3dsmax实际演示光线追踪渲染

艾朵儿

笔者大学时期学习的专业就是环境艺术设计，主要就是指对环境工程的规划改造这样一个大的范围。其中涉及基因工程、植物学、规划设计等等……好吧好吧，我承认我在吹牛、我在骗稿费，环境艺术设计说白了主要就是室内设计。由于要给客户展示我们设计的效果是怎么样的，所以就要经常用到一个软件:3dsmax，配合上相关的渲染器，例如：V-Ray、Mental-Ray等，即可渲染出效果逼真的照片级效果图了。

  

  


这些以假乱真的图片都是渲染出来的
　　我们生活中见到的很多产品宣传图片及建筑效果图等其实都是利用类是3dsmax之类的软件做出来的效果图。
　　传统方式下我们使用这些软件在进行最终效果图运算的时候完全是由CPU一手把持的，这时候GPU只能歇着。也就是说在这个显卡的通用运算能力已经如此强大的今天，GPU只能在光线追踪运算时怀揣着极其强悍的运算能力而袖手旁观，在这个提倡节能减排、物尽其用的时代这样的行为是不被允许的！
光线跟踪：
　　光线跟踪(ray tracing)（也叫raytracing或者光束投射法)是一个在二维(2D)屏幕上呈现三维(3D)图像的方法.一个光线跟踪程序数学地确定和复制从一幅图像的光线的路线,但是方向相反(从眼睛返回原点).光线跟踪现在被广泛用于计算机游戏和动画,电视和DVD制作,电影产品中.许多厂商提供用于个人电脑的光线跟踪程序.在光线跟踪中,每一个光线的路径由多重直线组成,几乎总是包含从原点到场景的反射,折射和阴影效应.在动画中,每一束光线的直线部分的位置和方向总是在不断变化,因此每一条光线都要用一个数学方程式来表示,定义光线的空间路径为时间的函数.根据光线在到达屏幕前经过的场景中的目标的色素或颜色来分配给每一束光线一种颜色.屏幕上的每一个像素符合每一时刻可以回溯到源头的的每条光线.光线跟踪最先是由一个叫数学应用组的组织中的科学家在20世纪60年代发明的.这些科学家中的一些人变得对光线跟踪作为一种艺术感兴趣,成为绘画艺术家,并建立了一个动画摄影工作室,使用光线跟踪为电视和电影制作3D电脑肖像和动画。
3dsmax实际演示光线追踪渲染
　　为了给大家一个直观一点的感受，正好大学课程所用到的软件与光线追踪相关的笔者托远方的朋友帮忙在工作的时候截了几张图，下面容笔者一一为大家讲解。

模型准备就绪调节参数准备渲染            构建灯光缓存   





灯管缓存构建及相应的3步准备过程
　　以上这四张图片是还没有开始最终渲染前的准备工作，第一张是建好了模型，打好了摄像机——即定好角度的截图，为了降低渲染时间，先渲染分辨率为300*225的小尺寸灯光缓存及相应需要渲染的准备工序。图片中此场景此步骤的渲染过程为大约30分钟，完成之后就来到了下面的步骤。



正式开始渲染的过程




经过笔者拙略技术简单处理后的最终效果
　　如上图的渲染结果，效果……有点对不起前面展示的那几张效果图的级别，但是利用3dsmax渲染照片级效果图的大致过程就是这么个样子。上面所示的过程渲染时间为45分钟左右。图片中我们看到的两个小方块正是双核处理器的原因。
　　整个渲染过程如下：1000x750的分辨率，笔者的这位朋友用的是AMD Athlon 64X2 4400处理器，2GB内存，整个过程大约使用了75分钟，由此可见光线追踪对于运算的需求多么大！
CUDA光线追踪渲染的意义
　　由上一页笔者举的例子可见光线追踪对运算需求之一斑！可以想象第一页中Nvidia在Siggraph2011中展示的那段视频对于笔者这类曾经学习过3dsmax的用户所带来的震撼！视频中的场景虽然并不非常复杂，但是以秒来计算渲染时间的近乎于实时运算的光线追踪渲染所能够给业界带来的影响可以预见是多么的恐怖！
　　传统依靠CPU进行渲染费时费力的过程，或许可以称之为“离线渲染”的过程将会在CUDA光线追踪渲染面前毫无优势！其实显卡进行光线追踪渲染是2007年被提出，2011年初开始逐渐被多数用户所了解，笔者大学时期也曾经对其有所研究，笔者告诉大家一组数据来让大家直观的理解GPU到底多块！
　　在利用双英特尔6核Xeon X5680处理器和8块GTX580显卡的计算机上利用3dsmax配合V-ray2.0渲染器进行同一场景的一段视频光线追踪渲染过程中，同样的2分30秒钟时间内GPU渲染完成50帧画面，而CPU则只完成了2帧，数据再次证明了CPU与GPU在光线追踪渲染方面的巨大速度差距！


电影《2012》中很多场景都是由计算机渲染的
　　也许您不认为这有什么重要意义，但其实它的影响就在你我的身边，比如影视行业：特效电影的制作更方便、更快速、成本也就更低了，或者效果更绚丽的特效场景的出现成为可能。学习工业设计、环境艺术设计等专业的从业人员将不必再浪费大量的时间在等待上，他们有了更多的时间去修改、完善，更多更好地设计不再因为害怕等待而被放弃。
“云技术”延伸至光线追踪渲染
　　视频中后半部分的演示实在web上进行的，不得不说，云时代真的来了！视频中演示者将自己已经建立完成的模型上传至亚马逊，然后由其在Amazon.com租赁的服务器运算资源进行运算，当然这些服务器也都是采用了Nvidia Tesla加速运算器的服务器组，Web端即时的获得渲染结果，近乎瞬间完成渲染！虽然目前国内是否能用还暂时不知道，但是我们相信迟早有一天他会到来！
　　只要你拥有不是慢如蜗牛的网络，只要你有一台能够打开web并支持相应插件的互联网接入设备，那你就能利用你的甚至是手机实时的作图给你的客户看——如果有需要的话。
　　当然可能距离笔者所幻想的那一天还有段时间，但是起码：我们知道它不远了……