近日，影視動畫產(chǎn)業(yè)的熱情又添了一把火，悉數(shù)近年來的動畫電影，畫面和特效等都讓觀眾為之折服。這么多絢麗的影片特效和畫面，究竟能夠用什么軟件工具制作出來呢？影視制作中最耗時的渲染又有什么辦法提高效率呢？毛發(fā)、光影等細(xì)節(jié)渲染處理又有什么捷徑？英特爾揭秘了影視制作軟件的法術(shù)秘籍。

內(nèi)置毛發(fā)幾何系統(tǒng)，英特爾 Embree助力細(xì)節(jié)渲染

在特效中，很多“擬真”的質(zhì)感背后都需要復(fù)雜的計算和設(shè)計。英特爾 Embree（https://www.embree.org/index.html;https://github.com/RenderKit/embree）對光線追蹤內(nèi)核庫進(jìn)行了高度優(yōu)化，是英特爾開發(fā)的高性能光線追蹤內(nèi)核的集合，具有底層API加速結(jié)構(gòu)與光線/幾何交叉功能。不同算力平臺（x86 CPU/GPU、macOS CPU/ARM以及英特爾銳炫 GPU等）、不同操作系統(tǒng)（Linux、MacOS以及Windows）和硬件指令集（如英特爾 AVX-512）都進(jìn)行了全面的渲染優(yōu)化，還加入了大量的優(yōu)化特性，英特爾 Embree能夠幫助圖形應(yīng)用程序開發(fā)人員提高照片級真實感渲染應(yīng)用程序的性能，可廣泛應(yīng)用于各類專業(yè)渲染器，能為VFX視效制作帶來更優(yōu)的渲染性能。

例如英特爾 Embree內(nèi)置了先進(jìn)的毛發(fā)幾何系統(tǒng)，支持高級運動模糊來渲染動態(tài)內(nèi)容。多段運動模糊可用于渲染變形網(wǎng)格，變換模糊允許模糊整個幾何體實例，四元數(shù)模糊允許模糊實例旋轉(zhuǎn)。又例如英特爾 Embree在動態(tài)場景中支持以交互方式進(jìn)行渲染預(yù)覽，使用morton代碼算法為高度動態(tài)的內(nèi)容快速重建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同時英特爾 Embree多級實例化功能能以適當(dāng)?shù)膬?nèi)存使用率來渲染高度復(fù)雜的室外場景。SYCL的支持也使GPU編程變得簡單，Embree基于SYCL跨平臺抽象層，支持在GPU上進(jìn)行硬件加速的光線追蹤。

減少渲染時間的視效降噪小能手——英特爾 Open Image Denoise

在英特爾 Open Image Denoise（https://www.openimagedenoise.org/；https://github.com/RenderKit/oidn）中，英特爾使用AI方法來進(jìn)行光線追蹤處理，能在不丟失細(xì)節(jié)的前提下改善圖像質(zhì)量，縮短渲染時間。這一組件的核心是一組高效的、基于深度學(xué)習(xí)方法的去噪濾波器。其能夠濾除光線跟蹤中固有的蒙特卡羅噪聲，并將必要的每像素采樣量（necessary samples per pixel）減少一個甚至多個數(shù)量級，同時其也提供一些功能選項來幫助保留更多的細(xì)節(jié)。其通過支持各種硬件指令集，如英特爾CPU上的SSE4、AVX2、AVX-512和NEON，英特爾GPU上的英特爾Xe 矩陣擴(kuò)展（Intel XMX），以實現(xiàn)高性能的去噪效果。借助英特爾 Open Image Denoise，VFX視效能在基于光線跟蹤的渲染環(huán)節(jié)中實現(xiàn)顯著的降噪效果并減少渲染時間。

逼真、高效的光線渲染——英特爾 Open PGL

英特爾Open PGL（https://github.com/RenderKit/openpgl）實現(xiàn)了一組將路徑引導(dǎo)集成到渲染器中所需的表示和訓(xùn)練算法，通過提高在復(fù)雜的間接照明場景中的采樣質(zhì)量來提高渲染性能。針對最新的英特爾 處理器進(jìn)行了優(yōu)化，支持SSE、AVX、AVX2和AVX-512指令集。同時，其能通過API將最先進(jìn)的路徑引導(dǎo)算法引入渲染器。從V-Ray 6.1（CPU）版本起就引入了英特爾 Open PGL庫進(jìn)行路徑引導(dǎo)。

