Resum

Quan es genera una animació en 3D, s’acostuma a dividir el procés de renderització en diverses capes, que, un cop compostes en postproducció, generen la imatge final. Aquestes capes contenen els diferents atributs de les imatges o fotogrames (color, ombres, reflexos, efectes…).

Si això ho extrapolem a una pel·lícula d’animació, de milions de fotogrames (en aquesta producció, que ha estat dividida en diverses capes de renderització), es necessitarien moltes estacions de treball per poder fer tots aquests càlculs de renderització. És aquí on prenen importància les granges de renderització.

Una granja de renderització divideix el procés entre diversos ordinadors perquè el temps de processament sigui el menor possible; la principal finalitat de les granges és estalviar temps en el procés de producció.

Les granges són com uns grans centres de computació amb els quals es poden fer moltes coses diferents, ja que no es dediquen solament a renderitzar; entre altres funcions, també simulen o emmagatzemen dades. Quant a hardware professional, una granja de renderització està composta per:

  • Servidors, anomenats nodes, que són ordinadors preparats per assumir grans càrregues de càlculs durant un temps determinat.
  • Servidor d’arxius.
  • Servidor de backup o còpia de seguretat.
  • Els dispositius bàsics per a interconnectar els nodes, anomenats switches o commutadors.
  • Switches de monitoratge.
  • Un SAI o sistema de protecció ininterrompuda d’energia.
  • Els potents sistemes d’aire condicionat i refrigeració.
  • Sistema operatiu, SO.

L’escalabilitat no és un element “físic” de la granja, però és un concepte fonamental que cal tenir en compte. L’escalabilitat permetrà addicionar nodes, discos, servidors, racks i altres components per aconseguir més potència de processament, necessària per generar més i aconseguir millors resultats.

La persona o persones que s’ocupen de la tasca de controlar que tot funcioni correctament depenen del render wragler, l’encarregat d’administrar les prioritats de la granja.

Els avantatges d’utilitzar una granja de renderització són:

  • Maquinària: ordinadors potents.
  • Facilitat: procediment senzill.
  • Multitasca: poder seguir treballant a l’ordinador.
  • Rapidesa: estalviar temps.
  • Comoditat: disponible de manera virtual.
  • Diferència de preus: preus accessibles.
  • Transversalitat: ajuda externa.
  • Globalització: accés a través d’Internet.

Els inconvenients d’utilitzar una granja de renderització personal són:

  • Disponibilitat: ordinadors disponibles per temps indeterminat.
  • Potència: els equips han d’estar equilibrats en prestacions.

L’opció més aconsellable per muntar una granja de renderització és fer servir un servidor o node, o bé un ordinador d’escriptori o workstation. A l’hora d’escollir les característiques d’una estació de treball o ordinador personal per a ús propi o bé muntar una granja de renderització a petita o mitjana escala, haureu de tenir en compte els següents aspectes:

  • Motor de render escollit
  • Processador o CPU
  • Memòria RAM
  • Switch o commutador
  • SO o sistema operatiu

Els buckets són aquelles regions quadrades en les quals es divideix un fotograma o imatge al ser renderitzada. Aquestes regions, també anomenades threads o fils, determinen l’espai que ha de renderitzar en un fotograma o imatge el motor de renderització. Un bucket és la regió que el processador defineix per on començarà a treballar el motor de renderització i, un cop acaba, continuarà amb la següent.

Es podria diferenciar entre dues línies de processadors:

  • Intel
  • AMD

Per una banda Intel conté nuclis físics amb capacitat de virtualització, és a dir, duplica la seva quantitat de nuclis físics, mentre que AMD només té la quantitat dels nuclis físics.

Un inconvenient dels processadors AMD és el consum elèctric. Aquests processadors consumeixen una quantitat més elevada d’energia que no pas els processadors Intel. Tot i que la tecnologia AMD és molt més barata en comparació amb la d’Intel, l’estalvi d’un a l’altre s’acaba notant al consum elèctric mensual, és a dir, a la factura de la llum.

