V-Ray для Autodesk Maya: руководство по визуализации

V-Ray для Autodesk Maya

Руководство по визуализации

Д. А. Чехлов

Москва, 2020

УДК 624.01, 004.9
ББК 30.4с515
Ч56

Чехлов Д. А.
Ч56 
V-Ray для Autodesk Maya. Руководство по визуализации. – М.: ДМК Пресс, 
2020. – 808 с.: ил. 

ISBN 978-5-97060-870-8

В этом руководстве подробно описывается работа в системе визуализации V-Ray 
for Maya. Затрагиваются такие темы, как настройка ядра системы визуализации, 
создание материалов, установка освещения и камер. Приведены практические 
примеры и продемонстрированы современные технологии, используемые в процессе визуализации синтетических изображений. Профессиональные пользователи смогут ознакомиться с форматом данных V-Ray и процессом экспорта 
сцены из Maya в V-Ray Standalone, а также разобраться с ручным развертыванием 
V-Ray.
Издание адресовано в первую очередь специалистам в области разработки 
материалов, освещения и финальной визуализации. CG-художники и технические 
специалисты могут использовать книгу как справочное руководство. Пригодится 
она и начинающим пользователям Autodesk Maya и V-Ray for Maya, которые хотят 
разобраться в возможностях V-Ray и функциях, специфичных для этой системы 
визуализации.

УДК 624.01, 004.9
ББК 30.4с515

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения 
владельцев авторских прав.

 
© Чехлов Д. А., 2020
ISBN 978-5-97060-870-8 
©  Оформление, издание, ДМК Пресс, 2020

Содержание

Введение ............................................................................................................11
От автора ...............................................................................................................11
Благодарности .......................................................................................................12
О чем эта книга .....................................................................................................12
Кому адресована эта книга ..................................................................................13
Требования к оборудованию ...............................................................................14
Требования к программному обеспечению .......................................................15
Форумы, посвященные Autodesk Maya и V-Ray .................................................16
Как читать книгу ...................................................................................................16
Отзывы и пожелания ............................................................................................18
Список опечаток ...................................................................................................18
Скачивание исходного кода .................................................................................18
Нарушение авторских прав..................................................................................19
Краткое введение в компьютерную графику .....................................................19
Основы компьютерной графики и визуализации .........................................20
Системы визуализации ....................................................................................26
История V-Ray и его реализации в 3D-приложениях ....................................32
Новые возможности V-Ray Next Update 1 .......................................................33

Глава 1. Свет и цвет в компьютерной графике ..................................34
1.1. Зрительная система человека .......................................................................34
1.2. Цветовые пространства .................................................................................37
Трехцветные значения .....................................................................................38
Значения X, Y и Z ..............................................................................................40
Стандартный наблюдатель CIE ........................................................................40
Функции согласования цвета ...........................................................................41
1.3. Вычисление XYZ из спектральных данных ..................................................42
Эмиссионный случай .......................................................................................42
Случаи с отражениями и преломлениями......................................................42
1.4. Хроматическая диаграмма CIE xy и цветовое пространство CIE xyY ........42
1.5. Смешивание цветов, указанных в диаграмме цветности CIE xy ...............45
1.6. Определение цветового пространства СIE XYZ ...........................................46
Закон Грассмана ...............................................................................................47
Построение цветового пространства CIE XYZ из данных Райта–Гилда .......48
1.7. Трансформация пространства XYZ в RGB....................................................50
1.8. Общий взгляд на цветовое пространство ACES ...........................................50
1.9. Понятие цветовой модели и пространства RGB ..........................................51
Понятие аддитивных цветов ...........................................................................52
1.10. Краткая история развития цветовой модели RGB .....................................53

