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