VRayMtl参数的应用.doc

下面详细讲解一下VRayMtl参数的应用。VRay标准材质（VRayMtl）是最常用的一个材质，VRayMtl是专门配合VRay渲染器使用的材质，因此当使用VRay渲染器时，使用这个材质会比3ds Max标准材质（Standard）在渲染速度和细节质量上高很多。其次，他们有一个重要的区别，就是3ds Max的标准材质（Standard）可以制作假高光（即没有反射现象而只有高光，但是这种现象在真实世界是不可能实现的），而VRay的高光则是和反射的强度息息相关的，在使用VRay渲染器时只有配合VRay 的材质（标准材质或其他VRay材质）是可以产生焦散效果的，而在使用3ds Max的标准材质（Standard）时这种效果是无法产生的。1. Diffuse如图7-18所示为Diffuse参数面板。1.图7-18 Diffuse参数面板（1）Diffuse（过渡色）：材质的过渡色用来决定物体的表面颜色。可以通过加入贴图来代替。（2）Roughness（粗糙度）：表面粗糙度参数，数值越大，材料出现更多的尘埃感。2. Reflection如图7-19所示为Reflection的参数面板。2.图7-19 Reflection参数面板（1）Reflect（反射）：VRay的反射是靠颜色的灰度来控制的，颜色越白反射越强，越黑反射越弱。这里调节出颜色是反射出来的颜色，和反射强度无关。在旁边的通道凹槽中加入贴图同样可以通过贴图控制反射的强弱和反射出的颜色。（2）Hilight glossiness（高光光泽度）：控制材质的高光光泽度大小，当高光光泽度的参数值为0.0时，意味着得到非常模糊的高光效果，为1.0，将关掉光泽度。打开光泽度（glossiness）将会增加场景的渲染时间，默认情况下是Hilight glossiness和Refl. Glossiness是一起关联控制的，可以通过单击旁边的L按钮来解除锁定，从而可以单独调整高光的大小。（3）Refl. glossine（反射模糊）：在物理世界中所有的物体都有反射模糊，只是模糊程度不同，包括蛋糕布料等看似不带有模糊反射效果的物体，其实也同样存在着模糊反射，只是非常微弱。默认的1表示关闭模糊反射，数值越小表示物体更加模糊。单击右边的按钮，同样可以通过贴图的灰度来控制反射模糊的效果。（4）Subdivs（细分）：细分数值用来控制反射模糊的质量。数值越高效果越好，渲染效果越平滑，杂点越少，而较低的数值让模糊区域有明显颗粒感觉，细分的数值越大渲染速度越慢。当Refl. glossiness值为1.0时，这个细分值会失去作用。（5）Use interpolation（使用插补计算）：当勾选插补计算时，VRay能够使用缓存方式的来加快模糊反射的计算。（6）Fresnel reflections （菲涅尔反射）：勾选菲涅尔反射后，反射将具有真实世界的玻璃反射。这意味着当角度在光线和表面法线之间角度值接近0度时，反射将衰减(当光线几乎平行于表面时，反射可见性最大。当光线垂直于表面时几乎没反射发生，反射强度会与物体的入射角度有关系，同时，菲涅尔反射的效果也和 Fresnel IOR（菲涅尔反射率）有关系。当菲涅尔反射率为0和100时 将产生完全反射。当IOR为1的时候，反射失去作用，当IOR从1到0调节时候，反射越来越大，当IOR从1调节到100的时候，反射也越来越大。下面通过一张非常典型的照片来理解菲涅尔在现实中的效果，图中为非常著名的卢浮宫，观看中央的玻璃金字塔，可以非常明显的看到菲涅耳反射效果，正面的玻璃反射较小，是因为它与人眼视线构成的角度较小，入射角较大。右边的玻璃反射非常大，因为它与人眼的视线构成角度很大，也就是入射角小，如图7-20所示。3.图7-20 菲涅尔反射效果（7）Max depth（最大深度）：反射的最大次数。反射次数越多，反射效果越好。数值越大渲染时间也越慢，当选择1的时候会得到比较差的效果。如果调节为5比较慢，可以通过降低 Max depth。加大采样数值的方法，达到速度和质量的平衡。（8）Exit color （退出颜色），当材质的反射达到最大深度的时候就会停止计算反射，这时由于反射次数不够造成的反射区域的颜色就用退出色来代替。默认为黑色，可以调节为其他颜色。下面来看一个小场景的测试效果，这时金属球的测试效果，如图7-21所示，从图中可以看出，金属的基本属性都已经表现出来了。