I , nhưng việc xử lý không đem lại hiệu quả cao , nay tôi ra mắt các bạn phần II , với phần thứ 2 này tôi tin rằng các bạn sẽ làm được một bức ảnh với phong cách của china , phần này tập trung đầy đủ các yếu tố cần thiết , tuy nhiên cũng như phần I nó không thể hưỡng dẫn chi tiết từng li từng tí cho các bạn được , vì tutorial về thể loại retouch và painting rất khó viết chi tiết vì mỗi bức hình đẹp hay xấu đều phải phụ thuộc vào năng khiếu Draw của từng người , và

Các thông sô điều khiển của VRay

Adaptation by sample values (early termination)

Amount: 10.85 t Min samples: [ Ï 5 t

Noise threshold: 10.005 t

Giá trị các thông sô này xác định các Sampler sẽ được sử dụng trong tính toán mọi giá trị theo phương pháp Monter-Carlo Ghi nhớ là thưc tê tất cả các giá trị, được tính bởi Vray, tất cả các dạng chiếu sáng, khúc xạ và phản xạ, translucency, caustic và các loại khác, đều sử dụng phương pháp đó Kết quả là phụ thuộc vào những xác lập này tốc độ tính toán cũng như độ chính xác và do đó kéo theo môi quan hệ thời gian/chất lượng render hình

Lock to pixels được dùng để loại đi những điểm nhấp nháy trong hoạt cảnh Nêu dấu tick được đánh trong ô trông bên cạnh thông sô này một liên kết chặt chẽ của giá trị các điểm cắn tính sẽ được sử dụng đối với các điểm của hình sao cho các giá trị đó giống nhau tương ứng với các điểm trong các hình (frame) liền kề Phương pháp Monter Carlo có tính ngẫu nhiên vì thê với sự giúp đỡ của nó cùng một giá trị có thể nhận những kết quả hơi khác nhau trong các điều kiện tương tự Nêu ta tính ảnh tĩnh thì giá trị này có thể mạnh dạn để ở chê độ tắt.Lock to pixels và tăng samples cho tính toán các giá trị là 2 phương pháp cơ bản để chống lạ i

sự nhấp nháy (flickering) trong các hoạt cảnh được tính bởi VRay

Adaptation by effect on final result (importance sampling) - kỹ thuật được dùng để chọn các samples Trong tính toán tích phân sự chiếu sáng bằng phương pháp Monter Carlo các giá trị của các hàm dưới tích phân (samples) được chọn theo một qui luật ngẫu nhiên nào đó trong giới hạn của hàm (bán cầu cho tính sáng của điểm trên mặt không trong suốt và hình cẩu cho điểm trên mặt trong suốt) sẽ được sử dụng Thú vị là samples có thể có tính hình học như hướng, dọc theo nó các giá trị của hàm sẽ được tính - nói một cách khác nó giống như từ điểm sẽ sinh ra tia để lấy samples Kỹ thuật importance sampling để chọn những điểm bằng phương pháp chú trọng hay giá trị của những điểm cụ thể của samples cho một kết quả cụ thể Nêu tia để lấ y samples dọc theo một hướng nào đó đem lạ i ít giá trị chiếu sáng hoặc thậm chí bằng 0, các samples được lấ y tiếp theo theo hướng đó hoặc gắn với nó sẽ không được lấy M ột ví dụ khác - để tính một khúc xạ tô i sẽ không cắn nhiều samples Trong mọi trường hỢp, bật thông importance sampling sẽ ép buộc chuyển động của Vray tìm kiêm và lựa chọn cho tính toán những giá trị lớn (và vì thê quan trọng hơn cho hình ảnh) samples và bỏ

đi những samples có giá trị thấp Giá trị Amount điều khiển sự cao độ trong sử dụng kỹ thuật importance sampling khi tính Giá trị 0 sẽ tắt hoàn toàn sự sử dụng Hy/ĩeB0e importance

sampling, còn với Amount = 1 tất cả các samples sẽ phải qua tuyển chọn Trong phần lớn trường hỢp sử dụng kỹ thuật importance sampling hết sức hữu ích đối với các Tenderer - đưa đến sự gia tăng trông thấy về tốc độ trong khi vẫn đảm bảo chât lượng tính toán cao M ặt khác kỹ thuật importance sampling với tính chất ngẫu nhiên của mình có thể đem lạ i những kết quả dở ngoài mong muốn - đó không phải là một ngliich lý, đôi lúc tắt thông sô đó có thể

có lợi vì sẽ làm giảm nhiễu trong tính toán Như vậy giảm Amount sẽ dẫn tới tăng chất lượng render và tăng cả thời gian tính toán Chiến lược với thông sô này có thể là như sau -

tăng Amount, nêu nó không dẫn đến những thuyên giảm nghiêm trọng v ể chất lư ợn g hình

ảnh và giảm nó nêu render không có một lỗ i nhiễu nào cả Theo mặc định Amount = 1

Adaptation by sample values (early termination) - cho phép Vray phân tích các giá trị samples

và bỏ quá trình lấ y samples nêu như những gí trị đó gắn giống nhau Nói một cách khác nếu như các giá trị của samples ít khác nhau thì thay vì tính tiếp các giá trị của samples mới các giá trị của samples đã tính sẽ được sử Nêu như các samples khác nhau rõ rệt thì sô lượng chúng được chọn sẽ lớn hơn Thông sô Amount xác định mức độ áp dụng kỹ thuật này v ớ i Amount

= 0 kỹ thuật này hoàn toàn không được sử dụng, với Amount =1 early termination sử dụng sô lượng nhỏ nhất có thể được các tia samples Nêu như cắn chất ỈƯỢng tính toán cao thì dùng Amount = 0, nhưng trả giá cho điều đó là sự gia tăng thời gian rander Chiên lược cho thông

sô này giống như với thông sô importance sampling , giá trị Amount mặc định = 0

Min samples - Thiêt lập sô lượng nhỏ nhất được cho phép samples Tức là sô samples dùng cho tính toán 1 giá trị nhất định không thể nhỏ hơn giá trị

Noise threshold - trọng tài, người phân sử, quyết định, khi nào giá trị nhận được đủ tốt cho hình ảnh Các giá trị kết quả sẽ được tự so sánh với nhau theo từng bước Nêu sự khác nhau lớn hơn giá trị Noise threshold thì các samples bổ sung sẽ được tính, nếu sự khác nhau nhỏ hơn thì quá trình tính kết thúc Rõ ràng là thông sô này có ảnh hưởng trực tiếp nhất tới chất lượng ( độ nhiễu ) và tốc độ render Tăng nó lên có thể làm sự tính toán trở nên rất nhanh và nhiễu và ngƯỢc lại

Những thông sô trình bắy ở trên cho phép Vray linh động nhân các quyết định về số samples

để tính toán giá trị này hoặc giá trị kia một cách trực tiếp trong quá trình tính Nêu Amount của importance sampling và early termination có giá trị là 0 chúng ta sẽ nhận cìưỢc render có khả năng cao nhất của Vray về chất lượng Thời gian tính cũng sẽ là lớn nhất còn sô samples

sẽ gẩn với sô subdivs, được định cho GI trong thiết lập nguồn Nêu giá trị Amount của importance sampling và early termination bằng 1, render sẽ là tối thiểu (nhưng hoàn toàn không có nghĩa là tồi) chất lượng, thời gian tính cũng sẽ ià ngắn nhất có thể được còn sô samples sẽ gần với giá trị đã định trong Min Samples Điều đó giống như 2 mặt đối nghịch, trong giới hạn đó xác định mọi giá trị thiết lập trung gian, tiêu tốn cho thời gian và chất lượng render

^Ray A d v 1 ,0 9 0 3 r | re n d e r tim e : Oh 4 r r 6 6 s | A th lo n XP 3200 1024M B

Hinh.02-08 Xäc läp cä 2 giä tri Amount = 0, Noise threshold=0.005

y R a y A d v 1 0 9 0 3 r I re n d e r tim e : o h 1m 3 9 9 s I A th lo n XP 3200 1024M B

Hình.02-09 Xác lập cả 2 giá trị Amount =1, Noise threshold=0.005 Nhận thấy là hình ảnh thu được giống lần trước nhưng thời gian rander giảm đi 2.5 lần

Ray A d v 1 0 9 0 3 r I re n d e r tim e : o h Om 3 5 5 s I A th lo n XP 3200 1024M B