La comparativa del temps de renderització entre un ordinador i una granja de renderització és evident. Un únic ordinador pot tenir fins a 8 buckets, per tant, un frame o fotograma d’una renderització, a una resolució de 4K o 4069×4096 píxels, trigaria 1 hora i 30 minuts en renderitzar-se. El mateix fotograma a la mateixa resolució en una granja de renderització de fins a 280 buckets, trigaria cinc minuts a renderitzar-se.

Quan es fa una renderització, es recomana dividir-lo en diferents capes que posseeixen propietats o característiques específiques dels materials quan reben la il·luminació. D’aquesta manera és molt més fàcil l’edició o correcció de possibles anomalies en la renderització final. Aquest procés es realitza de manera automàtica i sense necessitat de separar els elements en capes, gràcies als AOV, Arbitrary Output Values.

Els AOV són els valors arbitraris de sortida de la renderització en qüestió. La funció dels AOV és separar les característiques de la renderització en diferents capes que es poden ajustar fàcilment en programes de composició. També es poden anomenar passos de renderització.

Per configurar els AOV, heu d’anar al menú Rendering/ Render/ Render Settings. Un cop en aquest menú, heu de seleccionar òbviament el motor de renderització Arnold i seleccionar la pestanya AOVs d’aquest. Aquestes opcions us permeten seleccionar diferents AOV, com per exemple:

  • AOV ID: característiques per a representar els diferents elements pel seu identificador a través de màscares de color.
  • AOV N: característiques per a representar les normals de relleu de superfícies.
  • AOV P: característiques per a representar la posició dels objectes a l’espai.
  • AOV Z: característiques per a representar la profunditat de camp o desenfocament.
  • AOV Diffuse albedo: característiques per a representar la il·luminació que no conté informació de llum directa.
  • AOV Opacity: característiques per a representar l’opacitat amb canal alfa a través d’una màscara en blanc i negre.

Es poden emmagatzemar totes aquestes dades en imatges separades o en una única imatge, si s’exporta, per exemple, en el format EXR, i ajustar aquestes propietats en diferents capes dins d’un programa de composició.

El format EXR té la característica de poder llegir la informació de les capes de manera individual dins del programari de composició. S’ha d’activar aquesta funcionalitat, traspassant la informació del driver desitjat a l’Attribute Editor en forma de node i allà marcar l’opció Merge AOVs.

Dins dels programes After Effects o Nuke, podeu afegir aquesta informació i modificar cada part per separat. Això té un gran avantatge, que és guanyar temps, ja que no haureu de renderitzar de nou un conjunt de fotogrames que potser triguen cadascun entre 5 o 10 minuts.

No totes les característiques que es poden afegir en una renderització es duen a terme mitjançant els AOV. Per això es fa ús de les capes de renderització a través de l’eina Render Setup, que permet separar els elements de l’escena per determinar diferents propietats, com ara l’oclusió ambiental (Ambient Occlusion).

Quan s’ha de renderitzar una seqüència d’imatges o animació i es necessita emmagatzemar aquesta funcionalitat al projecte, s’han de fer servir les eines:

  • Batch Render: permet realitzar el procés de renderització en segon pla, això significa que es pot seguir treballant en la mateixa màquina sense haver d’esperar els resultats en pantalla, ja que tot el procés es genera en línies de codi a l’Script Editor. Té un inconvenient prou considerable, ja que deixa marca d’aigua, és a dir, imprimeix el logotip d’Arnold repetidament sobre la renderització. S’ha de comprar una llicència professional per a evitar-ho o bé fer ús de l’eina Render Sequence.
  • Render Sequence: permet renderitzar una animació a través del visor Render View de forma seqüencial, és a dir, quan es renderitza una seqüència de fotogrames permet visualitzar tot el procés en pantalla, un fotograma darrere l’altre. Aquesta eina és una alternativa a l’eina Batch Render, no es necessita comprar cap llicència addicional i fa el mateix treball però en primer pla. Té un inconvenient considerable, sobretot quan es fa referència al temps de producció, i és que en realitzar el procés de renderització en primer pla, encara que sigui de manera seqüencial, no es podrà utilitzar la màquina en cap moment. Això fa que aquell ordinador que estigui renderitzant un interval de fotogrames d’una animació no es podrà fer servir per seguir treballant en ell.

