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VR渲染器在MAX中的应用

 步行d天涯 2019-08-08

今天我们来学习一下VR渲染器在MAX中的应用。VR是一个渲染器,我们首先来看一下,渲染器是做什么用的。

当我们把物体的模型建立起来之后,是要通过渲染把这个效果表现出来的。那么如果想要把这个效果表现的和现实生活中的效果达到一致的话,我们通常要解决3个问题。

第一个是纹理表现,第二个是材质表现,第三个是光照表现。

纹理表现一般的三维软件都能够很好的处理,对于Max而言也是非常不错的,它本身自带的一些程序贴图,以及UVW贴图、UVW展开等等,可以很好的解决纹理表现。但是材质表现与光照表现效果就稍差一些,原因在于渲染器的问题。

我们看一下之前MAX版本使用的渲染器,我们打开渲染设置,在公用里面看到下面有一个指定渲染器,默认的是扫描线渲染器。

这是因为渲染过程中,它是有一条线,从上往下扫下来的,因为渲染太快,截图不是很清晰,所以我示意一下。

这个就叫做扫描线渲染器。扫描线渲染器进行材质表现和光照表现,效果并不是很好。在MAX之前的版本中,默认就是一个扫描器渲染器,后来引进了非常优秀的Mental Ray渲染器。

也就是说安装了MAX,你就不用安装Mental Ray了,直接把Mental Ray内置到里面了。Mental Ray的渲染效果很好,但是也有一些缺点,最主要有两个缺点,一个是Mental Ray的学习可能要难一点,另一个缺点就是在当前主流的效果图、建筑动画里面,它的表现不如Vray这么快速。最后就是Vray当前的用户非常多,大家经常讨论VR的一些技巧,交流心得等等。而Mental Ray的用户相对要少一些,但是不管哪一类渲染器,他们的原理基本都是想通的,学好一个渲染器,有助于学好其他渲染器。

Vray渲染器并不是MAX自带的,需要进行安装,也就是安装完3D之后,在安装一下VR就可以了。那么渲染器具体是如何进行材质表现和光照表现的呢?比如当前我们选择的是扫描器渲染器,它的核心算法是光线跟踪。

光线跟踪是它的核心算法,当我们在公用里面选择了扫描渲染器的时候。

那么Render Elements这里就会出现渲染元素。

还有光线跟踪器,高级照明。

这些都是扫描器渲染器,所给提供的解决方案,比如说,如果选择了扫描器渲染器,那么就可以选择高级照明,高级照明主要提供了光线跟踪和光能传递两个方法,来解决光照表现的问题。

同时呢,它还会有光线跟踪器,用于整体的对光线跟踪进行一个设置。

这就叫做扫描器渲染器,同时呢,它要配合材质和灯光,因为渲染器的作用既然是材质表现和光照表现,那么具体该如何表现呢?你会发现MAX自带的材质。

比如我点类型按钮,选择换个材质,我们会发现。这里会显示标准,这表示这是MAX自带的材质,这里面的材质,我们都可以使用,他们的存在也是为了搭配线扫描渲染器。

同时也可以使用MAX中的灯光,比如光度学等,或者标准灯,标准灯也叫模拟灯,那这样的一个组合,当你使用扫描器渲染器的时候,可以使用这些材质,这些灯光,以及他自带的设定,最终把材质表现和光照表现都表现出来。

同样的道理,如果你选择VR渲染器,那么就可以选择VR的材质,VR的灯光,VR的摄像机。

或者VR的其他一些功能,比如毛发、代理等等。

所以一个渲染器,它都是配套的,不仅仅是他渲染器面板的功能,它还必须搭配材质和灯光。

这个时候,我将扫描渲染器更换成VR渲染器。

我们可以看到,其他的选项卡,都发生了变化,这就是VR的选项卡,包括像渲染元素,也统统都变成了VR的渲染元素。

同时GI设定和设置里面都切换成了VR的渲染参数,

材质这个时候,就可以使用VR的材质了,只有当你改变了渲染器,在这里才会找到VR材质,这些就是VR专用的材质。

并且同时,你也可以使用VR的灯光,那如果刚才你使用扫描器渲染器的时候,再使用VR灯光是无效的。效果是表现不出来的,因为它必须搭配VR渲染器。

同时也可以使用VR的摄像机,所以渲染器都是整套的,并不单纯的只是在面板里改一下就可以了。当然VR的兼容性是非常强的,当你使用VR渲染器的时候,MAX原本自带的这些材质,仍然可以使用。

除了某些特定的材质,比如像光线追踪、建筑材质,这个是跟VR的算法有一些冲突,因为光线跟踪算法和VR的基本算法是有冲突的,所以这些比较特殊的材质,VR是不承认的,那么其他的材质,仍然可以使用。

