目前，新一代科技不斷發展，促使很多行業發生了不小的改變，其中，媒體、娛樂行業的變革尤其大。目前，消費者對畫質和CG動畫效果也提出了更高要求，從而加速了廣電台播、影院投放向流媒體泛娛樂化轉變的趨勢。
隨著3D動畫行業的發展，在虛擬現實、三維遊戲等領域中，都用到了實時渲染技術。單渲染系統計算不了渲染過程中的巨大數據量，如果想實現對3D場景的實時渲染，分布式渲染系統應該是更好的選擇。而在一般的分布式渲染系統中，不需要考慮對場景的優化，因此同一場景在不同的系統當中會渲染出一樣的效果。而分布式實時渲染系統則與之不同，要想達到好的實時渲染效果，就要採取一定技術進行場景優化，以降低計算量，提升渲染效率與質量。
成立於1993年的博採傳媒，一直以來在前期創意、影視拍攝、後期製作、技術研發等方面豐富經驗的累積，此次比特網邀請到博採傳媒前期部總監沈辰奇，讓他跟我們聊一聊在實時渲染過程中算力的重要性以及GPU對於日常渲染工作能起到怎樣的作用。
算力如何改變實時渲染？
首先我們要了解什麼是實時渲染，簡單來說，實時渲染是計算機一幀一幀把數據渲染成一幅畫面，最終呈現在螢幕上。但是，每幀的數據，都在不停發生的變化，所以，致使每幀的畫面呈現也在不停運轉。
比如我們玩的遊戲，裡面的畫面每幀都要響應玩家操作帶來的變化，所以，遊戲必須是實時渲染，因為每幀的時間非常短暫，所以，實時渲染對計算的速度要求非常高，也就是對於算力的要求非常高，大多數情況下，實時渲染通過犧牲部分精確度來達到肉眼看起來較真實的效果。
一般是製作公司伺服器或者個人採用CPU渲染單張，即便是單張的效果圖一張也要消耗若干小時時間才可以渲染完，大一點的甚至花費幾天時間渲染，所以，算力的強弱直接影響到製造效率以及製作精度。
據博採傳媒前期部總監沈辰奇介紹，博採傳媒在2017年推出的《昆塔：反轉星球》是第一部全部用GPU渲染而成的動畫電影，他認為：「GPU渲染比此前採用的CPU渲染有很多優勢」。
博採傳媒在該項目中，第一個要實現目標就是基於Unreal Engine引擎來實現場景的反向投射，即實現「final in camera」所見即所得的拍攝方式。而且還要驅動一塊尺寸800平米，高度大約8米大的螢幕，這對於此前CPU渲染來說幾乎是不可能完成的任務，此時，博採傳媒找到了NVDIDA，開展基於GPU實時渲染的測試。
其實，除了博採傳媒外，Pixomondo等視效製作公司紛紛釋出各自的nDisplay集群式渲染測試樣片，這也表明，全球大型視效公司都在圍繞GPU實時引擎開展製作流程的更迭改造。
依靠著GPU超強的算力，博採傳媒聯合多家國內LED生產商，展開高解析度LED屏的技術指標測試，目標是要開發出符合電影拍攝標準的高素質LED面板，同時，軟體和引擎部分博採傳媒聯合Epic中國，開始包裹式環形屏點對點像素驅動的諸多技術攻關，最終做到巨型環屏的高幀率實時運行。
GPU在渲染方面展現怎樣實力？
我們都知道，在此前很多視頻製作公司都在用CPU進行渲染，但是效率方面不盡如人意，而現在的主流方向已經傾向於GPU進行渲染。其實，GPU與CPU兩者之間的不同，主要體現在兩者處理任務的不同方式上。CPU是專為串行任務而優化的核心組成，GPU則是更小、更高效的核心組成的大規模並行架構。因此，在處理特定數據的時候，GPU能比CPU高效的多。
以NVIDIA顯卡為例說明，它採用了CUDA並行計算架構，此架構可以使GPU參與解決複雜的計算問題，然後藉助NVIDIA提供的CUDA SDK，使用者可以更容易地讓GPU參與到運算中，而且，主流應用和渲染器開始支持GPU參與輔助計算，也為其在效率上帶來極大提升。
在對場景進行渲染時，實際上是對場景的光線進行追蹤，從光源發出的光線遇到物體的表面，一般會出現反射、折射和吸收等現象。被反射或折射的光線遇到其它物體的表面，還會發重複發生該現象，只不過光線每經過一次反射和折射都會被吸收一部分，光線的強度逐漸減弱。渲染整個過程實際上就是對場景進行提取，然後對提取的光線進行追蹤計算，直到它們衰減一定程度後才停止計算。
由此可見，渲染需要對重複現象有很高的計算能力，而這正是GPU所擅長的。
NVIDIA能提供多大助力？
在博採傳媒的項目初期，NVIDIA向他們提供了Quadro RTX8000專業級別顯卡，並針對多屏同步的算法優化提供了技術支持。
他們藉助Quadro RTX 8000的性能，搭建了一個由多台伺服器組成的nDisplay群集，雖然。在底層實現原理與ILM的「Volume」很像，但是在解析度和像素數量上是「Volume」的數倍，在驅動難度上也更為艱巨，最終博採傳媒完成了一個可以滿足8K取景實拍的巨型LED包裹式環幕。
此外，博採傳媒還運用NVIDIA的光線追蹤技術，實現「final in camera」所見即所得拍攝流程應運而生的虛擬偶像——「馬當颯颯」，在強大的算力支持下，「颯颯」擁有了接近真人的質感，她的使命是呈現數字角色的實時即興表演，傳遞細膩的情感引起人們的共鳴，相對應的身體動畫捕捉、表情動畫捕捉、毛髮模擬、布料解算等一些列計算渲染都需要強大的算力支持。
其實，NVIDIA GPU對於生產效率的提升還遠不止如此：
一、人工智慧：NVIDIA Quadro RTX GPU旨在加速深度學習任務、減少工作流冗餘、利用NVIDIA NGX簡化內容創作、加速動畫、擴展圖像和視頻處理的可能性。
二、虛擬化：藉助NVIDIA Quadro虛擬數據中心工作站Quadro vDWS或NVIDIA GRID軟體及NVIDIA GPU，媒體和娛樂業專業人士可以確保項目安全推進，同時還能擴展計算資源以滿足特定項目的需求。
三、 VR、AR和混合現實技術：NVIDIA VR-ready GPU可通常會引入真實物體、觸覺反饋和動作模擬技術，進而提升參與者的現場感和興奮感。
目前，NVIDIA利用在高性能計算領域強大的晶片實力和浮點運算能力，可以實現多個實施光線渲染的對比圖片和視頻，並呈現出足以仿真視覺效果。所以，借力NVIDIA提供的技術，將會有助於行業人士及相關愛好者打造更高品質的影視娛樂作品。
寫在最後
從這次博採傳媒虛擬偶像項目上，他們嘗試在技術層面上打通各環節，證明算力的支撐在實際生產上的可靠性，在底層技術的支持下，完成虛擬內容的工業化生產，通過生產不同類型的實時、互動、高效、輕量的虛擬偶像，匹配不同市場的需求。從而打造出一個更加真實的虛擬偶像。
此外，5G、8K、虛擬製作將會成為之後重要的製作趨勢，這一切都需要算力的強大支撐，面對著來勢洶湧的未來虛擬世界，我們更加期待GPU帶來的驚喜。