Hombre, tú mismo lo estas diciendo, lo único que tienes que hacer es que la esfera que hace de cielo, no se vea afectada por las sombras, ni emita ni reciba de ninguna luz, la excluyo de todas las luces, excepto de la omni claro. (recuerda colocar la omni centrada en la esfera o lo que haga de fondo, para que su luz llegue por igual a esta).
Luego dependiendo de si quieres que tenga apariencia autoiluminada, con
Vray Sun, el material auto iluminado no funciona muy bien, ahí que elevar mucho su multiplicador y esto puede acabar afectando a toda la escena con manchas.
Yo lo que hago al iluminar con la omni únicamente a la esfera que hace de cielo y excluyendo de su luz todo lo demás. Eso si no logras iluminar la escena de forma global con un cielo auto iluminado, que luego puedes apagar el Vray Sky o el environtment, así, no tendrías tampoco que excluir la esfera de que se vea afectada por la GI, como si pasa con el otro método.
Tienes una casilla en el apartado de entorno del render, que se llama afectar fondo (affect background creo) que hace eso, que en entorno no se vea afectado por la corrección de multiplicador global, se.
A cual sea el que elijas, pero funciona si usas fondos como bitmap en el fondo de la escena, en entorno, o en environment, si te sirve también de ayuda. Un saludo.