我们可以看到这里面有VR灯光,仍然还可以使用MAX的光度学灯,MAX的标准灯也就是模拟灯,仍然可以使用,VR是承认这些灯光的。

甚至于包括MAX自带的一些贴图,比如一些程序贴图,或者一些二维贴图,都可以使用,当然仍然要去除掉光线跟踪,因为光线跟踪是有冲突的。

我们在选择VR渲染器的情况下,选择光线跟踪材质,就会出现这样的错误。就因为,它跟当前的渲染器是有冲突的,如果我们改会成扫描器渲染器。

这个时候,效果就恢复正常了。

改为VR呢,就会变成这样一个错误。就是因为它们的算法出现了冲突。

可以说VR是一个兼容性非常好的渲染器。同时呢,它本身有一套完整的渲染方案,什么叫完整的方案呢?因为它提供了VR专用的灯光,VR专用的贴图,VR专用的摄像机等等,为什么说要提供这些东西呢?因为它通过完整的方案,就可以把材质表现和光照表现完美的呈现出来。

如果说扫描线的核心算法是光线跟踪,那么VR的核心算法,简单来说就是自适应细分算法。当然,它最终表现光和材质的时候呢,使用的也是类似于光能传递和反向光线跟踪运算方法,但是它最根本的一个就是自适应细分,这是VR最强大的地方,好,关于VR的简单介绍呢,后续的文章,我们将从VR的光照表现开始,只有我们学习完了VR的光照表现之后,才能更好的学习VR的材质表现。

今天我们来讲解一下当我们点击渲染时,它具体的流程是什么。这是我个人认为比较重要的一个知识点。

我们首先说一下这个图解存在的前提:首次引擎用的是发光图,二次引擎随便选哪个都可以。但是首次引擎必须是发光图。那么它的流程就是以下图片中的这样一个流程。

我来解释一下,首先“投射搜寻光线”,它从摄像机发射搜寻光线,然后“自适应细分判断”,它决定何处采点、何处不采点。接着是“从二级到一级反弹运算”,这一步可能不是很好理解是什么意思,我们通过图解来看一下。

摄像机发射搜寻到方框1,然后反射到方框2.之后蓝色的线条表示二级反弹。这个流程已经讲解过了,大家也都懂了。但是真正运算的时候,摄像机是这样发射搜寻光线的,最后收到的肯定是光源。他找到光源后,其实是从光源判断这个光源有多亮,方框1和方框2分别有多亮,最终知道方框1内点的信息。

所以这个引擎虽然是反向原理,但是最终算亮度的时候肯定要从灯光的地方开始算。所以从二级到一级反弹运算是先算二次反弹再算一级反弹。

自适应细分的时候已经确定了何处采点、何处不采点;那么从二级到一级反弹运算完成之后呢,已经知道了每个采样点的亮度是多少。这样就可以“生成光子贴图并保存在内存里”。接下来开始渲染图像,渲染图像的时候是“调用内存中的光子贴图渲染最终图像”,最后“完成渲染而内存中仍保留调用的光子贴图”。这也就是为什么渲染之后可以点一下保存,就是这个道理。

那我们现在选择一个单帧的,然后选择低质量,来渲染一下。注意二次引擎选择的是“无”。然后点击渲染时,你会看到有一个进程框出现。

这个界面上可以看见prepass,这是预算的意思,表示正在运算。运算完成之后会出Rendering image,这表示已经在渲染图像了。那我们来整理一下刚才这个过程开始运算的时候完成的是哪几步。

在运算的时候进行了前4步,包括“投射搜寻光线”、“自适应细分”、“二级到一级反弹运算”、“生成光子贴图并保存在内存里”。这些过程都在刚才的prepass里进行。之后“调用内存中的光子贴图渲染图像(就是最后把图像擦出来的过程)”,这是rendering image.表示在渲染图像。

那么渲染完成之后,内存中仍然保留调用的光子贴图。也就表示它生成的光子图现在仍然在内存里面,你如果想把它永久保存下来,你就可以点一下保存。如果你不保存,重新调一下数值后又重新渲染一次生成了新的光子贴图,就会把原来内存里的光子贴图替代掉。所要要是不保存的话,再次渲染就会彻底丢失。整个就是这样的一个流程,一定要记住。

下面为大家证明一下到底是不是从二级到一级进行的运算。比如我现在二次引擎选择灯光缓存,为什么选它呢?因为这个引擎还没讲过,大家可以先看一下大致流程。

现在点一下渲染,大家注意进程表上显示的是什么。写的是building light cache,意思是建立灯光缓存结构。

这说明它肯定是先运算二级反弹,然后在运算一级反弹。现在把细分值改小一些,改成300,然后再次进行渲染,还是注意进程框。前提是首次引擎选择发光图,二次引擎是灯光缓存。

再看一下进程,进程框上显示的是building light cache,这个完成之后是prepass,接着是rendering image.

通过上面的演示就已经证明了它的过程肯定是从二级到一级运算。那为什么不选择BF算法来进行演示呢?由于BF算法非常简单,你可以看到他的参数也非常少,当它作为二次引擎的时候,首先它不会产生分裂,也就表示这个细分值没有意义了。

仅仅是反弹次数有意义,所以是一个单光线的运算过程,非常简单。在Vray就直接把它整合到比如prepass里面了。

如果二次引擎渲染选择BF,直接就是prepass了。之所以选择灯光缓存演示的目的就为了让大家看清它是先进行二级反弹,再进行以及反弹的。

最重要的内容还是真个流程,要把这个流程记住,每一步分别都做了些什么。最重要的是前5步,第6步部只是做一个提示:渲染完成之后内存中仍然保留着生成的光子贴图。这篇文章的重点就是渲染的流程是什么。

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