Hình.02-10 Xác lập cẳ 2 giá trị Amount =1, Noise threshold=0.1 Giẳm Noise threshold càng tăng tốc độ tính nhưng đã làm tồ i đi rõ rệt chất lượng hình ảnh (nhiễu ở góc và trên các vết nối của tường và sàn, xuất hiện các hạt trong bóng )

Các giá trị đặt sẵn trong Vray theo mặc định của Amount và Noise threshold khá đa năng và tự nhiên trong hầu hết các trường hỢp, hoặc chúng có thể là những giá trị khởi đầu cho các thử nghiệm cá nhân Thay đổi chúng chỉ nên khi có sự hiểu biết thực sự và sâu sắc Khuyên cáo không nên để giá trị 0 cho Noise threshold - điều đó có thể dẫn Vray tới những vòng tính toán lặp vô hạn, hoặc nhanh hơn, tới sự kết thúc thảm bại công việc của chương trình

QMC -Monter Carlo, phương pháp được sử dụng bởi Vray kliác biệt với Monter Carlo “ cổ điển” ở chỗ nhờ việc sử dụng early termination và importance sampling Chúng cho phép chọn các samples , điều làm cho những sample này không hoàn toàn ngẫu nhiên như trong phương pháp Monter Carlo chuẩn

Tính GI (Chiếu sáng toàn cảnli - Global Illumination)

Để tính tành phắn đầu tiên - chiếu sáng trực tiếp, Vray có riêng thuật toán có khả năng làm việc độc lập Đ ể chắc chắn về điều đó rất đơn giản, chỉ cần render 1 khung cảnh 3 D không

có GI ( bỏ dấu tick trong hộp chọn “On” trong bảng VRay: Indirect Illumination) Trong kho công cụ của modul tính chiếu sáng trực tiếp có khả năng làm việc với các nguồn sáng không gian nên tính các mép bóng mềm không tạo thành vấn đề gì Các xác lập chiêu sáng trực tiếp

có trong các thông sô của nguổn sáng và bóng (sự giảm dần, loại nguổn sáng, thông sô của bóng V V )

Hình.02-02 Chỉ tính chiêu sáng trực tiếp Tất cả các vùng không nằm trong giới hạn nhìn thấy của nguồn sáng đều nằm trong bóng tối Bóng mềm là kết quả của thao tác với nguồn sáng không gian

Tắt chiếu sáng trực tiếp hoàn toàn có thể làm được, để làm điều đó ta sử dụng nút Exclude trong bảng xác lập của nguồn sáng, ứng dụng này có ích cho phân tích map ở dạng nguyên thể và ảnh hưởng đổi với chúng các xác lập của các thông số V í dụ, tách vật thể ra khỏi sự chiếu sáng không ảnh hưởng tới Photon map bởi vì nó, nếu trong tính chất của nguồn sáng có đặt Generate diffuse, sẽ tính toán Photon Phép tính Photon mạp cũng chỉ có thể tắt ở đó Cũng

có thể lựa chọn bật hoặc tắt các vật thể khỏi Photon map nêu trong tính chất của các vật thể xác định bỏ đi dấu tick trong mục Receive GI H Generate GI (trong bảng Vray: System>Object settings)

Cũng có sẵn trong Vray thuật toán riêng để tính dò tia ngƯỢc, nó cũng là một bộ phận độc lập của hệ thông tính M ột phần thiết lập của ray tracing nằm trong bảng VRay: Global Switches H VRay: Image Sampler (Antialiasing), phần khác trong thông sô vật liệu VRayMtl

Tính toán thành phần chiếu sáng thứ ba - khuếch tán phản xạ của sự chiêu sáng là một trong những thuật toán quan trọng nhất của Vray và cũng tương đối độc lập với những thành phẩn chiếu sáng khác Các xác lập cơ bản của việc tính GI nằm trong bảng VRay: Indirect

Illumination, các xác lập bổ sung khác rải rác trong hầu hết các bảng còn lạ i của Vray Chúng

ta sẽ xem sét nó lần lượt V iệc tính GI có thể bật hoặc tắt tùy ý trong hộp chọn “ On” trong bảng VRay: Indirect Illumination

Các xác lập của thành phắn chiêu sáng thứ tư - caustic - hiệu ứng quang tụ nằm trong bảng VRay: Caustic H VRay: System (Object settings H Light settings).

Như vậy, Vray có cấu trúc modul rõ ràng, cho phép bật hoặc tắt của thành phắn này hay thành phần kia của sự chiêu sáng không phụ thuộc vào các phần còn lại, điều này tiện lợi cho việc xác lập các thông số Tiếp theo ta sẽ chỉ xem sét chi tiế t chiếu sáng khuếch tán không trực tiếp (GI)

VRay:: Indirect illumination (Gl) [ 7 On w Refractive GI caustics

First diffuse bounce

Nrm thresh: 10.3 % Interp samples: 120 Î]

Dist thresh: f 0.1 Î] Show calc, phase [ 7

Show samples r Show direct light f

r Reflective GI caustics

Secondary bounces - Multiplier: 10.85 t

c Global photon map

c Direct computation Subdivs: p c j

Depth: f j j î j

<® Global photon map Irradiance map presets:

Custom

Các xác lập cơ bản của GI

Để tính chỉ Indirect Illumination VRay cung cấp 3 phương pháp cơ bản:

• Tính trực tiếp - Direct computation;

• Irradiance map;

• Photon map (Global photon map)

Có thể thấy đặc điểm của các cách tính là chia các dạng khuếch tán phản xạ ra làm 2 - Khuếch tán bật ra lần thứ nhất (ánh sáng đắu tiên đi đến một bề mặt nào đó, khuếch tán một cách phản xạ từ đó chỉ 1 lần rồi sau đó đi vào điểm cần tính sáng) và các loại khuếch tán còn

lạ i (ánh sáng, cho tới khi đến điểm cắn tính sáng đã phản xạ bởi các bề mặt của khung cảnh

2 lẳn hoặc nhiều hơn thế) Ý tưởng của việc chia ở trên - nó liên quan đến sự chú trọng đóng góp của chính lẩn khuếch tán đầu tiên của phản xạ ( lẳn bật lên khuếch tán đầu tiên của photon), sự đóng góp của các lẩn còn lạ i sẽ nhanh chóng tắt theo chiều tăng của sô lần phản

xạ D ể tính 2 loại nảy bật đó có thể dùng 4 bộ kết hỢp khác nhau của 3 phương pháp tính ở

n khuếch

Rây A d v 1 OJ1' I rende; 5m 6.64 1 Athlon XP 3Z.V'■ K04i^iB

Hình.02-05 Chiếu sáng trực tiếp và tất cả các lần khuếch tán phản xạ, được tính bằng phương pháp irradiance map cho lân bật lên khuếch tán đầu tiên và phương pháp photon map cho các lẩn bật lên khuếch tán tiếp theo

Ray Adv 1 A':'.03r I rendei 5m 6 ^ I Athlon XP 3 2 -I Ụ l' J4iViB

Hình.02-05a Chỉ có sự bật lên khuếch tán đầu tiên ( sự phản xạ qua lạ i đắu tiên ), được tính bằng phương pháp irradiance map Đê’ thấy hình ảnh này có thể tính sự chiếu sáng trực tiếp

và GI với first diffuse bounces - on, secondary bounces - off và lưu irradiance map đã tính vào file Sau đó tắt tất cả các vật thể của khung cảnh ra khỏi sự chiêu sáng trực tiếp và render với irradiance map được load từ file

/Ray Adv 1.09.03r I render time: oh Om 17.0s I Athlon XP 3200 1024MB

Hình.02-05b Còn bản thân Photon map được thấy như thế này Đ ể tháy nó ta tắt các vật thể

ra khỏi sự chiêu sáng trực tiếp và tính first diffuse bounces>Global photon map, secondary bounces - off

Hinh.02-05c Photon map và ánh sáng trực tiếp, không có sự bật lên phẳn xạ thứ nhát

