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标题: 渲染引擎的近況 -- 有這方面需求的請進【By Cafer】 [打印本页]

作者: Jessesn 时间: 2010-8-27 13:22
标题: 渲染引擎的近況 -- 有這方面需求的請進【By Cafer】
原贴地址 http://www.surface3d.idv.tw/surface3dpBB3/viewtopic.php?f=11&t=1195
作者： McNeel 原厂工程师 Cafer J.
发稿日期：2010年7月27日

如需转载，请注明作者与来源，请尊重作者的劳动成果：

早就想寫這篇，有需要多了解彩現作業的使用者可以花點時間參考看看。以下內容的連結自己點開來慢慢看，不要太懶惰～

這一年半多以來（V-Ray for Rhino4 SR1.5發佈之後），我一直很注意V-Ray for Rhino的進展，只可惜V-Ray for Rhino原廠ASGvis只有兩個軟體工程師：Devin Kendig與Joe Bacigalupa（我說ASGvis公司有沒有這麼窮啊！），分別負責V-Ray for Rhino與V-Ray for SketchUp的開發。根據原廠的說法，因為考量到軟體除錯的便利性與未來增加新功能的可行性（吼，安捏尼～），2009年2月左右決定以V-Ray原廠ChaosGroup的SDK為基礎重新撰寫V-Ray for Rhino與V-Ray for SketchUp的核心，因此整個拖慢了這兩套外掛程式下一個版本的開發。

好不容易，2010年6月終於推出了以新核心開發的新版V-Ray for SketchUp，嗯～來看看增加了哪些功能，首先，加入了Sun（太陽光系統）、Physical camera（物理攝影機）、DOF（景深）、Displacement（置換貼圖）、DR（網路運算）、多CPU核心、支援HDRI等等這些V-Ray for Rhino4早就有的功能（嘩！好了不起哦～舊版V-Ray for SketchUp還真不是普通的A包耶...），然後增加了AO、10組程序貼圖、支援IES燈光、支援Mac版的SketchUp幾項勉為其難讓人接受的新功能......（就這樣！？對！就是這樣而已，dispersion呢？沒有！realtime即時運算呢？沒有！normal mapping呢？沒有！質量光呢？沒有！64位元版本呢？還是一樣，沒有！啊都跟你說重點是新的核心了，人家花了那麼久的時間搞新的核心，哪來的時間開發那些新功能？新版的這些功能對原來V-Ray for SketchUp的用戶來說，根本已經是如獲至寶了，還嫌咧！）

當然，接下來就是開始以新的核心開發新版的V-Ray for Rhino，據稱目前進行地很順利，由於Rhino的SDK較SketchUp簡單許多，所以可以比較快實作出beta版，應該很快就有測試版可以公開給用戶測試。至於什麼時候新版的V-Ray for Rhino可以正式上市？又會增加哪些新功能？目前就只有工程師自己才有資格想像，聰明的版友看完這段也應該知道不要再問這個我不可能有答案的問題了吧，煩都煩死了。我個人認為最多就是加入新版V-Ray for SketchUp的新功能、然後小更新一下界面而已，不要太奢求啦！

以上的酸文其實都不是我這篇想談的主題，只是最近一直下雨讓我心情很爽、就很佛心地順便奉送一點我所知道的最新訊息罷了，然後讓看完下面的介紹後的版友再回過頭來看看上面這般的研發進程，真的只能搖頭而已。

以下才是今天的精彩主文

[size=110%]彩現引擎分兩種 -- biased vs unbiased

biased（偏差）彩現引擎

這裡不詳述biased與unbiased背後的演算法，簡單地說，biased彩現引擎是利用有限的取樣值計算出趨近真實光影的結果，使用者可以在計算時間與品質之間，透過彈性地調整各項取樣值以取得平衡。目前所有3D軟體內建的彩現功能都是使用biased引擎。

