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V-Ray 렌더 최적화 가장 짧은 시간에 최고의 퀄리티로 렌더할 수 있게 V-Ray를 최적화 하기 위한 심층분석 . - 2013 년 12 월  시작하기 V-Ray 렌더 세팅을 어떻게 최적화해야 가장 짧은 시간 안에 최고의 렌더 퀄리티를 얻을 수 있는지 알아보도록 하겠습니다 .
V-Ray 의 샘플링과 무엇이 이상적인 세팅인지에 대한 의견이 분분합니다 . 대부분의 아티스트들이 Image Sampler(Anti-Aliasing, 또는 AA) Max Subdivs 를 50 이나 100 으로 높게 설정한 후 렌더가 충분히 깔끔해질 때까지 간단히 noise threshold 수치만 낮추는 'Universal V-Ray Settings' 이 V-Ray 를 위한 가장 빠른 최고의 방법이라고 생각하고 사용합니다 . 그러나 감춰진 V-Ray 작동 방식을 조금만 이해하면 가장 최적화 된 시간에 최고 퀄리티의 결과물을 얻을 수 있습니다 . 극단적인 예로 universal settings 보다 3 배에서 13 배 정도까지 빨라질 수 있습니다 . 먼저 V-Ray 샘플링 작동 방식과 어떻게 렌더링 되는지에 대한 기본적인 개념을 다루어 본 후 , 정확하게 어떻게 더 빠르게 더 깔끔하게 렌더를 최적화 할 수 있는지 예제 씬을 가지고 살펴보도록 하겠습니다 . 그런 후 씬에 생길 수 있는 서로 다른 노이즈 소스를 구별할 수 있는 방법을 알아보겠습니다 . 그리고 마지막으로 퀄리티와 속도 사이에서 완벽한 조화를 이룬 렌더를 할 수 있게 씬을 최적화하는 방법을 단계별로 알아보겠습니다 .
만약 이미 기본 개념을 알고 있고 , 단지 접근 방식을 알고 싶다면 아래 내용은 넘어 가시면 됩니다 . RAYTRACING101 렌더가 시작될 때 최종 렌더에서 보일 지오메트리에 대한 정보를 모으기 위해 먼저 씬 안에 있는 카메라로부터 레이가 방출됩니다 . 카메라로부터 시작된 이러한 레이를 Primary Rays( 때때로 Camera Rays 또는 Eye Rays 로 불림 ) 라고 칭하는데 , V-Ray 의 Image Sampler(Anti-Aliasing 또는 AA 로도 불림 ) 에 의해 조절됩니다 .
Primary Ray 가 씬 안의 지오메트리와 만났을 때 Lighting, Shadows, Global Illumination(GI),Reflection, Refraction, Sub-surface Scattering (SSS) 등과 같은 정보를 수집하기 위해 그 만난 지점으로부터 추가적인 레이가 씬의 나머지 부분으로 방출됩니다 . 이러한 추가 레이를 Secondary Rays 라고 부르는데 , V-Ray 의 DMC Sampler 에 의해 조절됩니다 .
