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V-Ray

V-Ray

V-Ray是德国公司Chaos Group于2003年开发的一款用于 3D 渲染和可视化的软件，其广泛应用于建筑表现、广告、电影、电视的特效、产品设计、制造以及媒体和娱乐等领域。

V-Ray通过准确模拟照明、阴影和纹理，提供了包括分布式渲染、实时渲染和流体动力学模拟等功能，并与3ds Max、Cinema 4D、Houdini、Maya、Nuke、REVIT、Rhino、SketchUp 和 Unreal 协作，用以处理复杂的场景和大型项目。V-Ray具有较高的可操作性，结合场景智慧技术，提前预设参数，简化了操作步骤。

V-Ray 凭借为电影和电视行业提供了光线追踪的写实 CGI，因而获得了科学与技术奖和工程艾美奖的荣誉。

发展历程

2003年，V-Ray for SketchUP发行。2006年10月18日，V-Ray for 3ds Max发行，并支持 3ds Max R9 32- and 64-bit versions。2014年3月10日， V-Ray for Maya 3.0 bate1 更新，首次支持OpenSubdiv网格细分、单通道TIFF和TEX文件等功能。2015年8月7日，V-Ray for Nuke 3.00.00发布，支持在VRay材料预览节点中更改灯光颜色和灯光/相机/几何旋转，还支持了景深渲染功能。

2016年4月13日，V-Ray for Revit 1.0.481发布，修复了渲染时产生Bug，增添分布式渲染功能，同年6月30日， V-Ray for SketchUp 3.0发布，支持多种新型材质和灯光类型，同时，V-Ray for Rhino 3.0发布，建立新UI-V-Ray仪表板，并支持VR场景导出。2017年4月4日，V-Ray 5 Benchmark发布，支持测量CPU和CUDA GPU V-Ray渲染性能，还支持无需管理权限和Internet连接即可运行的单个可执行文件。

2018年4月5日，V-Ray Next for Unreal, beta发布，支持材料、灯光自动转换为UE工作流程的实时等效物，还支持vrsite的原始材料与实时版本的连接，并将其用于光线追踪渲染途径。同年8月9日，V-Ray for Houdini Next Beta1发布，支持在材质分配alembic层次结构中定位单个对象，还支持转换、复制、实例化等。2018年11月1日，V-Ray for Cinema 4D 3.70.01发布，新版本支持Cinema 4DR20，并让Mac Os X实现类似于Windows的安装过程。

功能与服务

V-Ray是一款渲染引擎，支持3ds Max、Cinema 4D、Houdini、Maya、Nuke、REVIT、Rhino、SketchUp 和 Unreal等3D渲染软件。用户界面包括工具栏、资产编辑器、虚拟帧缓冲区、颜色选择器、路径编辑器、菜单栏、实用工具栏、日志窗口等内容。

渲染功能

V-Ray通过使用 CPU、GPU或混合使用CPU、GPU这三种模式来进行文件渲染。渲染功能支持市面上大部分的计算机硬件，并能充分利用多部计算机的基础设施。此外，分布式渲染能把计算机串接起来，加速渲染进程，方便处理4K序列或高分辨率影像。

实时渲染

实时渲染是基于独立的渲染引擎V-Ray GPU for 3ds Max，其利用了 GPU 硬件加速的优势，能与 CPU 同时使用，还能将 CPU 和 GPU 设备组合使用以进行混合渲染。在 V-Ray 6 Hotfix 1 版本中，进行 V-Ray 和 V-Ray GPU 之间的切换会保留初始渲染设置。但当从 V-Ray 切换到 V-Ray GPU 时，Samples 限制值会根据 Bucket 意象 Sampler 的 Max subdivs 值而改变。

V-Ray GPU

可以设置为通过 Oculus Rift 或 HTC Vive 等 VR 头戴式设备查看 IPR 渲染。MAXScript可以辅助用户使用游戏控制器，并实时更新摄像机的位置，而V-Ray GPU会自动更新摄像机位置并刷新跟进渲染进程。

