对话博采传媒沈辰奇:GPU如何利用算力让实时渲染更高效

作者:贾桂鹏 来源:原创 2020-08-26

  目前,新一代科技不断发展,促使很多行业发生了不小的改变,其中,媒体、娱乐行业的变革尤其大。目前,消费者对画质和CG动画效果也提出了更高要求,从而加速了广电台播、影院投放向流媒体泛娱乐化转变的趋势。

  随着3D动画行业的发展,在虚拟现实、三维游戏等领域中,都用到了实时渲染技术。单渲染系统计算不了渲染过程中的巨大数据量,如果想实现对3D场景的实时渲染,分布式渲染系统应该是更好的选择。而在一般的分布式渲染系统中,不需要考虑对场景的优化,因此同一场景在不同的系统当中会渲染出一样的效果。而分布式实时渲染系统则与之不同,要想达到好的实时渲染效果,就要采取一定技术进行场景优化,以降低计算量,提升渲染效率与质量。

  成立于1993年的博采传媒,一直以来在前期创意、影视拍摄、后期制作、技术研发等方面丰富经验的累积,此次比特网邀请到博采传媒前期部总监沈辰奇,让他跟我们聊一聊在实时渲染过程中算力的重要性以及GPU对于日常渲染工作能起到怎样的作用。

对话博采传媒沈辰奇:GPU如何利用算力让实时渲染更高效

  算力如何改变实时渲染?

  首先我们要了解什么是实时渲染,简单来说,实时渲染是计算机一帧一帧把数据渲染成一幅画面,最终呈现在屏幕上。但是,每帧的数据,都在不停发生的变化,所以,致使每帧的画面呈现也在不停运转。

  比如我们玩的游戏,里面的画面每帧都要响应玩家操作带来的变化,所以,游戏必须是实时渲染,因为每帧的时间非常短暂,所以,实时渲染对计算的速度要求非常高,也就是对于算力的要求非常高,大多数情况下,实时渲染通过牺牲部分精确度来达到肉眼看起来较真实的效果。

  一般是制作公司服务器或者个人采用CPU渲染单张,即便是单张的效果图一张也要消耗若干小时时间才可以渲染完,大一点的甚至花费几天时间渲染,所以,算力的强弱直接影响到制造效率以及制作精度。

  据博采传媒前期部总监沈辰奇介绍,博采传媒在2017年推出的《昆塔:反转星球》是第一部全部用GPU渲染而成的动画电影,他认为:“GPU渲染比此前采用的CPU渲染有很多优势”。

  博采传媒在该项目中,第一个要实现目标就是基于Unreal Engine引擎来实现场景的反向投射,即实现“final in camera”所见即所得的拍摄方式。而且还要驱动一块尺寸800平米,高度大约8米大的屏幕,这对于此前CPU渲染来说几乎是不可能完成的任务,此时,博采传媒找到了NVDIDA,开展基于GPU实时渲染的测试。

对话博采传媒沈辰奇:GPU如何利用算力让实时渲染更高效

对话博采传媒沈辰奇:GPU如何利用算力让实时渲染更高效

  其实,除了博采传媒外,Pixomondo等视效制作公司纷纷释出各自的nDisplay集群式渲染测试样片,这也表明,全球大型视效公司都在围绕GPU实时引擎开展制作流程的更迭改造。

  依靠着GPU超强的算力,博采传媒联合多家国内LED生产商,展开高分辨率LED屏的技术指标测试,目标是要开发出符合电影拍摄标准的高素质LED面板,同时,软件和引擎部分博采传媒联合Epic中国,开始包裹式环形屏点对点像素驱动的诸多技术攻关,最终做到巨型环屏的高帧率实时运行。

  GPU在渲染方面展现怎样实力?