4.图2-21 金属材质测试3. RefractionRefraction的参数面板如图7-22所示。5.图7-22 Refraction参数面板（1）Refract（折射）：和反射的原理一样，越接近白色的颜色，物体透明度越高，进入物体内部产生折射的光线也就越多，越接近纯黑的颜色，物体就越不透明，产生折射的光线也就越少。单击右面的通道凹槽，可以通过贴图的来控制折射的强弱。灰度数值为纯黑色的时候，材质的折射效果将完全消失。（2）Glossiness（折射模糊）：用来调节物体的折射模糊，值越小 模糊程度越明显 当使用默认数值1的时候 材质将不会产生折射模糊效果 单击右面的通道凹槽 可以通过贴图的来控制折射模糊的效果。（3）Subdivs（细分）：用来控制折射模糊的品质 较高的值可以得到比较光滑的效果，同样渲染时间较多， 较低的数值会使模糊区域将有明显的杂点产生。 当Glossiness为1的时候，Subdivs 细分将不会起到任何作用（4）Use interpolation（使用插补计算）：当勾选插补计算时，VRay能够使用类似于Irradiance map(发光贴图)的缓存方式来加快折射模糊的计算，（5）Affect shadows（影响阴影）：这个选项将控制透明物体产生的阴影。勾选后物体将产生真实的阴影。这个选项仅对VRay灯光 或者 VRay阴影类型有用。（6）Affect alpha（影响 alpha通道）：勾选后，将会影响到物体的alpha 通道效果。（7）Ior（折射率）：可以设置物体的折射率。常用的有如图7-23所示。6.图7-23 常用折射率折射率的计算公式如图7-24所示。7.图7-24 折射率的计算公式（8）Max depth （最大深度）：同反射中的最大深度，控制折射的最大次数。（9）Exit color（退出颜色）：当物体的折射次数达到最大次数时就会停止计算折射，这时由于折射次数不够造成的折射区域的颜色就用退出颜色来代替。（10）Fog color（雾颜色）：这个颜色可以控制光线通过透明物体后的深度 就好象和物理世界中的半透明物体一样 这个颜色的值和物体的尺寸有关系 厚的物体颜色需要给淡一点 才能看出效果。（11）Fog multiplier（雾倍增）：控制着雾的浓度 值越小 雾越稀薄 光线穿透物体的能力越强。（12）Fog bias（雾便宜）：控制雾的偏移，较低的数值会使雾向摄像机的方向偏移。下面来看看测试的玻璃材质，如图7-25所示，玻璃的基本属性都已经表现出来了。8.图7-25 玻璃材质测试4. Translucency Translucency的参数如图7-26所示。9.图7-26 Translucency的参数面板（1）Type（类型）：次表面散射（SSS）的类型有3种，一种是hard model（硬质感模式），比如蜡烛；一种是soft model（软质感模式），比如海水；还有一种是hybrid model（RC5中新加入的混合SSS模式）。（2）Back-side color（背部颜色）用来控制 次表面散射的颜色。（3）Thickness（厚度）：用来控制光线在物体内部被追踪的深度 也可以理解为光线光线的最大穿透能力 较大的值 会让 整个物体都被光线穿透 而比较小的值 让物体比较薄的地方产生次表面 散射现象。（4）Scatter coeff （散射系数）：物体内部的散射总量。0.0表示光线在所有方向被物体内部散射，1.0表示光线在一个方向被物体内部散射，而不考虑物体内部的曲面。（5）Fwd bck coeff （前后系数）：控制光线在物体内部的散射方向。0.0表示光线沿着灯光发射的方向向前散射，1.0表示光线沿着灯光发射的方向向后散射，而0.5表示这两个情况各占一半（6）Light mulfiplier（光线穿透能力倍增值）：光线穿透能力倍增值，值越大，散射效果越强。如图7-27所示，这就是典型的SSS散射效果。10.图7-27 SSS散射效果5）Options Options的参数面板如图7-28所示。 11.