gpu 渲染原理（GPU渲染全解读之三）

gpu 渲染原理（GPU渲染全解读之三）Renderman和Mental Ray两款大神级渲染器分别将扫描线算法和光线追踪算法推向极致。两者都拥有卓越的光线表现能力 在影视级渲染中得到最广泛的应用。Renderman近些年渲染的作品中大家耳熟能详的有《冰雪奇缘》、《了不起的盖茨比》、《钢铁侠3》、《环太平洋》等影片。Mental Ray渲染的影视大片有《终结者2》、《黑客帝国2》、《蜘蛛侠》等。但这两款渲染器的使用门槛相当高 特别是Renderman 其使用人员往往要求同时是一流的技术人员和完美的艺术家 所以尽管现在Renderman也开放免费版本了 但推广难度依然很大。渲染的难点 在于需要用电脑模拟出真实物理世界的光照效果 需要全盘考虑光的直射、反射、散射、漫反射、衍射、干涉、光衰减等所有光的特性。对光的呈现越充分 计算越复杂 计算量也越大。主流渲染器的核心算法都是在解决同一个问题 即光的表现问题。研发人员对光的不同理解和表现

从Renderman、Mental Ray到Redshift、Iray 渲染器新宠驾到

对业内人士来说 渲染器是平时除制作软件之外接触最多的一类软件 如老牌的大神级渲染器Renderman、Mental Ray 在国内市场占有率极高的后起之秀Arnold、Vray。这些渲染器除了Vray RT版本支持GPU渲染之外 其他都是传统的CPU渲染器。

那么 全球市场上有哪些GPU渲染器可供选择?它们的性能如何呢?在进入这个大家关心的问题之前 我们先简单回顾一下渲染器的发展。

渲染器 承担了将3D物体呈现在屏幕上的任务。

简单来讲 用渲染器进行渲染的过程 就是把制作软件里的预览效果变到融合材质、光照、物理特性的最终效果的这个过程 这是CG制作中最重要的一步 关乎着最终效果的呈现。

制作软件中的粗略效果

渲染后输出的最终效果

渲染的难点 在于需要用电脑模拟出真实物理世界的光照效果 需要全盘考虑光的直射、反射、散射、漫反射、衍射、干涉、光衰减等所有光的特性。对光的呈现越充分 计算越复杂 计算量也越大。主流渲染器的核心算法都是在解决同一个问题 即光的表现问题。研发人员对光的不同理解和表现侧重 造就了两种不同的核心算法:扫描线算法(Scanline)和光线追踪算法(Ray Tracing)。

Renderman和Mental Ray两款大神级渲染器分别将扫描线算法和光线追踪算法推向极致。两者都拥有卓越的光线表现能力 在影视级渲染中得到最广泛的应用。Renderman近些年渲染的作品中大家耳熟能详的有《冰雪奇缘》、《了不起的盖茨比》、《钢铁侠3》、《环太平洋》等影片。Mental Ray渲染的影视大片有《终结者2》、《黑客帝国2》、《蜘蛛侠》等。但这两款渲染器的使用门槛相当高 特别是Renderman 其使用人员往往要求同时是一流的技术人员和完美的艺术家 所以尽管现在Renderman也开放免费版本了 但推广难度依然很大。

在后起之秀中 无论是Arnold 还是Vray 都是基于光线追踪算法开发的。Arnold在保证优秀的渲染品质的同时 在速度、易用性和学习门槛方面都远超Renderman和Mental Ray 因而也被大量应用于动画、电影领域。Vray则针对静帧进行了全面优化 是在室内设计方面被市场公认的出图快 效果又好的一款渲染器 在国内市场的占有率相当高。还值得一提的是MAXWELL Render这款渲染器 它采用建立在灯光的真实物理属性基础上的算法 是一种完全不同于传统法扫描线算法和光线追踪算法 可以产生令人难以置信的照明效果。不过渲染速度慢是MAXWELL Render最大的使用瓶颈。

随着GPU渲染时代的到来 上面提到的传统渲染器中 Vray首先针对GPU进行了优化 可以支持GPU渲染。同时 研发人员也开始着手开发一些完全基于GPU加速的渲染器。下面给大家着重介绍REDSHIFT和Iray两款GPU渲染器。

REDSHIFT在2012年推出 是世界第一款完全基于GPU加速的、有偏差的渲染器 也是现在市场接受度最高的一款GPU渲染器。在核心算法上 Redshift采用了光线追踪算法。从渲染效果来说 REDSHIFT已经达到了GPU渲染的最高水准 可以渲染输出电影级品质的图像。与传统渲染器相比 REDSHIFT在速度方面的表现也更胜一筹 在同等输出效果下 其速度甚至超过了以快著称的Arnold和Vray。

Iray是NVIDIA在收购Mental Ray之后 在Mental Ray基础上针对GPU优化改进的一款渲染器 同样采用光线追踪算法。Iray的各方面表现相当均衡 且背靠NVIDIA，是当今市场上唯一可以与REDSHIFT一较高下的一款GPU渲染器。

REDSHIFT和Iray这两款新兴的GPU渲染器 也都是非常注重用户体验的渲染器代表 在易用性和易学性方面有着很大的优势。

综合前文和本章 GPU渲染在硬件支持上的优势 再加上软件支持上的不断成熟和优化 让这种基于GPU的渲染解决方案具有相当广阔的市场应用前景。