Biased vs Unbiased

[Carolina]

Hola chicos, este es un tema controversial acerca de los motores de render unbiased como Maxwell o Arnold, en contraposición con los biased como Corona o Vray, etc
El tema surge en un foro de Chaos Y esta respuesta es de Vlado, uno de los creadores de Vray

https://forums.chaos.com/forum/chaos...ed-vs-unbiased

Lo he traducido al español para postearlo aquí:

Biased vs Unbiased

22-10-2015, 07:48

Debido a que esto surge de vez en cuando, he decidido armar este breve texto y mantenerlo en la parte superior. Si tiene alguna pregunta, por favor hágamelo saber.

En teoría, un método unbiased para calcular una integral (en este caso la ecuación de renderizado) es un método que, si lo ejecuta varias veces en los mismos datos de entrada (escena 3D), le dará, en promedio, el resultado correcto (final). imagen), aunque cada resultado individual puede ser bastante incorrecto por sí solo (por ejemplo, ruidoso). Esto significa que si ejecuta el algoritmo suficientes veces y promedia el resultado, obtendrá un resultado correcto. imagen final. Puedes imaginar esto como los múltiples pases que el sampler progresivo de V-Ray realiza a través de la imagen para limpiar el ruido. Cada pasada individual es bastante ruidosa, pero cuando se promedian un número suficientemente grande de ellas, se obtiene un resultado final limpio.

Hoy en día no existen renderizadores comerciales que sean verdaderamente imparciales (unbiased) en este sentido teórico. Maxwell, Arnold, Corona y V-Ray toman atajos para brindarle una imagen utilizable en un período de tiempo práctico, lo que hace que sus resultados sean sesgados (biased). Los atajos que se toman son varios: por ejemplo, suprimir las trayectorias de luz que provocan fireflies, o limitar el número de rebotes de GI, o limitar la intensidad máxima de los rayos, o usar algún tipo de almacenamiento en caché de GI, o truncar los rayos de reflexión/refracción con baja contribución, o limitar los tipos de trayectorias de luz que se calculan (es decir, ignorar las cáusticas GI). Prácticamente todos los renderizadores actuales emplean una combinación de estas técnicas sesgadas (biased) para obtener una imagen final.

A partir de entonces, el uso práctico del término "unbiased" se ha corrompido un poco. La gente tiende a asociarlo con estas dos propiedades de un renderizador:

a) Falta de almacenamiento en caché de GI y, por asociación (incorrecta), falta de parpadeos (flickering) y manchas (blotches); y en menor medida
b) renderizado progresivo, donde la imagen se calcula en pasadas, en lugar de en cubos;

Sin embargo, la presencia de estas características en un renderizador no lo hace unbiased en un sentido teórico. Además, la gente tiende a asociar el almacenamiento en caché de GI con parpadeos y manchas, pero no es necesariamente así. Por ejemplo, el caché de luz en V-Ray y el caché UHD en Corona son técnicas de almacenamiento en caché GI biased, pero generalmente producen un parpadeo bajo o mínimo (aunque se puede hacer que ambos parpadeen dependiendo de la escena).

Algunos ejemplos de renderizadores que la gente considera "unbiased", pero que en realidad son biased:
*) Maxwell puede suprimir algunas contribuciones de iluminación (principalmente cáusticas) para hacer la imagen más limpia con un número bajo de muestras;
*) Arnold tiene una limitación en el número de rebotes; no utiliza cáusticos por defecto y modifica los materiales de la escena dependiendo del número de rebotes de reflexión para reducir el ruido;
*) Corona incluye una serie de técnicas sesgadas: trunca la intensidad máxima de los rayos, limita el número de rebotes de GI y utiliza el almacenamiento en caché de GI;
*) V-Ray también puede hacer varias cosas, incluido el almacenamiento en caché de GI, truncar la intensidad máxima de los rayos y otras.

A partir de entonces, la mayoría de los usuarios asocian el término "imparcial" con un renderizador que simplemente no realiza ningún tipo de almacenamiento en caché de GI. Llamemos a estos renderizadores "usuario imparcial (unbiased)". Todos los renderizadores anteriores se pueden poner en un modo que los haga "imparciales (unbiased) para el usuario":
*) Maxwell es un renderizador de este tipo ya que no utiliza almacenamiento en caché de GI;
*) Arnold es un renderizador de este tipo ya que no utiliza almacenamiento en caché de GI;
*) Corona se puede poner en dicho modo seleccionando el modo "pathtracing + pathtracing";
*) V-Ray se puede poner en dicho modo seleccionando GI "brute force + brute force".

Sin embargo, el hecho de que un renderizador sea "imparcial para el usuario" no significa que produzca imágenes correctas en términos de GI. Por ejemplo, Maxwell seguirá suprimiendo algunos caminos de luz que producen luciérnagas; Arnold todavía hace sólo unos pocos rebotes de luz e ignora las cáusticas GI; Corona seguirá truncando la intensidad de los rayos para reducir las luciérnagas y seguirá haciendo sólo un número limitado de rebotes de luz; V-Ray seguirá haciendo solo el número especificado de rebotes y puede truncar la intensidad del rayo, entre otras cosas. La mayoría de estos renderizadores tienen parámetros ajustables por el usuario que permiten controlar estos errores en la solución GI para que pueda obtener imágenes con varios niveles de corrección.

Saludos cordiales,
Vlado.

[3dpoder]

Creo que esta explicación es precisa y concisa en lo que se refiere a los conceptos de renderizado imparcial y sesgado. Vlado hace un buen trabajo al explicar cómo los renderizadores comerciales actuales utilizan una combinación de técnicas sesgadas para proporcionar imágenes utilizables en un período de tiempo práctico.

Estoy de acuerdo en que el uso práctico del término "imparcial" se ha corrompido un poco. En la actualidad, la gente suele asociar el término con la falta de almacenamiento en caché de GI y el renderizado progresivo. Sin embargo, como Vlado comenta, la presencia de estas características no hace que un renderizador sea imparcial en un sentido teórico.

Vlado también proporciona algunos ejemplos de renderizadores que la gente considera imparciales, pero que en realidad están sesgados. Esto es importante para entender que, incluso en los motores de render que se anuncian como imparciales, se están utilizando técnicas sesgadas para producir la imagen.

En general, creo que el texto es una buena fuente de información para cualquiera que esté interesado en aprender más sobre el renderizado imparcial y sesgado.

Gracias por compartirlo Carolina.