强大的阿诺德渲染器介绍 Arnold renderer

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admin 发表于 2021-11-13 11:20:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
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Arnold renderer是一个高级的、跨平台的渲染API。是一个基于物理算法的电影级渲染引擎,由Solid Angle SL开发。它正被越来越多的好莱坞电影公司和工作室用作主要的渲染器
Arnold渲染器具有运动模糊、节点拓扑、支持实时渲染、节省内存损耗等特点。

简介
Arnold renderer是一个基于物理算法的电影级渲染引擎,由Solid Angle SL开发。它正被越来越多的好莱坞电影公司和工作室用作主要的渲染器。
Arnold是一个高级且跨平台的渲染API。与用于CG动画的传统扫描线渲染器(Renderman)不同,Arnold是一种照片逼真、基于物理的光线跟踪渲染器。
Arnold使用前沿算法充分利用硬件资源,包括内存、磁盘空间、多核、多线程、SSE等。
Arnold的设计框架可以轻松集成到现有的生产流程中。它建立在可插拔节点系统上,用户可以通过编写新的着色器、相机、过滤器、输出节点、编程模型、灯光类型和用户定义的几何数据来扩展和定制系统。Arnold该架构的目标是为动画和VFX渲染提供完整的解决方案。

特性
运动模糊(SRT动画和变形动画)(支持实时渲染)
节点拓扑,可编程着色器
数亿个三角形和毛发渲染(支持实时渲染)
延迟/编程几何加载方法(节省内存损失)
纹理缓存(。TX预mipmap支持)
32位映射支持(直接读取和输出)
多通道AOV输出(渲染过程输出,自定义AOV输出)(支持即时渲染)
Sss点云算法支持(支持实时渲染)
独立蒙皮材质(支持实时渲染)
独立的毛发材质(支持实时渲染)
基于物理计算的材质系统(支持实时渲染)
基于物理算法的照明系统(支持实时渲染)
支持maya流体系统(支持实时渲染)
支持剃须和理发的头发插件(支持实时渲染)
独立的物理大气系统和灯光雾效果系统(支持实时渲染)
海量多边形替换系统(默认支持相机距离优化参数)(支持实时渲染)
支持各种相机和景深渲染(支持实时渲染)
自动化线性过程

优秀
单通道:简单到令人瞠目结舌的过程(没有额外的文件和缓存)
质量控制只有一个(AA取样数量)
一直完美的阴影(不需要阴影贴图或任何东西)
交互性(渐进式渲染)
存储灯和GI中不存在消耗
更快的光线追踪
内存消耗更少
追求最佳多线程性能(线性增长)
新的光加速架构
BVH、kd树等
树的创建时间不如树的遍历重要。
几何量化
出色的二维(像素、镜头、光线、BRDF(双向反射分布))和一维(运动模糊、体积)采样
加权BRDF采样
重量控制立体角光源采样
重量控制多重取样
加权控制容积采样
注意维度之间的相关性

Arnold版本支持的软件
Arnold独立Arnold渲染器独立版
Arnold用于softimage softimage | xsi插件
Arnold适用于Maya Maya插件渲染
Arnold用于Houdini Houdini渲染插件
Arnold4D电影院
版本交互
您可以在中导出文件。ass格式,可以在各种渲染器中使用。着色器dll文件的原始版本需要引入到新场景中。