 Содержание

1.11. Управление цветом в операционных системах.........................................55
Управление цветом в Microsoft Windows ........................................................56
Управление цветом в Apple macOS .................................................................67
Управление цветом в CentOS Linux ................................................................72
1.12. Управление цветом в приложениях компьютерной графики ..................76
Глубина цвета ....................................................................................................77
1.13. Система управления цветом в Autodesk Maya ...........................................80
Начало работы с MCMS ....................................................................................82
Конфигурация и глобальные настройки MCMS .............................................86
1.14. Управление цветом в V-Ray for Maya .......................................................100
Коррекция цвета и тона в V-Ray for Maya .....................................................102
Трансформация цвета в V-Ray Frame Buffer .................................................105
1.15. Управление цветом в DaVinci Resolve ......................................................107
Цветовое пространство и трансформации цвета .........................................108
Конфигурация LUT в DaVinci Resolve ............................................................111
Примеры конфигурации системы управления цветом в DaVinci  
Resolve .............................................................................................................116
Анализ изображения с помощью инструментов Scopes .............................121
1.16. Управление цветом в NUKE ......................................................................125
1.17. Управление цветом в Adobe Photoshop CC ..............................................131
Работа с Proof Colors .......................................................................................137
1.18. OpenColorIO и Photoshop ...........................................................................140
1.19. Применение калибровочных цветовых шкал ..........................................147

Глава 2. Инструменты визуализации Maya ........................................151

2.1. Выбор набора меню Rendering ....................................................................151
2.2. Глобальные параметры Maya ......................................................................154
2.3. Диалоговое окно Render Settings ................................................................156
Меню диалогового окна Render Settings .......................................................156
Вкладка Common ............................................................................................158
Свиток Image File Output ................................................................................158
Свиток Translator ............................................................................................165
Свиток Animation ...........................................................................................166
Свиток Baking Engine Settings ........................................................................167
Свитки Renderable Cameras и Resolution ......................................................174
Свиток Render View ........................................................................................177
Свиток Scene Assembly ...................................................................................179
Свиток MEL/Python callbacks .........................................................................180
2.4. Редактор материалов Hypershade ...............................................................181
2.5. Редактор Connection Editor ..........................................................................187
2.6. Редактор Node Editor ....................................................................................189
2.7. Окно Render View ..........................................................................................192
2.8. Редактор Color Chooser ................................................................................195
2.9. Редактор Rendering Flags .............................................................................196
2.10. Система Render Setup .................................................................................197
2.11. Рабочие процессы в визуализации ...........................................................201

Содержание  5

Глава 3. Знакомство с V-Ray for Maya ..................................................204
3.1. Реализация V-Ray for Maya ..........................................................................204
3.2. Введение в V-Ray Standalone .......................................................................209
3.3. Специальные автономные утилиты V-Ray .................................................212
Утилита V-Ray Denoiser ..................................................................................214
Утилита VRImage to EXR converter ................................................................216
Утилита Irradiance Map Viewer .......................................................................218
Утилита Lens Analysis Tool .............................................................................219
Печать и съемка калибровочной сетки .........................................................222
Объективы с фиксированным и переменным фокусным расстоянием ....224
Выполнение анализа фотографий с калибровочной сеткой .......................226
Анализ фотоснимков вручную ......................................................................228
Изменение данных профиля объектива .......................................................230
Утилита Test Correction ..................................................................................231
Утилита произвольных коррекций/искажений изображений ....................231
Профиль Full Zoom Lens .................................................................................233
Ограничения утилиты Correction/Distortion Utility .....................................234
Применение профиля к V-Ray Physical Camera в Maya ................................234
Утилита Lens Effects Filter Generator .............................................................237
Утилита Image to tiled multiresolution EXR converter ...................................238
Утилита конвертации геометрии в V-Ray Proxy ..........................................242
Утилита V-Ray Mesh Viewer ............................................................................247
3.4. Рабочий процесс с V-Ray for Maya и V-Ray Frame Buffer ...........................250
V-Ray Frame Buffer ..........................................................................................252
Основная панель инструментов ....................................................................253
Панель быстрого доступа к параметрам ......................................................256
Создание штампов с информацией ..............................................................260
Применение оптических эффектов ..............................................................262
Применение коррекции цвета и управление цветовыми  
пространствами ..............................................................................................267
Применение цветовых пространств и систем управления цветом ............274