Chiếu sáng trực tiếp - Direct computation (DC) dùng để tính sự chiếu sáng khuếch tán bằng phương pháp Monter Carlo Tên khác của phương pháp này là “ Thô lực” Khi tính

direct+direct cho mỗi điểm một nửa bán cầu có kích thước đơn vị sẽ được xây dựng và việc lấy samples của hàm dưới tích phân sẽ được tiến hành ( sô lượng samples được biểu cliễn trong xác lập Subdivs của nhóm First diffuse bounces>Direct computation), mà phần cốt lõi của nó là phần khuếch tán BRDF Việc lấy samples BRDF là sự lựa chọn ngẫu nhiên một trong các giá trị cụ thể của nó, điều đó tương đương với việc chọn một hướng cụ thể (góc) chiếu xuống của ánh sáng Theo hướng đó tia dò sẽ dò tới giao điểm mới với bề mặt gắn nhất Tại điểm mới sự chiếu sáng trực tiếp của nó sẽ được tính (đó sẽ là sự bật lên phản xạ đầu tiên) và quá trình tính các lắn phản xạ tiếp theo cắn phải lặp lạ i - xây dựng bán cẩu ( hoặc cả hình cầu cho bề mặt trong suốt), lấ y samples theo sô lượng subdivs của nhóm Secondary bounces>direct computation, tia dò mới sẽ dò như thê tiếp cho đến khi đạt được Depth - độ sâu của tia dò Bởi vì sự phản xạ qua lại sẽ nhanh chóng tắt đi cùng với sự gia tăng sô lẩn phản xạ, thêm một yếu tô hạn chê sô lượng samples và độ sâu tia dò, ngoài Depth, đó là QMC Sampler - với importance sampling và early termination

Tính bằng “ thô lực” thu được kết quả về sự phân bô nửa bóng (phần chuyển bóng) rất chính xác hoàn toàn không bị gián đoạn Nhưng thực sự rất lâu Ví dụ, nếu chọn Subdivs bằng 50 cho cả 2 loại bật lên phản xạ, thì sỏ tia samples cho mỗi điểm sẽ là 2500, tức là sẽ có 2500 HOBbix điểm mới, mà tại mỗi điểm đó sẽ lạ i tiên hành dò 2500 tia của chúng, và sẽ nhận được 2500 điểm nữa, cứ thê quá trình tiếp diễn trong khi xác lập QMC vẫn cho phép Quá trình rất nhanh chóng có tính chất như một dòng thác lũ, và tất cả sô lượng khổng lồ tia DC

sẽ phải được tính nghiêm túc và hoàn thiện, sô lượng samples của sự nảy bật thứ cấp của

Vray theo mặc định là 1 tia, nó có vẻ hoàn toàn đủ để cho kết quả tốt cho phần lớn trường hỢp và giảm nhẹ rõ rệt khôi lượng tính Ngoài độ chính xác tính nửa bóng cao và tốc độ chậm, nhưỢc điểm của DC còn [à sự nhiễu, điều liên quan đến việc tính toán được thực hiện riêng rẽ cho từng điểm Đ ể tránh nhiễu chỉ có 1 phương pháp - nâng sô lượng tia samples (Subdivs), điều không rõ là không tốt cho thời gian tính toán Vì thế, direct+direct computation khá ít được sử dụng trong thực tê và chủ yêu là cho các hình reference, giúp nhận biết cần phân bô ánh sáng thứ cấp trong khung cảnh như thê nào ( trong trường hỢp đó sự nhiễu loạn không cắn quan tâm).

Trong trường hợp dùng direct +photon, tia dò từ điểm cắn tính chỉ dò tới bề mặt gắn nhất, nơi sẽ tính sự chiếu sáng trực tiếp còn sự chiêu sáng từ các lần phản xạ sau sẽ được đánh giá bằng mật độ của photon map tại điểm giao trong giới hạn của bán kính cho trước ( thông sô Search distance của photon map) Phương pháp này nhanh hơn phương pháp trước và có thể còn chính xác bơn khi photon map có mật độ đủ cao

Còn có thêm một phương pháp sử dụng photon map để lựa chọn (dự đoán) những hướng của

DC, cung cấp đóng góp đáng kể vào tính toán Thực ra, chẳng nên “ đốt cháy” samples vào không gian xung quanh nếu biết theo hướng nào các photon chuyển động!? Tiếc rằng Vray không sử dụng mẹo này

Irradiance map

Sự khác biệt của phương pháp irradiance map so với direct computation là ở chỗ, tính toán được thực hiện không pliải cho tất cả các điểm của hình mà chỉ một ít trong sô đó Sự chiêu sáng của các điểm còn lạ i được nội suy theo sự chiếu sáng đã được tính của các điểm gắn nhất (phương pháp này được gọi là đường dốc - gradient sáng) trong giới hạn được cho bởi thông sô Interp Samples của nhóm First bounces>Irradiance map Điều đó cho phép tính sáng của những chỗ thực sự cắn thiết trong khung cảnh 3 chiều - trong vùng có những thay đổi đáng k ể v ề ch iếu sáng hay b ề m ặ t hình học, và 3 t o n03B0/THeT paccMHTbiBaTb ocBemeHHOCTb

T0/ibK0 B Tex Mecrax TpexMepHOH cụeiibi, r#e 3TO fleHCTBHTe/ibHo neo6xoflHMo - B o6/iacrflx

pe3Koro H3MeneHHfl ocBeinemiocTH wnn reoMeTpHH noBepxHOCTH, và tô bóng g ắ n đúng cho

những b ề m ặt phẳng và đư ợc chiếu sáng đều.

S ự tu y ển chọn các đ iểm đ ể tính và lưu trong ÍTTadiance m ap d iễ n ra theo từ n g b ư ớ c, b ắ t đ ầ u

từ độ phân giải thấp nhất của hình tới độ phân giải cao nhất Độ phân giải thấp nhất được xác định bởi thông sô Min Rate; cao nhất - Max rate của nhóm thông sô First diffuse

bounces>Irradiance Map, giá của các thông sô này là sô mũ của cơ sô 2 Như thê giá trị -2 ứng với !4 còn 0 ứng với 1 Việc tính irradiance map được thực hiện nhiều lần, mỗi lần chính xác hơn, cung cấp chất lượng cao hơn V í dụ, nếu Min Rate = -3, còn Max Rate = 0, phép tính irradiance map sẽ thực hiện 4 lẫn (-3, -2, -1, 0) ĐỘ phân giải gốc là độ phân giải của hình cắn tính, được làm nhỏ đi tương ứng với các lần tính, v ớ i -3 trong lần tính đầu tiên chỉ thực hiện tính cho 8 điểm 1 lẳn Trong bước tiếp theo, các điểm xung quanh sẽ được so sánh với nhau về sự chiếu sáng Nêu sự khác nhau về chiếu sáng của các điểm, pháp tuyên của chúng hay vùng không gian gần vật thể lón hơn 1 giá trị ngưỡng nhất định, từ mỗi nhóm sẽ chọn ra

và tính thêm các điểm bổ sung

Giá trị ngưỡng cho sự chiếu sáng ( màu sắc) được biểu thị trong thông sô Clr thresh, cho pháp tuyến - trong Nrm thresh, cho vị trí không gian gắn kề - trong Dist thresh Sau khi tất cả các bước được thực hiện, kết quả tính toán có thể được lưu vào file Đó chính là bản đồ chiếu sáng - irradiance map Do lưu trữ kết quả tính vào file, phương pháp irradiance map còn được gọi là phương pháp lưu trữ Sau đó một loạt bước render cuối sẽ được thực hiện cho độ phân

giải gốc, trong đó sự chiêu sáng các điểm đã tính sẽ được lấ y từ irradiance map, còn của những điểm khác sẽ đươc nội suy bằng đường dốc theo các giá trị đã tính Ớ bước render cuối những điểm bổ sung có thể sẽ được tính - quá trình đó do việc thiết lập supersampling kích hoạt Supersampling có những giá trị ngưỡng để đo sáng của mình, có thể không trùng với Clr thresh, và nếu chúng nhỏ hơn những phép tính thêm sẽ được thực hiện cho một vài điểm

Từ điểm lưu ý cuối cùng có thể rút ra kết luận rằng việc thiết lập supersampling có thể được làm đơn giản ở quá trình thiết lập cho irradiance map để tăng tốc độ tính toán và thiết lập với yêu cắu chất lượng cao hơn sau khi tính và lưu irradiance map, ngay trước khi tiến hành render cuối Đó là điểm khác với direct computation, các thiết lập cho supersampling chúng cần đưỢc thực hiện trước cả khỉ bắt đẩu tính toán Như vậy irradiance map+photon map có

sự m ềm d ẻ o cao nhất trong quan h ệ với supersampling - nó có th ể được thay đổi mà không

cần phải tính lạ i irradiance map cũng như photon map, điều cho phép các phép thử với ít sự tốn kém “ sương máu” hơn với thiết lập supersampling

