皮克斯渲染器

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各种各种渲染软件设计理论详解Mental Ray、renderman
Ray, Mental, renderman, 软件设计, 详解
主流渲染插件火力比拼之1、2、3　<超级全面＞

Mental Ray（简称MR）
Mental Ray是早期出现的两个重量级的渲染器之一（另外一个是Renderman），为德国Mental Images公司的产品。在刚推出的时候，集成在著名的3D动画软件中，作为其内置的渲染引擎。正是凭借着Mental Ray高效的速度和质量，Softima-ge3D一直在好莱钨电影制作中作为首选的软件。
相对于另外一个高质量的渲染器Renderman 来说，Mental Ray的渲染效果几乎不相上下，而且其操作比Renderman简单地多，效率非常高。因为Renderman渲染系统需要使用编程的技术来渲染场景，而 Mental Ray一般来说只需要在程序中设定好参数，然后“智能”地对需要渲染的场景自动计算，所以Mental Ray有了一个别名“智能”渲染器。
目前业内的商业渲染软件中，只有Pixar renderman、Mental ray、Houdini Mantra能够成熟的支持shader writing，这种特性对于从事高品质要求工作的用户来说，非常重要。同时mental ray的基础应用也是很轻松的，与多种常用软件的无缝集成，使用户不必完全从头学习就能容易的掌握mental ray的大部分功能。

Avid 和mental images?有多年密切的合作关系，但近期Alias与mental images?的合作，给业界带来了更大的震撼。《Matrix2》、《星战前传2》、《终结者3》、《shark》等影片中，mental ray都提供了惊人的视觉特效。诸位读者可以参阅书后附录的图片来了解。2003年度的电影领域的最高奖——Oscar技术金奖同时颁给了mental ray和maya。?

对于Maya用户来说，mental ray带来了革命性的变化。从电影特效技术人员，网络工作者，建筑游历动画制作者到平面动画艺术家……各个层次的用户都可以借助最强大的软件渲染工具，提升自己的工作品质。最新的Maya6.0的启动LOGO图片，就是Alias特邀艺术家用mental ray渲染完成的。

Mental ray不只是能生成接近真实世界的图片，也能用于抽象艺术和手绘外观的创作。1994年完成的《Asterix in America》就是一部用mental ray完成的2d手绘风格的动画片。某种意义上说，mental ray所能渲染的风格，更多的取决于用户对图形算法的掌握和不羁的想象力。到了最新的3.3版本，mental ray甚至可以用NVIDIA、ATI、3Dlabs、Matrox、SGI, Sun等品牌的显示卡，使用OpenGL或DirectX加速方式，进行高速的硬件渲染。（其中也包括利用NVIDIA可编程语言Cg。）
但是mental ray的核心能力来自shader。Shader是一类特殊的函数。传统的说法，shader是被用来确定物体表面的色彩和照明的（这一过程叫shading着色），但是mental ray扩展这一概念到实际上所有与渲染的可编程及可定制的方面。
Shader 是在mental ray 运行时挂载的，用C或C++语言编写的插件模块。Shader可以作为源代码或物体模块被提供给mental ray，但最常见的情况是放在库文件里，在Unix平台上也被叫作Dynamic Shared Object动态共享对象（DSO），或在Windows NT平台上叫Dynamic Link Library动态链接库（DLL））。用户也可以编写自定义的shader，来扩展mental ray的功能。

renderman
renderman 电影业渲染得老大。以前主要是控制台操作，基本无图形界面。最新的版本里已经有了图形界面，但是好莱坞的高手们似乎都还是继续使用控制台操作，纯字符操作，这样的控制性更强。记得在三年前好莱坞用这个的年薪高达30美刀。
RenderMan 是美国PIXAR公司在九十年代推出的产品，在国外经过几年的应用，已越来越受到他们的青睐，许多大的动画公司都采用它，如迪斯尼动画公司、华纳影业公司。现在用它完成的作品到处都是，如著名的世界第一部三维动画电影–《玩具总动员》，还有：《蚂蚁》、《星球大战》、《昆虫总动员》、《玩具总动员续集》……等等。
　　Pixar RenderMan是电影工业界的标准图形综合化（合成）软件。它以快速、强大、可变设置和可编程赢得此名声，是目前唯一可用的足够强大的特技电影渲染工具。