Глава 4. Геометрия, выборка и качество изображений ...............280
4.1. Поддерживаемые V-Ray типы геометрии ..................................................280
4.2. Расширенные свойства V-Ray для узла transfrom ......................................287
4.3. Расширенные свойства и тесселяция полигональной геометрии  
в V-Ray .................................................................................................................289
Расширенные атрибуты Subdivision ..............................................................289
Расширенные атрибуты Subdivision and Displacement Quality ...................291
Расширенные атрибуты Displacement Control .............................................293
Расширенные атрибуты OpenSubdiv .............................................................300
4.4. Создание закругленных углов на этапе визуализации .............................304
4.5. Создание идентификатора Object ID ..........................................................306
4.6. Создание пользовательских атрибутов ......................................................307
Пример использования пользовательских атрибутов .................................308
4.7. Использование Local Ray Server ..................................................................309

 Содержание

4.8. Использование радиуса спада тумана (Fog Fade Out Radius) ....................310
Пример использования Fog Fade Out Radius ................................................311
4.9. Переопределение свойств объекта с помощь узла  
VRayObjectProperties ..........................................................................................312
4.10. Создание и загрузка объектов V-Ray Proxy и моделей V-Ray Scene ......318
Формат файла .vrmesh ....................................................................................319
Поддержка формата Alembic .........................................................................319
Подготовка и экспорт геометрии в формат V-Ray Mesh .............................320
Импорт геометрии в формате V-Ray Proxy в сцену .....................................323
Редактирование атрибутов узла VRayMesh ..................................................324
Свиток Basic Parameters .................................................................................325
Свиток Alembic Layers ....................................................................................327
Свиток Animation Parameters .........................................................................327
Свиток Alembic Proxy Paramaters ..................................................................329
Свиток Point Cloud ..........................................................................................330
Свиток Material assignment overrides ............................................................330
Свиток VRayMesh File Info..............................................................................331
4.11. Работа с форматом V-Ray Scene и инструментом V-Ray Scene  
Manager ................................................................................................................332
Для чего необходимо использовать V-Ray Scene? ........................................332
Экспорт сцены в формат V-Ray Scene и импорт с помощью V-Ray  
Scene Manager .................................................................................................334
Импорт материалов из файлов в формате V-Ray Scene ..............................335
Визуализация с помощью V-Ray Standalone ................................................336
Конвертирование в объекты V-Ray Proxy .....................................................336
Редактор V-Ray Scene Manager .......................................................................337
Атрибуты узла VRayScene ..............................................................................338
Применение Maya MASH совместно с V-Ray Proxy и V-Ray Scene ..............342
4.12. Объект VRayPlane .......................................................................................347
4.13. Объект VRayClipper ....................................................................................348
4.14. Визуализация кривых в V-Ray for Maya ....................................................351
4.15. Визуализация NURBS в V-Ray for Maya .....................................................353
4.16. Сглаживание и выборка изображения .....................................................353
Что такое сглаживание изображения (Anti-aliasing)? ..................................354
Свиток Image Sampler .....................................................................................356
Конфигурация V-Ray Progressive Engine .......................................................363
Конфигурация V-Ray Bucket Sampler .............................................................365
Настройка DMC Sampler .................................................................................369
Причины появления DMC Sampler ................................................................370
Определение значений для DMC Sampler .....................................................371
4.17. Оптимизация работы ядра системы визуализации .................................371
Настройки Raycaster .......................................................................................372
Использование возможностей бибилиотеки Intel Embree ..........................374
Расширенные настройки работы ядра V-Ray ...............................................375
Функция отслеживания использования памяти ..........................................377
Переопределение параметров визуализации ..............................................378
4.18. Визуализация с помощью V-Ray GPU .......................................................381

  7

Распределение ресурсов системы для вычислений .....................................383
Настройка V-Ray GPU .....................................................................................386
4.19. Анализ сцены с помощью элемента V-Ray Sample Rate .........................393

Глава 5. Шейдеры V-Ray for Maya .........................................................396

