对话博采传媒沈辰奇：GPU如何利用算力让实时渲染更高效
目前，新一代科技不断发展，促使很多行业发生了不小的改变，其中，媒体、娱乐行业的变革尤其大。目前，消费者对画质和CG动画效果也提出了更高要求，从而加速了广电台播、影院投放向流媒体泛娱乐化转变的趋势。
随着3D动画行业的发展，在虚拟现实、三维游戏等领域中，都用到了实时渲染技术。单渲染系统计算不了渲染过程中的巨大数据量，如果想实现对3D场景的实时渲染，分布式渲染系统应该是更好的选择。而在一般的分布式渲染系统中，不需要考虑对场景的优化，因此同一场景在不同的系统当中会渲染出一样的效果。而分布式实时渲染系统则与之不同，要想达到好的实时渲染效果，就要采取一定技术进行场景优化，以降低计算量，提升渲染效率与质量。
成立于1993年的博采传媒，一直以来在前期创意、影视拍摄、后期制作、技术研发等方面丰富经验的累积，此次比特网邀请到博采传媒前期部总监沈辰奇，让他跟我们聊一聊在实时渲染过程中算力的重要性以及GPU对于日常渲染工作能起到怎样的作用。
算力如何改变实时渲染？
首先我们要了解什么是实时渲染，简单来说，实时渲染是计算机一帧一帧把数据渲染成一幅画面，最终呈现在屏幕上。但是，每帧的数据，都在不停发生的变化，所以，致使每帧的画面呈现也在不停运转。
比如我们玩的游戏，里面的画面每帧都要响应玩家操作带来的变化，所以，游戏必须是实时渲染，因为每帧的时间非常短暂，所以，实时渲染对计算的速度要求非常高，也就是对于算力的要求非常高，大多数情况下，实时渲染通过牺牲部分精确度来达到肉眼看起来较真实的效果。
一般是制作公司服务器或者个人采用CPU渲染单张，即便是单张的效果图一张也要消耗若干小时时间才可以渲染完，大一点的甚至花费几天时间渲染，所以，算力的强弱直接影响到制造效率以及制作精度。
据博采传媒前期部总监沈辰奇介绍，博采传媒在2017年推出的《昆塔：反转星球》是第一部全部用GPU渲染而成的动画电影，他认为：“GPU渲染比此前采用的CPU渲染有很多优势”。
博采传媒在该项目中，第一个要实现目标就是基于Unreal Engine引擎来实现场景的反向投射，即实现“final in camera”所见即所得的拍摄方式。而且还要驱动一块尺寸800平米，高度大约8米大的屏幕，这对于此前CPU渲染来说几乎是不可能完成的任务，此时，博采传媒找到了NVDIDA，开展基于GPU实时渲染的测试。
其实，除了博采传媒外，Pixomondo等视效制作公司纷纷释出各自的nDisplay集群式渲染测试样片，这也表明，全球大型视效公司都在围绕GPU实时引擎开展制作流程的更迭改造。
依靠着GPU超强的算力，博采传媒联合多家国内LED生产商，展开高分辨率LED屏的技术指标测试，目标是要开发出符合电影拍摄标准的高素质LED面板，同时，软件和引擎部分博采传媒联合Epic中国，开始包裹式环形屏点对点像素驱动的诸多技术攻关，最终做到巨型环屏的高帧率实时运行。
GPU在渲染方面展现怎样实力？
我们都知道，在此前很多视频制作公司都在用CPU进行渲染，但是效率方面不尽如人意，而现在的主流方向已经倾向于GPU进行渲染。其实，GPU与CPU两者之间的不同，主要体现在两者处理任务的不同方式上。CPU是专为串行任务而优化的核心组成，GPU则是更小、更高效的核心组成的大规模并行架构。因此，在处理特定数据的时候，GPU能比CPU高效的多。
以NVIDIA显卡为例说明，它采用了CUDA并行计算架构，此架构可以使GPU参与解决复杂的计算问题，然后借助NVIDIA提供的CUDA SDK，使用者可以更容易地让GPU参与到运算中，而且，主流应用和渲染器开始支持GPU参与辅助计算，也为其在效率上带来极大提升。
在对场景进行渲染时，实际上是对场景的光线进行追踪，从光源发出的光线遇到物体的表面，一般会出现反射、折射和吸收等现象。被反射或折射的光线遇到其它物体的表面，还会发重复发生该现象，只不过光线每经过一次反射和折射都会被吸收一部分，光线的强度逐渐减弱。渲染整个过程实际上就是对场景进行提取，然后对提取的光线进行追踪计算，直到它们衰减一定程度后才停止计算。
由此可见，渲染需要对重复现象有很高的计算能力，而这正是GPU所擅长的。
NVIDIA能提供多大助力？
在博采传媒的项目初期，NVIDIA向他们提供了Quadro RTX8000专业级别显卡，并针对多屏同步的算法优化提供了技术支持。
他们借助Quadro RTX 8000的性能，搭建了一个由多台服务器组成的nDisplay群集，虽然。在底层实现原理与ILM的“Volume”很像，但是在分辨率和像素数量上是“Volume”的数倍，在驱动难度上也更为艰巨，最终博采传媒完成了一个可以满足8K取景实拍的巨型LED包裹式环幕。
此外，博采传媒还运用NVIDIA的光线追踪技术，实现“final in camera”所见即所得拍摄流程应运而生的虚拟偶像——“马当飒飒”，在强大的算力支持下，“飒飒”拥有了接近真人的质感，她的使命是呈现数字角色的实时即兴表演，传递细腻的情感引起人们的共鸣，相对应的身体动画捕捉、表情动画捕捉、毛发模拟、布料解算等一些列计算渲染都需要强大的算力支持。
其实，NVIDIA GPU对于生产效率的提升还远不止如此：
一、人工智能：NVIDIA Quadro RTX GPU旨在加速深度学习任务、减少工作流冗余、利用NVIDIA NGX简化内容创作、加速动画、扩展图像和视频处理的可能性。
二、虚拟化：借助NVIDIA Quadro虚拟数据中心工作站Quadro vDWS或NVIDIA GRID软件及NVIDIA GPU，媒体和娱乐业专业人士可以确保项目安全推进，同时还能扩展计算资源以满足特定项目的需求。
三、 VR、AR和混合现实技术：NVIDIA VR-ready GPU可通常会引入真实物体、触觉反馈和动作模拟技术，进而提升参与者的现场感和兴奋感。
目前，NVIDIA利用在高性能计算领域强大的芯片实力和浮点运算能力，可以实现多个实施光线渲染的对比图片和视频，并呈现出足以仿真视觉效果。所以，借力NVIDIA提供的技术，将会有助于行业人士及相关爱好者打造更高品质的影视娱乐作品。
写在最后
从这次博采传媒虚拟偶像项目上，他们尝试在技术层面上打通各环节，证明算力的支撑在实际生产上的可靠性，在底层技术的支持下，完成虚拟内容的工业化生产，通过生产不同类型的实时、互动、高效、轻量的虚拟偶像，匹配不同市场的需求。从而打造出一个更加真实的虚拟偶像。
此外，5G、8K、虚拟制作将会成为之后重要的制作趋势，这一切都需要算力的强大支撑，面对着来势汹涌的未来虚拟世界，我们更加期待GPU带来的惊喜。