1. 這些可以調整的項目通常是：

彩現部份：物件反鋸齒、陰影品質的控制。
材質部份：反射、折射以及光澤度品質的控制。
光學現象：AO、dispersion、caustics（焦散）、DOF、motion blur（動態模糊）。
以及各種與光線取樣數有關的項目等。

2. 主流的biased彩現引擎：

V-Ray -- 目前有V-Ray for 3ds Max, V-Ray for Rhino, V-Ray for SketchUp, V-Ray for Cinema4D, V-Ray for Maya。
Brazil -- 原名為Ghost，目前有Brazil for 3ds Max、Brazil for Rhino。
finalRender -- 目前有finalRender for 3ds Max、finalRender for Maya與finalRender for CINEMA 4D
mental ray -- 已整合至3ds Max、Softimage、Maya、Houdini、AutoCAD、Inventor、VIZ、Revit、SolidWorks、Catia等軟體內。
Renderman -- Pixar專屬軟體。
AccuRender、Flamingo -- McNeel開發，分別給AutoCAD與Rhino使用，現今還能存活實為奇蹟。
Arnold Render -- 已找不到網頁，為最早支援GI的彩現引擎，早期為獨立軟體，現已併在Softimage軟體內。
Lightscape -- 90年代唯一支援raytracing與radiosity的彩現軟體，現已是Autodesk公司的產品。
Artlantis Render -- Artlantis專屬彩現引擎，不算主流，但是建築業使用Artlantis的用戶很多，所以還是列進來。

3. biased彩現引擎的優缺點：

優點：計算時間短、支援後製的彈性較佳、資源多、軟體選擇性也多。
缺點：擬真度不夠、控制項目過多、間接光處理能力仍待加強。

unbiased（無偏差）彩現引擎

unbiased彩現引擎的演算法完全依照光線的物理特性，將光線視為能量，從累積進入攝影機的光線捕捉光影，使用者可以拿相機拍照的原理來理解這類的彩現引擎。這類的彩現引擎大約是在2005年前後由NextLimit公司開發的Maxwell開始出現在市場上，雖然目前unbiased彩現引擎軟體數量並不多，但是由於絕對逼真的真實度，加上近來電腦硬體配備提升與價格下降，使用者已急劇上升中。

1. 可以調整品質的項目：

零。所有如：反鋸齒、陰影與各項材質品質，以及dispersion、DOF、caustics等光學特性都由彩現引擎掌控，完全沒有開啟、關閉，或是可以調整的項目。最終產生的圖片品質由彩現時間控制，如果不限制時間，彩現作業可以計算到天荒地老。

2. 主流的unbiased彩現引擎：

Maxwell -- 已開發給13套3D軟體使用的外掛程式，用戶數最多，擁有MultiLight專利技術。
fryRender -- 由Maxwell出走的人員開發（雖然他們仍公開否認），已開發給8套3D軟體使用的外掛程式，技術開發能力最強、功能最多、使用界面也較人性化。
indigo -- 已開發給6套3D軟體使用的外掛程式，2008年前有完全免費的版本（當時有Rhino外掛），使用界面較差。
Octane Render -- 比利時公司開發，以GPU計算，速度飛快，深具潛力。
LuxRender -- 2007年由學術研究出發，堅持免費到底。

3. unbiased彩現引擎的優缺點：

優點：設定項目少、不用擔心彩現品質差或是不夠逼真等問題、可以隨時暫停彩現作業，之後再接下去繼續計算，目前已有漸漸追上並取代biased彩現引擎的趨勢。皆有Windows、Mac與Linux平台版本。
缺點：使用者必須具備專業光學知識、計算時間非常久、資源少、軟體選擇性也少。