纹理烘焙

纹理烘焙会根据对象在渲染场景中的外观来创建纹理贴图。纹理烘焙工具适用于3ds Max 2021 及更高版本，并且可以与“纹理渲染”工具互换。纹理渲染工具适用与所有 3ds Max 版本。在“输出”卷展栏中，单击“添加”便可打开“添加纹理元素”对话框。用户可以选择要烘焙的地图，单击“添加元素”按钮，将所选元素添加到“输出”（Output）表格中，最后，使用纹理烘焙设置所需场景。此外，用户还可以通过编辑壳体材料参数，并将法线贴图插入V-Ray贴图节点。当烘焙材质的凹凸从30的默认值改为100时，可以更好地匹配原始材质的强度。

渲染蒙版

在渲染蒙版中可以选择要重新渲染图像中的某个部位。此工具会比“渲染区域”更准确，并且有更多的功能可供选择。渲染蒙版可以在“图像采样器（反锯齿）”卷展栏中找到。使用其渲染动画时，可以通过转到“渲染设置”（Render Setup）窗口，在“系统”（System）卷展栏的“设置”（Settings）中，将“上一个”（Previous）参数设置为“清除”（Clear），便可清除先前的渲染CPU缓存。当用户启用 VRayPhysicalCamera 和自动曝光时，应当在初始渲染完成后，选择渲染设置中的“传输到摄像机”选项，然后禁用自动曝光，即可达到曝光恒定的目的。

阴影捕捉器

V-Ray shadow catcher 作为 Matte 对象，不可见于场景使用中，但会显示其阴影参数。在带有阴影的环境贴图顶部或背景上，能够合成的3D对象，适用于真实场景的渲染。在 V-Ray 3.0 中，V-Ray 材质包装器不支持 3ds Max 标准材质。在V-Ray 5中，无光对象会始终显示背景。而在V-Ray 6中，当场景中存在V-Ray Dome灯光时，无光对象将会显示为V-Ray Dome灯光。

可恢复渲染

可恢复渲染指将未完成的渲染从上一个会话中断的地方恢复。当渲染时因外力或其他因素而中断，可恢复渲染技术能帮助用户从中断的位置继续渲染。使用存储桶渲染时，会写入额外的 .vrimg 来临时存储已有数据。当用户恢复渲染时，V-Ray 会读取 .vrimg 文件以确定哪些数据仍需要渲染，并继续计算剩余的存储桶以完成图像。使用渐进式图像采样器进行渲染时，渲染状态将保存到其他可恢复的 .vrprog 文件中，其方式与用于存储桶渲染的 .vrimg 类似。对于渐进式渲染，在帧缓冲区卷展栏中启用自动保存间隔（分钟）（将其设置为高于0），V-Ray 在渲染过程中写出 .vrprog 文件，以防进程意外停止。如果 V-Ray 找到当前帧的 .vrprog 文件或部分完成的 .vrimg 文件，渲染将从中断的地方恢复。如果没有，V-Ray 会启动新的渲染并保存一个断点续传文件。

渲染折射表面

对于几何图形的创建，V-Ray更专注于杯子模型的设计，通过简单的模型套用，便可使用已经构建好的几何模型，无需从头开始创建液体模型。液体几何形状的构建需要与杯子共有相同的轮廓、整体形状和体积。通过选择和克隆必要的内侧多边形来创建流体的主体。封盖后，需要注意顶面拓扑结构，避免拓扑结构过于凌乱而导致折射的扭曲。此外，在液体的表面边缘添加1到2毫米的倒角，在渲染时会在反射和折射角度获得额外的真实感，这就是所有水基介质与玻璃物体相互作用的方式。而当在渲染具有折射表面（如玻璃和水）的场景时，焦散功能会自动添加部分细节，使渲染更接近真实的照片，最后，使用更强的定向光可以获得更清晰明亮的焦散。

V-Ray Tools

V-Ray包含许多独立的工具来协助渲染过程，这些程序不需要 V-Ray 主机应用程序（例如3ds Max、maya 等）同时运行，并且可以从通用提示符（或终端窗口）运行，多程序在操作系统中包含快捷方式，简化操作步骤，方便用户使用。