图7-28 Options面板（1）Trace reflections（追踪反射）：不勾选VRay将不渲染反射效果（2）Trace refractions （追踪折射）：不勾选VRay将不渲染折射效果，（3）Double-sided（双面）：控制VRay材质物体面为双面（4）Reflect on back side （背面反射）：勾选后，强制VRay计算反射物体的背面反射效果Vray深度解析：DMC核心和早期终止机制 发表时间：2009-09-08 Vray是一个典型的以MC分布式光线追踪为核心的渲染器，我们在渲染过程中经常会面对很多不同类型的计算过程，其中很多都离不开MC分布式光线追踪。下面我列出需要调用MC分布式光线追踪过程的特性和子功能块： 1：Fixed类型的图像反走样器（当其取值大于1时，会调用MC分布式过程来对每像素进行反走样。） 2: Adaptive DMC sampler类型的图像反走样器（老版本叫Adaptive QMC sampler，它和fixed类型唯一的区别是带有自适应过程） 3：Vray Mtl材质中的模糊反射和模糊折射特性的计算（当你将Vray Mtl中的Reflection面板或Refraction面板里的Glossy值调为任何小于1的值时，即打开了Glossy effect（模糊特性）计算的过程，这个过程将调用MC分布式过程。） 4：Vray Dirt Map 贴图的计算过程（也就是我们常说的Vray 的AO，这一过程需要调用MC分布式光线追踪来发射大量探测光线去收集每个像素周围的阻塞情况。） 5：Vray面光源的软阴影计算过程（与传统的光线追踪投下的生硬阴影边缘不同，Vray的面光靠MC分布式光线追踪发射的次级光线来摸拟出面光源应有的阴影虚化效果。） 6: Vray的运动模糊特性（运动模糊的计算依靠的是分布式光线追踪算法对时间域的离散计算，所以这个过程完全依赖MC分布式过程。） 7:Vray的摄像机景深特效（景深的实现依靠的是分布式光线追踪对空间距离的离散计算。） 8：IrradianceMap的计算过程 (在IRmap的计算过程中，当通过prepass分析图像并放下采样点后，需要从采样点向周围环境的虚拟半球空间发射分布式光线以探测和收集信息，从而计算出采样点本身像素的最终GI结果，这个过程也就是调用MC分布式光线追踪来完成的，而Hsph subdivs决定的其实就是这个过程中发射半球分布式光线的数量。) 9:Brute force算法计算GI的过程 （Brute force即老版本的QMC GI算法，无论你在Vray间接照明面板的主GI引擎还是次级GI引擎中打开Brute force，都是直接调用MC分布式过程对图像上每一个像素进行GI计算） 根据上表中列出的主要依靠MC分布式过程的特性，我们不难看出MC分布式光线追踪算法在VRay中的主导性地位，那么，请大家至少记住上表中我所提到的这几种情况，因为它们的计算过程都和下面我要讲的这个面板里提供的参数有关，那就是Vray DMC sampler (Vray DMC核心采样管理器)。原来这个面板的名字叫Vray QMC sampler,Vray从1.5版开始更名为DM C，这里很多朋友对此都有不解，到底DMC与QMC的区别在哪里？有没有区别，提及于此，我先为大家理清楚几个概念： 首先，理解一下MC，也就是Monte Carlo（蒙特卡罗），蒙特卡罗其实是一种分布式积分，而蒙特卡罗算法专门用这种积分所产生的分布概率来产生各种模糊数据，其实上表所涉及的特性都是为了解决模糊效果，反走样其实就是为了将图像锯齿模糊化，模糊反折射也是为了产生模糊但有源于真实情况的反折射成像，运动模糊其实就是为了让成像根据运动速度与时间的关系产生出模糊效果，诸如此类。 而什么又是QMC呢？全名是Quasi-Monte Carlo（准蒙特卡罗)，这其实是纯蒙特卡罗算法的一个变种，它缩减了算法取样的范围，QMC所产生的随机样本全部来自于一个低差异数据序列，而不是传统MC的庞大假随机数生成，但事实上，Vray在新版本中已经摒弃了QMC分布式特性，使用一种全新的MC变种算法，也就是接下来我们要说的DMC。 DMC的全称为：Deterministic Monte Carlo （确定性蒙特卡罗），DMC作为MC的一个变种，其区别在于，MC生成用于模糊结果的采样点情况源于一个庞大的随机数据集，即使我们计算的情况或考虑的内容本身根本没有发生改变，但计算的模糊结果每一次都是不一样的。