Arion - the start of a 3D rendering revolution

С момента своего появления компьютерная графика сильно изменилась. В 1982 году культовый фильм “Трон” стал одной из первых постановок показавшей потенциал 3д-графики, в начале 90-х мир стал свидетелем прорыва компьютерных онлайн игр в 3д, а затем последовал первый, созданный полностью в 3д, анимационный фильм “История игрушек” от Пиксар.
В настоящее время 3D графика является широко используемым визуальным средством для таких целей, как промышленный дизайн, мультимедиа, визуализация, игр и фильмов. Приложения для разработки 3D графики постоянно прогрессируют в сторону большего реализма, что делает все более фотореалистичными изображения этих программ. Сначала был  ray-tracing (трассировка лучей), дававший возможность получать правильные отражения и преломления, потом был global illumination (глобальное освещение: расчет отскоков лучей света для его реалистичного распределения и сложные, размытые тени в 3D-сценах). Другими улучшениями, добавившими реализма, стало sub-surface scattering (подповерхностное рассеивание: реалистичное поглощения и распределения света в 3D объектах), идеально подходящее для создания реалистично выглядящих поверхностей с эффектом воска.

Сравнительно недавно крупным достижением в 3D-рендеринге, стало появление так называемой unbiased (честной) технологии визуализации. Unbiased технологию можно представить как виртуальную фотокамеру размещенную внутри 3D-сцены  - рендер сводится к физически корректной имитации реальности, приближаясь к тому, как это выглядело бы в реальном мире. Например, цвет каждого пикселя изображения вычисляется в видимой длине волны электромагнитного спектра, вместо использования имеющего большие ограничения RGB пространства. Так же, как цифровая фотокамера преобразует аналоговый мир в цифровые образы,  unbiased технология подходит к визуализации 3D-сцены, как если бы это была реальная обстановка в реальном мире. Таким образом, средства unbiased приложений соответствуют средствам контроля в фотографии. Например, вы можете увеличить или уменьшить освещенность вашего изображения с помощью значений f-stop (диафрагма) и shutter-speed (выдержка).

Достижение фотореализма в 3D-визуализации требует соответствующих аппаратных средств: много памяти и скорости процессора. Рендеринг кадров высокого разрешения сложных 3D сцен в unbiased приложениях визуализации может занять до нескольких часов, пока изображение очиститься от шума и будет получен чистый результат. Новая революция в 3D-рендеринге началась с выходом Arion рендера, разработанного испанской компанией RandomControl. Arion является первым доступным unbiased приложением визуализации с использованием гибридного метода работы. Другими словами: Arion использует мощь всех доступных процессоров в системе, а с необходимой лицензией вы сможете активировать процессоры других компьютеров в вашей локальной сети, дополнительно. Это означает, что не только ваш процессор используется для сложных 3D расчетов, но и другой мощный процессор также - GPU (графический процессор) большинства современных видеокарт, поддерживающий операции с плавающей точкой, что идеально подходит для целей 3D-графики. Этот новый подход приводит к значительному увеличению скорости рендеринга.
Arion основан на unbiased приложении визуализации – Fryrender, тех же разработчиков. На данный момент Arion поддерживает только видео-карты NVidia , потому что рендер использует библиотеку NVidia CUDA для доступа к GPU. Это означает, что почти все современные видео-карты от NVidia - GeForce, Quadro, Ion и Tesla, поддерживаются Arion-ом. Arion является отдельным самостоятельным приложением, в которую вы можете импортировать 3D-сцены (в настоящее время только Fryrender и Obj форматов), создавать там же реалистичные материалы, назначать их на объекты сцены, изменять все видов параметров камеры (например, диафрагма, выдержка и светочувствительность пленки), назначать HDRi карты для окружающей среды, включать или выключать систему освещения Солнце/Небосвод и многое другое.

Но главной звездой шоу под названием Arion является скорость его работы. Вы можете изменить точку зрения камеры или настройки сцены, настройки материалов или освещенности, и посмотреть в реальном времени на результаты изменений, немедленно отображающихся в окне рендеринга. После каждой существенной корректировки, например, изменения положения камеры, рендер возобновляется с первоначально шумного результата, но скорость гибридных вычислений столь высока, что постоянно вносимые изменения в сцену не станут заметной помехой (учитывая, что у вас есть достаточно современная компьютерная система с видео-картой от NVidia с поддержкой CUDA), и все-равно быстро приведут к бесшумному результату, особенно по сравнению с использованием исключительно CPU.

RandomControl предлагает плагины для Arion для всех основных 3D-приложений: 3ds Max, Cinema 4D, Rhinoceros 3D, SketchUp, Maya, XSI, Lightwave 3D and Modo. Плагины осуществляют функции связующего звена между Arion и вашим 3D приложением, так что вам не нужно каждый раз запускать Arion для того, чтобы создавать или назначать Arion материалы в сцене, менять настройки рендера и так далее.

