Arnold渲染器是一款高級的、跨平台的渲染 API。是基於物理算法的電影級別渲染引擎，目前由Solid Angle SL 開發。正在被越來越多的好萊塢電影公司以及工作室作為首席渲染器使用。
arnold渲染器特點有：運動模糊、節點拓撲化，支持即時渲染，節省記憶體損耗等。
基本介紹
- 中文名：arnold渲染器
- 基於：物理算法
- 開發：Solid Angle SL
- 性質：渲染 API
簡介,歷史,電影項目,特點,優秀之處,Arnold版本,支持的軟體,各版本互動,
簡介
Arnold渲染器是基於物理算法的電影級別渲染引擎，由Solid Angle SL 開發。正在被越來越多的好萊塢電影公司以及工作室作為首席渲染器使用。
arnold與mental ray渲染效果
arnold與mental ray渲染效果Arnold 是一款高級的、跨平台的渲染 API。與傳統用於 CG 動畫的 scanline（掃描線）渲染器（Renderman）不同，Arnold 是照片真實、基於物理的光線追蹤渲染器。
Arnold 使用前沿的算法，充分利用包括記憶體、磁碟空間、多核心、多執行緒、SSE 等在內的硬體資源。
Arnold 的設計構架能很容易地融入現有的製作流程。它建立在可插接的節點系統之上，用戶可以通過編寫新的 shader、攝像機、濾鏡、輸出節點、程式化模型、光線類型以及用戶定義的的幾何數據來擴展和定製系統。Arnold 構架的目標就是為動畫及 VFX 渲染提供完整的解決方案。
歷史
Marcos Fajardo 是 Arnold 渲染器的首席構架師。先讓我們看一些 2000 年 Arnold 渲染的圖片，由於使用了半球和全局照明，這些圖片的真實感是以往渲染器很少達到的，這使得 Arnold 引起了不小的轟動以及不少製作公司的注意。不過後來，Marcos 和 Arnold 淡出了人們的視線，沒有維基百科的文章，很少有網頁提及他們，公司網站 也一直處於“建設中”。你可能很難猜到你觀看的某部電影是用 Arnold 渲染的。
Marcos 生於西班牙，14歲的時候開始對計算機圖形學產生興趣。和我們中的很多人一樣，他開始使用的是 8bit 的電腦，使用 BASIC 和彙編語言編寫小的圖形程式。他原本想學習數學，不過 1992 年就讀大學時卻選擇了計算機科學專業。一個朋友向他介紹了 Vivid 以及 POV-Ray 光線追蹤渲染器，讓他心中一亮。數學能被用來創建這些超酷的圖像讓他興奮不已，從 1994 年起他開始編寫自己的光線追蹤渲染器。 網際網路在那個時候開始逐步發展起來，他的第二個指路明燈是 The Ray Tracing News — 一個關於光線追蹤的新聞網站，這讓他了解到其實很多人已在這個領域取得了很棒的研究成果。RTNews 就像一張地圖，為他提供了相關的 SIGGRAPH 論文和書籍的名錄。白天他會去大學圖書館複印相關的文獻，晚上閱讀它們，有的時候甚至通宵達旦，只睡一兩個小時，這嚴重影響了他的學習，甚至到最後都沒有完成全部學業。
他在網上發布了一些自己渲染的大氣氛圍效果的圖片，於是他開始得到一些公司的工作，包括馬德里的 REYES Infografica 和英國的 LightWorks。1997年他去了 SIGGRAPH，在那裡看到了最新的研究成果，開拓了眼界。
Marcos 並不想只替別人工作，他想編寫自己的渲染器。他看了幾種已有的 hybrid renderer（混合掃描線和光線追蹤的渲染器），把它們和 Kajiya 對 path tracing 所作的研究進行了比較，覺得純隨機光線追蹤將是未來的發展方向。1997 年 Marcos 開始構建 Arnold 的框架，那年他 24 歲。
從 1997 年起，他作為獨立諮詢師參與了不少項目，不斷改進和完善他的軟體，並始終保有軟體的智慧財產權。這往往需要額外協定，就像和 Sony 達成的一樣，但這些問題對一個好律師來說不難解決。保有智慧財產權使他簽的契約不可能有太高的價碼，但畢竟這使他繼續成為軟體的擁有者。
1997 年，他留意到一家位於多倫多製作表現圖的 CAD 公司，並向這家公司展示了為 Arnold 最新添加的大氣漫射效果，於是他們僱傭了他並將 Arnold 用於製作。當然 Marcos 仍然擁有 IP（智慧財產權），他的薪水不高，特別是對於他所做的特殊工作來說，甚至這些薪水都無法為繼他在多倫多的生活。不過，這是非常好的經歷，他可以按照自己的想法自由工作，改進軟體，同時還能遇到很多業界的專業人士。這一模式 — 受僱於公司來為 Arnold 添加新的功能 — 是他過去 13 年的生活模式。