 도표 01 단순화 된 레이트레이싱 도표 : Primary Rays 는 카메라로부터 씬 안으로 방출되고 , 지오메트리와 만난 후 씬의 정보를 얻기 위해 여러 Secondary Rays 를 방출합니다 . 이제부터 'Rays' 를 'Samples' 로 칭하겠습니다 . 왜냐면 씬 안의 상황을 파악하기 위한 정보를 모으기 위해 씬의 Sample 을 취하는 게 Ray 의 목적이기 때문입니다 . Rays = Samples
씬 안의 상황을 정확하게 파악하기 위해서는 많은 Primary 와 Secondary Samples 가 필요합니다 . 더 많은 샘플을 취하면 V-Ray 는 더 많은 씬 정보를 얻을 수 있게 됩고 높은 퀄리티 (Noise 가 적은 ) 렌더를 할 수 있게 됩니다 . 아시는 것처럼 Noise 는 정보 부족으로 생기게 됩니다 . 렌더 안의 Noise 는 V-Ray 가 씬 안의 상황을 파악하기 위한 충분한 정보를 얻을 수 없었다는 것을 의미합니다 . 그래서 Noise 를 줄이기 위해서는 더 많은 정보를 V-Ray 에 제공해 줘야 하는데 V-Ray 에 더 많은 정보를 제공하기 위해서는 더 많은 Samples 을 취해야 합니다 . Primary Sampels 양은 주로 Image Sampler 의 Color Threshold 세팅과 Min Subdivs, Max Subdivs 에 의해 조절됩니다 . 씬 안에 방출되는 Secondary Samples 양은 주로 씬 안에 있는 각각의 Lights/ Global Illumination / Materials 의 Subdivs 세팅과 DMC Sampler 의 Noise Threshold(V-Ray for Maya 에서는 Adaptive Threshold) 세팅에 의해 조절됩니다 . 중요 용어 정리 : | Ray = | Sample | | Primary Samples = | 씬 안의 텍스쳐 , 지오메트리와 모션 블러 ( 활성화 됐을 때 ), depth of field( 활성화 됐을 때 ) 를 확인하는 용도로 특화된 V-Ray Image Sampler(Anti-Aliasing 또는 AA 로도 알려짐 ) 에 의해 조절되는 Samples. | | Secondary Samples = | 씬 안의 sub-surface scattering (SSS), 재질의 reflection & refraction, shadows, global illumination (GI), lighting 을 확인하는 용도로 특화된 V-Ray DMC Sampler 에 의해 조절되는 Samples | | Noise = | 정보 부족 | | Subdivs = | 실제 Samples 수의 제곱근 . 즉 , Subdivs 2 = Samples. 예 : 8 Subdivs = 64 Samples (8 2 = 64) | 이 강좌를 통해 가장 짧은 시간에 가장 퀄리티 좋은 렌더 ( 가장 적은 노이즈 양 ) 를 얻기 위한 Primary, Secondary Samples 최적화 방법에 대해 알아 보겠습니다 . SAMPLERATE RENDER ELEMENT 이해하기 SampleRaterender element 는 렌더 최적화를 할 수 있게 도움을 주는 가장 중요한 툴로 Image Sampler (AA) 가 특정 픽셀에 정확하게 무엇을 하는지 보여주는 V-Ray 방식입니다 . 이는 얼마나 많은 Primary Samplers (AA) 가 픽셀에 사용되었는지에 따라 렌더된 각 픽셀에 특정 색상을 부여하는 것으로 SampleRate render element 를 통해 직접 눈으로 확인할 수 있습니다 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 파란 계열의 색은 그 픽셀에 적은 양의 Primary Samples (AA) 가 적용되었음을 의미합니다 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 녹색 계열의 색은 그 픽셀에 중간 양의 Primary Samples (AA) 가 적용되었음을 의미합니다 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 붉은 계열의 색은 그 픽셀에 많은 양의 Primary Samples (AA) 가 적용되었음을 의미합니다 .
 도표 02 SampleRate render element ( 오른쪽 ) 은 렌더 ( 왼쪽 ) 의 특정 픽셀에 얼마나 많은 Primary Samples 가 적용되었는지를 보여줍니다 . 그래서 Image Sampler (AA) 가 1 min 에서 10max Subdivs 로 (1min 과 100max Primary Samples 를 의미 ) 설정된 씬에서는 : <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 파란 픽셀은 1 Primary Sample 이 적용됐음을 의미 <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 녹색 픽셀은 50 Primary Samples 가 적용됐음을 의미 <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 붉은 픽셀은 100 Primary Samples 가 적용됐음을 의미
Image Sampler(AA) 가 1 min 에서 100max Subdivs 로 (1min 과 10000max Primary Samples 를 의미 ) 설정된 씬에서는 : <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 파란 픽셀은 1 Primary Sample 이 적용됐음을 의미 <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 녹색 픽셀은 5000 Primary Samples 가 적용됐음을 의미 <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 붉은 픽셀은 10000 Primary Samples 가 적용됐음을 의미 V-Ray 작동 방식을 이해하기 위한 예제 씬 이 강좌에서는 간단한 면 위에 올려진 몇 개의 구와 다양한 재질 (diffuse, glossy reflection, glossyrefraction, SSS 포함 ), 2 area lights 그리고 HDRI 가 사용된 domelight 로 구성된 간단한 테스트 씬 파일을 사용할 것입니다 . Global Illumination 은 켜져있고 Brute Force + Light Cache 가 설정돼 있습니다 . 씬파일은 여기 에서 다운로드 할 수 있습니다 .
