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Was bewirkt eigentlich… Number of Samples?

Dienstag, 28. August 2007 | Autor:

Number of Samples ist ein Parameter, der in den Einstellungen der Cloud Layer und Atmosphere im gleichnamigen Atmosphere-Tab zu finden ist. Er beeinflusst die Qualität der Atmosphäre bzw. der Wolken indem er vor allem das Rauschen vermindert.

samples_atmo.gif

samples_clouds.gif

Was genau sind Samples? (Am Beispiel von Wolken)

“Sample” kann man hier am besten mit “Stichprobe” übersetzen. Hintergrund ist der folgende:
Eine Wolke besteht im Grunde aus Milliarden Wassertröpfchen – diese und die Lichtstrahlen, die sie treffen, alle physikalisch korrekt zu simulieren wäre eine Aufgabe für Supercomputer. Um ein Bild zu rendern braucht man zum Glück keine physikalische Korrektheit – Wolken werden nur so detailliert simuliert, wie es für ein realistisches Aussehen nötig ist.

Der Algorithmus der das tut, hat einen kleinen Spielraum, in dem er per Zufall entscheidet, ob an einer Stelle nun ein Partikel/Tropfen ist, der einen Lichtstrahl ablenkt oder absorbiert, oder nicht. Da Tropfen in einer Wolke ohnehin zufällig verteilt sind, ist das keine Einschränkung.

Bei solchen Zufallsverteilungen entstehen aber selten weiche Strukturen.
Ein Vergleich: Wir würfeln. Obwohl die Wahrscheinlichkeit für jede Seite des Würfels gleich ist, wird zum Beispiel nach 12 Würfen in der Regel nicht jede Seite gleich oft vorgekommen sein.

12.gif1012.gif

Im ersten Diagramm wurden 12 Würfe aufgezeichnet, im zweiten weitere 1000. Man sieht deutlich, dass sich bei mehr als 1000 Würfen die Zufallsergebnisse bei einer vorhersehbaren Verteilung einpendeln.
Merke: Je mehr Stichproben/Samples, desto besser nähert sich das Ergebnis einem bestimmten Wert an. Je mehr Stichproben/Samples, desto weniger zufällig wird das Ergebnis.

In der TG2-Praxis bedeutet das: Weniger Rauschen. Allerdings muss man sich im Klaren darüber sein, welcher Teil des Bildes rauscht. Ist die ganze Atmosphäre grieselig, was sich besonders bei Sonnenstrahlen zeigt, müssen die Samples in Atmosphere 01 erhöht werden. Tritt das Rauschen nur in den Wolken auf, muss man die Samples im entsprechenden Cloud-Layer anpassen.

Einige Beispiele:

001-326.jpg

1 Sample – das Extrembeispiel. Man sieht gut, dass die Wolke nur aus tausenden kleinen Partikeln besteht. Bei nur einem Sample sind das sogar zu wenig, um die Wolke auch nur auszufüllen.

Zusätzliche Renderzeit für die Wolken*: 1min 12s

008-455.jpg8 Samples – das sieht schon recht gut aus, aber an den Rändern ist die Wolke noch etwas zerfetzt, was oft unerwünscht ist.

Zusätzliche Renderzeit für die Wolken*: 2min 41s

 

032-1017.jpg32 Samples – jegliches Rauschen ist verschwunden. Dafür dauert der Render aber auch länger – bei größeren Bildern sollte man sich eventuell überlegen, auf 16 Samples zurückzuschrauben.

Zusätzliche Renderzeit für die Wolken*: 8min 03s

Im letzten Bild sieht man gut, dass der Himmel und die Rays unten links immer noch sehr unter dem Rauschen leiden – das könnte man vermindern, indem man unter Atmosphere 01 ebenfalls die Samples erhöht. Generell sollte man erst die Atmosphere-Samples erhöhen, da sie sich auf die gesamte Atmosphäre auswirken. Findet man dann noch Rauschen in den Wolken, erhöht man deren Samples.

Mehr Samples beeinflussen die Renderzeit zwar empfindlich, unter bestimmten Umständen muss man für ein ansprechendes Ergebnis dennoch sehr viele Samples einsetzen und stundenlange Render in Kauf nehmen.
Ein Artikel zum Thema Renderzeiten wird folgen.

*Renderzeit zusätzlich zur Renderzeit, die das Bild ohne Wolken hat.

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Thema: Dokumentation

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7 Kommentare

  1. 1
    Goms 

    Gilt für die Atmosphäre ebenfalls ein Wert von 32?
    Oder anders herrum: kanst du sagen, wieviel Samples die Atmosphäre braucht, um kein Rauschen mehr zu zeigen?

  2. 2
    Hohlkopf 

    Für die Atmo hab ich mal 70 als Richtwert gelesen, bin mir aber nicht sicher ob das bei nicht-Ray Bildern nötig ist.

  3. 3
    Adiwan 

    Ich bin der Meinung, dass man von Bild zu Bild neu entscheiden muss wie viele Samples man benutzen will. Bei extremen Atmosphären würde ich einfach sagen, dass man auch sehr viele Samples braucht. Aber so ab 50 Samples bei Atmosphäre und Wolken sind meist ausreichend.

  4. 4
    Nikita 

    Genau.. das ist von Szene zu Szene und PoV zu PoV unterschiedlich. Da gilt die einfache Formel: “Soviel wie nötig, so wenig wie möglich.”
    Es wird vermutlich eh noch ein Fallballspiel zur Optimierung der Renderzeit geben.

    Danke für die Kommentare :)

  5. 5
    Goms 

    Ich teste seit Gestern an einer Scene, de schlicht mein Canyon mit Rays drin darstellt. Den Render auf 80 Mache ich evtl Heute…
    Bei 64 war noch Rauschen zu sehen.

  6. 6
    Goms 

    Nachtrag: Hier mal das Bild mit 80 Samples, Sample jitter 2 und ray traced Shadows. Hat gut 5 Stunden gebraucht und ich wollte erst noch Wasser rein machen…
    http://img262.imageshack.us/img262/7779/test80rl6.jpg

  7. 7
    Nikita 

    Ja, das sind halt Rays, die brauchen das. :)

    Ich habe den Artikel etwas ergänzt:
    “Mehr Samples beeinflussen die Rederzeit zwar empfindlich, unter bestimmten Umständen muss man für ein ansprechendes Ergebnis dennoch sehr viele Samples einsetzen und stundenlange Render in Kauf nehmen.
    Ein Artikel zum Thema Renderzeiten wird folgen.”

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