Есть некоторые незначительные ограничения из-за того, что это пока первая версия нового поколения гибридной технологии визуализации. Arion пока не предлагают полный арсенал всех свойств материалов и функций, которые можно найти в уже существующей на базе CPU-расчетов технологии. В версии 1.0 поддерживается такие стандартные функции материала как roughness (шероховатость, размытие отражений), layers (слои - для создания сложных многослойных материалов, таких как автомобильные краски) и refractions (прозрачность, преломления света - для создания прозрачных диэлектриков, таких как стекло и вода). Пока не поддерживает более сложные функции, такие как blurry refractions (размытые преломления - для создания поверхностей, таких как например, матовое стекло), sub-surface scattering, absorption (для создания тонированных стекол), displacement и diffraction (дифракция - разложение волн по их частотному спектру). Есть также целый ряд типов текстур, которые пока  не работают: прямо сейчас вы можете использовать только растровые изображения, но не процедурные карты.

 

Еще одним полезным дополнением, на мой взгляд, стала бы возможность не только двигаться вокруг камеры и изменять параметры. Например, перемещать, вращать и масштабировать источники света и объекты в сцене и видеть результат в режиме реального времени было бы очень полезным дополнением. В идеале, все должно быть доступно в рамках Вашего 3D редактора, например, 3ds Max, чтобы вы не сталкивались в итоге с двумя различными версиями сцены: непосредственно сцена в 3D редакторе и финальная сцена, в формате Arion.
Команда RandomControl упорно работает над добавлением новых функций, насколько это возможно, и уже выпущен патч, который вносит ряд изменений в отсутствовавшие функции Arion, выпущенный  в апреле 2010. Поэтому рекомендуется следить за самыми последними обновлениями, чтобы быть в курсе прогресса Arion.

Для большинства 3D направлений, таких как архитектурная визуализация, отсутствующие в настоящее время дополнительные функции материала (дифракция и размытие преломлений) не являются необходимыми в большинстве случаев, так что Arion 1,0 вполне работоспособен. Поверьте, что после того как вы оцените увеличение скорости рендеринга вы не захотите возвращаться во времена использования для расчетов рендеринга только мощности CPU (процессора).

 

Видео с интерфейсом Ариона и примером работы в нем:

 

Несколько работ с официального сайта:

 

"Арион – революция в 3Д индустрии"	автор: Metin Seven (2010)
перевод: Art	оригинал: interactiondesign.tv

Fryrender user manual (Network rendering)

 

В FryRender можно распределить одно или несколько рабочих заданий внутри вашей сети. Таким образом, вы можете либо распределить различные задания для каждой станции, или одну и ту же для расчета всеми станциями совместно.

 

Схема сетевой визуализации в FryRender состоит из двух программных модулей:

• MASTER: панель сетевого рендера (Network) рендера,

• SLAVE: файл  frynet.bat себя (текст: fryrender.exe –network).

 

Первый представляет собой главный менеджер, который управляет работой рабочих станций и позволяет формировать настройки сети, добавлять рабочие станции или рабочие задания. Второй - запускает усеченную оболочку программы на рабочей станции, управлять которой будет главный менеджер. Заметим, что модули участвующие в сетевом рендрере (MASTER или SLAVE) могут быть как 32-битными так и 64-битными; сетевой рендер на различных по разрядности ОС системах будет работать без проблем.

 

Как и говорилось, frynet является усеченной версий fryrender. Это та же программа, правда лишь с двумя вкладками (Context / Network), которые показывают фреймбуфер и журнал сообщений.

 

Рабочий процесс

 

Добавление рабочих станций (Adding network slaves)

 

В нижнем левом углу вкладки Network фрайрендера (символы – плюс и минус)  вы можете добавить (или удалить) новые рабочие места к сетевому профилю. Вы можете сделать это вручную, внеся известный вам IP-адрес в вашей сети, или же можете выбрать Autodetect (символ - увеличительное стекло), который будет сканировать вашу локальную сеть на наличие доступных машин. Обратите внимание, что на этом этапе рабочие станции не обязательно должны иметь запущенный frynet для начала поиска рабочих станций. Это можно будет сделать и позднее во время Настройки рабочих станций (смотрите ниже).
Рабочие станции обозначаются каждая своим именем  и IP-адресом:

 

Т.к. ваша сеть, вероятно, будет неизменной от сессии к сессии, вы можете сохранять или загружать профиль сети с помощью кнопок Save/Load находящихся вверху окна панели Network. Таким образом, в любое время когда вы захотите начать новую сессию, вы сможете возобновить конфигурацию сетевого рендера быстрым и легким способом.

 

Добавление рабочих заданий (Adding render jobs)

 

Рабочее задание является заданием главному менеджеру (MASTER) открыть и начать рендер файлов с расширением *.FRY, одной или нескольким рабочим станциям (SLAVE). Обратите внимание, что сама сцена, а также пути для файлов *.DSI и *.RGB файлы должны сетевыми (!!!), видимыми и доступными для всех рабочих станций.
Рисунок ниже показывает какой диалог открывается, когда вы добавляете новое рабочее задание. Список рабочих станций (Target nodes) будет отображать все доступные сейчас рабочие станции в вашей сети, позволяя вам выбрать  (или снять) их для работы над этим заданием, нажимая слева от их имени (колонка On).