아래의 렌더 세팅으로 베이스라인 렌더를 해 보겠습니다 :
<spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - Image Sampler (AA) 1min & 8max Subdivs 로 설정 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - Lights, GI, Materials 모두 기본 8 Subdivs 로 설정 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - Noise Threshold 기본 0.01 로 설정 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 모든 다른 렌더 세팅은 기본 상태 그대로 놔둠 .
 도표 03 베이스라인 렌더
1min & 8max Subdivs = Image Sampler (AA)
8 Subdivs = 각각의 Lights, GI, Materials. 이제 이 베이스라인 렌더에 정확히 무슨 일이 벌어졌는지 알아보겠습니다 . 렌더 세팅을 통해 우리는 V-Ray 에 지시했습니다 : " 현재 씬의 상황 파악을 하기 위해 픽셀 당 상황에 따라 최대 64 (8 Subdivs) PrimarySamples (AA) 을 취하는 것으로 현재 설정된 noise threshold 에 최대한 근접하게 노이즈를 줄여라 . 그러나 정보를 취한 각각의 Primary Samples 로부터는 각각의 Light, GI, Material 의 상황 파악을 하기 위해 단지 하나의 추가 Secondary Sample 만 취할 수 있다 ." 여기서 여러분들이 아래와 같은 질문을 할 것 같습니다 : " 잠깐 , 각각의 Light, GI, Materials 를 위해 단지 1 개의 Secondary Sample 이라고 ? 우리가 설정한 64 Samples(8 Subdivs) 가 아니고 ?" 이는 상당히 주의해야 되는 부분인데 Lights, GI, Materials 에 64 Samples (8 Subdivs) 를 각각 설정됐더라도 V-Ray 는 내부적으로 이 수치를 씬의 AA Max Samples 수치로 나누게 됩니다 . 그래서 여러분들이 기대했던 것과 같이 light, material 각각에 64 Samples 를 취하는 대신에 각각의 Lights, GI, Materials 는 AA Max 64 Samples (8 Subdivs) 로 나눠진 결과인 1 Secondary Sample 만 취하게 됩니다 . (64 Secondary Samples / 64 PrimarySamples = 1 Secondary Sample).