历史
Marcos Fajardo是Arnold渲染器的首席架构师。我们先来看看Arnold在2000年渲染的一些图片。由于使用了半球和全局光照,这些画面的真实感很少能达到以前的渲染器,这使得Arnold引起了不小的轰动和很多制作公司的关注。然而,马科斯和Arnold淡出了人们的视线,没有维基百科的文章,很少有网页提到它们,公司网站也一直在建设中。你可能很难猜到你正在看的电影是用Arnold渲染的。
马科斯出生于西班牙,14岁时对计算机图形学产生了兴趣。像我们很多人一样,他开始使用8-8位计算机,并使用BASIC和汇编语言编写小型图形程序。他原本想学数学,但在1992年,他选择了计算机科学作为自己的专业。一个朋友给他介绍了Vivid和POV-Ray光线追踪渲染器,让他的心灵更加明亮。他很兴奋数学可以用来创造这些很酷的图像。自1994年以来,他一直在写自己的光线跟踪渲染器。当时互联网开始逐渐发展,他的第二个指路明灯是关于光线追踪的新闻网站《光线追踪新闻》,这让他意识到其实很多人在这个领域已经取得了很大的研究成果。RTNews就像一张地图,为他提供了相关SIGGRAPH论文和书籍的列表。白天他会去大学图书馆复印相关文件,晚上阅读,有时甚至通宵达旦,只睡一两个小时,严重影响学习,甚至到最后无法完成全部学业。
他在网上发布了一些他渲染的大气效果的图片,因此他开始在一些公司找到工作,包括马德里的REYES·Infografica和英国的LightWorks。1997年,他去了SIGGRAPH,在那里他看到了最新的研究成果,开阔了眼界。
马科斯不想只为别人工作,他想写自己的渲染器。他查看了现有的几种混合渲染器(混合扫描线和光线追踪的渲染器),并与Kajiya对路径追踪的研究进行了对比,认为纯随机光线追踪将是未来的发展方向。马科斯在1997年开始构建Arnold的框架,当时他24岁。
自1997年以来,他作为独立顾问参与了许多项目,不断改进和完善自己的软件,并始终保留软件的知识产权。这通常需要额外的协议,就像与索尼达成的协议一样,但这些问题对于一个好律师来说并不难解决。保留知识产权让他不可能以过高的价格签订合同,但毕竟让他继续成为软件的所有者。
1997年,他注意到多伦多一家做性能图的CAD公司,并向这家公司展示了Arnold/新增的大气扩散效应,于是他们雇佣了他,用Arnold/进行生产。当然,马科斯仍然拥有IP(知识产权),工资也不高,特别是对于他的特殊工作,即使这些工资也无法维持他在多伦多的生活。然而,这是一次非常好的经历。他可以按照自己的想法自由工作,完善软件,同时遇到很多业内专业人士。这种模式-被公司用来给Arnold增加新的功能-是他过去13年的生活模式。
1997年,他在贝尔艾尔的一些朋友家的地板上过夜。这些朋友把他介绍给他们的朋友,其中一个是在蓝天工作的动画师贾斯汀·利奇。贾斯汀知道马科斯在研究渲染,于是介绍了蓝天的创始人、蓝天渲染器的原始开发者之一卡尔·路德维希。卡尔带他参观了公司,并花了一些时间一起讨论光线追踪的话题。蓝天是第一家使用光线追踪进行渲染的公司。看到他们的渲染,尤其是约翰·卡尔斯渲染的一幅被天窗照亮的画面,马科斯印象深刻,这更加坚定了他的观点:所有的随机光线追踪都应该是Arnold。蓝天制作的《兔子》(1998年奥斯卡最佳动画短片)采用随机光线追踪。当然,兔子本身不使用间接照明(成本太高)。这可能是第一部使用无偏蒙特卡罗辐射算法的电影。
2001年,一部个人动画电影《百分之五十的灰色》获得奥斯卡提名,它使用了Arnold渲染。它的成功对于Arnold:只用了几台电脑就完成了整部影片,具有象征意义,说明随机光线追踪可以用低成本的CPU投入完成高质量的图像制作。
2004年开始受雇于索尼影业Imageworks。他的朋友佩佩·巴伦西亚正在索尼制作《怪物屋》的动画和预览。佩佩向马科斯介绍了这部电影的视觉导演兼副导演杰伊·雷德。杰伊的脑海中已经有了怪物屋的大致效果。他认为角色看起来应该比CG更接近物理现实,所以全局光照对他来说非常重要。他们尝试了其他的渲染器,但是达到预期效果的速度太慢,所以他们测试了Arnold,结果非常令人兴奋。当然,Arnold仍然缺少很多面向生产的功能,比如对象存档的延迟读取、地图缓存系统、头发对象等等。于是索尼组织了一个由经验丰富的渲染开发人员组成的小团队,紧密合作支持这部电影,让渲染器符合制作要求。在此期间,Arnold/的渲染速度,尤其是运动模糊得到了显著提升。
马科斯原本计划在洛杉矶呆一年,但一个又一个项目,他实际上在那里呆了三年。五年后,索尼成为了全Arnold渲染制作公司,并且Arnold参与了多部电影的渲染。比如《怪兽屋》《贝奥武夫》《鹰眼》《守望者》《2012》《美食天堂》《爱丽丝梦游仙境》《神奇蜘蛛侠》《黑衣人3》,都是索尼影业Imageworks、《碟中谍4幽灵协议》和一些即将上映的电影制作的。《美食天堂》是第二部使用all Arnold渲染的动画电影,也是第一次使用Arnold的所有能力:运动模糊、亚表面散射、毛发等。虽然本文主要关注的是马科斯,但是Arnold的这些功能也归功于索尼的开发团队,尤其是Cliff Stein和Chris Kulla——两位神奇的渲染黑客,Rene Limberger、Scot Shinderman、Eduardo Bustillo、Solomon Boulos,以及后来的Larry Gritz、Alex Conty和Angel Jimenez。

电影项目
重力(框架商店)-重力
奥兹,伟大而强大(索尼电影影像作品)-奥兹巫师(索尼电影)
饥饿游戏(耳语树)-饥饿游戏
复仇者联盟(工业光与魔法,亮度图片)-复仇者联盟(工业光魔法)
红尾巴(罗迪欧外汇,UPP)-红尾巴
特兰西瓦尼亚酒店(索尼电影公司图像作品)-特兰西瓦尼亚酒店(索尼电影公司)
任务:不可能-幽灵协议(工业光与魔法)-任务不可能4(工业光魔法)
美国队长(耳语者)-美国队长
亚瑟·圣诞(索尼电影影像作品)-“亚瑟·圣诞”(索尼电影)
x战警:一级(亮度图片)-X战警
4洛宁(框架商店)-“四十七浪人”
梦游仙境(索尼影视影像作品)-爱丽丝梦游仙境(索尼电影)
源代码(倾斜)-源代码
蓝精灵(索尼电影公司图像作品)-蓝精灵
雷神(卢马图片,惠斯凯树)“雷神”
等等...
Arnold渲染器支持maya和softimage XSI,并且高度交互,与Maya或XSI内核集成。
基于物理现实的蒙特卡罗光线跟踪引擎单向路径跟踪引擎
20万行高度优化的C/C++代码
完全多线程并行和单指令多数据架构(SIMD)

C4D软件阿诺德渲染器下载专题
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