[size=110%]彩現的計算方式 -- CPU vs GPU

從開始有彩現功能以來，彩現作業全部都是由CPU進行運算（遊戲類不算），一直到大約2005年開始（技術白皮書更早），漸漸可以看到一些支援以顯示卡的GPU晶片計算的彩現軟體出現在市場上。由於某些GPU內建函式庫（library，或稱為shader），可以直接以顯示管線表現光影，只要彩現程式支援這些函式庫語言（如：Microsoft的DirectX、nVIDIA的OpenCL），就能快速產生真實的彩現效果。以CPU計算彩現圖片的傳統方式來說，使用者必須購買非常高階的CPU，或是透過網路分散計算、甚至使用render farm的服務才能節省彩現作業時間，硬體、時間加上軟體授權費用的成本往往令人卻步。如果採用只以GPU就能計算彩現圖片的方式，在硬體方面使用者只有購入高階顯示卡這項成本而已，有更高速的計算需求時，只需要再添加顯示卡至同一台電腦插槽即可，加上支援以GPU計算彩現圖片的軟體一定也都擁有realtime即時彩現能力，考慮到可以省下的計算時間與軟硬體成本，似乎怎麼算都划算！

從這波支援以GPU計算彩現圖片的趨勢來看，相信有許多廠商已經朝這個方向進行開發，未來只能以CPU計算圖片的彩現軟體應該會漸漸式微。

使用GPU彩現的主流軟體：

MachStudio Pro -- studio|gpu公司的產品，已對AMD（ATI）最佳化，號稱僅以12秒就能產生mental ray以CPU花費2小時彩現的圖片。MachStudio Pro為biased彩現引擎，售價為美金3999。
Octane Render -- 只支援nVIDIA顯示卡（一百分！），已對CUDA平行運算架構最佳化，能以2分鐘產生其它unbiased軟體以CPU花費2個小時彩現的圖片（一百分！）。Octane Render為unbiased彩現引擎（還是一百分！），售價只要99歐元（就是要給一百分！）。
FurryBall -- 由捷克AAA Studio公司開發，FurryBall為biased彩現引擎，支援ATI與nVIDIA的GPU，售價為美金299～999，目前只支援Maya。

[size=110%]Realtime即時運算功能，很重要！

無論是以CPU或是GPU計算彩現的軟體應該都要有realtime即時顯示能力，這能幫助使用者減少大量的設定＞＞檢視彩現結果＞＞繼續調整設定＞＞再次檢視彩現結果這樣反覆的作業時間。在決定要產生最終的彩現圖片之前，使用者常會需要改變攝影機角度，那種非要彩現出來觀看結果檢視反射、折射或光影的傳統方式，即使此彩現軟體有很強的功能、很快的計算速度，或是能產生非常逼真的圖片，只要不支援realtime動態預覽的顯示能力，必將招到使用者的唾棄。

Realtime即時彩現的主流軟體：

Bunkspeed Shot -- 就是原來的Hypershot，租用Keyshot的核心卻違約不支付費用，被Keyshot公司收回，並規定不得再以Hypershot為名販賣該軟體（活該！），Bunkspeed只好自己再生出一個核心（使用mental ray的iray）並改名為Bunkspeed Shot；因此Bunkspeed Shot應該已經是unbiased彩現引擎，能以CPU與GPU混合計算，售價美金995起。

Keyshot -- Luxion公司收回租用給Bunkspeed公司使用的Hypershot核心後自己開發的新軟體，並取名為Keyshot，與Bunkspeed Shot分庭亢禮，據稱使用者界面與功能都比Bunkspeed Shot更好。Keyshot為biased彩現引擎，只支援以CPU計算，售價依照版本分別為美金995與1995。

V-Ray RT -- 由V-Ray原廠開發，目前只支援3ds Max，未來應該會有支援Rhino與SketchUp的版本（天知道ASGvis會拖到什麼時候！）。V-Ray RT只支援以CPU計算，售價為美金285。

iray -- mental ray的realtime版本，但是iray改用unbiased彩現引擎作業，支援以CPU與GPU（只支援nVIDIA，幹的好！）混合計算，售價與支援平台不明。