Benchmark

V-Ray Benchmark 是一款免费的独立渲染速度测试软件，用于测试计算机的渲染速度。其基于以下三种渲染引擎： V-Ray CPU 测试、V-Ray GPU CUDA GPU 和 CPU 测试和V-Ray GPU RTX — RTX GPU 测试，其中包含三个特定的测试场景，来测试不同的 V-Ray 5 渲染引擎速度。在Benchmark中，用户可以查看计算机渲染速度的排名，参考何种硬件搭配可以加速渲染速度，并在一分钟内获得测试结果。其使用的智能评分系统，辅助硬件性能等工具进行计算机性能比较。此外，其操作灵活，能同时或分别测试硬件组合 GPU、CPU。

V-Ray Benchmark还提供更详细的结果与高级搜索结果，提供了关于 CPU 物理核心数、多线程（SMT）/超线程(HyperThreading)、CPU 时钟速度、硬件加速 GPU 计划等信息。高级搜索结果能按照硬件类型、硬件数量，SMT/Hyper-Threading 设置过滤结果，还可以切换 V-Ray GPU CUDA 结果显示纯 GPU 分数或混合渲染分数。

灯光

V-Ray 灯光提供阴影选项，以及辅助照明程序。V-Ray 提供3ds Max 标准灯，还提供了渲染专用灯，如光束灯、圆顶灯等。当使用标准 3ds Max 光源，需要在其“阴影”部分中使用 VRayShadow 类型。V-Ray Light Meter 实用程序能够评估场景中的照明情况，还能适当进行调整与改善照明条件。此外，还能创造出太阳光，原理是将太阳光放置在特定位置作为球形光源，模拟天空中的太阳。

虚拟几何

V-Ray提供了许多工具来创建场景中创建虚拟几何。

元球技术

元球作为一个几何原体，可用于从现有粒子系统中创建光线追踪的等曲面，等曲面在渲染时不会生成实际几何形状。当用户启用颗粒尺寸后，等曲面会应用源粒子系统的颗粒尺寸，未启用时则可以通过改变粒子半径的参数来改变粒子大小。用户还可以控制阈值来控制等值表面与粒子的距离（阈值较低时表面远离颗粒，较高时表面靠近颗粒）。通过调整步长，还可以控制元球表面质量与渲染时间（较低的值会产生更精确的表面，但会延长渲染时间），当元球对象为GI射线时，推荐使用大步长，以减少渲染时间。此外，用户可以改变颗粒表面的程度，通过平滑场颠簸，可以剔除小的杂散颗粒来使表面更为平滑。

可渲染曲线

作为V-Ray渲染节点，能同时渲染maya和3ds Max等3D渲染软件里的曲线文件，曲线直接转换为简单的线条便于渲染，并且无需中间转换为绘画效果或多边形。此外，可渲染曲线里包含应用于曲线的材料库。

曲线贴花

曲线贴花功能可以将一种材料投射到另一种材料之上。曲线贴花窗口包含投影材料库，此窗口能控制贴花在视口中的尺寸、位置以及投影范围，并且，多个曲线贴花可以相互堆叠，用户可以设置其重叠相关参数和位置。需要说明的是，曲线贴花效果仅在渲染时可见。此外，在渲染时，曲线贴花里的位移为几何图形增添了细节，使视口中的对象更为简明，易于操作。位移是基于纹理图像并对其像素值等参数进行更改，实现几何形状的变形。位移不同于传统的凹凸映射，因为它能改变了几何图形上的实际多边形数量，还可以改变其边缘和轮廓。

第三方集成

相机集成

V-Ray for 3ds Max 可与标准 3ds Max 相机配合使用。其可模拟摄影和电影制作过程中所使用的相机，甚至可以模仿失真和眩光等效果。其中，物理摄像头通过使用如光圈值、快门速度和镜头焦距的等效参数来模拟相机，还能使用全景曝光来控制VRayPhysicalCamera中的曝光设置。还有立体3D相机功能，其通过两个虚拟摄像机来设置立体渲染摄像机装备的帮助程序。V-Ray for 3ds Max 中的立体相机控制器可以将两个独立摄像机的位置组合在一起，进行立体渲染。用户还可以使用镜头分析工具，包括相机畸变分析仪和图像校正和扭曲工具，可以模拟相机失真效果，用以创建、预览和编辑 V-Ray 镜头文件。