在 Siggraph 1997，他打地鋪留宿在 Bel Air 的一些朋友家，這些朋友向他介紹了他們的朋友，其中一個是在 Blue Sky 工作的動畫師 Justin Leach。Justin 知道 Marcos 在研究渲染，於是向他介紹了 Carl Ludwig — Blue Sky 的創始人，也是 Blue Sky 渲染器最初的開發者之一。Carl 帶他參觀了公司，並花了一些時間一同討論光線追蹤的話題。Blue Sky 是第一家全部使用光線追蹤進行渲染的公司，看到他們的渲染，特別是 John Cars 渲染的一張利用天光進行照明的圖片，Marcos 佩服得五體投地，這也更堅定了他的看法：全隨機光線追蹤應該是 Arnold 的方向。Blue Sky 製作的 Bunny（1998 奧斯卡最佳動畫短片）就是使用隨機光線追蹤，當然兔子本身沒有使用間接照明（代價太大了），這也許是第一部使用 unbiased 蒙特卡洛輻射算法的電影。
2001 年一部個人動畫電影 50 Percent Grey 獲得奧斯卡提名，該片使用了 Arnold 渲染。它的成功對 Arnold 是標誌性的：完成全片只使用了幾台電腦，顯示了隨機光線追蹤可以在小成本的 CPU 投入上完成高質量的圖像製作。
2004 年他開始受僱於 Sony Pictures Imageworks。他的一個朋友 Pepe Valencia 正在 Sony 製作動畫電影 Monster House 的動畫和 previs，Pepe 將 Marcos 介紹給這部片子的視效總監和副導演 Jay Redd。Jay 腦中已有了 Monster House 的大致效果，他認為角色看起來應該更接近物理真實，而不是 CG，所以全局照明對他來說很重要。他們嘗試了其它渲染器，但要達到他要的效果速度都太慢了，於是他們測試了一下 Arnold，結果非常振奮人心，當然 Arnold 還缺少很多面向製作的功能，例如物體歸檔的延時讀取、貼圖快取系統、毛髮物體等等。所以 Sony 組織了一個由經驗豐富的渲染開發人員構成的小團隊，緊密工作，來為這部影片提供支持，讓渲染器滿足製作的需求。在此期間，Arnold 的渲染速度，特別是運動模糊，有了明顯的提升。
Marcos 原計畫在洛杉磯呆一年，但項目一個接一個，他實際在那裡呆了 3 年。5 年後 Sony 已經成為一家全 Arnold 渲染的製作公司，Arnold 參與渲染了很多影片，例如 Monster House、Beowulf、Eagle Eye、Watchmen、2012、美食天降、愛麗絲夢遊仙境、《超凡蜘蛛俠(The Amazing Spider-Man)》、《黑衣人3》，這些都是Sony Pictures Imageworks做的，還有《碟中諜4幽靈協定》以及一些即將發行的影片。美食天降是第二部全部使用 Arnold 渲染的動畫電影，也是第一次運用了 Arnold 的全部能力：運動模糊、次表面散射、毛髮等。雖然這篇文章主要講的是 Marcos，但 Arnold 的這些功能也要歸功於 Sony 的開發團隊，特別是 Cliff Stein 和 Chris Kulla — 兩個神奇的渲染黑客，還有 Rene Limberger, Scot Shinderman, Eduardo Bustillo, Solomon Boulos, 以及後來的 Larry Gritz, Alex Conty 和 Angel Jimenez。
Marcos 生於西班牙，14歲的時候開始對計算機圖形學產生興趣。和我們中的很多人一樣，他開始使用的是 8bit 的電腦，使用 BASIC 和彙編語言編寫小的圖形程式。他原本想學習數學，不過 1992 年就讀大學時卻選擇了計算機科學專業。一個朋友向他介紹了 Vivid 以及 POV-Ray 光線追蹤渲染器，讓他心中一亮。數學能被用來創建這些超酷的圖像讓他興奮不已，從 1994 年起他開始編寫自己的光線追蹤渲染器。 網際網路在那個時候開始逐步發展起來，他的第二個指路明燈是 The Ray Tracing News — 一個關於光線追蹤的新聞網站，這讓他了解到其實很多人已在這個領域取得了很棒的研究成果。RTNews 就像一張地圖，為他提供了相關的 SIGGRAPH 論文和書籍的名錄。白天他會去大學圖書館複印相關的文獻，晚上閱讀它們，有的時候甚至通宵達旦，只睡一兩個小時，這嚴重影響了他的學習，甚至到最後都沒有完成全部學業。