Brazil（简称BR）
" 在大家对Mental Ray渐渐失望的时候，2001年，一个名不见经传的小公司SplutterFish在其网站发布了3DS MAX的渲染插件Brazil，在公开测试版的时候，该渲染器是完全免费的，作外一个免费的渲染插件来，其渲染效果是非常惊人的，但目前的渲染速度相对来说非常慢。Brazil渲染器拥有强大的光线跟踪的折射和反射、全局光照、散焦等功能，渲染效果极其强大。
SplutterFish公司推出的Brazil渲染器虽然名气不大，其前身却是大名鼎鼎的Ghost渲染器，经过了很多年的开发，已经非常是非常成熟了。
Brazil 惊人的质量却是以非常慢的速度为代价的，用Brazil渲染图片可以说是非常慢的过程，以目前计算机来说，用于渲染动画还是不太现实。 Brazil是一个极富魅力max渲染器，很多人都在使用它的光能传递效果，我却看好它的Raytrace光线跟踪的计算速度和效果，对于广告和片头的制作，光能传递的用处不大，而高速和亮丽的反射折射效果是最重要的，这一点Softimage|3D和Xsi一直凭借Mentalray渲染器独占熬头，虽然Mentalray也给MAX做了插件接口，但功能移植很不完善，而且对MAX本身的功能支持也不好.经过简单的测试，发现Brazil的 Raytrace的确是高品质和高速度的渲染引擎，渲染速度仅次于Xsi的Mentalray，效果非常好，足够满足MAX使用者制作更专业的广告和片头效果了。对比MAX本身的Raytrace，Brazil的反射渲染效果要更细腻，不容易把高光暴掉，保留的层次非常好，而且速度也更快；如果是玻璃的折射，Brazil的渲染速度比MAX本身的快出几十倍，这是最重要的，而且效果也比MAX的更真实，还能加入光的物理色散效果。
而且Displacement置换贴图的渲染速度也非常快。结论就是Brazil已经可以去和Mentalray的渲染质感和速度去抗衡了。这里提供了一个我调的巴西金属材质和玻璃材质效果。
渲染时间AMD1G机器48秒。
个人看法：Brazil是我又爱又恨的渲染器，他的质量真是无言，而速度又却更无言，如果是用来做动画或角色、室内设计等，还是无法接受他的速度，但用于产品渲染已是很普及，因为产品本身容量不算大，最重要是产品渲染是需要很强调材质感，高反锯齿等）

FinalRender（简称FR）
2001年渲染器市场的另一个亮点是德国Cebas公司出品的FinalRender渲染器（FinalRender又名外终极渲染器）。
, 这个渲染器可谓是当前最为火红的渲染器。其渲染效果虽然略逊色于Brazil，但由于其速度非常快，效果也很高，对于商业市场来说是非常合适的。
Cebas 公司一直是3DS MAX的一个非常著名插件开发商，很早就以Luma(光能传递)、Opic（光斑效果）、Bov（体积效果）几个插件而闻名。这次又融合了著名的三维软件 Cinema 4D内部的快速光影渲染器的效果，把其Luma、Bov插件加入到FinalRender中，使得FinalRender渲染器达到前所未有的功能。相对别的渲染器来说，FinalRender还提供了3S(次表面散射)的功能和用于卡通渲染仿真的功能，可以说是全能的渲染器。
（个人看法：FR相对其他渲染器来说，设置比较多些，在开始入门的时候可能觉得比较难理解。但一但熟悉后，就知道它的设置很好，可以调节很多不同的细节，其实速度比BR快很多，比VR慢）

VRay（简称VR）
渲染器的大战打得越来越激烈，另外一个著名的3DS MAX插件公司Chaosgroup又发布推出最新渲染器VRay。
VRay相对其他渲染器来说是“业余级”的，这是因为其软件编程人员都是来自东欧的CG爱好者，而不像别的渲染器那样是有雄厚实力的大公司所支撑。但经过实践表明，VRay的渲染效果丝毫不逊色于别的大公司所推出的渲染器
, （个人看法：VR让我最为惊牙是它的速度，真是很快。学习起来也不难，因为其参数调节小，简单，所以很多无基础的人也会选择它）

总结两句：每个软件也有自己的优点与缺点，要是说那个好？坦白说，每个也很好，毕竟这些都是顶级的渲染器。主要看他大家喜欢用哪个。
那么我就围绕着“速度、质量、易学”这个观点打个分数

