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发表于 2019-2-9 17:40:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 上帝の诱惑 于 2019-2-14 19:49 编辑

突出重要的渲染部分

《白蛇:缘起》
                                                              渲 染 和 色 彩                                                            

      追光动画的灯光渲染流程是基于ArnoldKatana。单说这个渲染,使用Arnold5.x作为内核。

细微的灯光渲染效果调整

     从导演角度就是考虑怎样才能把一些更关键的部分做到绝对突出,一些没有特别出彩的部分可以做简单处理,过程中需要团队之间更好地去磨合,同时验证了拥有优秀制片团队的重要性,即管理项目和团队,不断推动创作团队前进,保证按时完成作品。



      从《白蛇:缘起》开始,开始使用新的Arnold5.x作为渲染内核。应该是第一家将新的Arnold用在电影级别的项目渲染上,为什么?因为几乎遇到所有类型的渲染问题。反馈的bug数量在Solid Angle的2017年终总结中排名第二,第一名的那位是他们自己的开发者。


看看layout和渲染一起展示


                                                    渲 染 质
量                                                            


    为了达到电影级的质量,我们的光线追踪采样达到了3168~3312(camera aa = 12)。看过电影的朋友应该对最后决战的场景记忆犹新,那些场次充斥着大量的特效和冰霜元素。很多镜头的渲染时间达到惊人的400核小时(机器核心数*渲染小时数),甚至更多。之前皮克斯的《寻梦环游记》的渲染中,皮克斯透露他们电影中的亡灵镇的渲染时间差不多是1000核小时左右,其实,电影质量的渲染,哪一个不是拿金钱和时间烧出来。




      Arnold的优点是渲染硬表面材质,因为它是一款单向光线追踪的渲染器,这意味着在Arnold的世界里,灯光是没有形状的,无法模拟焦散,也不擅长计算折射。Arnold的折射运算和SSS(次表面)运算都不是严格按照物理模型去做的,为了提升渲染时间都做过很大的优化。但是纵使这样,它依旧是世界上最好的两款渲染器之一,它的最大的优势在于它的采样模型和它的内部BRDF(双向反射分布)的实现方式,都具有整个行业非常领先的地位和优势,即使是RenderMan也比不了。

      因为使用Arnold 5,我们的渲染时间其实优化了很多,单就着色时间(shading time)来比较,我们比之前的渲染内核效率要提升很多。
                                                           渲 染 内 核                                                               


                                                             运 动 模 糊                                                                  

      从第一版的Arnold 5内核到最终使用在项目中的稳定版本,我们迭代了至少7次。总结起来渲染问题主要有三类:运动模糊不匹配内存溢出渲染崩溃

       运动模糊不匹配,新版Arnold配置进项目不久,所有的项目中的角色毛发和角色模型,出现运动模糊都没有没有匹配上。



      为什么需要渲染运动模糊呢?用大白话说:因为你的处理器性能不够么!人眼一秒中处理24张高精度的图像,眼神的焦点处图像变化太大,大脑哪里还处理的过来嘛。所以运动的物体会让它模糊一点,大脑处理时也能迷迷糊糊的糊弄过去,这样你就晕了。

        为什么不后期合成呢?因为后期合成的运动模糊和渲染的运动模糊完全不能比。

      几乎每一个追光的灯光TD的被运动模糊不匹配的魔咒困扰过。当时测试了所有毛发资产,有将模型的小数帧的cache一点点的匹配,依旧找不到问题出在哪儿,持续了一周的时间,在心力憔悴几度昏觉的情况下,Mike Farnsworth(Tecla)是KtoA(Katana to Arnold)的开发者,当时将情况和他说了,他立马就开始重新review KtoA的代码,他说:


结果全是他自己写的bug~~!