Arion -- 由fryRender同一家公司開發，直接使用fryRender引擎，支援以CPU與GPU（只支援nVIDIA，幹的好！）混合計算，是世界上第一套使用unbiased引擎的即時彩現軟體，售價795歐元起。

Octane Render -- 好樣的，這裡也有你的份～紅了！紅了！

Showcase -- 實在很不想介紹這套，依照不同版本售價為美金995～6000。這種價格要成為主流，門都沒有！剛上市時聽說還能報價到上百萬台幣，嘖～嘖～嘖～我好怕呀！

RTT DeltaGen -- 最後再補上這套即時運算的王者，RTT DeltaGen已廣為汽車業採用很長一段時間，連Rhino的最大客戶Adidas也都直接使用RTT DeltaGen檢視球鞋模型，不再製作用來檢討用的半成品。RTT DeltaGen只支援以nVIDIA的GPU計算，有許多不同的模組，售價為天價～

[size=110%]結論

彩現計算一直都是非常耗用硬體資源的作業，無論是以CPU、或是GPU計算，使用者都應該認真評估自己的硬體設備是否堪用。

以上是根據我自己的使用經驗加上網路資訊整理成這篇彩現引擎的近況介紹，除了了解一下科技的進步之外，還可以順便看看八卦。如果有沒被我列出來的，應該就是......不重要的、快要倒的、或是已經消失的。最後，內容若有錯誤敬請指正，感謝收看～

不好意思，好像是不小心卻又有一點故意地表明了自己的好惡。的確，自從ATI得到AMD的奧援後頗有要奪回顯示卡寶座的野心......啥！已經奪回了呀！（無誤：是nVIDIA故意讓位的嗎！？）

在那個稍微有點久遠的年代，我也曾經用過一次人稱"花七分錢、得十分貨"的AMD處理器，只是後來因為它的製程（晶圓的縮小永遠比intel慢半拍）、耗電（容易過熱、得用更威的散熱器壓下）、又沒有溫控保護（請觀賞Tomshardware網站秀出拔掉風扇五秒後CPU直接燒毀的精彩表演）以及使用了等同於intel時脈速度的標示法（自我感覺良好的始祖？）等缺憾...，自此，即使心中的OS告訴我要繼續支持不斷進步的AMD、也以"不要永遠甘願當個老二呀！"來勉勵它，卻已挽不回踏著輕快的腳步、再度快樂地奔回intel溫暖懷抱的我，實在是intel就是可以給我那份"花十分錢、得十分貨"的穩定感呀！

就這樣，AMD就再也沒我的緣了（家捏～！）。

同樣的情形也發生在我使用ATI顯示晶片的經驗上，其實Rhino一度對ATI顯示卡的支援很糟糕，原先我以為是Rhino自己的問題，後來才從公司內部的工程師口中得知是因為ATI在提供技術支援給3D繪圖軟體公司這方面做的"非常差勁"，這也難怪，他們都把主力放在支援遊戲廠商那裡去了。ATI：支援3D軟體的OpenGL驅動程式出了問題！？你們自己去解決，我們只管DirectX......，有好長一段時間，這是我最常聽到的回覆，所以那段時間傳出類似災情的各家3D軟體都是自己想辦法解決顯示的問題，氣的我差點想在系統需求網頁上寫：不推薦使用ATI顯示卡！！！