  我们都知道,在此前很多视频制作公司都在用CPU进行渲染,但是效率方面不尽如人意,而现在的主流方向已经倾向于GPU进行渲染。其实,GPU与CPU两者之间的不同,主要体现在两者处理任务的不同方式上。CPU是专为串行任务而优化的核心组成,GPU则是更小、更高效的核心组成的大规模并行架构。因此,在处理特定数据的时候,GPU能比CPU高效的多。

  以NVIDIA显卡为例说明,它采用了CUDA并行计算架构,此架构可以使GPU参与解决复杂的计算问题,然后借助NVIDIA提供的CUDA SDK,使用者可以更容易地让GPU参与到运算中,而且,主流应用和渲染器开始支持GPU参与辅助计算,也为其在效率上带来极大提升。

  在对场景进行渲染时,实际上是对场景的光线进行追踪,从光源发出的光线遇到物体的表面,一般会出现反射、折射和吸收等现象。被反射或折射的光线遇到其它物体的表面,还会发重复发生该现象,只不过光线每经过一次反射和折射都会被吸收一部分,光线的强度逐渐减弱。渲染整个过程实际上就是对场景进行提取,然后对提取的光线进行追踪计算,直到它们衰减一定程度后才停止计算。

  由此可见,渲染需要对重复现象有很高的计算能力,而这正是GPU所擅长的。

  NVIDIA能提供多大助力?

  在博采传媒的项目初期,NVIDIA向他们提供了Quadro RTX8000专业级别显卡,并针对多屏同步的算法优化提供了技术支持。

对话博采传媒沈辰奇:GPU如何利用算力让实时渲染更高效

  他们借助Quadro RTX 8000的性能,搭建了一个由多台服务器组成的nDisplay群集,虽然。在底层实现原理与ILM的“Volume”很像,但是在分辨率和像素数量上是“Volume”的数倍,在驱动难度上也更为艰巨,最终博采传媒完成了一个可以满足8K取景实拍的巨型LED包裹式环幕。

  此外,博采传媒还运用NVIDIA的光线追踪技术,实现“final in camera”所见即所得拍摄流程应运而生的虚拟偶像——“马当飒飒”,在强大的算力支持下,“飒飒”拥有了接近真人的质感,她的使命是呈现数字角色的实时即兴表演,传递细腻的情感引起人们的共鸣,相对应的身体动画捕捉、表情动画捕捉、毛发模拟、布料解算等一些列计算渲染都需要强大的算力支持。

  其实,NVIDIA GPU对于生产效率的提升还远不止如此:

  一、人工智能:NVIDIA Quadro RTX GPU旨在加速深度学习任务、减少工作流冗余、利用NVIDIA NGX简化内容创作、加速动画、扩展图像和视频处理的可能性。

  二、虚拟化:借助NVIDIA Quadro虚拟数据中心工作站Quadro vDWS或NVIDIA GRID软件及NVIDIA GPU,媒体和娱乐业专业人士可以确保项目安全推进,同时还能扩展计算资源以满足特定项目的需求。

  三、 VR、AR和混合现实技术:NVIDIA VR-ready GPU可通常会引入真实物体、触觉反馈和动作模拟技术,进而提升参与者的现场感和兴奋感。

  目前,NVIDIA利用在高性能计算领域强大的芯片实力和浮点运算能力,可以实现多个实施光线渲染的对比图片和视频,并呈现出足以仿真视觉效果。所以,借力NVIDIA提供的技术,将会有助于行业人士及相关爱好者打造更高品质的影视娱乐作品。

  写在最后

  从这次博采传媒虚拟偶像项目上,他们尝试在技术层面上打通各环节,证明算力的支撑在实际生产上的可靠性,在底层技术的支持下,完成虚拟内容的工业化生产,通过生产不同类型的实时、互动、高效、轻量的虚拟偶像,匹配不同市场的需求。从而打造出一个更加真实的虚拟偶像。

  此外,5G、8K、虚拟制作将会成为之后重要的制作趋势,这一切都需要算力的强大支撑,面对着来势汹涌的未来虚拟世界,我们更加期待GPU带来的惊喜。

发布
X
第三方账号登录
  • 微博认证登录
  • QQ账号登录
  • 微信账号登录