视效制作入门秘籍——影视制作软件法术大揭秘

近日，影视动画产业的热情又添了一把火，悉数近年来的动画电影，画面和特效等都让观众为之折服。这么多绚丽的影片特效和画面，究竟能够用什么软件工具制作出来呢？影视制作中最耗时的渲染又有什么办法提高效率呢？毛发、光影等细节渲染处理又有什么捷径？英特尔揭秘了影视制作软件的法术秘籍。

内置毛发几何系统，英特尔® Embree助力细节渲染

在特效中，很多“拟真”的质感背后都需要复杂的计算和设计。英特尔® Em- bree（ https://www.embree.org/index.html ; https://github.com/Ren- derKit/embree）对光线追踪内核库进行了高度优化，是英特尔开发的高性能光线追踪内核的集合，具有底层API加速结构与光线/几何交叉功能。不同算力平台（x86 CPU/GPU、macOS CPU/ARM以及英特尔锐炫 ™ GPU等）、不同操作系统（Linux、MacOS 以及Windows）和硬件指令集（如英特尔 ® AVX-512）都进行了全面的渲染优化，还加入了大量的优化特性，英特尔® Embree能够帮助图形应用程序开发人员提高照片级真实感渲染应用程序的性能，可广泛应用于各类专业渲染器，能为VFX视效制作带来更优的渲染性能。

例如英特尔® Embree内置了先进的毛发几何系统，支持高级运动模糊来渲染动态内容。多段运动模糊可用于渲染变形网格，变换模糊允许模糊整个几何体实例，四元数模糊允许模糊实例旋转。又例如英特尔® Embree在动态场景中支持以交互方式进行渲染预览，使用morton代码算法为高度动态的内容快速重建数据结构。同时英特尔® Embree多级实例化功能能以适当的内存使用率来渲染高度复杂的室外场景。SYCL的支持也使GPU编程变得简单，Embree基于SYCL跨平台抽象层，支持在GPU上进行硬件加速的光线追踪。

使用英特尔 ® Embree进行优化渲染的图像（图像出处： https://www.intel. com/con - tent/www/us/en/developer/tools/oneapi/rendering-toolkit.html）

减少渲染时间的视效降噪小能手——英特尔 ® Open Image Denoise

在英特尔® Open Image Denoise（https://www.openimagede- noise.org/；https://github.com/RenderKit/oidn ）中，英特尔使用AI方法来进行光线追踪处理，能在不丢失细节的前提下改善图像质量，缩短渲染时间。这一组件的核心是一组高效的、基于深度学习方法的去噪滤波器。其能够滤除光线跟踪中固有的蒙特卡罗噪声，并将必要的每像素采样量（necessary samples per pixel）减少一个甚至多个数量级，同时其也提供一些功能选项来帮助保留更多的细节。其通过支持各种硬件指令集，如英特尔CPU上的SSE4、AVX2、AVX-512和NEON，英特尔GPU上的英特尔® Xe 矩阵扩展（Intel ® XMX），以实现高性能的去噪效果。借助英特尔® Open Image De- noise， VFX视效能在基于光线跟踪的渲染环节中实现显著的降噪效果并减少渲染时间。

使用英特尔 ® Open Image De noise进行渲染前后的图像对比（图像出处： https://www.intel. - com/content/www/us/en/developer/tools/oneapi/rendering-toolkit.htm）

逼真、高效的光线渲染——英特尔 ® Open PGL

英特尔 ® Open PGL（ https://github.com/RenderKit/openpgl ）实现了一组将路径引导集成到渲染器中所需的表示和训练算法，通过提高在复杂的间接照明场景中的采样质量来提高渲染性能。针对最新的英特尔® 处理器进行了优化，支持SSE、AVX、AVX2和AVX-512指令集。同时，其能通过API将最先进的路径引导算法引入渲染器。从V-Ray 6.1（CPU）版本起就引入了英特尔® Open PGL库进行路径引导。

英特尔® Open PGL的基本原理是将场景的空间划分为多个小的区域，并存储类似于光探针的近似值，在渲染过程中，每当对新的方向采样时，就可以查询当前交叉点的光线分布，并可以引导路径向更高渲染质量的方向前进，以此提升渲染质量。在V-Ray 6.1（CPU）版本的灯光缓存（Light cache）构建实际表现中，漫反射和光泽反射都可通过路径引导变得更加逼真，渲染速度也变得更快。

使用英特尔 ® Open PGL进行渲染前后的图像对比（图像出处： https://github. com/RenderK - it/open pgl/raw/main/doc/images/example. png）

提高渲染性能——英特尔® Open VKL

英特尔 ® Open VKL ( https://www.openvkl.org/; https://github.- com/RenderKit/openvkl) 是由英特尔开发的一组高性能体积计算内核。 Open VKL的目标用户是图形应用程序工程师，希望通过利用 Open VKL的性能优化内核来提高其体积渲染应用程序的性能，这些内核包括针对各种体积数据格式的体积遍历和采样功能。Open VKL支持在Linux、macOS和Windows 上运行的x86 CPU；在macOS 上运行的ARM CPU；以及在Linux和Win- dows上运行的英特尔 ® GPU。

英特尔 ® Open VKL包含针对最新x86处理器优化的内核，支持SSE、AVX、 AVX2 和 AVX-512指令。Open VKL支持基于Xe HPG微架构的英特尔GPU （英特尔锐炫 ™ GPU ）在 Linux 和 Windows 上运行，英特尔GPU 支持利用 SYCL开放标准编程语言； SYCL允许编写可以在各种设备（如CPU和GPU）上运行的C++代码。

光的魔术师——英特尔 ® OSPRAY

作为英特尔® oneAPI渲染工具套件的重要部分，英特尔® OSPRAY（ https://www.ospray.org/; https://github.com/RenderKit/ospray）是一个开源、可扩展和可移植的光线跟踪引擎，其通过开放、强大和便捷的渲染库，帮助用户在基于英特尔® 架构的处理器上（无论是笔记本、工作站、还是高性能的计算节点）轻松构建基于光线追踪的渲染任务，实现高性能和高保真度的视觉效果。

使用英特尔 ® OSPRAY进行渲染（图像出处： https://www.ospray. org/）

英特尔 ® OSPRAY 构建在英特尔 ® Embree ，英特尔® Open VKL 和英特尔 ® Open Image Denoise之上。CPU实现基于英特尔ISPC（隐式 SPMD 程序编译器）。并充分利用英特尔 ® SSE4 、英特尔 ® AVX、英特尔 ® AVX2、英特尔 ® AVX-512以及NEON等现代指令集来实现高性能渲染能力。其提供的功能包括：

● 交互式 CPU渲染：提供了面向科学可视化应用的可扩展CPU渲染功能，以及面向海量数据、可交互渲染的高级着色效果（如环境光遮挡、阴影和透明度等）；

● 全局照明：内置了一个路径跟踪器，能基于物理材质在交互式渲染中提供照片级全局照明；

● 立体渲染：支持高保真、交互式的直接立体渲染，并内置大量先进可视化功能；

● 分布式MPI：可在具有高性能MPI的大规模分布式内存系统上运行，既可减少渲染时间，又可增加总场景大小。

OSPRay的GPU实现（beta 状态）基于由英特尔oneAPI 数据并行 C++ (DPC++) 实现的SYCL跨平台编程语言，目前支持在Linux和Windows上运行的英特尔锐炫m GPU.

对于常用的软件工具，如 3ds Max、Katana、Mantra、Renderman等，也在VFX视效制作中承担重要角色，更多信息，可参考各软件官网介绍。