Kết luận thực tiễn thứ 2 đề cập đến sự phụ thuộc của các giá trị Min rate H Max rate vào cỡ ảnh cắn tính - khi tăng cỡ ảnh các giá trị này có thể được giảm đi và ngược lại V í dụ, nếu cặp giá trị Min rate = -3 Max rate = 0 làm việc tốt cho ảnh 800x600 pixel thì cho ảnh có kích thước 1200x1024 hoàn toàn có thể dùng Min rate = -4 Max rate = -1, và cỡ ảnh cao hơn các giá trị này còn có thể hạ xuống nữa Trong quan hệ với việc khi tăng cỡ ảnh sô điểm cắn tính cũng tăng suy ra cùng một vùng của khung cảnh 3 chiều sẽ được biểu diễn bằng một sô lưỢng lớn pixel

Bản thân việc tính sáng của các điểm được thực hiện tương tự như direct computation - lấy samples của nửa bán cầu, tìm giao điểm, tính sự chiếu sáng trực tiếp, nếu cho những sự nảy bật thứ cấp dùng direct computation - những bán cẩu mới sẽ được xây dựng, nếu dùng photon map — sẽ đánh giá sự chiêu sáng theo mật độ photon Nói chung như bình thường Nhưng có một đặc điểm quan trọng của quá trình tính irradiance map và first diffuse bounce trong tổng thể; ở giai đoạn tính sự bật lên khúc xạ đầu tiên diễn ra quá trình kết nôi ( đọc - hòa trộn, kết hỢp) sự chiêu sáng trực tiếp cũng như sự chiếu sáng secondary bounces Đó là đặc điểm của Vray Nó không lưu trữ các thành phần chiếu sáng riêng biệt, tính sự bật lên đẳu tiên dựa trên kết quả tính toán chiếu sáng trực tiếp và các sự phản xạ qua lạ i khác và kết quả được lưu vào file Và dù cho sự chiếu sáng trực tiếp không được lưu trữ bởi bản thân irradiance map, có thể bật hoặc tắt thì sự phản xạ qua lại nhiều lẳn sau tính toán đã có được giá trị của nó Tức là nếu irradiance map đã tính có kể đến photon map và luì.1 vào file để cho các tính toán sau đó, thì việc load photon map từ file cũng như tính secondary bounces có thể

bỏ qua mà không làm ảnh hưởng gì đến kết quả tính cuối cùng M ột ví dụ khác Tính

irradiance map không có secondary bounces và lưu vào file Sau đó tính photon map và cũng lưu vào file Bây giờ nếu như render với irradiance map load từ file cho first diffuse bounce, còn secondary bounces với photon map đã ghi và tính sáng thì việc cộng gộp ánh sáng sẽ không xảy ra Chúng ta sẽ chỉ nhìn thấy irradiance map và sự chiêu sáng trực tiếp Đặc điểm này của việc tính GI trong VRay có những mặt tích cực của nó — kích thước của irradiance map nhỏ hơn nhiều lần so với photon map Và đặc điểm nêu trên còn cho phép chúng ta sử dụng chỉ irradiance map cho các tính toán sau nếu nó đã được tính trước có kể đến photon map và quên đi bản đồ photon nhiều MB

Phương pháp tính irradiance map thực hiện nhanh hơn nhiều so với direct computation và không có tổn thất nào về chất lượng hình ảnh Vì thê nó là cơ bản để tính sự bật lên khuếch tán đầu tiên Tính tiếp liỢp (adaptive) theo các điểm chọn trước là một khám phá rất thú vị của Vray và là ưu việ t thực sự của nó Bởi vì tính GI bằng irradiance map + photon map trong VRay tương tự với tính GI trong mental ray bằng sự kết hỢp của photon map và final

gathering Nhưng mặt khác, final gathering, khác với irradiance map, chọn các điểm để tính trải đều theo giá trị bán kính cho sẵn không tính đến nhữ ng thay đổi vế màu sắc và hình học

Vì thế để nhận được kết quả chất lượng tương đương với irradiance map pe3y/ĩbTaTOB, final gathering cắn dùng một sô điểm lớn hơn, mà điều đó có nghĩa là thực hiện phép tính chậm hơn

v ề thời gian render, direct+direct sẽ là chậm nhất, direct+photon map và irradiance map + direct sẽ cạnh tranh nhau về thời gian, irradiance map + photon map - phương pháp tính nhanh nhất đảm bảo chất lượng hình ảnh trong nguyên lý mang tính vật lý hoàn thiện của photon map Vi thê chính sự kết hợp này được sử dụng nhiều nhất trong thực tế Nhưng kliông loại trừ ngoại lệ V í dụ điển hình - tính sáng đêm bằng photon map Vì photon rất ít do sự tập trung của các nguồn sáng (đêm mà), có thể cần đến rất nhiều thời gian để nhặt nhạnh chúng

Ví dụ khác - không có thành phần khuếch tán của vật liệu Trong trường hỢp đó tính photon map có thể trở thành một quá trình vô tận không kết quả bởi vì photon map chỉ được xây dựng cho bề mặt có ánh sáng khuếch tán bằng 0 Thêm một vídụ điển hình nữa - tính không gian mở với Skylight Trong đó ví dụ cuối cùng có thể sửa chữa bằng cách đặt đúng lạ i các nguồn sáng

Bây giờ ta sẽ xem sét các thông sô của maps - irradiance và photon

Bản đồ Photon (Photon map)

Ý tưởng photon map (PM) đơn giản - từ nguồn sáng ánh sáng theo tất cả các hướng chia năng ÌƯỢng ánh sáng - “ photon” M ỗi một hướng phóng (dò ) tới khi va chạm vào vật thể gắn nhất của khung cảnh và ở đó xảy ra “ tương tác” của photon với bề mặt Két quả của của tương tác được 1Ư11 vào một bộ cơ sở dữ liệu đặc biệt, chính là photon map Tương tác được hiểu là photon có thể bị hấp thụ bởi bể mặt, phản xạ toàn phần hay khuếch tán từ nó hay đi qua bề mặt trong suốt ứng theo định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng Hiện tượng nào sẽ xảy ra, phụ thuộc trước hết vào tính chất của bề mặt (tính chất và bệ sô khuếch tán, phản xạ hay trong su ố t của các vật liệu), thứ 2 là phụ thuộc vào kết quả của "bàn quay Rulet kiểu

lẽ chính vì thê photon map của Vray chỉ có thể tạo cho vật liệu loại VRayMtl Bản chất của

"bàn quay Rulet kiểu Nga" - hệ sô này hay hệ sô kia càng lớn thì xác suất hiện tượng tương ứng với nó sảy ra càng cao - hấp thụ phản xạ hay khúc xạ

Sau tương tác, photon dò theo hướng mới tới bề mặt tiếp theo, nơi quá trình sẽ lặp lại ĐỘ sâu tia dò trong Vray được cho bởi thông sô Bounces trong bảng VRay: Global Photon map Khi đạt tới độ sâu cho trước ( sô ỉần photon tương tác với các bề mặt), sự clò của photon sẽ dừng lại Trong các bản đổ photon của tất cả các mặt mà photon đã tương tác, lưu trữ các thông tin về tọa độ va chạm, năng lượng photon và hướng tới của nó Photon map cho bề mặt được tạo khi và chỉ khi nó có tính khuếch tán khác 0

Đê’ sử dụng thành công photon map cắn đặc biệt hiểu cặn kẽ một điều - một photon riêng lẻ không thể xác định chính xác sự chiêu sáng của điểm Đ ể xác định chiếu sáng của điểm cắn một bộ sô lượng nhất định photon, gắn với các tọa độ điểm và tổng năng lượng của chúng với những hệ sô khối lượng xác định Bán kính của bộ đó được cho bởi tham Search distance trong bảng VRay: Global Photon map

VR ay:: Global photon map

Bounces: [To C : V Convert to rradiance map

Auto search dist W

Search dist: 120.0

Max photons: [30

Multiplier: 11.0

Max density: 10.0

Interp samples: pfo t \

t r Convex hull area estimate C| W Store direct light

11 Retrace threshold: 12.0 t

i j Retrace bounces: pfo t

Mode

« N e w map Save to file

On render end

w Don't delete

f~ Auto save i<None>

V Switch to saved map

Browse

Các tham sô xác lập cho Photon map

Càng nhiều photon được dùng càng đánh giá chính xác sự chiếu sáng của điểm Nhưng đó là

