Maya Mental Ray加速渲染的一些小技巧：渲染設(shè)置篇

mr(mental ray)3.12是maya2015集成的最新的OEM版本，這個(gè)版本和之前的版本在渲染機(jī)制與UI上差別很大。
PS：其實(shí)在Maya2014里就已經(jīng)更新成這個(gè)界面，只不過在2015里面更加的成熟與穩(wěn)定了。
在渲染的上舍棄了之前的采樣渲染方式，全新采用了最新的一種叫做統(tǒng)一采樣（Unified Sampling)的技術(shù)，據(jù)官方說明這種技術(shù)在渲染上會(huì)加速很多，據(jù)說VR已經(jīng)采用了這項(xiàng)技術(shù)于自己的渲染中，具體的關(guān)于該技術(shù)的運(yùn)行方式請參考官方的文檔，網(wǎng)上也有不少關(guān)于該技術(shù)的視頻教程，至于UI的變化請參見下圖紅框內(nèi)：

既然渲染采樣已經(jīng)采用了新的技術(shù)，那么之前的品質(zhì)控制選項(xiàng)也得到了相應(yīng)的優(yōu)化，現(xiàn)在的品控基本優(yōu)化為3項(xiàng)，可以在渲染設(shè)置上方的Presets中打開，如下圖：

之前總結(jié)了關(guān)于反射的shader的優(yōu)化，但是沒有關(guān)于帶有折射透明屬性的優(yōu)化調(diào)節(jié)，我想結(jié)合一下渲染設(shè)置面板，來說一下關(guān)于折射透明物體的優(yōu)化，在mr的渲染中，凡是帶有折射透明的物體最好使用mr自身的mia_material_x_passes這樣有幾點(diǎn)好處：
1.mr自身的mia_material_x_passes在調(diào)節(jié)在調(diào)節(jié)透明折射屬性的時(shí)候自身帶有很多預(yù)設(shè)，可以很輕松的創(chuàng)建，而不用像Maya自身shader那樣需要額外連接多余的節(jié)點(diǎn)。

2. mia_material_x_passes自身有很多優(yōu)化前選項(xiàng)，效率不輸甚至更勝M(fèi)aya自身的shader。
3.mia_material_x_passes在mr新的統(tǒng)一采樣的渲染機(jī)制下更為快速和易于控制。
mia_material_x_passes在max的mr當(dāng)中被統(tǒng)一叫做建筑材質(zhì)，在Maya和Max的界面中如下：紅色框內(nèi)為Maya,綠色框內(nèi)為Max。

首先，渲染這種折射透明屬性主要在渲染設(shè)置面板需要用到光線追蹤的選項(xiàng)，主要在渲染模版需要調(diào)節(jié)的就在于這個(gè)選項(xiàng)下，如圖：

那么以上是成品品質(zhì)的各個(gè)參數(shù)的數(shù)值，我們先看一下現(xiàn)在的參數(shù)渲染的時(shí)間和效果：

此場景在默認(rèn)情況下的渲染時(shí)間為45秒（此場景已經(jīng)開啟fg)，那我們來看一下，調(diào)節(jié)參數(shù)后的渲染時(shí)間。

將參數(shù)調(diào)整完的渲染時(shí)間縮短了3秒，其實(shí)不要小看這3秒，只是調(diào)整了這一方面的參數(shù)縮短的3秒鐘在渲染序列的時(shí)候會(huì)有很大的效率提升，雖然畫面有稍許區(qū)別，但是在渲染時(shí)間和畫面之中找到一個(gè)平衡點(diǎn)才是渲染的根本，而不是局限于只追求物理上的精確。那么是不是在降低點(diǎn)參數(shù)就會(huì)更快呢，這是必然的，但是在降低參數(shù)換來的不但是物理上的不準(zhǔn)確，而且在視覺上也不討好，下面就是再次降低參數(shù)換來的結(jié)果。