他在網上發布了一些自己渲染的大氣氛圍效果的圖片，於是他開始得到一些公司的工作，包括馬德里的 REYES Infografica 和英國的 LightWorks。1997年他去了 SIGGRAPH，在那裡看到了最新的研究成果，開拓了眼界。
Marcos 並不想只替別人工作，他想編寫自己的渲染器。他看了幾種已有的 hybrid renderer（混合掃描線和光線追蹤的渲染器），把它們和 Kajiya 對 path tracing 所作的研究進行了比較，覺得純隨機光線追蹤將是未來的發展方向。1997 年 Marcos 開始構建 Arnold 的框架，那年他 24 歲。
從 1997 年起，他作為獨立諮詢師參與了不少項目，不斷改進和完善他的軟體，並始終保有軟體的智慧財產權。這往往需要額外協定，就像和 Sony 達成的一樣，但這些問題對一個好律師來說不難解決。保有智慧財產權使他簽的契約不可能有太高的價碼，但畢竟這使他繼續成為軟體的擁有者。
1997 年，他留意到一家位於多倫多製作表現圖的 CAD 公司，並向這家公司展示了為 Arnold 最新添加的大氣漫射效果，於是他們僱傭了他並將 Arnold 用於製作。當然 Marcos 仍然擁有 IP（智慧財產權），他的薪水不高，特別是對於他所做的特殊工作來說，甚至這些薪水都無法為繼他在多倫多的生活。不過，這是非常好的經歷，他可以按照自己的想法自由工作，改進軟體，同時還能遇到很多業界的專業人士。這一模式 — 受僱於公司來為 Arnold 添加新的功能 — 是他過去 13 年的生活模式。
在 Siggraph 1997，他打地鋪留宿在 Bel Air 的一些朋友家，這些朋友向他介紹了他們的朋友，其中一個是在 Blue Sky 工作的動畫師 Justin Leach。Justin 知道 Marcos 在研究渲染，於是向他介紹了 Carl Ludwig — Blue Sky 的創始人，也是 Blue Sky 渲染器最初的開發者之一。Carl 帶他參觀了公司，並花了一些時間一同討論光線追蹤的話題。Blue Sky 是第一家全部使用光線追蹤進行渲染的公司，看到他們的渲染，特別是 John Cars 渲染的一張利用天光進行照明的圖片，Marcos 佩服得五體投地，這也更堅定了他的看法：全隨機光線追蹤應該是 Arnold 的方向。Blue Sky 製作的 Bunny（1998 奧斯卡最佳動畫短片）就是使用隨機光線追蹤，當然兔子本身沒有使用間接照明（代價太大了），這也許是第一部使用 unbiased 蒙特卡洛輻射算法的電影。
2001 年一部個人動畫電影 50 Percent Grey 獲得奧斯卡提名，該片使用了 Arnold 渲染。它的成功對 Arnold 是標誌性的：完成全片只使用了幾台電腦，顯示了隨機光線追蹤可以在小成本的 CPU 投入上完成高質量的圖像製作。
2004 年他開始受僱於 Sony Pictures Imageworks。他的一個朋友 Pepe Valencia 正在 Sony 製作動畫電影 Monster House 的動畫和 previs，Pepe 將 Marcos 介紹給這部片子的視效總監和副導演 Jay Redd。Jay 腦中已有了 Monster House 的大致效果，他認為角色看起來應該更接近物理真實，而不是 CG，所以全局照明對他來說很重要。他們嘗試了其它渲染器，但要達到他要的效果速度都太慢了，於是他們測試了一下 Arnold，結果非常振奮人心，當然 Arnold 還缺少很多面向製作的功能，例如物體歸檔的延時讀取、貼圖快取系統、毛髮物體等等。所以 Sony 組織了一個由經驗豐富的渲染開發人員構成的小團隊，緊密工作，來為這部影片提供支持，讓渲染器滿足製作的需求。在此期間，Arnold 的渲染速度，特別是運動模糊，有了明顯的提升。
Marcos 原計畫在洛杉磯呆一年，但項目一個接一個，他實際在那裡呆了 3 年。5 年後 Sony 已經成為一家全 Arnold 渲染的製作公司，Arnold 參與渲染了很多影片，例如 Monster House、Beowulf、Eagle Eye、Watchmen、2012、美食天降、愛麗絲夢遊仙境、《超凡蜘蛛俠(The Amazing Spider-Man)》、《黑衣人3》，這些都是Sony Pictures Imageworks做的，還有《碟中諜4幽靈協定》以及一些即將發行的影片。美食天降是第二部全部使用 Arnold 渲染的動畫電影，也是第一次運用了 Arnold 的全部能力：運動模糊、次表面散射、毛髮等。雖然這篇文章主要講的是 Marcos，但 Arnold 的這些功能也要歸功於 Sony 的開發團隊，特別是 Cliff Stein 和 Chris Kulla — 兩個神奇的渲染黑客，還有 Rene Limberger, Scot Shinderman, Eduardo Bustillo, Solomon Boulos, 以及後來的 Larry Gritz, Alex Conty 和 Angel Jimenez。