“con dao 2 lưỡi” - nêu mật độ photon thấp, bộ chọn nhiểu photon sẽ dẫn tới ánh sáng bị mờ nhạt Theo mặc định Vray sử dụng Auto Search dist - tự tìm bán kính tối ưu cho bộ photon, trong đó Search dist không được phép chỉnh sửa sử dụng Auto Search dist không được

khuyên cáo - nên tắt nó và dùng giá trị của mình cho Search dist

Thêm một phương tiện trong bộ với sự mờ nhạt của ánh sáng - thông sô Max photons, xác định sô photon được thu thập chứ không phải bán kính thu thập, sự khác nhau giữa Search dist và Max photons là ở chỗ khi có giá trị Search dist sô lượng thật các photon được thu thập phụ thuộc vào mật độ photon của bản đổ Khi thiết lập giá trị Max photons sô photon thu thập sẽ không đổi, mà bán kính thu thập sẽ thay đổi Khi dùng kết hỢp các thông sô sẽ tự cạnh tranh với nhau theo nguyên tắc “ ai nhanh hơn” Nêu tạ i điểm của bế mặt sô photon được cho trong Max Photons được thu thập nhanh hơn thì giá trị của bán kínli sẽ bị bỏ qua Nếu trong giới bấn kính cho trước không thu thập đủ số photon đã định việc thu thập sẽ ngừng ]ạ i và giá trị Max Photons bị bỏ qua còn sô photon sẽ được xác định bởi mật độ trong bán kính cho trước bởi Search dist

Trên thực tê thường chỉ sử dụng 1 trong các thông sô đó - Search distance (Max Photons được cho giá trị 0 có nghĩa là Vray sẽ bỏ qua nó) M ặt khác nguyên tắc cạnh tranh có thể được sử dụng để thiết lập cả 2 chê độ làm việc trong sự phụ thuộc vào mật độ photon map Nêu cho giá trị Max photons bằng sô photon thu thập được trong giới hạn Search dist ở vùng có mật

độ photon thấp nhất của bản đổ thì cho vùng có mật độ cao hơn giới hạn Max Photons sẽ làm việc, còn cho vùng có mật độ thấp - giới hạn Search distance sẽ có hiệu lực Điều đó tlẫn tới việc bán kính thu thập photon sẽ thay đổi trong giới hạn của khung cảnh phụ thuộc vào mật độ photon của bản đổ, điều sẽ làm giảm sự dàn trải của các mép bóng đặc biệt là trong vùng có sắc độ trung bình

Mặc dù photon map cho ta kết quả vật lý chình xác về sự phân bố ánh sáng trong khung cảnh, đề đạt được độ chinh xác cao cần có mật độ photon dày, tức là căn có sự phát ra một số lượng photon lớn Tiếc rằng hệ điều hành 32 bit hiện tại của các máy tinh cá nhân hạn chế 2GB cho bộ nhớ và cho các phép tinh ghi vào nó, điều làm giảm nghiêm trọng khả năng sử dụng photon map Khi nào tất cả chúng ta đều làm việc trên hệ điều hành 64 bit với 8Terabyte cho tinh toán,

có thề tất cả Gĩ sẽ tinh bằng Photon Con hiện tại 8 đến 10 triệu phép ghi của photon, phụ thuộc

vào độ phức tạp của khung cảnh, là giới hạn tuyệt đối dung lượng của photon map Một lần nữa trong Vray có sử dụng một giải pháp rất thú vi, cho phép khắc phục hạn chế về bộ nhớ.

Thông số Max density trong bảng VRay: Global Photon map cho phép “ nén” dữ liệu của photon map Việc đó được thực hiện như sau Thay vi ghi toàn bộ thông tin (năng lượng, hướng, tọa độ

- dung lượng cho thông tin của một điềm ỉà 30byte) về một điễm trong bản đò trước hết sẽ tiến hành phân tích các điềm đã được ghi Nếu như gằn tọa độ photon bay qua đã có ghi dữ liệu về photon đã qua đó trước, năng lượng của photon mới chì đơn giản đuỢc cộng thêm vào năng lượng của photon đã được lưu trữ Như thế, năng lượng của photon được ghi “ miễn phi” vào photon map Mức độ gần được xác đinh bởi thông số Max Density NÓ có giá trị càng lớn tlìì bán kinh mà photon map xem sét càng lớn và xác suất tìm thấy photon cũ đã bay qua càng lớn Nếu Max Density = 0, tất cả các photon đều được lưu trũ vào bản đồ: sự cộng giá tri của

photon sẽ không có, tất cả các tọa độ, hướng và năng lư ợn g của mỗi photon đều đư ợc ghi lại

Nếu trong khung cảnh sử dụng đơn vi là mm thì giá tri Max Density = 5 đến 10 là hoàn toàn đủ

đề tình 50 đến 100 triệu photon Van tồn tại một câu hỏi - photon đã bay qua được hiểu là thế nào? Chì có ý nói sự gần về tọa độ hay còn rình đến gần về hướng và năng lượng của photon?

Mức độ nén của photon map không phải là giải pháp tốt nhất cho chất lượng của tíinh ảnh ĐÓ

là do mổi quan hệ qua lại giữa Max Density và Search dist - tăng Max Density không tránh khỏi việc tăng bán kinh thu thập photon, tức là tăng độ mờ nhạt của ánh sáng Ngoài ra, sự cộng photon trong giới hạn Max Density cũng dẫn đến sự mờ nhạt các chi tiết trong chiếu sáng Vì thế trên thực tế người ta cô gắng giảm giá trị của Max Density sao cho vẫn nhận được mật

độ cắn thiết cho photon map

M ột khả năng tuyệt vời nữa của Vray là thuật toán sử lý mép của các vật thể cho photon map

Vì chỉ mới một lượng photon không thể nhận được đường mép của các vật thể hay các vết nối bề mặt rõ ràng và liên tục, VRay đưa ra 2 phương pháp để nhận được mép sắc nét Thứ nhất - Convex hull area estimate, tính gần đúng sự chiêu sáng bề mặt của các mép theo photon gẩn nhất Bản thân tác giả không mặn mà lắm với phương pháp này, song trên thực tê

Convex hull được thừa nhận là làm việc khá tốt Convex hull sẽ làm việc tốt hơn nếu thông

sô Max photons có giá trị khác không

Hinh.02-05d Photon map với thông số Convex hull area estimate đang bật Hãy

hình 02-05b - thiếu độ nhấn ở mép, góc và các vết nôi

so sánh với

Thứ hai - sử dụng direct computation để tính sáng Điều này đạt được bằng cách cho thông

sô Retrace threshold - khoảng cách từ mép, nơi sẽ bắt đầu tính cả Retrace Bounces - sô lượng lẩn bật lên được tính cắn phải bằng giá trị của thông sô Bounces của photon map Phương pháp này đòi hỏi thời gian khá lơn và không phải khi nào cũng cho kết quả tốt Ngoài

ra đôi khi kết quả tính mép vẫn có thể hơi khác về màu sắc so với các phần khác của bề mặt, điều này đòi hỏi phải tinh chỉnh thông sô Retrace Bounces (nhỏ hơn - tối hơn, lớn hơn - sáng hơn) và các phép tính bổ sung, c ả hai phương pháp trên đều được sử dụng khá rộng rãi

Store direct light Cho phép lưu trữ trong photon map thông tin về sự chiêu sáng trực tiếp Trong các thuật ngữ về photon map, sự va chạm đầu tiên của m ỗi photon với bề mặt chính là

sự chiếu sáng trực tiếp về bản chất (đừng nhắm với sự va chạm khuếch tán đắu tiên, cái chính là sự va chạm thứ hai của photon với bề mặt) Thường thì sự nảy bật lên đầu tiên của photon trong các bản đổ không được lưu lạ i để tránh sự lặp lạ i của phép tính chiêu sáng trực tiếp

Hình.02-05e Bản đổ photon với thông số Store direct light được bật Hãy so sánh với hình 02- 05b, được tính không có Store direct light và hình 02-05c, được tính với sự chiếu sáng trực tiếp và photon map

Convert to irradiance map được tạo ra cho việc tính sáng trung gian theo photon map Cho phép tăng tốc độ tính irradiance map sử dụng sự cliuyển đổi tương đương với "sự giúp đỡ" các photon của bản đổ trong vai trò Interp samples ở các vết sáng, còn thông sô Interp samples xác định lượng photon gần điểm cẩn tính dùng cho việc đó

/Ray Adv 1,09.03r I render time: oh Oir 39.7s I Athlon XP 3200 1024MB

I/Ray A d v 1.09.03r I render time: oh Om 16.3s I Athlon XP 3200 1024MB

Hinh.02-05f Photon map có bật thông số Convert to irradiance map Hãy so sánh với hình 02- 05b, được tính không CÓ3 Convert to irradiance map