环境效果

环境效果可以模拟雾、雾霾等介质，生成多种图像效果。效果之一包括卡通风格的 VRayToon，可为特定的对象生成卡通风格的轮廓，还有可以模拟雾、大气尘埃等介质的环境雾效果。还包括鸟瞰图功能，可以模拟空中透视效果，类似于模拟地球大气层从远处观察物体的结果，与雾或雾霾接近。环境效果还提供了球体淡入淡出部件，通过此部件，可以将大气中的小部分场景提取出来并渲染其他场景。此外，还有体积网格功能，在网格中用于创建CPU缓存格式的体积效果。

材质库

V-Ray中有许多不同的材质可使用。材质的外观可以模拟塑料或金属的表面特性，甚至可以模拟半透明物体、次表面材料（如皮肤）和发光物体的特征。此外，V-Ray 提供多种材质处理工具。其中，烘焙矢量置换工具在实用材质与纹理烘焙一起使用时，为矢量置换生成置换贴图。当贴图与矢量置换一起使用时，该贴图会将基本几何体转换为目标几何体。并且，矢量位移与标准位移不同，标准位移仅从低多边形基底表面沿正负方向位移，而矢量位移可在3个坐标轴上发生位移。此外V-Ray ParticleColor插件可为粒子组成的圆球表面的着色，甚至可以添加到任意的粒子流事件中。从 V-Ray 5.0 开始，V-Ray HairMtl 不再显示在 UI 页面中，因此不能在 V-Ray 5.0 的材质编辑器或 MaxScript 中使用，当升级为VRayHairNextMtl时，才可以用于项目的制作。

所获荣誉

2017年2月11日周六，学院奖的科学与技术颁奖委员为V-Ray创始人Vlado颁发奥斯卡科学与技术奖，认可了 V-Ray 的写实 CGI 技术对于影视行业的贡献。“V-Ray 是一款高效率地实现了光线追踪和全局照明的产品，支持了非常非常广泛的工作流程。它行业接受度非常之高，为推动整个电影行业采用全光线追踪渲染技术起到了推波助澜的作用。” 评委们如是说。

2021年11月22日， V-Ray 获得第 73 届工程艾美奖。V-Ray创始人Vlado在颁奖典礼上表达感谢：“我感谢所有将 V-Ray 作为其流程一部分的工作室，以及所有在幕后努力工作以使其变得更好的开发人员。”

影响评价

自 2003 年以来，V-Ray 应用于多影视作品的制作，包括《权力的游戏》《怪奇物语》和《星际迷航：发现号》等，V-Ray 可以优化处理大型场景的制作，还可用于渲染数字环境等方面，因此，V-Ray被多个著名工作室如Digital Domain、Zoic Studios、Scanline VFX、FuseFX、Mackevision 作推崇。

此外，V-Ray还得到了许多影视界专家的认可。“V-Ray 便捷且可靠，可以处理任何你‘丢’给它的东西”，Knut Ramstad, Nordic 建筑事务所的可视化总监评价道。Epic Games的技术产品经理Pierre-Felix Breton也对V-Ray表示赞扬：“V-Ray渲染十分接近现实世界，并且其简约的工作流程非常方便客户使用。V-Ray场景与虚幻引擎也十分匹配，并且做到了无人超越的地步。”此外，视觉特效大师 Bryan Grill也对其给予了肯定：“V-Ray作为我们的主要的渲染工具之一，非常重要的一点是它能同时处理多个项目。除此之外，它还能将建筑倒塌、地面破裂等效果渲染到街对面的建筑物、汽车或其他车辆上。并且它支持多个项目同时放到场景中，并同时渲染、输出图层，最终合成渲染元素，这是V-Ray最大的优点。”