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离线渲染与实时渲染杂谈——从发布会上的产品展示说起
离线渲染
2020年8月11日,互联网大佬雷军在小米科技园首次公开演讲,讲述小米成立十年的酸甜苦辣。作为世界最年轻的五百强企业,小米公司走过了精彩又刺激的十年。在雷总演讲的后半段,介绍了几款重磅产品,比如下面的小米10至尊纪念版(亮银版):
看到这么精美酷炫的产品细节展示视频,你是否会疑惑,这是怎么做出来的?实物拍摄后再跟场景合成?那怎么可以做到那么真实唯美!其实,答案是否定的。实际上,这些精美高大上的产品宣传视频,从产品到场景到灯光,都是由电脑制作,而为什么可以那么真实,这就是离线渲染的作用了。
要实现离线渲染,首先需要对物体建模,也就是用点、线、面、贴图、材质、光影、特效等元素构建逼真的物体和场景。之后,利用计算资源根据预先定义好的场景设置把模型在视点、光线、运动轨迹等因素作用下的视觉画面计算出来,这个过程我们称为渲染。渲染完成后再将图片连续播放,实现就可以达到动画效果。
常用的离线渲染软件有3ds Max、Maya、Blender和Cinema 4D等,其特点是需要提前布置好场景,设置好相关渲染参数(阴影质量、光子数量、抗锯齿等等),然后再用单机或调用渲染农场进行无监管的计算,渲染。这里温馨提醒的是,可以选用本地机器进行渲染,也可以使用在线商用渲染农场,比如业内比较知名的Renderbus瑞云渲染。建议是选用商业的,并非因为广告,而是本地机器渲染速度基本没有商业的快,本地机器渲染需要几天甚至更长时间的项目,在商业渲染农场也许几个小时就搞定了。大大节省渲染时长的同时,价格不贵,有的才几毛钱,几块钱,想想电费吧。
离线渲染的典型应用是建筑视觉、影视、动画、广告片等领域,其重点是艺术和视觉效果。为了获得理想的视觉效果,制作过程中需要模型师雕琢各种模型细节,需要动画师赋予角色灵动的韵味,需要灯光师营造各种艺术的氛围,需要特效师提供逼真的特效。
离线渲染的场景中每一帧都是预先设置好的。一旦开始渲染后,每一帧需要花费数秒、数分钟甚至数小时进行渲染,而且在渲染过程中需要消耗大量的内存、CPU/GPU以及存储等资源,属于计算资源密集型应用。尤其在影视项目中,通常都有档期要求,需要在指定时间完成渲染任务,目前基本上是将任务提交到在线商业渲染农场来完成。在线商业渲染农场是能够提供大规模并行计算集群的服务机构,如上文说的Renderbus瑞云渲染。拿2019年火爆的《哪吒之魔童降世》来说,如果想靠单独的高性能计算机的话,大概几年后才能看到这部电影,也有可能最终的视觉效果没有现在的那么精致。
离线渲染后的基本是已经完成了渲染的成品作品,而如果想要在可操作在线服务或者在线游戏上实时计算画面并显示,那就不得不说它的另一个“朋友”了,实时渲染