電影項目
Gravity (Framestore) - 《地心引力》
Oz, The Great And Powerful (Sony Pictures Imageworks) - 《魔境仙蹤》 （Sony電影）
The Hunger Games (Whiskytree) - 《飢餓遊戲》
The Avengers (Industrial Light & Magic, Luma Pictures) - 《復仇者聯盟》（工業光魔）
Red Tails (Rodeo FX, UPP) -《紅色機尾》
Hotel Transylvania (Sony Pictures Imageworks) - 《精靈旅社》（Sony電影）
Mission: Impossible - Ghost Protocol (Industrial Light & Magic) - 《碟中諜4》（工業光魔）
Captain America (Whiskytree) - 《美國上尉》
Arthur Christmas (Sony Pictures Imageworks) - 《亞瑟·聖誕》（Sony電影）
X-Men: First Class (Luma Pictures) - 《X戰警》
47 Ronin (Framestore) - 《浪人四十七》
Alice in Wonderland (Sony Pictures Imageworks) - 《愛麗絲夢遊仙境》（Sony電影）
Source Code (ObliqueFX) - 《原始碼》
The Smurfs (Sony Pictures Imageworks) - 《藍精靈》
Thor (Luma Pictures, Whiskytree) 《雷神》
等等...
arnold渲染器支持Maya和softimage XSI，高度與maya或者XSI核心互動集成。
基於物理真實的蒙特卡洛光線追蹤引擎單向路徑追蹤引擎
20萬行高度最佳化的C/C++代碼
完全多執行緒並行和單指令多數據架構（SIMD）
特點
運動模糊（SRT動畫和變形動畫）（支持即時渲染）
節點拓撲化，可程式的shaders
上億三角形和毛髮渲染（支持即時渲染）
可延緩的/程式化的幾何載入方式（節省記憶體損耗）
紋理快取（.TX預先mipmap支持）
32位貼圖支持（直接讀取與輸出）
多通道AOV輸出（render pass輸出，自定義AOV輸出）（支持即時渲染）
sss 點雲算法支持（支持即時渲染）
獨立的Skin材質（支持即時渲染）
獨立的毛髮材質（支持即時渲染）
基於物理計算的材質系統（支持即時渲染）
基於物理算法的燈光系統（支持即時渲染）
支持maya流體系統（支持即時渲染）
支持shave and hair cut毛髮外掛程式（支持即時渲染）
自帶物理大氣系統和燈光霧效系統（支持即時渲染）
巨量多邊形置換系統（默認支持攝像機距離最佳化參數）（支持即時渲染）
支持各類攝像機和景深渲染（支持即時渲染）
自動化的線性流程
優秀之處
單個通道：簡單到令人瞠目的流程（沒有額外的檔案和快取）
只有一項質量控制（AA採樣數量）
始終完美的陰影（不需要陰影貼圖啥的了）
互動性（漸進式渲染）
不消耗記憶體於存儲燈光和GI
更快的光線追蹤
更少的記憶體占用
以最佳的多執行緒性能為目標（線性增長）
全新的光線加速架構
BVH、kd-tree等
樹的創建時間的重要性低於樹的遍歷
幾何量子化
優秀的二維（像素，鏡頭，燈光，BRDF（雙向反射分布））和一維（運動模糊，體積）採樣
權重控制的BRDF採樣
權重控制的立體角式光源採樣
權重控制多重採樣
權重控制體積採樣
注重維度間的相關性
Arnold版本
支持的軟體
Arnold Standalone 阿諾德渲染器獨立版
Arnold for Softimage Softimage|XSI 外掛外掛程式
Arnold for Maya Maya外掛渲染外掛程式
Arnold for Houdini Houdini渲染外掛程式
Arnold for Cinema 4D
各版本互動
可導出.ass格式檔案，該檔案可以在各版本渲染器中使用。需要在新場景中引入原版本shader dll檔案。
