Rendering Vray: Come Eliminare Macchie e Imperfezioni

Che si tratti di rendering di interni o esterni, le famigerate “macchie nel render” sono un avversario che tutti prima o poi abbiamo dovuto affrontare almeno una volta nella vita.

Uscire vincitori da un combattimento contro le macchie non è affatto semplice, specialmente se le macchie compaiono all'improvviso come spettri senza un'apparente ragione.

In questo post condividerò con voi quello che questi anni di esperienza mi hanno insegnato riguardo alle macchie nel rendering, soprattutto su come riconoscerne il tipo, capirne la causa e – infine – eliminarle.

Strane macchie nel render

Tutti i motori di render (Cinema4D e Vray inclusi) producono macchie di vario genere sull'immagine, in particolare nelle prime fasi di produzione, quando i settaggi di render sono ancora bassi, quando non sono stati ancora applicati i materiali, o quando il modello è stato appena importato da altri software in ambiente Cinema4D e renderizzato con Vray senza prima passare dalla fase di ottimizzazione.

Per eliminare queste macchie spesso non basta alzare i settaggi di render di Vray, perché alcune di queste macchie non sono causate dai settaggi di render, ma da altre cose, ad esempio anomalie del modello, normali invertite, oggetti non ottimizzati, parametri di materiali e luci.

La prima cosa da fare quindi è capire davanti a quale specie di macchia o disturbo ci troviamo.

Tipi di macchie e cause

Capire se una macchia o un disturbo è causato dai settaggi di render o da qualcos'altro non è difficile. Tutti i tipi di disturbo che possono comparire sull'immagine possono essere sostanzialmente divisi in due grandi famiglie: a macchie (“splotchy”) e granulosi (“grainy”).

Le due famiglie di disturbi prodotti da Vray: GRANULOSI e A MACCHIE

SPLOTCHY

Le tipiche macchie scure sulle pareti e negli spigoli del modello 3D possono essere causate da settaggi di rendering bassi o da anomalie del modello.

1. Settaggi di render bassi

Tutti sappiamo che settaggi di rendering bassi producono macchie e disturbi sull'immagine: è il prezzo da pagare per avere tempi di rendering brevi nelle prime fasi di produzione. Non tutti però sanno su quali settaggi agire per eliminare le macchie, specialmente se si è alle prime armi.

Io stesso quando ho iniziato a lavorare con Cinema4D avevo molti problemi di questo tipo, e pubblicare le mie immagini sui forum chiedendo consigli agli utenti più esperti a volte mi ha aiutato, a volte ha confuso ancora di più le mie idee.

Le macchie sono spesso definite artefatti e sono molto più visibili nelle zone illuminate solo da luce indiretta, zone in cui la luce diretta non riesce ad arrivare.
I parametri cruciali che attenuano le macchie di questo tipo sono contenuti nel tab Indirect Illumination (GI):




In questa tabella, sono riportati i valori bassi (LOW) che aumentano la probabilità di vedere macchie del render, e i valori alti (HIGH) che aiutano a eliminare le macchie, a costo di avere tempi di render più lunghi.

In queste immagini i settaggi di render di Vray corrispondono esattamente ai valori riportati nella tabella, e il modello 3D è illuminato solo con luce indiretta (quella prodotta dal Background Environment). Come dimostra questo esempio, alzando i settaggi questi artefatti scompaiono quasi del tutto.

LOW:

Un interno renderizzato con settaggi di render di Vray bassi.

HIGH:

Lo stesso modello renderizzato con settaggi di render di Vray alti.

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2. Anomalie del modello

Le macchie in fase di rendering possono essere prodotte non solo dai settaggi di render ma anche da anomalie del modello, e in particolare le cause possono essere:

2.1 Tag Phong applicati in maniera sbagliata

Il Tag Phong serve ad ammorbidire l'aspetto di un modello curvo senza modificare il numero dei suoi poligoni. L'angolo del Phong però va controllato con cura e spesso inserire un valore troppo alto, o addirittura non attivare l'opzione Limite Angolo, può portare a risultati anomali, specialmente se poi a quell'oggetto viene applicato un materiale con riflessione attivata.

Le anomalie prodotte da un cattivo controllo del tag Phong.

Non esiste un angolo universale adatto a tutti i casi, ma a volte diminuire l'angolo a 60° o 30° può aiutare. L'unico modo per capire quale sia l'angolo adatto è fare una prova, e fortunatamente l'effetto del Phong è visibile anche nell'editor e non solo in fase di rendering.

2.2 Normali invertite

Ogni poligono di un oggetto 3D ha una normale, ovvero un “verso” di orientamento, fondamentale in fase di modellazione ma determinante anche in fase di rendering.

Se selezionato, un poligono ci rivela il verso della sua normale tramite due colori: arancione significa verso positivo, azzurro significa verso negativo.

I poligoni di una sfera selezionati: i poligoni azzurri hanno normali invertite.

A volte però non è così facile identificare il colore di un poligono selezionato, specialmente in una fase avanzata del progetto in cui sono stati già applicati i materiali e le texture. È possibile però migliorare la visibilità delle normali, selezionando dal menu della viewport: Opzioni > Normali.

