GPU渲染全解读(四):渲染是一种持续进化的武器

2016-03-25| 2581关注人数
蓝海创意云| vera

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本章是蓝海创意云GPU渲染全解读系列的最终章。在撰写本章的时候,迪斯尼影业最新出品的3D动画片《疯狂动物城》惊艳荧屏,口碑爆棚。本章正好借《疯狂动物城》,从艺术创造的角度来聊一聊GPU渲染。


结语:渲染是一种持续进化的武器


《疯狂动物城》的故事带有政治寓言色彩,且富有层次性,让不同的观众都能对之津津乐道。更难能可贵的是,该片将CG效果提升到了一个新的高度,影片中环境、毛发、流体等特效,都呈现出超完美的质感,特别是毛发这个一直以来让艺术家非常头疼的部分。就拿狐尼克那身火红的皮毛来说,尾巴从根部渐浅的毛色,在阳光下根根分明的光泽,风吹过时波浪式的柔软,被雨淋后湿哒哒的模样,影片对这些微妙的变化都进行了细致的刻画。还有兔朱迪那浑身250万缕毛,长颈鹿900万缕毛……就连一只沙鼠的毛都比冰雪奇缘里Elsa的头发要多。即使不考虑每种动物各自毛发的特色,光从数量上想,都觉得这个片子的CG很惊人。


《疯狂动物城》剧照


不同动物的毛发都有自己的特点


那么,迪士尼是如何实现这样看起来不可能的任务的呢?这就回到我们这系列文章都在谈论的核心——渲染。《疯狂动物城》中看起来如此真实的世界、如此动人的各种动物角色,需要电脑消耗算力来模拟真实的世界,而渲染的过程就是从模型生成图像。它高昂的成本不仅在于成本,还有时间。


为了表现不同动物毛发的不同质感,迪士尼开发出了iGroom工具创造出一个虚拟皮毛层。通过调整“虚拟毛发层”,艺术家可以自由地给角色加上毛发,调整毛发的形状,或者改变毛发的阴影效果,然后创造出数量惊人的动物们。面对多的惊人的动物角色,迪士尼摒弃了传统预渲染的方式,而是开发了Nitro软件来呈现即时的渲染效果,这极大地提高了动画制作的效率。除此之外,迪士尼还有自己的独门武器:Hyperion rendering system。这个系统的独到之处在于它从镜头发出一条射线,经过物体的反复反射折射,在遇到光源之前进入一个虚拟的画面。这样程序员就可以根据光线的移动复制出真实的画面。这个系统在《超能陆战队》的大白身上第一次使用,而这次更是加入了皮毛的模型,使得渲染射线可以穿过厚厚的毛来营造一种真实立体感。


不管是iGroom,Nitro,还是Hyperion rendering system,这些工具的诞生,以及技术的进步,都是在不断提升艺术的呈现效果和艺术创作的效率。就像前一章,我们提到的各种渲染器,它们的作用,无非是不断去触及渲染的核心,即在有限的时间内选择最好的方法来做出尽可能完美的效果,以及更准确地选择图像的属性——阴影、动态模糊、漫反射或者其他一些灯光效果。在这些所有的因素中,艺术家需要进行权衡取舍,让一部分在镜头中凸显,另一部分则做出必要的让步。


诚如皮克斯RenderMan产品副总裁Dana Batali在早期国际图形学年会上所言,渲染占去了制作的大部分时间,以前模拟只占电影5%的计算成本,现在由于各个方面都需要渲染,所以在做同一个镜头时,需要找到更快更有效的方式。


这也是GPU渲染备受瞩目的现实原因。凭借硬件架构上的优势,GPU渲染很快,这一点众所周知。因此它被越来越多地运用到建筑效果图、建筑漫游、电影片头、广告等行业领域。在院线级3D影片的制作中,GPU也被用来实现影片的预渲染,为导演、演员们即时呈现出画面效果,就像在《死侍》中的应用那样。当然,我们也看到高端影片的最终渲染中,GPU渲染似乎还是没有传统CPU渲染表现得那么优异。本文的解读,也从硬件和软件两个方面对GPU渲染和CPU渲染进行了一些对比介绍。但本文并不是想把GPU渲染和CPU渲染比个高下,GPU渲染和CPU渲染也不是向左走、向右走的关系。两者融合发展,推动艺术创造向前走,这才是一个绝对确定的方向。


这个时代,有太多的方法,有太多的渲染器,有太多的工具,可以说是日新月异。蓝海创意云•渲染过去在国内引领云渲染的风潮,为国内客户带来更加快速、更加方便的渲染解决方案。现在,蓝海创意云•渲染(http://render.vsochina.com/)全面推出GPU渲染业务,将再一次帮助客户提升渲染效率。未来,蓝海创意云•渲染也将继续专注高端影视动画、建筑表现以及CG艺术等全领域的渲染解决方案,以技术服务于艺术,与合作伙伴一起创造更多经典作品。