以假乱真！NVIDIA实时光线追踪技术如何助力影视制作？

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比想象 更非凡

NVIDIA首席执行官黄仁勋的“厨房主题演讲”

（图片来自网络）

5月14日，NVIDIA首席执行官黄仁勋（Jensen Huang）在2020年GTC主题演讲中宣布了该公司的一系列先进新技术。

今天，我们来一起看下其中得益于深度学习超级采样（DLSS）2.0的RTX实时光线追踪技术与计算机图形和仿真模拟平台Omniverse，这些技术在图像画质、光线拟真以及渲染速率方面都实现了进一步的增强，对于影视制作来说，尤其是在虚拟拍摄与制作方面，将带来更多便利和可能。

什么是实时光线追踪技术？它又是如何应用于影视制作中的？

下面就请大家跟着小凡一起来了解一下吧~

实时光线追踪技术

实时光线追踪技术，是指专门用于物体和环境的实时光线追踪。在相同的物理材料和灯光下，基于Turing架构的RTX技术可以实现包括区域光、全局照明、反射、折射、景深、漫反射、焦散等视觉效果，可为游戏开发者提供电影级画质的实时渲染，模拟出更加真实的光照质感。

简单来说，就是它可以实时营造出更加逼真且自然的照明、阴影以及现实反射效果，能够使游戏画面更加生动形象，让玩家沉浸感更足，体验更好。

来两组《我的世界》游戏中的光线追踪开启关闭对比图感受一下：

（图片来自网络）

（以上图片来自网络）

从对比图我们可以看出，在打开RTX光线追踪后，图像光线细节明显增强，包括玻璃水箱的透视及反射，地面的光影变化，以及室内外的物体细节等，大大增强了游戏环境的真实感。

当然，逼真的光效需要显示更多细节，这也意味着该技术必然会对显卡及画面帧数有一定影响，那么如何来解决这个问题呢？

NVIDIA发布的最新DLSS 2.0技术，让光线追踪大胆应用不是梦！

DLSS 2.0抗锯齿技术

DLSS2.0抗锯齿技术（深度学习超级采样技术），基于改进的深度学习神经网络和AI的强大功能，在提升帧率的同时，还可训练GPU渲染出精美、清晰的图像——即以低分辨率生成图像后放大分辨率，利用AI算法填充细节像素，让低分辨率的渲染细节效果尽可能的接近高分辨率下的原生渲染效果。

（图片来自网络）

如上图所示，开启了DLSS 2.0之后，游戏画质更为细腻（如海报字体），游戏帧数也提升了一倍。

其实，光线追踪技术早已广泛用于影视制作中，比如各种科幻大片。但由于光线追踪对图形计算能力要求很高，因而需要借助整个服务器群（或云计算）的力量。

光线追踪通过跟踪光线在一个场景中的物体（或多个物体）周围反射的光线或路径来创建图像。在最佳条件下，光线追踪可以为我们提供十分逼真的光影图像，当画面中的光线恰到好处时，人物和物体也会呈现出更为自然的真实感。

通常来讲，真人电影是将计算机生成的效果与真实拍摄的影像无缝融合在一起，而CG制作则是通过数字制作来生成光线和阴影，力求达到如真实拍摄般传神，但效果总有些差强人意。

此次NVIDIA的RTX光线追踪技术与DLSS 2.0，对于影视制作来说，将在场景真实感的塑造、图像画质等方面颇有助力，让特效不再“浮于表面”，且能够激发影视创作者更多的想象力，带给观众更为沉浸式的画面体验。

Omniverse

NVIDIA Omniverse是一个计算机图形和仿真模拟平台，能够让艺术家实现跨地域、跨应用的实时无缝协作，Omniverse AEC Experience功能集能够为工作室提供一套改进概念设计流程的工具。

此次GTC 2020主题演讲中演示了Omniverse针对仿真模拟和实时GPU渲染的最新更新，还展示了“Marbles”这一具有动态照明实时物理特性和丰富物理材质的娱乐游戏环境，以及该平台最新的“AEC Experience”功能集，它能够通过实时可视化实现CAD应用之间的无缝连接。

那么Omniverse又将为影视制作带来哪些助益呢？

1、实时协作：即时创意

跨应用的无缝数据传输一直是艺术家、设计师和开发人员所面临的棘手问题之一。借助皮克斯Universal Scene Description（USD）和NVIDIA RTX技术，Omniverse能够帮助用户轻松使用各类应用，并与世界各地的同事和客户进行同步协作。

皮克斯开发的USD具有资源交换功能，且可以在许多基本资源组成的3D场景中实现协作，USD通过单一场景图和统一API提供用于读取、写入、编辑和快速预览3D几何图形和阴影的丰富工具集。

得益于USD交换格式的灵活性和统一性，用户可在Omniverse上通过同步工作流程以USD为基础进行创作。全球各地的工作室团队可在创作时开展实时协作，同时进行版本控制，以保证制作不偏离正轨。

Omniverse中的Portal连接模块将一流的行业工具整合到一个协作空间中，使用户可以在实时建模、阴影、动画、照明、视觉效果和渲染方面开展无缝协作，为创作与制作带来更多全新可能。

（图片来自网络）

2、新型渲染：兼顾实时与离线

目前，市面上有两种类型的渲染器。实时渲染一般在以每秒30或60帧的速度生成图像，并始终根据目标用途使用最低配置的设备；离线渲染侧重于提供逼真的最终图像或场景，每帧都需要使用CPU花费数小时进行渲染。

为了达到最佳速度，许多边角通常会被截掉（从简化几何图形到烘焙照明和法线贴图），这也导致了图像质量的降低。

为了解决这个问题，Omniverse通过Omniverse View引入了一种新型渲染，该模块由多个NVIDIA RTX GPU加速并且可以在GPU阵列上实现极高的可扩展性，即便是超大的3D模型，也能提供高质量的实时输出。

Omniverse View可集中显示Omniverse内部不同应用中的3D内容，或者直接显示使用中的3D应用中的内容。它还支持商业游戏引擎，如Unreal Engine和Unity，以及离线渲染器。

综上所述，此次NVIDIA的技术展示将进一步推动图像科技的发展，对于影视从业者来说，这些技术带来了更多画面表达的选择性，在虚拟制作越来越普遍的今天，我们将有望看到艺术家们心中光怪陆离的“大千世界”，那些绚丽的光景，将于一种更加真实自然的姿态出现在我们眼前。

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