Hình 02-05h Photon map với Convex hull area estimate - on, Store direct light - on, Convert to irradiance map - on Hãy so sánh với tôi nghĩ rằng các bạn đã biết là cắn so sánh với cái gì)

Để sử dụng hiệu quả photon map (PM)cắn phải chú ý đến những tính chất cơ bản sau của nó

PM không phụ thuộc vào vị trí của camera, vào kích thước của ảnh và vào các xác lập chống răng cưa Điều đó cho phép tính photon map với mật độ cắn thiết chỉ một lần, lưu vào file và

sử dụng nhiều lần không cần tính lại V í dụ, có thể sử dụng cho thiết lập photon map hình ảnh có kích thước (cỡ ảnli) nhỏ với chống răng cưa được xác lập thấp Không cắn tính lại photon map khi thay đổi vị trí của camera và khi thay đổi cỡ ảnh Và cắn phải tính lạ i trong tất cả các thay đổi khác của khung cảnh: tính chất của vật liệu và nguồn sáng, thay đổi về hình học và vị trí của các vật thể - tất cả những gì thay đổi sự chiếu sáng của khung cảnh

Thông sô Search dist và Max photons có thể thay đổi không cắn tính lại photon map Điều

đó cho phép tính photon map với mật độ cần thiết chỉ một lắn, lu ll lạ i vào file, sau đó thay đổi các thông sô trên và tiên hành render với photon map được load từ file Rất tiện lợi cho thiết lập photon map Làm sao điều đó có thể đưực - dễ hiểu, Search dist Và Max photons chỉ xác định lượng photon để tính sáng và không thay đổi photon map

1 SÔ lượng tia photon được cho trong các tính chất của nguổn sáng trong bảngVRay Systems>Lights settings với dấu tick của Generate diffuse và chỉ ra Diffuse subdivs số lượng tối đa tia photon sẽ được xác định bởi bình phương sô subdivs, còn thực sự - bởi các thông số ngưỡng của QMC Đ ể tính photon map trong các tính chất của các vật thể Object settings cũng cần đánh dấu cho Generate GI và Receive Gĩ

2 Photon map chỉ được tính cho các vật liệu Vray Cho các dạng vật liệu khác PM không làm việc.

3 Photon map không làm việc với nguồn sáng SkyLight và HDRĨ Tính sáng với SkyLight và HDRI chỉ có thể được thực bởi irradiance map hoặc direct computation

4 Photon map trong VRay được tạo ra chỉ để tính sự chiếu sáng bởi sự phản xạ nhiều lân của ánh sáng, bắt đau từ lần thứ 2 trở lên Nó không được thiết kê để tính sự bật lên phản xạ đắu tiên, tức là sự chiêu sáng từ sự phản xạ khuếch tán đầu tiên Công tắc để bật photon map cho tính sáng của lắn bật lên đầu tiên có trong bảng VRay: Indirect

Illumination chỉ dành cho mục đích xác lập bản thân photon map

Đáng ngạc nhiên nhưng là thực tê là giá trị Bounces của photon map không ảnh nhiều đến sô lần tương tác của photon với các bề mặt ( và đến dung lượng của photon map) sự phụ thuộc

đó đáng ra là càng mạnh hơn - quãng đường photon đi đƯỢc càng dài, càng có nhiều hiện tượng chúng ta phải xem sét Rất có thể đó là do ảnh hưởng của QMC Sampỉer Thay vào đó, như thực tê cho thấy, thông sô Multiplier cho Secondary bounces trong bảng VRay: Indirect illumination (GI) ảnh hưởng sâu sắc tới lượng hiện tượng đã cô định trong photon map Hai tính chất đó cắn đưực tính đến trong hoạch định về mật độ của photon map

Bật tắt Convex hull area estimate, Store direct light và Convert to irradiance map yêu cầu tính

lạ i photon map

Irradiance Map

E VRay:: Advanced irradiance map parameters

Interpolation type: Least squares fit

3 | 7 Use current pass samples Sample lookup: ] Precalc'd overlapping ^ j [v Randomize samples

Calc, pass interpolation samples: [is : r Check sample visibility

C Add to current map

C Incremental add to current map

Irradiance map has 0 samples Irradiance map takes 0 bytes

(0.0 MB) Browse Save to file Reset irradiance map

On render end

R Don't delete

r~ Auto save: |<None>

r Switch to saved map

Browse

Các thông sô thiết lập cho irradiance map

Interpolation type - khả năng nội suy sự chiếu sáng của các điểm không được tính theo các giá trị chiếu sáng đã tính Trong trường hợp đơn giản nhất sự chiếu sáng của điểm được nội suy theo sự chiếu sáng đã tính của các điểm gắn nhất trong sô lượng được cho bởi Calc Pass interpolation samples, s ư chiêu sáng được tổng hỢp lạ i với hệ các sô cân bằng, phụ thuộc vào khoảng cách và hướng pháp tuyến Có tất cả 4 dạng nội suy (4 phương pháp khác nhau

tính hệ sô cân bằng), trong số đỏ có 3 loại có liên quan đến sự mờ nhạt - Weighted average, Least squares fit, Least squares with Voronoi weights và một loại không có sự mờ nhạt - Delone triangulation Theo mặc đinh VRay dùng Least squares fit, nếu như can loại nội suy không mờ nhạt - loại Delone triangulation sẽ được dùng, nó cung cấp hình ảnh chỉnh xác và rõ ràng hơn Mặt khác các loại nội suy trên yêu cầu tăng subdivs irradiance map, bởi vì khi không có sự mờ nhạt thì nhiễu của hình sẽ không tự được làm mềm đi

Sample lookup - phương pháp chọn những điềm đã tinh sáng cho nội suy của điềm cho trước Chúng có 3 loại, đơn giản nhất là - Nearest, chọn lần lượt tất cả những điềm nằm gần điềm cho trước Thứ hai - Nearest quad-balanced, chia vùng gần điềm ra 4 phần và cố gắng chọn trong mỗi phần một lượng samples như nhau, điều thường dẫn đến việc sử dụng những samples không phải là tốt nhất cho nội suy (quá xa) Phương pháp thứ ba đòi hỏi bước bổ sung đề chuẩn

bi, nhưng làm việc không nhanh hơn các loại khác là mấy - Precalculated overlapping NÓ cần bước chuẩn bi gọi là “ bán kinh ảnh hưởng” cho mõi điềm đã tính Những bán kinh ảnh hưởng

đó sẽ lớn hơn ở chỗ mật độ irradiance map nhỏ và ngƯỢc lại Sau đó khi render, sự chiếu sáng của điễm sẽ chì được nội suy phương pháp này cho kết quả cao nhất

Randomize samples - thông số bổ sung, ảnh hưởng đến việc chọn các điểm trong bước tính ánh sáng direct computation Nếu dấu tick được đánh, sẽ chọn những điềm nằm bất qui tắc với nhau sao cho đáp ứng những tình ngẫu nhiên nhất đinh liên hệ giữa vi tri của chúng NÓ có ảnh hưởng hữu ich tới việc triệt tiêu một số loại răng cưa, cụ thề là moire

Check sample visibility - Khi bật thông số này, sự nội suy sẽ được thực hiện có tinh đến khả năng nhìn thấy của các điềm NÓ cho phép tránh việc thấm ánh sáng qua những mép ngăn mỏng

Trong sách hướng dẫn của Vray có một loạt VI dụ trực quan và trình bày toàn bộ ảnh hưởng của mõi thông số ở trên đến irradiance map và cụ thề là hình ảnh Tôi khuyên là nên xem

Mode - Các chế độ sử cìụng irradiance map khác nhau Bucket có lợi trong render mạng, bởi vì cho mõi bucket irradiance map riêng sẽ được tạo ra Đòi hỏi các bước tinh bổ sung (thời gian) cho các mép buket, một trong các phương pháp tăng tốc độ tình toán - tăng kích thước buket Single frame - bản đồ được tình nhanh hơn đáng kề và ngay lập tức cho cả khung hình nhưng

chì trên một máy tình Các chế độ khác dùng đề sử dụng lại irradiance map đã được tinh khi

thay đổi vi tri của camera (Incremental add to current map) hay thậm chi là dành cho hoạt cảnh (Multiframe incremental) - bản đồ sẽ được tình không toàn bộ mà chì những điềm không đạt tới đưỢc