MR—— 速度：70分
质量：90分
易学：70分

2 BR—— 速度：50分
质量：100分
易学：75分
FR—— 速度：90分
质量：97分
易学：68分

VR—— 速度：100分
质量：88分
易学：95分
以下内容转于网络论坛，感谢该作者提供对RenderMan的初学解析，我在此和大家一同感谢你的努力付出！
正如我所预料的，Prman 11 的推出会让很多很多的人涌来学 RenderMan。

但出乎我意料之外的，正是 Prman 11 越来越复杂。

面对很多人都涌来学 RenderMan，我觉得很有必要给大家一些指引，一些建议，让大家少走弯路。
这些都是衷心的建议，是想让大家走一条正确的路，而不要一年两年后才晃然大悟。

一年前的现在，我也和各位一样，刚开始学 RAT，也是什么都不懂。但很可惜，那时候的 RenderMan 论坛可以说是最冷清的，我的问题，几乎一个也没有得到回答，所以到后来，我渐渐养成了自己找答案，自己动脑动手求方法的习惯。

一年是很艰苦地熬过来的，我也走过很多弯路，也看过很多人放弃了，也有幸认识到坚持学下来的前辈老师，如惠、rotal、quake007，也有比我早学习的师兄 lim77。

很显然，坚持就是胜利，坚持下来学 RenderMan 的几乎都是顶级高手，好象惠老师、rotal 兄，已经达到能用 RenderMan 完美解决实际问题的境界。

所以，我提的第一个建议是—— 坚持！

只要你认准了，认定了要学，你就要坚持下去，哪怕周围的人都放弃了，只剩自己一个人，自己发帖子给自己回，都要坚持下去，坚持到最后，坚持就是胜利。

然后，我走过了很多弯路，从 RAT 到 PRman 到 RI，每次虽然绕了弯，但至少也能回到正轨上，也让我更加深对 RenderMan 的认识。

弯路实际上不好走，好象一开始就学 RAT，然后完全依赖于 RAT，就是一个例子。

暂时来说，我们大部分都不能称为“艺术家”，也不能成为“技术工程师”，因为我们的表现力不及别人，技术就更差得远，只能叫“软件工人与半美工混合”。

这是事实，我们必须承认，而且惟有承认，才能真正面对我们的现状，思考我们需要什么，要学习什么，然后取长补短。

只说技术，论坛里清楚能写出 Lambert、Phong、Blinn 三个光照模型的人有多少呢？还是那个问题——贴图到底是怎么贴到物体上的，贴图跟物体到底是什么关系？多少人能马上讲清楚？

这是我们的技术里所最最缺乏的，要用好 Renderman，这就是基础中的基础，而且是基础中的重点。

要学这个，就要从 RIB 开始，或者甚至从 RI 开始（不过有能力能从 RI 开始的人不多）。

RAT 只是一个辅助性工具，甚至只能说是 Prman 的一个玩具，虽然做得不错，但却不是 Prman 的核心，用得再好也只是用一个辅助品。

就像说会用 Maya ，但实际上只会用 Maya 的移动工具而已。

所以，我提的第二个建议是——从 RIB 开始打好基础，千万不要急功近利。

甚至我自己，有的时候会追求把 Prman 用在实际工作中，希望能用 Prman 出点东西，但实际上，由于目前我们的技术水平根本不足以完全驾御 Prman，在实际中使用，还有一定难度。

另外一个是，Prman 的使用要求群体化，也就是，一两个人用，根本体现不出优势，至少要达到 10-20 个十分熟悉 RenderMan 的人，同时协作，共同参与解决问题，才能达到实际使用的目标。

前面也提到了，很多图形学的技术基础是我们所严重缺乏的，那学 RenderMan ，其实也是一个补课的过程。

Renderman Interface Specification 由两部分组成，一部分是 Renderman Interface，一部分是 Renderman Shading Language，初级阶段实际使用的时候第二部分是发挥威力的重心。(高级阶段是 DSO 的使用，到时候就自然知道是怎么回事了）

就如 rotal 用一个自己写的 Displacement Shader 完美解决龙的鳞片问题一样，RSL 的威力可以说是体现 Prman 强大的主要部分。（我建议大家都去看看那篇教程，关于龙的鳞片的制作，从文章里就可以窥见出 rotal 的技术一流以及 PRman 的真正威力）。

实际上很多初学者会认为学写 Shader 没必要，会认为有 Slim 写 Shader 是多余的。但就这样使用 Slim 对开发 Prman 的能力是极其有限的。