5.1. Материаловедение .......................................................................................396
Примеры с неорганическими материалами ................................................397
Примеры с органическими материалами ....................................................399
5.2. Шейдеры материалов V-Ray ........................................................................400
Специальные атрибуты для шейдеров материалов и текстур ....................400
Шейдер VRayBlendMtl ....................................................................................406
Шейдер VRayMtl2Sided ...................................................................................410
Шейдер VRaySwitchMtl ...................................................................................413
Шейдер VRayBumpMtl ....................................................................................414
Шейдер VRayMtl ..............................................................................................417
Шейдер VRayLightMtl .....................................................................................443
Шейдер VRayCarPaintMtl ................................................................................447
Шейдер VRayFastSSS2 .....................................................................................459
Шейдер VRaySkinMtl .......................................................................................471
Шейдер VRayAlSurface ....................................................................................472
Шейдер VRayMtlWrapper ................................................................................476
Шейдер VRayMeshMaterial .............................................................................478
Шейдер VRayMtlHair3 .....................................................................................481
5.3. Шейдеры текстурных карт V-Ray ................................................................485
Узел определения растровой текстурной карты File ...................................487
Узел позиционирования двумерной текстуры place2dTexture ...................493
Шейдер Occlusion or Dirt Map | VRayDirt .......................................................497
Шейдер Edges Map | VRayEdgesTex.................................................................500
Шейдер Falloff Map | VRayFalloff ....................................................................501
Шейдер Fresnel Map | VRayFresnel .................................................................505
Шейдер Layered Texture | VRayLayeredTexture ..............................................506
Шейдер Multi Sub-Object Map | VRayMultiSubTex .........................................510
Шейдер Ray Switch Map | VRayRaySwitch .......................................................513
Шейдер Triplanar Texture Mapping | VRayTriplanar .......................................515
Работа с текстурными картами в формате Ptex ...........................................518

Глава 6. Камеры и освещение в V-Ray ................................................541

6.1. Основы работы с камерой ...........................................................................541
Подробнее о правиле третей .........................................................................545
6.2. Стандартные камеры Maya ..........................................................................546
Свиток Camera Attributes ...............................................................................550
Свиток Film Back .............................................................................................554
Свиток Environment ........................................................................................560
Свиток Special Effects .....................................................................................562
Свиток Orthographic Views .............................................................................563
6.3. Камеры V-Ray ...............................................................................................564

 Содержание

Добавление дополнительных атрибутов камеры V-Ray ..............................565
Создание переопределений камеры в редакторе Render Settings ..............565
Атрибуты камеры V-Ray. Введение ...............................................................565
Атрибуты камеры V-Ray. V-Ray Physical Camera ..........................................567
Моделирование эффекта глубины резкости и размытия движения ..........579
Атрибуты камеры V-Ray. Camera Settings .....................................................585
Атрибуты камеры V-Ray. Dome Camera .........................................................587
Глобальные атрибуты эффекта размытия движения ...................................588
6.4. Основы работы с освещением ....................................................................590
6.5. Источники света V-Ray ................................................................................595
Источник света V-Ray Rectangle Light ...........................................................596
Источник света V-Ray Dome light ..................................................................607
Узел определения положения текстурной карты окружения  
VRayPlaceEnvTex .............................................................................................613
Моделирование освещения от солнца и небосвода .....................................614
Реализация V-Ray Sun и V-Ray Sky в Maya ....................................................616
Шейдер процедурной текстурной карты окружения V-Ray Sky Texture .....624
Узел изменения положения солнца VRayGeoSun .........................................624
Источник света V-Ray Light Sphere ................................................................626
Источник света V-Ray Light Mesh ..................................................................628
Источник света V-Ray IES Light ......................................................................629
Просмотр IES профилей .................................................................................630
Ключевые атрибуты источника света V-Ray IES Light .................................631
6.6. Инструмент V-Ray Light Lister .....................................................................633
6.7. Глобальное освещение в V-Ray ...................................................................635
Первичные и вторичные отражения .............................................................635
Подходы к формированию глобального освещения ...................................637
Общий взгляд на методы GI...........................................................................639
Параметры методов GI и их настройка ........................................................643
Параметры метода Brute Force GI ..................................................................643
Параметры метода Irradiance Map .................................................................644
Параметры метода Light Cache ......................................................................655
Моделирование эффекта каустики ...............................................................665