Không xét đến việc irradiance map kém mềm hơn photon map và thực tế là mọi thay đổi các xác lập hay thông số của khung cảnh đều đòi hỏi tinh lại ir Map, các chi phi có thề giảm thiều bằng các chế độ khác nhau - Mode Irradiance map không cần tính lại khi thay đổi các xác lập

antialiasing và trong thiết lập Color mapping

Về các thiết lập liên quan đến các giá tri ngưỡng cho các thông số chọn điềm - Clr thresh, Nrm.Thresh và Dist thresh, thì bởi vì VRay sử dụng một vài giá tri trừu tượng (Generic units) các giá tri của chúng khá khó liên hệ với các giá tn đo thực tế của ánh sáng, góc pháp tuyến hay khoảng cách, cứu cánh chi là những Irradiance map preset cho render với các mức chất lượng khác nhau Chọn trong danh sách bộ xác lập phù hỢp, có thề sử dụng chúng như xuất phát điềm

đề thiết lập các giá tri ngưỡng của bản thân

Tình đến tất cả những đặc điềm đã nổi ở trên có tliề đưa ra phương pháp tính sáng cho khungcảnh 3D bằng Vray như sau

1 Xây dựng sự chiếu sáng trực tiếp Chọn các dạng và số lượng nguồn sáng sao cho chúng tối đa thỏa mãn điều kiện đặt ra, cụ thề là thỏa mãn các yêu cầu làm trung thực ánh sáng Sau đó thiết lập chì ánh sáng trực tieç bằng việc điều chình các thông số của nguồn sáng,

multiplier, color và những cái khác Ớ bước này các dạng chiếu sáng khác đều tắt Xây dựng đúng ánh sáng trực tiếp là đảm bảo cho render đẹp, bởi vì chính ánh sáng trực tiếp mới là cơ bản và xác đinh

2 Xác lập và tinh photon map rồi lưu vào file

3 xác lập và tinh irradiance map cho first diffuse bounce cùng với photon map được

load từ file cho coBMecTiio secondary bounces Sau đó 1ƯII irradiance map đã tinh vào file.

4 Render cuối với xác lập tinh tế của cân bằng ánh sáng bằng Vray: Color mapping

và chọn mức khử răng cưa cần thiết Trong bước này dùng irradiance map đã tinh từ file

Trong bài tiếp theo VI dụ thiết lập cho tinh sáng một khung cảnh cụ thễ theo sơ đồ đã nêu sẽ được xem sét

VRay Định nghĩa và cách sử dụng

Phẩn 2: Cách sử dụng cụ thể

Ví dụ v ề xác lập ánh sáng cho khung cảnh trong Vray

Trong phần 1 chúng ta đã tìm hiểu nhChig nguyên lý làm việc cơ bản và chức năng của một số thông số xác lập ứong Vray Còn bây giờ hãy cùng xem xét nhíhig điều đó Lftig dụng ừên thực tế như thế nào.

Khung cảnh

Cho các thiết lập tôi chọn một khung cảnh mà các bạn có thể tìm thấy trên Internet tại địa chỉ http://hdrj.cgtechniques.com/~sponza/files Chọn chính khung cảnh đó do 3 nguyên nhân sau Thứ nhất khung cảnh được tạo ra đặc biệt để thử (test) các khả năng của các chương trình render khac nhau và có trình bày tất cả các dạng 3D cơ bản Cũng trẽn ttang web đó

có trình bầy một gallery lớn các hình ảnh đã render của khung cảnh này cho nên có thể so sánh kết quả của mình với nhChig người khác Thứ 2, khung cảnh có một tính chất ữung gian - đó không hẳn là một cảnh nội thất cũng như không phải là một cảnh ngoại thất hoàn toàn Đó là một cái sân ữong nhỏ, được bao bọc kín bởi 4 bức tường Ánh sáng chiếu vào trong từ phía ữên qua một cái “giếng” khá sâu được tạo nên từ các bức tường của ngôi nhà Trong khung cảnh có tầng 2, vùng dưới ban công, và ánh sáng chiếu thẳng vào

đó Thứ 3 là khung cảnh khá lớn, khoảng 40m chiều dài Khung cảnh gốc được tạo ữong Lightwave Trên ữang web cũng có version cùng với vật liêu đã tương thích với 3ds của

nó, và chúng ta sẽ làm việc với nó Trong scan-line Tenderer 3ds max nó ừông như thế này.

Hình 1: Khung cảnh được nhìn th ấy th ế này ưong scan-ỉỉne Tenderer 3ds m a x Thời gian render với AthonXP 3200 - 1 4 giây.

Vật liệu và hình khối.

VRay, dù sao, cũng như những Tenderer khác, có một loạt các yêu cầu về hình học của khung cảnh Hình khối phải “chính xác”, tức là cần phải tuân theo nhũhg đòi hỏi bình thường về dụhg hình đúng Hình khối không đƯỢc chứa những poligon dài, mảnh (dải), còn các v ết nối cần phải không có b ất kỳ khe hở nào s ự tổn tại nhũhg khe hở là nguyên nhân chính đ ể lọt ánh sáng xuyên qua góc (xuất hiện hiện tượng tự sáng ở góc) và v ết nối các bề mặt Tốt nhất nếu như các vật thể riêng biệt là những mô hình riêng biệt Ví dụ, khi xây dựng phòng dạng hộp nên làm bằng 1 vật thể chứ không phải tạo thành từ 6 vật thể hình hộp (box) KM dirtig hình cần sử dụng các hình khối “xây được”, ví dụ như tường trong thế giói thực luôn luôn co

bề dày thì ừong khung cảnh đừng cố gắng dựng nó bằng m ặt không có độ dày Bản thân tôi luôn tránh sử dụng thao tác boolean đ ể tạo các lỗ cửa và cửa sổ bởi vì nó thưdng tạo ra nhCftig lưới poỉỉgon không tối ưu Phương pháp tốt nhất đ ể dựng hình tôi có thể khuyên là làm việc với Editable poly.

VRay không đòi hỏi về hình khối nặng như các chương ừình sử dụng radiosity, tuy nhiên, dỊlhg hình tốt là bảo đảm cho việc tính toán ừên nó nhanh và không lỗi Vì thế kiểm ưa và tinh chĩnh hình của khung cảnh khi cần là việc làm đầu ứên đ ể chuẩn bị cho render.

Việc chọn đơn vị đo cho khung cảnh là khá quan trọng mặc dù không phải là bắt buộc Khi làm việc với VRaỵ tiện nhất là làm việc vái millimetre Đó là ỵẽu cáu của phạm vi đo các giá

trị của VRay, mà việc sử dụng mm sẽ tăng độ chính xác khi làm việc với nó Ví dụ, giá trị nhỏ nhất của thông sổ Max density của photon map là 0.001 trong hệ đo lường đã chọn Nhưng 0.001 của lm và lmm là hoàn toàn khác nhau Tất nhiên độ chính xác cao như vậy của Max density cho photon map là ỊỤ ĨR ỘOTOHHOH KapTbi không xác đáng, nhưng VRay còn có một loạt những thông sổ khác có giới hạn đo cũng dựa trên hệ đơn vị đo như vậy Hệ đơn vị được dùng luôn có thể thay đổi sang hệ khác, ví dụ, bằng công cụ Rescale World Units 3 ds max

Nó chỉ có thể ảnh hưởng mạnh ở chỗ khối lượng lớn công việc tính toán sẽ phải tính lại.

Cũng tương tự cần giữ nguyên tắc tương ứng giữa kích thước của các vật thể ữong khung cảnh và thế giới thực, s ự can thiết của yêu cầu đó bị chỉ định bởi sự sử dụng luật tắt dần cường độ chiếu sáng theo khoảng cách ữong mọi chương ữình render có tính Global Illumination hiện thời.

Vì tôi đã định dùng photon map nên cần xây dựng vật liệu Như ta đã rõ, VRay chỉ tính photon map cho vật liệu VrayMtl Vì thế cẩn phải chuyển đổi các vật liệu Standard 3ds max đã được dùng ữong khung cảnh sang dạng VrayMtl Việc chuyển đổi vật liệu khá dễ, chỉ cần thay đổi dạng vật liệu sang VrayMtl, mô phỏng tính diffuse của vật liệu sẽ được áp vào mục tương ứng Vì một số vật liệu gốc có bump nên chúng sẽ được thiết lập tương tự trong vật liêu mới cũng với giá ừị như vậy.