V-Ray 가 이러한 계산을 하는 이유는 내부적으로 두 샘플러의 균형을 자동으로 맞춰주는 방식으로 설정돼 있기 때문입니다 . 이러한 개념은 씬의 상황을 파악하기 위해 씬에 더 많은 Primary Samples 가 적용되면 그에 비례해서 더 적은 양의 Secondary Samples 가 요구되기 때문입니다 . 하지만 곧 항상 그렇지는 않다는 것을 확인 할 것입니다 . 이러한 Image Sampler 와 DMC Sampler 의 균형은 처음에는 조금 난해할 수 있습니다 . 그러나 꼭 알아야 하는 중요한 것입니다 . 여러분들이 Image Sampler (AA) 세팅을 올릴 때마다 V-Ray 는 내부적으로 DMC Sampler 세팅을 줄여 균형을 맞추려고 합니다 . 추후 V-Ray 가 내부적으로 어떤 공식으로 작동하는지 좀 더 알고자 한다면 제가 만든 DMC Calculator 를 확인해 보세요 . 하지만 지금 당장은 필요하지 않습니다 . 그럼 다시 렌더링으로 돌아가겠습니다 .: V-Ray 는 V-Ray 가 할 수 있는 범위 내에서 최선을 다해 렌더를 마쳤지만 , SampleRate render element 의 붉은 픽셀을 통해 여러분에게 경고하고 있습니다 : " 저는 여러분이 원하는 퀄리티 레벨 (noise threshold) 에 도달하기 위한 현재 씬의 상태 정보를 제대로 파악할 수 없습니다 . 여러분이 각 픽셀마다 허용한 각각의 Light, GI, Material 의 1 Secondary Sample 과 64 Primary Samples 를 가능한 최대로 사용해도 위와 같은 영역에서는 충분한 정보를 제공 받을 수 없었습니다 ." 좀 더 렌더 결과를 살펴보면 - 이미지에 특히 반사와 그림자 부분에 상당한 노이즈가 있는 반면에 지오메트릭 디테일 ( 오브젝트의 에지 ) 은 상당히 깔끔하고 뚜렷한 것을 볼 수 있습니다 . 여기 베이스라인 렌더에서 생긴 이러한 노이즈를 우리가 원하는 퀄리티 레벨 (noise threshold) 까지 줄일 수 있는 두 가지 옵션이 있습니다 : | 옵션 #1 = | AA Max Subdivs 늘림 - V-Ray 가 씬의 상황 파악을 할 수 있게 Primary Samples 를 좀 더 취할 수 있게 하고 Primary Sample 당 취하게 될 각각의 lights/ gi / materilas 의 Secondary Sample 은 기존처럼 하나의 Secondary Sample 을 취하게 둠 . | | 옵션 #2 = | Lights / GI / Materials Subdivs 늘림 - V-Ray 가 Primary Samples 는 기존과 같은 수를 취하게 하고 대신 씬의 상황 파악을 더 잘할 수 있게 각각의 Primary Sample 에 대한 Secondary Samples 를 좀 더 많이 취하게 함 . | 예젠 씬 - 옵션 #1 - AA MAX SUBDIVS 올림 그럼 먼저 주로 대부분의 사람들이 높은 퀄리티 ( 적은 노이즈 ) 렌더를 얻기 위해 사용하는 'Universal V-Ray Settings' 라고 불리는 방식으로 V-Ray 가 노이즈 제거를 위해 필요한 Primary Samples (AA) 를 가능한 많이 취하도록 해 보겠습니다 .
<spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - Image Sampler (AA) 를 1min&100max Subdivs 로 올립니다 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 각각의 Lights, GI, Materials 은 8 Subdivs 으로 그냥 놔둡니다 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - Noise Threshold 를 0.005 로 줄여 V-Ray 에게 우리가 노이즈가 없는 렌더를 원한다고 알립니다 .
 도표 04 옵션 #1 렌더 - AA Max Subdivs 올림
1min & 100max Subdivs = Image Sampler (AA)
8 Subdivs = 각각의 Lights, GI, Materials.
0.005 = Noise Threshold. 이제 이 옵션 #1 렌더에서 정확히 무슨 일이 일어나는지 알아보겠습니다 . 렌더 세팅을 통해 여러분들은 V-Ray 에게 지시합니다 : " 씬의 상황을 파악하고 내가 설정한 noise threshold 에 가능한 가깝게 노이즈를 줄일 수 있게 픽셀 당 필요시 최대 10000 (100 subdivs) Primary Samples(AA) 를 사용할 수 있게 허락한다 . 하지만 각각의 Lights, GI, Materials 상황 파악을 위해 Secondary Sample 은 너가 취한 각각의 Primary Samples 에 대해 딱 하나만 취할 수 있다 ." 다시 한 번 언급하면 각각의 Lights, GI, Materials 가 64 Samples (8 Subivs) 로 설정 돼 있더라도 - V-Ray 는 내부적으로 이 수치를 씬의 AA Max Samples 수치로 나눌 것입니다 . 즉 , 64 Samples 대신 AA Max 10000 Samples (100 Subdivs) 로 나누어져 그 결과로 각각의 Lights, GI, Materials 는 최저치인 단지 1 Secondary Sample 만 취하게 될 것입니다 . (64 Secondary Samples / 10000 PrimarySamples = 1 Secondary Sample).