Глава 7. Вывод изображения и композитинг ....................................671

7.1. Подготовка сцены к визуализации .............................................................671
Список элементов изображения....................................................................674
Атрибуты .........................................................................................................674
7.2. Формат OpenEXR и управление данными .................................................676
Стандартные изображения и изображения с глубиной пикселей ..............679
Части, изображения, файлы типов Single-Part и Multi-Part ........................680
Заголовки и атрибуты ....................................................................................680
Пространство пикселя, окно отображения и окно данных .........................680
Каналы изображений и количество образцов ..............................................682
Ограничения на количество образцов ..........................................................683
Проекция, координатная система камеры и область экрана ......................683

Содержание  9

Pixel Aspect Ratio .............................................................................................683
Scan Lines .........................................................................................................684
Tiles ..................................................................................................................684
Уровни и режимы уровней ............................................................................685
Значения уровней, размеры уровней и Rounding Mode ..............................686
Координаты прямоугольных областей ..........................................................686
Виды ................................................................................................................687
Реализация OpenEXR в V-Ray и NUKE ...........................................................687
Заголовок ........................................................................................................690
Ограничения на значения атрибутов ...........................................................692
Scan-Line-изображения ..................................................................................692
Прямоугольные области .................................................................................692
Компрессия данных ........................................................................................693
Яркость/цветность изображений ..................................................................694
Тип данных HALF ............................................................................................695
Рекомендации .................................................................................................695
Цвет, альфа-канал и композитинг flat-изображений ..................................698
Теория OpenEXR Deep Samples ......................................................................699
7.3. V-Ray Render Elements и процесс композитинга ......................................708
Подгруппы элементов изображений.............................................................710
Список поддерживаемых элементов изображения .....................................710
Основные элементы и их атрибуты ..............................................................716
Инструменты объединения элементов приложениях  
для композитинга ...........................................................................................717
Базовые элементы изображения ...................................................................720
Базовые элементы компонент изображения ...............................................722
Опорные элементы RAW в композитинге базовых элементов ..................742
Создание групп освещения с помощью элемента Light Select ...................744
Основные атрибуты элемента Light Select ...................................................745
Добавление источников света в связь с элементом Light Select .................747
Общий процесс композитинга ......................................................................748
Элементы для формирования и управления масками ................................750
Создание масок с помощью элемента Cryptomatte .....................................757
Установка Cryptomatte plug-in’s в NUKE и Fusion ........................................761
Элемент изображения Cryptomatte в V-Ray for Maya...................................763
Элементы изображения Z-Depth и Velocity ..................................................767
Элемент Lighting Analisis. Анализ освещения в сцене ................................772
Элемент Denoiser. Удаление шума с изображения ......................................775
Алгоритмы и методы устранения шума .......................................................776
Предлагаемые настройки визуализации ......................................................780
Очистка отдельных элементов изображения ...............................................782
Удаление шума в режиме IPR ........................................................................782

Приожение А. Установка и развертывание V-Ray ..........................783
А.1. Загрузка дистрибутива и подготовка к установке ....................................783
A.2. Установка сервера лицензий Chaos Group .................................................787
A.3. Установка V-Ray for Maya с помощью инсталлятора ...............................789

 Содержание

A.4. Установка V-Ray for Maya из ZIP-архива ....................................................792

Приложение Б. Конфигурация V-Ray ...................................................799
Б.1. Загрузка модуля расширения V-Ray for Maya ............................................799
Б.2. Запуск V-Ray Standalone ..............................................................................799
Б.3. Запуск V-Ray Standalone Render Server .......................................................800

Приложение В. Экосистема V-Ray .........................................................801

Список литературы ......................................................................................803