Dung lượng của khung cảnh là 66 454 poligon, như thế hoàn toàn chấp nhận được Các chỉ số

về số lượng hình học và vật liệu cũng quan ữỌng - chi phí cho chúng là bộ nhớ sẽ không

được dùng cho các mục đích khác tiếp theo, ví dụ - cho photon map Càng nhiều bộ nhớ tổn kém cho hình học và vật liệu thì càng ít bộ nhớ còn lại cho các photon vì Windows không thể quản lý nhiều hơn 2 GB bộ nhớ - đó là tất cả nhũiig thứ truy cập được cho hệ thống và chương trình đang chạy Nếu khung cảnh quá lớn render có thể là hoàn toàn không thực hiện được Hoạch định và tối Ưu kích thước cho khung cảnh cũng là một điều không kém phần quan ữỌng khi chuẩn bị tính toán.

Đ ể hoạch định cần lấy giá ữị gần với 1.5 GB (nếu bạn không bật đồng thời với 3ds max thêm Photoshop, Corel Draw, WinAmp, Word và IE :) Đây là khung cảnh với vật liệu đã được xây dựng xong.

Ánh sáng

Vì bản thân khung cảnh của chúng ta cần có ánh sáng ban ngày, tôi dự định dùng 2 nguồn sáng (NS) Một ừong số chúng mô phỏng mặt ữời cái còn lại - ánh sáng rải rác rộng khắp của vòm trời.

Một NS bất kỳ thỏa mãn 3 điều kiện sau có thể mô phỏng ánh sáng mặt ừời

• Nó không giảm cường độ ánh sáng theo khoảng cách

• Các tia sáng của nó song song với nhau;

• Nó có mặt trước chiếu sáng dạng một phần của mặt phẳng, hình chữ nhật hay hình tròn.

Trong 3 ds max các yêu cầu ữên gần như dẫn đến sự lựa chọn NS Target Direct VrayLight không phù hỢp vì không cung cấp các tia sáng song song (yêu cầu thứ 2) Thậm chí khi tắt Ignore light normal ữong thông số của nó, mặt trước chiếu sáng sẽ có dạng cầu Điều đó sẽ dẫn tới tổn thất các tia photon, tức là tới việc tăng thời gian tính toán vô ích.

Yêu cầu không có sự tắt dần theo khoảng cách mâu thuẫn với nguyên tắc chính xác vật lý vì chúng ta đang xây dựng mặt ữời Trong đồ họa máy tính chỉ có 1 ữong số các phương pháp tắt dần có thể - kết quả của việc thay đổi mật độ dòng năng lượng ánh sáng khi thay đổi diện tích mặt trước chiếu sáng khi phân bố ánh sáng (tăng bán kính hình cầu mặt trước chiếu sáng theo theo thời gian hoặc chỉ đơn giản là theo khoảng cách từ nguồn sáng) Điều đó dẫn đến việc tắt dần theo bình phương khoảng cách, còn sự thay đổi cường độ chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi khoảng cách (bán kính) Nói về mặt ứời thì khoảng cách mà tia sáng đi từ đó tới ữái đất quá lớn so với sự thay đổi bán kính mặt ữước chiếu sáng ữong phạm vi trái đất Vì thế sự thay đổi cường độ chiếu sáng trong phạm vi các khoảng cách ữên ữái đất, cứ cho là hàng trăm

Km hay viên bi 10mm là rất nhỏ Nói một cách khác, quả cầu sáng tỏa ra từ mặt trời tới ữái đất lớn tới cỡ mà bề mặt của nó có thể co là phẳng (hơn nữa với cơ sở lớn hơn rất nhiều so với việc coi bề mặt trái đất là phẳng), sự thay đổi mật độ ánh sáng là không đáng kể còn các tía sáng là song song Và đó chính là sự chính xác vật lý đối với mặt ữời như là một nguồn sáng Các nguồn sáng bình thường của ừái đất - hoàn toàn khác, s ự thay đổi tương đối bán kính quả cầu sáng của chúng lúc nào cũng lớn, nhân thấy được và cần phải tính đến theo qui luật tắt dần theo bình phương khoảng cách.

Xác lập vị trí và độ cao của Target Direct trong khung cảnh được chọn sao cho phần nhìn thấy ữong camera được chiếu sáng đẹp nhất M ặt ữước chiếu sáng chọn là hình chữ nhật (Light Cone>rectangle) để giảm nhẹ sự chiếu tía vào phần đẹp của khung cảnh sao cho thất thoát khi chiếu các tia p h o t o n l à tối thiểu ỊỤÌR o ố T ien ieH H H ero npoeLỊHpoBcLHHíi H a H H T e p e c y io in y io

qacTb cụeHbi THK, MTOỐbl MHHHMH3HpOBHTb nOTepH npH H3Jiy*ieHHH ỘOTOHOB sự tắt dần tất nhiên là chúng ta sẽ bỏ (Decay>Type>None) Chọn loại bóng đổ là VRayShadow với các giá

ữị theo mặc định.

Nguồn sáng thứ 2 cần phải mô tả ánh sáng tỏa xuống từ bầu trời và vì thế nhất định phải là loại không gian (dạng Area) Có thể chọn NS dạng Skylight từ bộ NS của 3ds max, và không tồi nếu như cung với nó dùng một hình ảnh bầu trời phù hỢp vào HDRI Mặt khác nếu tính đến việc photon map không làm việc với Skylight và HDRI thì thay vào đó ta dùng loại NS VrayLight là thích hỢp Tuy thế, phương án dùng Skylight+HDRI hoàn toàn không bị loại bỏ, chỉ đơn giản là tại đây và bây giờ tôi chưa đề cập đến.

Thiết lập VrayLight sao cho nó có dạng chữ nhật tương ứng với kích thước ô ữống phía ữên của sân ừong và đặt nó thấp hơn một chút so với mái v ị ừí như vậy hạn chế tối đa thất thoát photon, còn sự chiếu sáng ngoài mái của ngôi nhà sẽ do VRay Environment đảm nhiệm, s ự tắt dần vẫn để bật - đây không phải là mặt trời.

Store with irradiance map

Smooth surface shadows

Cuối cùng, để thể hiện mẩu sắc của bầu ười ta áp mẩu trắng cho Environment 3ds max.

Hình 03 Khung cảnh với các nguồn sáng và camera.

Kích thước render chúng ta đặt là 640x480, Như thế là hoàn toàn đủ cho mục đích xác lập ánh sáng Sau khỉ xác lập ngay truớc khỉ tiến hành render lẩn cuối nó cẩn đƯỢc thay đổi sang kích thước cần thiết Cũng cần đ ể thông số chống răng cưa (sau đây sẽ viết tắ t là AA) tối thiểu chế độ fixed rate, subdivs=l, có thể còn đ ể thô hơn.

Bây giờ, sau khỉ bố trí ánh sáng, cẩn thiết lập hệ số nhân (Multiplier) cho cường độ của chúng Thao tác này cần thực hiện qua nhiều bước Đầu ứên chỉ để ánh sáng trực tiếp Bây giờ ta sẽ làm việc đó.

Tắt tính GI của VRay và bắt đầu thử với các giá trị cường độ bằng cách chỉ render ánh sáng ữực tiếp và điều chỉnh của NS Cho khung cảnh này tôi dừng lại ở các giá ừị sau: cho Target Direct - 3, cho VRayLight - 5 và màu trắng cho cả hai (255, 255, 255) Khi xác lập cường độ ánh sáng ngay từ ban đầu ta cũng dùng công cụ điều khiển theo luật số mũ trong VRay: Color mapping, loại - HSV Exponential, Dark Multiplier =1.6, Bright multiplier =1, Affect background off.

Hỉnh 04 Khung cảnh với ánh sáng trự c tiế p s ẽ trông n h ư th ế này.

Công cụ điều khiển này hay ở chỗ cho pháp loại đi những ánh sáng thừa ở những chỗ quá sáng Trong khung cảnh này tôi muốn thể hiện cảm giác rực rỡ của ánh sáng ban ngày, do đó

sẽ thừa sáng ở vùng mái khỉ đạt đuực độ sáng cẩn ở các vùng khác, v ấ n để đƯỢc giải quyết bằng công cụ điều khiển theo luật số mũ sự chiếu sáng Nói chung sự cẩn thiết trong kiểm soát các chỗ thừa hoặc thiếu sáng đã nảy sinh do các renderer hiện giờ đều tính giá trị cường

độ theo sự chính xác vật lý, đỉều không phải lúc nào cũng gắng gượtig thực hiện được trong