In questo modo, oltre al colore, sui poligoni selezionati verrà mostrato anche un piccolo segno bianco che indica il verso positivo della normale.

Il comando Normali attiva la visualizzazione migliorata delle normali.

Controllare sempre l'orientamento delle normali di un modello 3D è una delle operazioni più importanti della fase di ottimizzazione. Soprattutto quando si tratta di un modello realizzato con un altro software (Rhinoceros, 3DStudioMAX, Autocad, Archicad, etc.), ci sono buone probabilità che, una volta importato in ambiente Cinema4D per la fase di rendering, alcune normali siano invertite. Tutte le normali dovrebbero essere sempre orientate positivamente rispetto alla Camera.

Per correggere il verso delle normali basta selezionare i poligoni con normale invertita e andare dal menu principale su Mesh > Normali > Inverti Normali. Se le normali invertite sono molte e distribuite casualmente sull'oggetto, è possibile anche selezionare TUTTI i poligoni (sia quelli invertiti che gli altri) e invece di Inverti Normali selezionare “Allinea Normali” (purtroppo quest'ultimo comando non sempre va a buon fine).

Controllare il verso delle normali è importante non solo in fase di modellazione ma anche in fase di rendering: questo esempio dimostra come le normali invertite siano evidenti anche nel rendering finale.

Gli effetti delle normali invertite in fase di rendering.

Sugli oggetti a cui sono applicati materiali riflettenti, gli effetti delle normali invertite sono devastanti. Un materiale vetro ad esempio, se applicato ad un oggetto che ha un gruppo di poligoni con normali invertite (rispetto allo sguardo della Camera), produce una riflessione anomala rispetto al valore inserito nei parametri, rispetto quindi a quella che ci aspetteremmo.

Un oggetto di vetro: le normali sono tutte nello stesso verso (positivo).

Lo stesso oggetto con alcune normali invertite: il risultato è disastroso.

Questo è il motivo per cui a volte i vetri dei nostri progetti ci sembrano a specchio anche se abbiamo impostato la riflessione a livelli bassissimi.

2.3 Superfici duplicate o sovrapposte

Quando si lavora ad un progetto molto complesso e delicato, aumenta la probabilità di commettere degli errori di distrazione nella fase di modellazione 3D, e può capitare in quei casi di ritrovarsi in fase di rendering con superfici duplicate o sovrapposte. La stessa cosa può capitare se il modello 3D è importato da altri software, in cui la possibilità di spegnere e accendere gli oggetti prima dell'esportazione può portare a questo problema.

Come per gli altri artefatti, gli effetti dalla sovrapposizione di superfici sono molto più evidenti in scene illuminate con sola illuminazione indiretta (in questo esempio, quella del Physical Sky).

Le macchie prodotte da superfici sovrapposte: ogni sfera è in realtà il risultato di due sfere uguali una sopra l'altra.

Esiste un'opzione nei settaggi di rendering di Vray che può proteggerci dal rischio di vedere in fase di render le anomalie prodotte dalla sovrapposizione delle superfici: si chiama Secondary Rays Bias, si trova nei settaggi di render di Vray, nel tab Options e va modificato da 0 a 0.002.

Modificando Secondary Rays Bias a 0.002 le macchie spariscono.

Nel prossimo esempio, la luce diretta del Physical Sun rende meno visibili le macchie sulla parte in luce delle sfere, ma nella parte in ombra sono ancora visibili tracce delle macchie.

Le macchie sono attenuate dalla luce diretta del Physical Sun ma comunque visibili nelle parti in ombra.

Dopo aver modificato Secondary Rays Bias le macchie sono sparite anche dalle parti in ombra.

Il risultato con Secondary Rays Bias modificato a 0.002.

Il Secondary Rays Bias nasconde la presenza di superfici sovrapposte o duplicate, ma il problema andrebbe sempre risolto alla radice, cancellando una delle superfici duplicate. Questo perché in presenza di luci area il problema delle macchie non viene risolto e sulla doppia superficie compare una grana che non scompare finché non viene cancellata una delle due superfici.

Il Secondary Rays Bias non risolve il problema alla radice, e in presenza di luci AREA risulta inefficace.

Inoltre, se in fase di illuminazione (fatta eccezione per l'esempio delle luci area appena descritto) le superfici non creano più le macchie, in fase di texturing le immagini usate come texture verranno sovrapposte e il motore di render potrebbe entrare in crisi, non sapendo a quale delle due dare la priorità, creando quindi anomalie nell'immagine finale.

2.4 Disconnessione di poligoni appartenenti ad uno stesso oggetto

Quando un modello 3D appare elencato con un unico nome nella finestra degli oggetti, potremmo pensare che si tratti, appunto, di un unico oggetto. In realtà quell'oggetto potrebbe avere superfici che sono disconnesse dal suo corpo, e che quindi creano delle anomalie in fase di render, specialmente se a quell'oggetto è applicato un Tag Phong.

