近日，影視動畫產業的熱情又添了一把火，悉數近年來的動畫電影，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、光影等細節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秘籍。

內置毛發幾何系統，英特爾 Embree助力細節渲染

在特效中，很多“擬真”的質感背后都需要復雜的計算和設計。英特爾 Embree（https://www.embree.org/index.html;https://github.com/RenderKit/embree）對光線追蹤內核庫進行了高度優化，是英特爾開發的高性能光線追蹤內核的集合，具有底層API加速結構與光線/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（Linux、MacOS以及Windows）和硬件指令集（如英特爾 AVX-512）都進行了全面的渲染優化，還加入了大量的優化特性，英特爾 Embree能夠幫助圖形應用程序開發人員提高照片級真實感渲染應用程序的性能，可廣泛應用于各類專業渲染器，能為VFX視效制作帶來更優的渲染性能。

例如英特爾 Embree內置了先進的毛發幾何系統，支持高級運動模糊來渲染動態內容。多段運動模糊可用于渲染變形網格，變換模糊允許模糊整個幾何體實例，四元數模糊允許模糊實例旋轉。又例如英特爾 Embree在動態場景中支持以交互方式進行渲染預覽，使用morton代碼算法為高度動態的內容快速重建數據結構。同時英特爾 Embree多級實例化功能能以適當的內存使用率來渲染高度復雜的室外場景。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方法來進行光線追蹤處理，能在不丟失細節的前提下改善圖像質量，縮短渲染時間。這一組件的核心是一組高效的、基于深度學習方法的去噪濾波器。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量級，同時其也提供一些功能選項來幫助保留更多的細節。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 矩陣擴展（Intel XMX），以實現高性能的去噪效果。借助英特爾 Open Image Denoise，VFX視效能在基于光線跟蹤的渲染環節中實現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）實現了一組將路徑引導集成到渲染器中所需的表示和訓練算法，通過提高在復雜的間接照明場景中的采樣質量來提高渲染性能。針對最新的英特爾 處理器進行了優化，支持SSE、AVX、AVX2和AVX-512指令集。同時，其能通過API將最先進的路徑引導算法引入渲染器。從V-Ray 6.1（CPU）版本起就引入了英特爾 Open PGL庫進行路徑引導。

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域，并存儲類似于光探針的近似值，在渲染過程中，每當對新的方向采樣時，就可以查詢當前交叉點的光線分布，并可以引導路徑向更高渲染質量的方向前進，以此提升渲染質量。在V-Ray 6.1（CPU）版本的燈光緩存（Light cache）構建實際表現中，漫反射和光澤反射都可通過路徑引導變得更加逼真，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) 是由英特爾開發的一組高性能體積計算內核。Open VKL的目標用戶是圖形應用程序工程師，希望通過利用 Open VKL的性能優化內核來提高其體積渲染應用程序的性能，這些內核包括針對各種體積數據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處理器優化的內核，支持SSE、AVX、AVX2 和 AVX-512指令。Open VKL支持基于Xe HPG微架構的英特爾GPU（英特爾銳炫 GPU）在Linux和Windows上運行，英特爾GPU支持利用SYCL開放標準編程語言；SYCL允許編寫可以在各種設備（如CPU和GPU）上運行的C++代碼。

光的魔術師——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、可擴展和可移植的光線跟蹤引擎，其通過開放、強大和便捷的渲染庫，幫助用戶在基于英特爾 架構的處理器上（無論是筆記本、工作站、還是高性能的計算節點）輕松構建基于光線追蹤的渲染任務，實現高性能和高保真度的視覺效果。

英特爾 OSPRAY構建在英特爾Embree，英特爾Open VKL和英特爾Open Image Denoise之上。CPU實現基于英特爾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等現代指令集來實現高性能渲染能力。其提供的功能包括：

●交互式CPU渲染：提供了面向科學可視化應用的可擴展CPU渲染功能，以及面向海量數據、可交互渲染的高級著色效果（如環境光遮擋、陰影和透明度等）；

●全局照明：內置了一個路徑跟蹤器，能基于物理材質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，并內置大量先進可視化功能；

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

OSPRay的GPU實現（beta狀態）基于由英特爾oneAPI數據并行C++ (DPC++) 實現的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視效制作中承擔重要角色，更多信息，可參考各軟件官網介紹。