可以看到雖然渲染時(shí)間快了，但是換來的畫面質(zhì)量和效率并木有取得一個(gè)很好的平衡點(diǎn)，這樣的渲染顯然不是一個(gè)渲染人所需要的。
PS：其實(shí)之前的渲染時(shí)間并不十分準(zhǔn)確，之前的測試我電腦開了很多程序，用了很長時(shí)間。而當(dāng)我重新啟動(dòng)電腦，并且只開啟Maya的時(shí)候，渲染時(shí)間比之前至少要縮短5秒，但是上述測試時(shí)間并不影響相對的速度，也就是說，參數(shù)調(diào)整之后確實(shí)是要比沒調(diào)整之前要快，只不過現(xiàn)在相對應(yīng)的都減少了一些時(shí)間而已。
接下來說完渲染設(shè)置對透明折射shader的影響之后，就要結(jié)合shader自身的優(yōu)化說一下mr的mia_material_x_passes，同樣在透明折射方面也有自己的優(yōu)化。
下面我們看一下mia_material_x_passes在這方面的優(yōu)化，在反射一欄的高級選項(xiàng)里有一項(xiàng)叫做跳過內(nèi)部的反射，默認(rèn)是勾選的。也就是說當(dāng)你使用透明折射屬性后，默認(rèn)是不計(jì)算內(nèi)部的反射，只計(jì)算表面，雖然結(jié)果不是很物理精確，但是在不影響大局的情況下速度會(huì)顯著提升，下面我們看看打開和關(guān)閉這個(gè)選項(xiàng)的渲染結(jié)果，如下圖：

看上去似乎只有時(shí)間上的區(qū)別，并木有什么大的變化，這就是為什么mr會(huì)默認(rèn)打開跳過內(nèi)部反射的原因，但是仔細(xì)看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)如果計(jì)算內(nèi)部反射會(huì)帶來更豐富的反射效果，這只是簡單的球體。如果是項(xiàng)目中很復(fù)雜的形體那么結(jié)果會(huì)更明顯，也會(huì)更漂亮。但是隨之而來的渲染時(shí)間會(huì)相應(yīng)的增加，需要一些權(quán)衡和技術(shù)手段的調(diào)控，如下圖紅圈內(nèi)標(biāo)注：

在渲染面板的fg選項(xiàng)里，還有一點(diǎn)會(huì)影響到折射透明屬性的選項(xiàng)需要說明，就是fg射線也有穿過物體內(nèi)部的選項(xiàng)，但是一般情況下保持默認(rèn)足矣，這個(gè)提升畫質(zhì)的效果并不是特別明顯，只是亮度上的增加和飽和度的變化而已，如下圖：

接下來簡單說一下mr的主要利器fg（Final Gathering ) ，其實(shí)現(xiàn)在大多數(shù)渲染器基本都具備這個(gè)功能，只不過每個(gè)渲染器的這個(gè)功能的名字不一樣，其實(shí)大同小異。關(guān)于fg，我不談太多了，其實(shí)有些東西參數(shù)什么的我也沒有完全掌握明白，大多數(shù)是靠平時(shí)工作的一些經(jīng)驗(yàn)來設(shè)置數(shù)值，真正用的好的，完全理解的，國內(nèi)大神級別人物很多，我現(xiàn)在是肯定沒有達(dá)到的，只能淺談一下這個(gè)功能。其他的參數(shù)不表，單獨(dú)說說fg在相同參數(shù)下的噪點(diǎn)抑制的一個(gè)小小的技巧，fg的采樣模式有4種，默認(rèn)的采樣是Automatic(自動(dòng)方式），如下圖：

這種方式在默認(rèn)的參數(shù)下早點(diǎn)控制是不好的，也就是說fg的采樣如果很低，就算保持默認(rèn)，那么以這種方式計(jì)算，會(huì)有很多噪點(diǎn)，尤其如果場景是半封閉的情況下，此情況更為嚴(yán)重，如下圖：

但是如果保持fg的采樣參數(shù)相同的情況下，調(diào)整一下采樣模式，那就會(huì)大大改善現(xiàn)有的情況，如下圖：

將采樣模式改為動(dòng)畫優(yōu)化模式，噪點(diǎn)大大減少，而且這種模式是為了減少動(dòng)畫閃爍而研發(fā)的，在渲染動(dòng)畫的時(shí)候選擇這一項(xiàng)可以大大減少fg閃爍，而且在渲染序列幀的情況下會(huì)有加速效果。當(dāng)然在避免fg閃爍的方面還要有其他措施相輔助，網(wǎng)上教程很多，這里就不一一闡述了。那么在這一個(gè)模式下不用太多的增加fg采樣就可以達(dá)到比較光滑的效果，只要稍微增加一些，就可以收到不錯(cuò)的平滑效果了。以下是配合mr的窗口入射光渲染得到的結(jié)果：

