renderman入门（大触教程RenderMan-渲染前的准备）

我们简单回顾下上节课（大触教程 | RenderMan-工欲善其事（第二讲））的内容，对于复杂的场景，我们要Create Archive，生成GPU Cache和RIB文件，便于渲染的Look Development的工作，同时介绍了三种常见的实例化方法：实例化复制、nParticle Tool实例化和Xgen的实例化方法，用于节省内存。

本节课将介绍基于Maya RenderMan的GPU Cache工作流、VDB格式和RIS的渲染流。

首先我们要讨论下什么是GPU Cache工作流，以及它对我们渲染环节有怎么样的益处。

传统流程 vs GPU Cache工作流：

传统流程的场景模型、动画模型都是reference到渲染scene中的，这意味着加载场景的速度会非常慢，而且场景中动画模型可能存在较多绑定组件，在调试灯光的时候资产笨重，降低工作效率，随着制作水准的不断提高，场景会越来越复杂，加载和调试场景会成为一场噩梦。GPU Cache工作流是只加载生成好的缓存文件比如Alembic缓存到内存中，会稍微增加内存资源的占用，但是极大的提高了场景加载的速度，其渲染速度也明显提升，同时场景非常干净，没有多余的节点，调试的时候也非常便捷。那么接下来我们看看Maya中是如何进行GPU Cache工作流的。

首先将几何体导出GPU Cache，我这里从官网下载了一个已经Group好的Rolling Teapot文件，是Alembic格式的。

在Cache>GPU Cache>Import...中导入.abc缓存文件到场景中。

你去渲染它，发现是没有结果的，这个时候我们给节点Attributes添加Add Render Controls，如图所示。

接下来我们测试下渲染的时间，我这边显示的渲染时间是29秒，现在我们删掉该节点，以导入Alembic缓存的方式再次测试下渲染速度，这次的渲染时间是37秒。我们发现，以GPU Cache的方式加载场景中的几何体，可以减少渲染时间，提高渲染速度，那么在复杂的大场景中，GPU Cache的加载方式使得场景在浏览的时候也不会太卡，具体情况大家可以实际测试一下。（渲染结果如下图所示，摄像机没有变化。）

导入场景中的GPU Cache只有一个节点，确实让场景变得很干净，但是这要怎么管理模型呢？RenderMan很贴心为我们准备了Inspect Alembic工具，我们可以很方便的去检索模型的层级。初次加载GPU Cache的时候，我们点击Read archive contents，程序会parse（解析）这个模型，比较复杂的模型可能要解析一段时间，但是解析过后的parsed data会保存起来，下次打开的时候就不会re-parse了。

我们来学几个Filter的命令：*：这个字符替代所有的字符?：这个字符替代任意一个character字符

[seq]：按照顺序替代一个character字符

[!seq]：不按照顺序替代所有character字符比如：“？hair”=找到一个名为character字符后的hair字符，如果你的场景很复杂，那么命名同样也会很复杂，有替代的字符可以快速检索模型。

实现了渲染，我们还希望添加材质，这点我们怎么处理呢？

我们打开Dynamic Rules Editor，并把它拖到最下面合并起来，否则无法创建连接。

单击Rolling_Teapot节点选中它，再单击Add rule按钮。

双击XPath，然后用鼠标中键把Rolling_Teapot拖过来进行赋值，并修改成如下格式。

//Rolling_Teapot_Grp/Rolling_Teapot//*

单击Payload，我们就可以选择一个已经存在的材质，并赋给模型了。

我们来学一个简单表达式：

//Rolling_Teapot_Grp/Rolling_Teapot//*[contains(name(), 'rivet') or contains(name(), 'screw')]//*[]表示Group中的内容，contains（name（），‘XXXX’）表示找到名为XXXX的节点，这个表达式非常的简单，对于一个命名比如turret_ring_rivet2，如果Dynamic Rules Editor中有两个表达式，上面是匹配ring的，下面是匹配rivet的。那么根据匹配的规则，当匹配到ring的时候，匹配就会停止，下面的匹配也不会超越ring的层级。所以，我们必须把匹配rivet的表达式放在最上面，也就是说，越是上面的表达式，越接近底层级。

其他表达式内容：//Rolling_Teapot//*[contains(name(),'rivet') and not(contains(name(), 'screw'))]//*//Rolling_Teapot//*[starts-with(name(),'ring_')]//*

//Rolling_Teapot//*//train_L//* | //Rolling_Teapot//*//train_R//*

接下来我们简单介绍下VDB的内容，我们打开Maya，切换到FX模块。

Fluids菜单下，我们用3D Container工具创建一个fluid节点，这个是Maya自带的Volume Description，Volume是几何体中用来描述流体、气体等非均匀介质的一种模型，显然这个和多边形的描述是不一样的，Maya自带的Volume Description已经含有材质，RenderMan可以直接渲染。但是在实际项目中，使用最多的还是openVDB描述，VDB的英文全称是： Volumetric, Dynamic grid that shares several characteristics with B trees，是一种具有多种B tree（一种数据结构）结构的混合在一起的动态的、体积的网格，详细描述可查找论文：VDB: High-Resolution Sparse Volumes with Dynamic Topology

KEN MUSETH

DreamWorks Animation

这是梦工厂对于CG界最大的技术贡献之一。

那么在RenderMan中，我们怎么加载openVDB呢？

点击RenderMan的Volumes，我们就可以得到一个让我们读取VDB文件的接口。

我们同样可以看到，RenderMan已经为我们连接好shading Group，包含PxrVolume材质，我们只需要加载openVDB文件并调整参数就可以了。

那么到这里，我们已经介绍了几何体中Polygons和Volumes的基本数据处理方式。最后我们了解下RIS的渲染流，进一步认知RenderMan的渲染架构。

首先我们定位到Pattern这个节点，它可以是一张颜色贴图，也可以是法线贴图，或者是程序纹理。Pattern就是我们要输入到Material（材质）中的原始数据，BxDF代表描述和灯光交互的材质函数，就像我们学过的y=f(x)一样，x就是我们输入的数据，比如灯光的数据，贴图的数据，y就是我们最终渲染出来的结果，呈献给观众的画面。

我们在渲染设置中可以找到Sampling菜单，这里可以看到Integrator，我个人的翻译是积分器，比如UV，因为这是一个积分运算，就是把刚才我们提到的材质函数，在shading group中由一小段shader程序进行计算变换，最后由Integrator积分计算出来。我们来看RenderMan中给了我们哪些Integrator呢？

PxrOcclusion，做过游戏美术的朋友一定不会陌生，用于加强几何体之间的阴影关系。

PxrVCM是最终质量输出的王牌选择，包含强大的Bidirectional path tracing（双向路径跟踪）和Progressive photon mapping（先进的光子映射）算法，结果如图所示。

还有基本的PxrPathTracer（光线跟踪）算法，是最通用的算法之一。

其他的Integrator暂时就不先介绍给大家了，今天的课程就到这里了，我们下节课再见！

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