Le anomalie create dalla mancata ottimizzazione dei poligoni.

Risolvere il problema è abbastanza semplice, basta selezionare TUTTI i poligoni dell'oggetto e dal menu principale cliccare su Mesh > Comandi > Ottimizza.

L'ottimizzazione andrebbe sempre applicata ai modelli 3D prima di arrivare alla fase di rendering, in particolar modo a quelli scaricati o importati da altri software. Fate attenzione: l'ottimizzazione non va a buon fine se sono selezionati solo alcuni dei poligoni dell'oggetto.

2.5 Poligoni non triangolati

Un'altra anomalia visibile già in editor durante la fase di modellazione 3D è la mancanza di triangolazione di alcuni poligoni. Se notate delle sfumature strane sulle superfici curve dei modelli, spesso è sufficiente triangolare quelle superfici per risolvere il problema.

Le anomalie create dalla mancata triangolazione dei poligoni.

L'anomalia deriva dal fatto che quel poligono è un quadrangolo con uno dei 4 vertici non complanare agli altri 3.

GRAINY

Quando vedete comparire una grana sull'immagine, quella grana è sicuramente dovuta a qualche parametro “Subdivision” che è troppo basso.

Di parametri chiamati Subdivision ce ne sono molti: la luce Area ha il suo “Subdivison”, i materiali hanno un “Glossiness Subdivs” nella riflessione e un “Glossiness Subdivs” nella rifrazione (Glossiness è il parametro con cui si riproduce la satinatura, e Subdivs è un'abbreviazione di Subdivisions), la luce Omni ha un suo “Shadow Subdivision”, e anche la DoF (Depth of Field, ovvero la profondità di campo di Vray) della Physical Camera ha un suo “Subdivision”. Su quale di questi quindi dobbiamo agire per eliminare la grana sull'immagine?

1. Subdivision delle Luci Area

Le luci Area producono grana perché di default il parametro Subdivision è a 8, un valore piuttosto basso, che ci consente di avere tempi di render brevi, ma che di contro produce una grana nel perimetro delle ombre.

La grana nelle ombre della luce area prodotta da Subdivision troppo basso.

Per attenuare la grana basta incrementare Subdivision, e di solito 32, 64 o al massimo 128 sono valori sufficienti per eliminarla quasi del tutto.

Incrementando Subdivision la grana diminuisce.

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2. Glossiness dei materiali

Sia nelle riflessioni (nel canale Specular Layer) che nelle rifrazioni (nel canale Refraction), esiste un parametro che si chiama Glossiness con cui è possibile simulare la satinatura nei metalli e nei vetri. Se Glossiness viene modificato da 1 (valore di default) a valori minori di 1, il risultato in fase di render sarà molto granuloso perché di default Glossiness Subdivs è impostato a 8, sia quello delle riflessioni che quello delle rifrazioni.

La grana creata dal Glossiness della riflessione, con Subdivision basso.

Aumentando Subdivision la grana sparisce.

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La grana creata dal Glossiness della rifrazione, con Subdivision a 8.

Glossiness incrementato, grana attenuata.

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Come dimostrano questi esempi, incrementare Glossiness Subdivs a 16, 32 o 64 attenua la granulosità del risultato finale. Ovviamente il Glossiness Subdivs va incrementato solo se l'opzione Glossiness è stata modificata a valori minori di 1, ma se rimane a 1 non ha senso incrementarlo.

3. Luce Omni / Physical Sky

Le luci Omni di default producono delle ombre tagliate, con contorni molto netti, ma è possibile anche ammorbidire il perimetro delle ombre, semplicemente incrementando il valore Shadow Radius.

Analogamente alle luci Area però, anche le luci Omni producono una grana, che in questo caso è possibile attenuare incrementando il parametro Shadow Subdivisions. Entrambi i parametri si trovano negli attributi del tag VrayLight, nel tab Common.

La grana creata nel perimetro delle ombre proiettate da una luce Omni.

La stessa luce con Shadow Subdivision aumentato a 32.

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La stessa cosa succede sulle ombre prodotte dal Physical Sun: possono essere ammorbidite incrementando il parametro Size multiplier (che si trova negli attributi del tag VrayLight, nel tab Sun Light), e Shadow Subdivisions attenua la grana nei contorni delle ombre proiettate dal sole.

La grana nel perimetro delle ombre proiettate dal Physical Sun.

Le stesse ombre dopo aver aumentato Shadow Subdivision a 32.

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4. Depth of Field

La profondità di campo con Vray è un effetto molto affascinante e non eccessivamente difficile da riprodurre. Appena attivata tuttavia produce una grana molto evidente, distribuita su tutta l'immagine, e per attenuarla è necessario aumentare Subdivision a 12 o 18, pagando la perfezione con un aumento sostanzioso nei tempi di render.

La granulosità prodotta dalla profondità di campo.

La stessa immagine con Subdivision aumentato a 18.

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Se nella vita avete incontrato altri tipi di macchie e siete riusciti a eliminarli in qualche modo, e volete condividere i suggerimenti con gli altri lettori lasciate un commento!


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