另外需要說明的是場景中可以單獨(dú)設(shè)置每個(gè)物體不同的fg采樣，這樣打來的好處就是場景中所有物體不用同樣采樣數(shù)，大場景，比如上圖的室內(nèi)就可以單獨(dú)為它設(shè)置高采樣，小物體，比如上面的球體可以單獨(dú)設(shè)置低采樣，這樣極快的加速了渲染，同時(shí)也能保證精度。
如果想為物體單獨(dú)設(shè)置采樣，具體方法是在場景中選擇物體，按鍵盤Ctrl+A調(diào)出物體屬性，并且在Mental Ray下面找到Final Gather Override設(shè)置合理參數(shù)，如下圖：

更新內(nèi)容：
1.fg方面的優(yōu)化，其實(shí)這方面的優(yōu)化分2種。一種是對于靜幀圖像，而另一種是對于動(dòng)畫渲染序列而言的。2種的優(yōu)化既有聯(lián)系也有不同，其實(shí)我要講的可能還沒有深入到最底層，是淺嘗輒止，簡單說一下，也是平時(shí)工作的一些經(jīng)驗(yàn)。可能有一些誤解，但是按照本人現(xiàn)在的認(rèn)知來說也只能到這步，剩下的如何進(jìn)階就要靠我日后努力了。
先說一下關(guān)于靜幀的fg優(yōu)化，其實(shí)fg它是一種模擬光子的一種技術(shù)，并不是真正的GI。由于真正的GI速度和可控性上面很難拿捏，渲染效率上也比較慢，相對來說，在動(dòng)畫渲染上面還是采用fg的情況比較多。其他大制作公司我不了解，所以不敢妄下結(jié)論，所以只討論fg的部分，至于有興趣了解GI的朋友們，網(wǎng)上有很多相關(guān)的教程請自行查找觀看。
先說說fg，我理解的意思就是一種以攝像機(jī)為發(fā)射點(diǎn)的采樣射線，它具備像GI那樣的反彈功能，但是這種反彈的功能只是一種模擬，而不是真正的像GI那樣具有真實(shí)反彈的效果，在現(xiàn)實(shí)世界中，我們經(jīng)常會(huì)看見這種現(xiàn)象，如下圖：

世界上如果只有光線，而沒有反彈，那么世界上物體的暗部將一片死黑，正因?yàn)橛辛斯饩�的反彈，才能有暗部的結(jié)構(gòu) ，那么mr當(dāng)中的fg如何優(yōu)化呢，首先在靜幀的情況，基本的選項(xiàng)都處于渲染設(shè)置的這里，如下圖紅框內(nèi)：

這一選項(xiàng)分別控制fg射線的重新計(jì)算的可控，和存儲(chǔ)fg射線圖片的位置，Rebuild分別為開啟、關(guān)閉、凍結(jié)，這3項(xiàng)在實(shí)際的渲染中起到至關(guān)重要的作用，如下圖：