DMC则不同，DMC先依据某种规则考虑计算的重要性和内容的特质，然后事先确定一组数据序列，而样本则产生于这组已确定的数据序列，因此，多次的计算结果是一致的，这有利于动画的计算，以及更好的降低可能带来的噪点情况，DMC和QMC之间的区别在于，这两者选择产生样本的数据序列集不同，考虑规则不同。事实上,QMC只是DMC的一个子集。 OK,我们不需要在这些纯理论定义上浪费太多时间，点明一下就行，我着重要阐述的，是Vray的这个核心DMC，是如何影响上表中这些功能实现的。 先来看看下面这个面板，这就是Vray DMC sampler,Vray的核心 :首先理解，我们常说的分布式光线数量，其实就是分布式光线追踪的samples样本数，这是一个概念。 我们所见到的和分布式光线追踪有关的subdivis参数和样本数的关系是平方关系，也就是说，subdivis值的平方就是分布式光线数量(或样本数量)。 Vray的DMC分布式光线追踪算法最终产生多少samples样本来得到一个模糊结果，取决于三个方面。 一方面取决于每个局部效果或功能块，我们用户指定了多少subdivs值，大家都知道上表中我列出的各个特性其面板里都有subdivis参数，那么这个参数是一个非常重要的基本决定性因素，事实上用户指定的每个功能部分的subdivis最终都要乘以面板中的Global subdivs multiplier这个倍增器。 一方面，还取决于Vray的重要性采样分析，这是一个自适应判断过程，虽然用户为每一个特性指定了subdivis值来确定其应有样本数量，但事实上Vray认为它先要通过一个自适应过程判断一下待计算模糊效果的像素点(shade point)是否是一个重要性采样，这个规则很复杂，我不详细说明，比如暗的像素会比亮的像素需要更少的细节，比如远的会比近的需要更少的模糊细节，诸如此类，这个自适应判断过程的作用是要不要对这个像素使用全部的用户所指定的subdivis数量级别来生成分布式光线样本，如果某像素点实际上是比较远或暗的像素，Vray认为用某个低于用户指定的subdivs值即可，越不重要的像素点就用越低于指定subdivs的值来生成样本。相反，相对重要的就用接近用户指定的subdivis值来产生样本。然而，用户可以指定Vray重要性自适应分析对最终形成样本起改变作用的权重，面板上看到的Adaptive amount值就是这个权重参数，当这个值为1时，Vray将完全参考重要性分析的过程来决定如何优化(其实就是降低)用户指定的subdivs参数对某个像素点的影响，用户给定的subdivs值此时只是个理想状态，几乎完全要被这个重要性自适应判断过程所削减，降低Adaptive amount这个权重，将使这个自适应过程改变用户决定权的情况降低，当降到零时，完全使用用户给定的subdivs值产生某像素点的样本，即理想状态。 最后，我们把经由第一个方面，和第二个方面后最终决定的样本数量叫做Vray分布式额定样本数量。后面它还将受到早期终止机制影响。 最后一个方面，除了受用户指定的subdivis值，以及重要性自适应分析，还受一个机制影响，那就是早期终止机制，在不停产生分布式光线数量样本以计算模糊效果的过程中，Vray会不停判断正在生成的模糊结果其噪点是否已经在承受范围内，如果达到承受范转，或者说达标，那么不管前两个方面所提到的因素最终确定了用多少样本来生成结果，即使目前并未分布够那个确定的样本数量，也立即停止，停止前完成min sapmles参数指定的最小样本生成数量。而这个判断噪点的标准，就是我们看到的面板中的noise threshold参数，这个参数越小，Vray对模糊结果的噪声敏感程度就越高，Vray所能容忍的噪点情况就越小，相反对质量要求就越高，早期终止将越晚出现，甚至完全不出现。反之，noise threshold参数越大，Vray对模糊结果的噪声敏感程度就越低，所能容忍的噪点情况就越大，质量要求越低，早期终止容易越早出现。 说了这么多理论且抽象的东西，为了帮助大家理解，我举个例子： 以模糊反射为例，某Vray材质我设置Reflection glossy为0.65，这时其实就打开了模糊反射的计算，并且下面的subdivs值我给16(默认为8)，换算过来就是应该产生16*16=256条分布式光线，或者说256样本数，即被赋材质的物体表面的每个像素点(shade point)将用256个样本光线来计算其模糊后效果，但这时情况并没这么简单，先分析该shade点是不是应该属于重要性采样，假定这