對於最近nVIDIA出貨量明顯輸給ATI這件新聞（據說是因為ATI給系統廠商較好的折扣），自我感覺良好的我心中的OS是："It might have lost a battle, but it haven't lost the war."，nVIDIA在廠商支援度與技術開發上還是領先ATI的；雖說遊戲市場是塊大餅，但是nVIDIA從GeForce系列的中階顯示卡上發展出在遊戲與3D繪圖運算之間取得的平衡，卻是ATI一直做不好的。這件事也讓我想到前幾個星期想要再購買一台直接配有Win7 64位元作業系統的桌上型電腦卻發現廠商都不出這種電腦、反而改出只有Win7 32位元作業系統的相同硬體規格的現象，問了店員才知道原來是因為玩家反應有很多遊戲還不支援Win7 64位元作業系統的關係。靠餐！現在的小朋友買這麼豪華的i5、i7主機、用nVIDIA的GT3XX或是ATI的HD5XXX系列顯卡竟然只是為了要打game！？當下才驚覺不玩電動的我真的老了，原來在擦了SKII保有青春面容的後面，這顆老摳摳的腦袋還是瞞不了人的呀～3D遊戲！？喵的！不關我的事啦！！！

作者: fengyun319 时间: 2010-8-27 13:43
学习了！

作者: ncmooc 时间: 2010-8-27 13:54
本帖最后由 ncmooc 于 2010-8-27 14:34 编辑

很好很好很好

作者: Dixon 时间: 2010-8-27 14:41
好文章，顶cafer，呵呵~

ATI 叼得不行啊，呵呵他们自己说：游戏卡就是拿来跑游戏的，不支持绘图软件是很正常的。

所以ATI的游戏卡跑绘图软件问题一大把，而且似乎都是无解的。

我也想骂他们，支持N卡~

作者: jdl198561 时间: 2010-8-27 14:45
“如果有沒被我列出來的，應該就是......不重要的、快要倒的、或是已經消失的”

哈哈 cafer老师好幽默

作者: Cafer 时间: 2010-8-27 15:46

好文章，顶cafer，呵呵~

ATI 叼得不行啊，呵呵他们自己说：游戏卡就是拿来跑游戏的，不支持绘图软件是很正常的。

所以ATI的游戏卡跑绘图软件问题一大把，而且似乎都是无解的。

我也想骂他们，支持N卡~
Dixon 发表于 2010-8-27 14:41

要開香檳慶祝嗎？！

作者: Jessesn 时间: 2010-8-27 16:10

要開香檳慶祝嗎？！
Cafer 发表于 2010-8-27 15:46

红酒就好，有自产自量现存的红酒一瓶（2002年），杯子一个

作者: simonchen 时间: 2010-8-27 16:32
本帖最后由 simonchen 于 2010-8-27 16:34 编辑

呵呵～～谢谢Cafer老师的分享！

对于只有两个工程师的ASGvis公司，V-Ray for Rhino新功能只能耐着性子等了（虽然我没耐性等它），反正你的书我在慢慢看慢慢学，先不管它更不更新了
我一向都支持N卡的，这点与D兄站在同一侧，呵呵～～。
biased & unbiased引擎划分很好啊～分开讨论不会混乱，目前我的机器配置与我个人对出图的水平与速度上的要求，适合用Keyshot 这类“卡片”机，而像Maxwell这类的高端“单反机”暂没财力去碰，RTT这类顶端的软件对硬件的配置可不是民用级的了，没办法，速度与效果暂时还是要用钱去换的。
  Arion的hybrid引擎工作方式很有趣，但速度在我机器上并不出彩，没法！等升级再说！！Showcase在国内有少的拥护者（Alias的）哦，但我老觉得默认设置下算出来的阴影较假，如果强制大家都要正版的话，呵呵～～是真的门都没～
  不知Cafer老师有否留意这个叫“PatchWroks3D”的软件，有兴趣到这睢睢http://www.lumiscaphe.com/www6/galleries_videos.html
试用版可以发Email取得，中国大陆有销售人员可以联系，呵呵～～他要我打电话和他谈谈～～  @_@!