那么這幾個(gè)選項(xiàng)在何種情況下使用呢，下面就來說一下：
第一種情況，當(dāng)Rebuild為On，也就是打開的時(shí)候，fg是每次都會(huì)在場景中重新計(jì)算，可想而知，這樣是非常費(fèi)時(shí)的，但是在渲染初期我們還沒有達(dá)到想要的效果的時(shí)候最好保持這種狀態(tài)，以低質(zhì)量的渲染品質(zhì)渲染場景，一旦達(dá)到自己比較滿意的結(jié)果之后就要用到下面的情況，也就是第二種。
第二種情況，一旦渲染效果已經(jīng)很滿意了，那就切換Rebuild為Freeze狀態(tài)，然后渲染，這個(gè)時(shí)候會(huì)將你所渲染的FG凍結(jié)以便后續(xù)使用，然后在切換渲染品質(zhì)到成品級別進(jìn)行渲染。因?yàn)槭庆o幀，此時(shí)的的狀態(tài)也可以切換至off進(jìn)行預(yù)渲染，因?yàn)閒g射線是隨著攝像機(jī)的變化兒改變，所以在攝像機(jī)在場景中沒有變換移動(dòng)的情況下，2種情況均可。如果想達(dá)到更為快速的情況，可以將此時(shí)的fg生成貼圖，具體操作是將以下的選項(xiàng)激活，將勾勾上，就可以在你自己設(shè)置的項(xiàng)目工程目錄的renderData\mentalray\finalgMap路徑里生成一種叫做fgmap的貼圖，然后再次渲染成品品質(zhì)，此時(shí)的速度可以自己嘗試對比，會(huì)提升很多，因?yàn)閒g貼圖已經(jīng)計(jì)算，不再重復(fù)計(jì)算。
下面主要再講一下，關(guān)于場景中有透明貼圖物體的優(yōu)化問題。
很多項(xiàng)目都會(huì)用到有透明貼圖的物體，那么很多時(shí)候這樣的物體越多，比如樹木上的樹木，那么渲染的會(huì)越慢。在mr中也不例外，但是mr自身有節(jié)點(diǎn)可以對其的渲染速度進(jìn)行大幅度的優(yōu)化，如果不了解，會(huì)產(chǎn)生mr這個(gè)渲染器太落后了，太慢啦的誤區(qū)，但是如果真正了解了mr，其實(shí)它的速度不比任何一款渲染器慢，大多數(shù)技術(shù)應(yīng)用范圍只取決于人而非渲染器。
那么來看一下一個(gè)簡單的場景，這樣的情況就是用到透明貼圖的場景，如下圖：

那么默認(rèn)的blinn連接節(jié)點(diǎn)方式所用到的渲染時(shí)間如下：
（我將所有shader的反射高光歸0，以保證不同shader在相對公平的情況下渲染，注意這只是測試，不是注重效果的渲染）。

如果按照默認(rèn)連接渲染時(shí)間為55秒。（注意此場景已經(jīng)采用IBL燈光輔助照射并且開啟fg，而且渲染質(zhì)量控制為成品品質(zhì)）。
相對應(yīng)的shader節(jié)點(diǎn)連接如圖：（節(jié)點(diǎn)連接最終的目的是要以最精簡的方式去達(dá)到效果，而不是說誰連的節(jié)點(diǎn)越多越牛）。

此為默認(rèn)連接，我們可以看見默認(rèn)連接的弊端第一是渲染時(shí)間慢，第二我們看見透明貼圖周邊的通道并木有完全摳干凈，如下圖紅框內(nèi)：

當(dāng)然以Maya自身的shader是可以做出很干凈的通道的，稍后，莫急！
下面來看一下mr的自身shader，也是前面提過很多次的mia_material_x_passes，渲染時(shí)間如下圖：

時(shí)間縮短為34秒，這就是以shader為優(yōu)化的結(jié)果，時(shí)間大幅度縮短，再看通道邊緣超級干凈，毫無瑕疵，而且節(jié)點(diǎn)連接也很簡單，如下圖：

之所以通道如此干凈是因?yàn)閙ia_material_x_passes節(jié)點(diǎn)自身具有一種剪切技術(shù)，可以完全將透明部分剪切掉，如下圖：

那么之前說過maya自身的shader如何干凈的扣掉alpha，mr自身提供了節(jié)點(diǎn)為其服務(wù)（可能還有別的方法，但是我用這種），先看一下這種連接的渲染時(shí)間：

渲染時(shí)間雖然不如第二種，但是介于第一種和第二種之間，而且可以連接任意Maya shader，看一下節(jié)點(diǎn)連接：

用第二種和第三種的方法制作的好處不光是透明通道剔除的很干凈，而且fg影像會(huì)顯示你alpha通道的形狀，如下圖：我把shader改成紅色自發(fā)光，并且隱藏面片，看看2者的區(qū)別 ：

可以看見經(jīng)過mr連接后fg更符合alpha通道的形狀。