打个比方，我懂得写 Shader，我就懂得写 Slim 的Template，当它出现问题，或者我按照实际需要要扩充 Slim 里的 Shader时，我可以马上写一个 Template，让自己的 Slim 实力更强大。

这样积累下来，我的 Slim 里光 Surface 就已经近 30 个 Template，而 Color 里更有近 50 个。
比较一下，大家的机器里的都是 Slim，那么谁工作的时候的比较强大？

RSL 其实是很简单的，千万不要害怕，或者抗拒，当你写出了属于你自己的第一个 Shader 后，你就会想写第二个，第三个…………
（到了后来甚至会发现编程比单纯做 CG 更有趣…………）

而且，在学习的过程中，你会有必要地接触到大量的图形学知识，就可以得到真正的“补课”了。

这是提高自己能力——甚至是自己整体技术最有效的、永久的方法。

软件是会不断升级、不断改变工作方式的，只有掌握了基础、掌握了它工作的根本规律，才真正驾御软件。

第三个建议是——学好 RSL，学好写 Shader。不会写 Shader 就可以说根本不会用 Prman、不会 RenderMan，和没学没什么分别。

上面写了很多，或许很多人都不会仔细地看，或者又是囫囵吞枣，更多的人我想会只是过一下 RenderMan 瘾就放弃了的，所以根本觉得上面的东西没有丝毫价值。

但说真的，我很希望能有更多的人坚持下来，能有更广阔的交流空间，而不是回自己发的帖子。

学 RenderMan 不是简单的事，但学好了，接触到的又是另外一个完全不同的世界，这个世界是用别的软件的人所远远不能看到的，不能享受到的。

真的，探索 RenderMan 世界可以说是学习渲染技术里的最高享受。

最后再提点具体的建议：

1、首先把 RAT Doc 读懂读通，随时能查阅到需要查阅的东西。
RAT Doc 是众多软件 Manual 里最丰富和技术含量最高的 Help，我通常会一边打开 RAT Doc 一边学。里面的东西很丰富，可以说足够做从初学到入门阶段的教程。

2、到 http://www.renderman.org 里把该下的资料都下完，包括所有的 SIGGRAPH RenderMan Course Note，然后读一遍，完整地，就算是读不懂、读不通、读不下去，都要读一次，了解别人是怎么用 RenderMan 的，了解外国的 RenderMan 使用大体情况，比比自己的差距。

3、尽量搞到 Advanced RenderMan 和 RenderMan Companion，也读一次，完整读一次，一字不漏。（当然，没有 C++ 编程基础的人，不需要读 RenderMan Companion）。

4、这时候已经对真正的 PRman 有了比较初步的了解了，就应该看 RenderMan Interface Specification。RI Spec 是 RenderMan 的根本，所有 RenderMan 的标准（函数怎么用、有什么选项、什么功能、Shader 怎么写、RSL 的语法等等）都在里面。
（我甚至前一段时间在背……）

5、对 RI Spec 里的函数、RSL 有了解后，再看 PRman User‘s Manual 和 Application Note，里面记录了 Pixar 这十多年来用 RenderMan 的经验，极其有价值，特别是对一些不同函数之间的配合、Shader 的技巧等等，都可以说是一字千金。

6、最后再回头看 SIGGRAPH Course Note。这时候你会发现自己已经能几乎全看明白里面所写的东西了。这要恭喜你，因为这是世界上最顶尖的 CG 制作课程的笔记，里面的技术含量之高，可不是随便一个人能看明白的。

pixar renderman for maya
Leading digital effects houses and computer graphics specialists use Pixar’s RenderMan reg; because it is the highest quality renderer available anywhere and has been production tested through successful use in feature films for over ten years. Pixar’s RenderMan is stable, fast, and efficient for handling complex surface appearances and images.
RenderMan’s powerful shading language and anti-aliased motion blur allow designers to believably integrate stunning synthetic effects with live-action footage. In addition, RenderMan is backed by Pixar’s technical staff, who know the challenges of creating digital effects. RenderMan is used for Pixar’s own feature film productions.
AWARDS
See the awards won by Pixar’s RenderMan.

Beowulf
The Golden Compass
Harry Potter and the Order of the Phoenix
I Am Legend: Apocalypse Now in Manhattan
Meet the Robinsons
National Treasure: Book Of Secrets
Pirates of the Caribbean: At Worlds End
Ratatouille

Surf///’s Up
Sunshine
Transformers
The Water Horse
RenderMan is also an industry standard interface specification for photorealistic renderers.