GPU渲染全解读(三):GPU渲染器的发展与对比

2016-03-16| 7152关注人数
蓝海创意云| vera

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前面我们花了两章对GPU渲染的硬件基础,即GPU本身的架构和算法演进、计算能力及应用领域等进行了概略的介绍,本章我们将把焦点转向GPU渲染的支持软件,即GPU渲染器。我们将从渲染器入手,让大家对GPU渲染有一个更全面的了解。


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,可以获得最优先的显卡支持,是当今市场上可以与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。


作为全国规模最大的云渲染平台,蓝海创意云•渲染已经全面启动GPU渲染业务。目前平台已可以全面支持REDSHIFT和Iray这两款GPU渲染器。想要体验GPU渲染的用户,可以随时登录蓝海创意云•渲染(render.vsochina.com)进行免费测试。(vera)


想了解更多GPU渲染知识,可以回顾我们推出的GPU渲染全解读系列:


GPU渲染全解读(一):GPU的诞生与发展历程


http://toutiao.com/i6258062575255159297/


GPU渲染全解读(二):GPU与CPU 被解放的众核之力


        http://toutiao.com/i6258160442292568577/