Обратите внимание, что выходные файлы (*.DSI и *.RGB)  будут сохранены в общей папке вашей сети, с именем  и расширением, указанным в этом диалоговом меню, а также с суффиксом в виде IP-адреса каждой из рабочих станций. Также имейте в виду, что *.DSI файлы, как правило, очень большие, поэтому вы должны убедиться, что в папке где они сохраняются, достаточно места для всех полученных файлов.

 

Запуск рендера подготовленных рабочих заданий (Deploying the jobs)

 

После того как рабочие станции и задания были добавлены, теперь мы запускаем Сетевой Менеджер (Network Manager) кнопкой Start находящейся на верхней панели, . Это приведет к запуску диспетчера, который будет управлять удаленно рабочими станциями.
Обратите внимание, что после того, Network Manager запущен, никаких  изменений в список рабочих станций и рабочих заданий не может быть внесено, пока менеджер не будет остановлен. Также имейте в виду, что каждая рабочая станция будет продолжать рендеринг текущего задания пока не будет выполнено определенное условие (достигнуто максимальное время рендера - (Max Time  или максимальное количество пасов - Max Passes), либо пользователь сам его не остановит, нажав на кнопку Stop в настройках frynet рабочей станции.

 

Полезные советы (Useful tips)

 

Все сталкивающиеся с компьютерами и локальными сетями, когда либо испытывали какие-то проблемы с их работоспособностью. Конфигурация компьютерных сетей имеет некоторые общие проблемы, которые также влияют на сетевой рендеринг в FryRender. Есть несколько советов, которые однако могут помочь устранить некоторые из этих типичных случаев:
• Убедитесь, что брандмауэр не препятствуют связи между компьютерами. Frynet использует TCP/IP порт №2118. Убедитесь в том, что по крайней мере этот порт открыт в настройках брандмауэра.
• Некоторые антивирусы могут препятствовать передаче данных между рабочими станциями и главным компьютером.  В случае неприятностей, попробуйте отключить антивирус.
• Помните, что каждая рабочая станция саму сцену и все ее ресурсы (текстуры, карты) должна считывать из одного общедоступного места сети, указанного в главном менеджере (MASTER) при постановке рабочего задания. Имейте это в виду при настройке сцены, если вы собираетесь использовать потом сетевой рендер. В противном случае, рабочие станции не смогут считать сцену, или рендер на них завершится не найдя текстур.

Otherwise, frynet may not be able to read the scene, or your render will end up having missing textures.
• Иногда самый простой способ работы с общими сетевыми ресурсами в Windows это создание одного или нескольких подключенных сетевых дисков, которые должны быть добавлены для всех серверов.
• Настоятельно рекомендуем провести несколько небольших успешные тестов сетевого рендера до начала реальной работы. Никогда не начинайте реальную работу, пока не убедитесь, что все рабочие станции определены главным менеджером, ваши сетевые диски правильно настроены и т.д.

 

Вопросы и ответы:

 

В: Есть четыре компьютера объединенные в сеть. Все находятся в одной рабочей группе. Главный компьютер находит (определяется как Idle), а остальные нет. В чем может быть дело?

О: Проверить настройки брандмауэров или временно отключить их. Убедиться, что компьютеры видны в сети друг другу из проводника Windows. Проверить запущен ли frynet.bat на каждом компьютере. Попробовать ввести  IP-адреса станций вручную.

 

В: У меня два компьютера. Настроил одну общую группу для них. Настроил разрешения в брандмауэре на каждом. Запустил на втором frynet.bat. После этого второй комп видим, а главный остается почему-то остается недоступен. Что не так?

О: Запустить frynet.bat на главном компьютере.

 

В: Главный компьютер рендерит сцену нормально, а на втором вместо текстур – желто-черные квадраты какие-то. Хотя сцена лежит в папке с общим доступом, сетевой путь к которой указан при постановке рабочего задания.

О: Сетевым должен быть не только путь к сцене, но и к текстурам в ней. Помните это при работе и создании сцены, которая в дальнейшем будет рендериться на нескольких компьютерах.

 

В: Все задания рендерятся нормально, визуально видно на всех компах все отлично. Но потом нет никаких результатов в папке с *.DSI, кроме той, что с главного компьютера.

О: Для файлов *.DSI не указан сетевой путь при постановке задания, либо эта папка по какой-либо причине недоступна с других рабочих станций.

 

В: Каждая станция рендерит свой результат в отдельный файл. Как их потом объединить вместе, чтоб получить итоговую картинку?

О: В закладке Context настроек рендера сверху есть кнопки Load (загрузка файла *.DSI) и Merge (объединить файлы *.DSI). Воспользуйтесь ими.

 

По мере поступления других вопросов будут помещаться ответы и на них!

 

"Перевод официального руководства пользователя"	автор: RandomControl (2009)
перевод: Art (4-я часть)	оригинал: randomcontrol.com