     因为我们的灯光渲染流程在Katana中,而资产制作在Maya和Houdini中。在跨平台的数字资产交换中,很容易出现属性数据丢失的情况,毛发和模型本身就是两套缓存(Cache),很容易造成数据不匹配的情况。

解决方法:
  • 第一时间和开发者沟通;
  • 尝试匹配不同软件之间的属性数据,比如从Maya中导出场景ASS(Arnold Scene Source)和Katana中导出的ASS数据比对;
  • 导出数据缓存时,注意数据的字节长度,如果模型离原点过远时,缓存的数据可能是个32位double值,但却只能保存成16位float值。



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 楼主| 发表于 2019-2-9 17:51:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 上帝の诱惑 于 2019-2-9 17:52 编辑


                                                         内 存 溢 出                                                         

       制作期间又遇到过很多次内存炸了的情况,因为在Arnold 5的早期版本,存在很严重的内存溢出现象。


                                                           渲 染 崩 溃                                                         

    渲染崩溃的事情都喜闻乐见,Arnold 5也并没有好到哪里去(但比RenderMan强点)。

   什么导致的渲染崩溃呢?对Arnold和Prman的使用经验来看,可能主要问题就出在多线程渲染上了。渲染开始前的准备阶段,渲染器会做这些事情:

  • 翻译转换procedural(程序化)节点
  • 展开instance节点
  • 遍历场景,找到所有Shape节点
  • 找到Shape节点中的所有灯光节点


     这前两步是非常容易导致渲染崩溃的,为什么?

    设想,现在有12个线程在同时执行第一步和第二步,而第一步和第二步直接又是相互依赖的。多线程编程,是不太方便使用动态列表,如vector之类的,需要使用Map或者List这类,因为它们提前申明了数据结构内存占用的大小的,这样多个线程并行计算时,你同时往一个数据结构的指针中写数据,就不会内存冲突。内存申明了就得释放吧,出来混总是要还的嘛,这一借一还,就很容易出错了,尤其是procedural节点大多是第三方开发的,这下就更乱了。

       多线程渲染内存冲突导致

解决方法:可以将Arnold的多线程生成场景(parallel_node_init)的渲染选项关闭,将场景翻译线程数(translationThreads)设置为"1",注意这会拖慢渲染速度,但是很有可能解决你的渲染内存冲突导致的崩溃问题。


                                                      资 产 和 着 色 器                                                         

     从Arnold 5开始,深受大家喜爱的alShaders不再更新了,从alShaders的开发者论坛看到了大神Anders Langlands(anderslanglands)给大家发的群邮件,那个时候他刚结完婚,而且也刚从MPC跳槽到Weta,没有时间继续更新,但是最重要的是,Arnold 5几乎涵盖了所有alShaders的功能,可能AL也觉得再维护下去意义不大吧。下图为alShaders的实现:


    对于制作公司来说,就很头疼了,我们之前的数字资产大量使用alShaders,并且材质(Surface)部门对这个材质球的各种属性的艺术表现也是聊熟于心,我们不得不花大量的时间是探索新的通用材质球的各种效果。

    幸运的是,Arnold 5给我提供了一个超级强大的工具:OSL(Open Shading Language)。这是一个由Sony Imageworks开发维护并且开源的shading语言。主流的渲染器都在渐渐拥护支持。



     总之,我们在Arnold 4到Arnold 5的资产的Look转换中,使用了大量的OSL着色器,在整个《白蛇:缘起》的项目中,也是大量的使用OSL的着色器。OSL最大的好处就是它和Python一样,跨平台、跨软件、易于开发和维护。加上丰富完整的API,写起着色器如同砍瓜切菜一般呢。


       从Arnold 5开始,Arnold深度集成了OSL的内核,所有BRDF都包裹成closure,这样做最大的好处就是可以使用LPE(Light Path Expressions)灯光路径表达式,可以在输出场景中任意的灯光bounce,比如镜子反射中的金属球的高光中的某个物体上高光里的自发光有点像绕口令,头晕的看上图。

       在《白蛇:缘起》中,我们使用LPE实现了逐灯合成(Pre Light Compositing),在NUKE里直接调节每个灯光的颜色和曝光,再结合新的Cryptomatte,实现了最大限度的后期控制。




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