作者: Cafer 时间: 2010-8-27 17:06

紅酒就好，有自産自量現存的紅酒一瓶（2002年），杯子一個

夏天太熱，喝紅酒不適合...。

不知Cafer老師有否留意這個叫“PatchWroks3D”的軟件

有！這家叫做Lumiscaphe的公司曾經參加2005年我們McNeel在西班牙巴塞隆納舉辦的Rhino年度大會，我在他們攤位旁邊看了一整天...，覺得還好，後來沒注意他們，以為他們已經拜拜了。

作者: simonchen 时间: 2010-8-27 18:04

夏天太熱，喝紅酒不適合...。

有！這家叫做Lumiscaphe的公司曾經參加2005年我們McNeel在西班牙巴塞隆納舉辦的Rhino年度大會，我在他們攤位旁邊看了一整天...，覺得還好，後來沒注意他們，以為他們已經拜拜了。 ...
Cafer 发表于 2010-8-27 17:06

哈哈～～看了一整天，应该很吸引你吧，不知道是不又要高配置的机器才跑得动了？看了官网上的视频觉得挻不错的

作者: Cafer 时间: 2010-8-27 18:23

哈哈～～看了一整天，應該很吸引你吧

哈哈！事實上是因為攤位人多，得在那裡多待一會兒才可以多看一點，然後早上看完、下午再去看，看看有沒有不同的東西。我承認當時的確很吸引我，不過沒有實際用過，實在不知道是不是好物，抱歉。

作者: simonchen 时间: 2010-8-27 18:37
问一个Cafer教师为难的问题，后续新版的V-ray For Rhino会在Rhino5.0 中加入RT功能吗？目前MAX 的V-Ray 的RT用过吗？如果用过可否分享一下？谢谢！～

作者: lmjs 时间: 2010-8-27 19:29
顶Cafer教师，很精彩的帖子，受教了。
特别是对现在年轻人对电脑游戏的看法与我不谋而合，很有共鸣，敬楼上各位偶像一杯！！！！！

作者: yacool 时间: 2010-8-27 19:51
sb ati 我只想说这个
nvidia 你也努力发挥下笔记本显卡啊我爱死你就是见不到你的影子

作者: 绝尘 时间: 2010-8-27 21:13
太长见识的文章了。不过对于amd的芯来说，最近才买了一块x3 440开核超频到了x4 965的水平，毕竟是个穷大学生，渲染的时候别让我等一晚上就可以了。

作者: Cafer 时间: 2010-8-27 23:47

後續新版的V-Ray For Rhino會在Rhino 5.0 中加入RT功能嗎？

RT是什麼？可以吃嗎？V-Ray RT在youtube的影片

我相信會有（而且一定是額外的外掛），但是我不是V-Ray原廠的人，要相信我的話請記得先買保險。

作者: ncmooc 时间: 2010-8-28 08:37
V-Ray是什么？好吃么？

作者: Dixon 时间: 2010-8-29 19:43
V-Ray目前还算是味道很不错的，呵呵~~~~

作者: rotferrari 时间: 2010-8-30 16:25
写的真不错。

目前我用Vray和Hypershot/Keyshot。没别的，只是感觉方便，好用

作者: 有时也唱歌 时间: 2010-8-31 13:38
长见识喽！Cafer老师还是蛮幽默的！

作者: fm0216 时间: 2010-9-3 09:48
Cafer老师语言很幽默！

作者: dxl1236 时间: 2010-9-10 15:08
看了楼主的文章学习了不少，谢谢楼主！@

作者: jckun 时间: 2010-9-25 08:26
学习啦。。。

作者: idzt 时间: 2010-9-26 16:39
长知识..

作者: jckun 时间: 2010-9-29 06:43
学习了、、

作者: hipopboy 时间: 2010-11-6 14:57
顶老师。。。。Vray啥时候也出即时渲染show一下。。。。很期待！

作者: strikefreedom18 时间: 2011-12-17 19:28
距老师写这篇文章已过去一年之久了，感觉各rhino渲染器方面进展不大啊，最近keyshot3出来后用了一下还不错，比原来版本好用多了，材质库也丰富了，不过就是bug不少~
期待老师今年的总结~

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