V-Ray 는 스스로 할 수 있는 한 최선을 다해 렌더를 끝냈다고 거의 파란색으로 뒤덮인 SampleRate render element 를 통해 알려 줄 것입니다 : " 저는 당신이 원하는 퀄리티 레벨 (noise threshold) 에 도달할 수 있게 씬의 상황을 충분히 파악할 수 있었습니다 . 사실 당신이 각각의 픽셀을 위해 각각의 Lights, GI, Materials 의 1 Secondary 와 함께 허락한 10000 Primary Samples 를 모두 사용할 필요 없이 충분한 정보를 얻을 수 있었습니다 ." 옵션 #1 렌더를 살펴보면 베이스라인 렌더에 비해 상당히 노이즈가 개선된 것을 볼 수 있습니다 . 그리고 렌더 시간은 베이스라인 렌더에 비해 9.8 배 긴 11 분 44 초가 증가했습니다 . 하지만 이는 높은 퀄리티를 위해 어쩔 수 없는 게 맞겠죠 ? 이쯤에서 대부분의 사람들은 이게 가장 최선의 결과라고 생각하고 렌더가 끝났다고 합니다 ! 하지만 만약 우리가 앞서 언급한 옵션 #2 를 적용해 보면 어떻게 될까요 ? AA Max Subdivs 를 올리는 대신 Lights / GI / Materials Subdivs 만 증가시키는 것을 택한다면 ? 확인해 보도록 하죠 ... 예제 씬 - 옵션 #2 - LIGHT / GI / MATERIALS SUBDIVS 올림 이번에는 조금 다르게 시도해 보겠습니다 - V-Ray 에게 우리가 최초에 설정했던 것과 같은 수의 Primary Samples 만 취하게 하고 , 대신 좀 더 씬의 상황을 잘 파악할 수 있게 각각의 Primary Sample 에 대한 Secondary Samples 를 더 많이 취할 수 있게 해 주겠습니다 .
<spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - Image Sampler (AA) 를 최초 베이스 라인 렌더 세팅과 같게 1min & 8max Subdivs 로 설정합니다 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - 각각의 Lights, GI, Materials 을 80 Subdivs 까지 올립니다 . <spanbackground-color: rgb(255, 255, 255);">· - Noise Threshold 는 최초 사용했던 베이스라인 렌더의 기본 0.01 로 설정합니다 .
 도표 05 옵션 #2 렌더 - Lights, GI, Materials Subdivs 올림
1min & 8max Subdivs = Image Sampler (AA)