英特爾 Open PGL的基本原理是將場景的空間劃分為多個小的區(qū)域，并存儲類似于光探針的近似值，在渲染過程中，每當(dāng)對新的方向采樣時，就可以查詢當(dāng)前交叉點的光線分布，并可以引導(dǎo)路徑向更高渲染質(zhì)量的方向前進(jìn)，以此提升渲染質(zhì)量。在V-Ray 6.1（CPU）版本的燈光緩存（Light cache）構(gòu)建實際表現(xiàn)中，漫反射和光澤反射都可通過路徑引導(dǎo)變得更加逼真，渲染速度也變得更快。

提高渲染性能——英特爾Open VKL

英特爾 Open VKL (https://www.openvkl.org/; https://github.com/RenderKit/openvkl) 是由英特爾開發(fā)的一組高性能體積計算內(nèi)核。Open VKL的目標(biāo)用戶是圖形應(yīng)用程序工程師，希望通過利用 Open VKL的性能優(yōu)化內(nèi)核來提高其體積渲染應(yīng)用程序的性能，這些內(nèi)核包括針對各種體積數(shù)據(jù)格式的體積遍歷和采樣功能。Open VKL支持在Linux、macOS和Windows上運行的x86 CPU；在macOS上運行的 ARM CPU；以及在Linux和Windows上運行的英特爾 GPU。

英特爾 Open VKL包含針對最新x86處理器優(yōu)化的內(nèi)核，支持SSE、AVX、AVX2 和 AVX-512指令。Open VKL支持基于Xe HPG微架構(gòu)的英特爾GPU（英特爾銳炫 GPU）在Linux和Windows上運行，英特爾GPU支持利用SYCL開放標(biāo)準(zhǔn)編程語言；SYCL允許編寫可以在各種設(shè)備（如CPU和GPU）上運行的C++代碼。

光的魔術(shù)師——英特爾 OSPRAY

作為英特爾 oneAPI渲染工具套件的重要部分，英特爾 OSPRAY（https://www.ospray.org/; https://github.com/RenderKit/ospray）是一個開源、可擴(kuò)展和可移植的光線跟蹤引擎，其通過開放、強(qiáng)大和便捷的渲染庫，幫助用戶在基于英特爾 架構(gòu)的處理器上（無論是筆記本、工作站、還是高性能的計算節(jié)點）輕松構(gòu)建基于光線追蹤的渲染任務(wù)，實現(xiàn)高性能和高保真度的視覺效果。

英特爾 OSPRAY構(gòu)建在英特爾Embree，英特爾Open VKL和英特爾Open Image Denoise之上。CPU實現(xiàn)基于英特爾ISPC（隱式 SPMD 程序編譯器）。并充分利用英特爾SSE4、英特爾AVX、英特爾AVX2、英特爾AVX-512以及NEON等現(xiàn)代指令集來實現(xiàn)高性能渲染能力。其提供的功能包括：

●交互式CPU渲染：提供了面向科學(xué)可視化應(yīng)用的可擴(kuò)展CPU渲染功能，以及面向海量數(shù)據(jù)、可交互渲染的高級著色效果（如環(huán)境光遮擋、陰影和透明度等）；

●全局照明：內(nèi)置了一個路徑跟蹤器，能基于物理材質(zhì)在交互式渲染中提供照片級全局照明；

●立體渲染：支持高保真、交互式的直接立體渲染，并內(nèi)置大量先進(jìn)可視化功能；

●分布式MPI：可在具有高性能MPI的大規(guī)模分布式內(nèi)存系統(tǒng)上運行，既可減少渲染時間，又可增加總場景大小。

OSPRay的GPU實現(xiàn)（beta狀態(tài)）基于由英特爾oneAPI數(shù)據(jù)并行C++ (DPC++) 實現(xiàn)的SYCL跨平臺編程語言，目前支持在Linux和Windows上運行的英特爾銳炫 GPU.

對于常用的軟件工具，如3ds Max、Katana、Mantra、Renderman等，也在VFX視效制作中承擔(dān)重要角色，更多信息，可參考各軟件官網(wǎng)介紹。