80 Subdivs = 각각의 Lights, GI, Materials.
0.01 = Noise Threshold. 한 번 더 옵션 #2 렌더에서 정확히 무슨 일이 일어나는지 알아보겠습니다 . 렌더 세팅을 통해 여러분들은 V-Ray 에게 지시합니다 : " 씬의 상황을 파악하고 내가 설정한 noise threshold 에 가능한 가깝게 노이즈를 줄일 수 있게 픽셀 당 필요시 최대 64 (8 subdivs) Primary Samples (AA) 를 사용할 수 있게 허락한다 . 그리고 각각의 Lights, GI, Materials 상황 파악을 위해 Secondary Sample 은 너가 취한 각각의 Primary Samples 에 대해 필요시 추가로 최대 100 개까지 취할 수 있다 ." 다시 한 번 살펴보면 각각의 Lights, GI, Materials 가 6400 Samples (80 Subivs) 로 설정 돼 있더라도 - V-Ray 는 내부적으로 이 수치를 씬의 AA Max Samples 수치로 나눌 것입니다 . 즉 , 6400 Samples 대신 AA Max 64 Samples (8 Subdivs) 로 나누어져 그 결과로 각각의 Lights, GI, Materials 는 단지 100 Secondary Sample 만 취하게 될 것입니다 . 6400 Secondary Samples / 64 PrimarySamples = 100 Secondary Sample). V-Ray 는 스스로 할 수 있는 한 최선을 다해 렌더를 끝냈다고 SampleRate render element 를 통해 알려 줄 것입니다 : " 저는 당신이 원하는 퀄리티 레벨 (noise threshold) 에 도달할 수 있게 씬의 상황을 충분히 파악할 수 있었습니다 . 사실 당신이 각각의 픽셀을 위해 허락한 64 Primary Samples 를 대부분의 경우 모두 사용할 필요 없이 충분한 정보를 얻을 수 있었습니다 . 이번에는 각각의 Light, GI, Material 의 100 Secondary Samples 들이 추가적으로 각각의 Primary Sample 에 상당한 정보를 제공해줬습니다 . " 옵션 #2 렌더를 살펴보면 베이스라인 렌더에 비해 상당히 노이즈가 개선된 것을 볼 수 있습니다 . 그리고 렌더 시간은 베이스라인 렌더에 비해 4.5 배 긴 4 분 38 초가 증가했고 기대했던 높은 퀄리티 렌더를 얻을 수 있었습니다 . 이제 슬슬 재미있어지려고 합니다 . 옵션 #1 렌더에 옵션 #2 렌더를 비교해 보면 , 옵션 #2 가 좀 더 깨끗한 렌더 결과를 보이는 것을 확인할 수 있습니다 ! 그리고 또한 옵션 #2 가 옵션 #1 에 비해 2.2 배 빠릅니다 . 옵션 #2 는 5 분 58 초고 옵션 #1 은 13 분 4 초입니다 .
 도표 06 옵션 #1 렌더가 왼쪽이고 , 옵션 #2 렌더가 오른쪽입니다 . 좀 더 노이즈 정도를 잘 보이게 하기 위해 아래쪽에 렌더 결과를 400% 확대했습니다 . 왜 그럴까요 ? 왜 이 씬을 렌더 했을 때 DMC Sampler 세팅 (Lights / GI /Materials Subdivs) 을 올리는 게 Image Sampler (AA) 세팅을 올리는 것보다 깨끗하고 빠른 결과를 보여줄까요 ? 심지어 옵션 #1 의 noise threshold 를 더 낮게 했는데도 불구하고 옵션 #2 에 비해 노이즈가 많이 발생했습니다 . 그 답은 최초에 우리가 베이스라인 렌더에서 발견했던 것에 있습니다 . 최적화 작동 방식 베이스라인 렌더에서 우리는 오브젝트의 에지가 깔끔하고 뚜렷한 반면 , 반사와 그림자 쪽에 주로 노이즈가 존재하는 것을 볼 수 있었습니다 . 처음 우리가 살펴본 걸 기억해 보면 : Primary Samples (AA) 는 지오메트리 , 텍스쳐 , depth of field 와 모션 블러를 계산하는 쪽에 특화돼 있고 반면 Secondary Samples 는 lighting, GI, shadows, materials 등을 계산하는데 특화돼 있습니다 .
즉 , 베이스라인 렌더 케이스는 사실 옵션 #1 로 할지 옵션 #2 로 할지 생각할 필요 조차 없습니다 . 왜 망치로 해야 될 일을 스크루 드라이버로 하나요 ? Image Sampler (AA) 는 이미 지오메트릭 디테일 ( 오브젝트 에지 ) 를 깔끔하고 뚜렷하게 만들어야 할 본인의 일을 끝낸 상태입니다 . 그래서 노이즈를 개선하기 위해 씬에 추가로 한 무더기의 Primary Samples (AA) 를 쏘는 대신에 DMC Sampler (Light / GI / MaterialsSubdivs) 에 추가 샘플을 할당해서 | |