Quan es duu a terme el procés de renderització, tant en una producció professional com en un ús més particular, sempre hi pot haver problemes o errors. Aquests problemes es poden visualitzar i controlar gràcies a l’opció Diagnostics dins de la pestanya Render Settings del motor de renderització Arnold. Aquesta pestanya conté quatre opcions per determinar els errors; són les següents:

  • Log o registre: informa de determinats errors que es poden produir al càlcul de la renderització.
  • Error Handling o gestió d’errors: fa referència a característiques visuals per a mostrar a la imatge.
  • User Options o opcions d’usuari: permet indicar opcions addicionals d’usuari.
  • Features Overrides o bloqueig de propietats: permet bloquejar la representació de determinades característiques.

Quan es renderitzen imatges d’una escena on predomina una gamma de color monocromàtica, és a dir, d’un únic color, és fàcil obtenir uns bons resultats d’interpretació de la imatge amb poques mostres de càmera o samples. Tanmateix, en el cas d’una escena on hi predomina una gamma de colors més àmplia, seran necessaris més càlculs de renderització per interpretar la imatge.

Un sample o mostra fa referència a les vegades que es calcula l’algoritme que fa servir el programari Arnold per determinar el color de cada píxel d’una imatge. Arnold recopila informació de la geometria de l’escena, materials, llums… i traça una quantitat aleatòria de rajos que connecten els objectes que es veuen a través dels píxels amb les fonts de llum. Aquest procés s’anomena mostreig o sampling.

En una escena més complexa, com per exemple un personatge d’un color amb un fons d’un color diferent, on feu servir poques mostres de càmera als paràmetres de renderització, a la imatge final hi apareixerà un granulat molest anomenat soroll. Una manera d’evitar aquest problema és augmentar el nombre de mostres del paràmetre Camera (AA).

El paràmetre Camera (AA) fa referència a la quantitat de mostres totals que es calcularan a l’hora de fer una renderització a Arnold. Bàsicament, són el nombre de rajos que es projecten des de la càmera a través de cada píxel, requerits per les dimensions de la imatge. Aquests rajos s’anomenen també rajos primaris i funcionen amb l’algoritme d’antialiàsing o AA.

El paràmetre Camera (AA) funciona com a multiplicador, és a dir, el nombre real de mostres és el quadrat del valor d’entrada. Per exemple, si les mostres de càmera són 3, significa que s’utilitzaran 3 elevat a 3, que fa un total de 9 mostres.

Així, el principal problema que podeu detectar en les vostres renderitzacions és l’aparició de soroll o granulat a la imatge. El primer pas per eliminar el soroll de les renderitzacions és identificar d’on prové. El soroll quasi sempre prové de mostres insuficients, però augmentar-les per culpa de raigs erronis o innecessaris pot fer que el temps de renderització també augmenti i no se solucioni el soroll. Per tal d’evitar això, cal localitzar aquells raigs de la manera més efectiva possible per minimitzar el granulat a la imatge. S’han de tenir en compte les mostres de les següents característiques:

  • Motion blur o desenfocament de moviment
  • Depth of field o profunditat de camp
  • Diffuse o il·luminació difusa
  • Indirect specular o il·luminació especular indirecta
  • Transmission o refracció
  • Subsurface scattering o dispersió subsuperficial
  • Direct specular o il·luminació especular directa
  • Shadows o ombres
  • Atmospheric volume o volum atmosfèric

El millor mètode per identificar el soroll és renderitzar els AOV, o passos de renderització, com a paràmetres modificables per tal d’activar o apagar les funcionalitats més lentes.

La causa del soroll a la renderització també pot ser deguda a altres factors, com per exemple:

  • Elements no visibles en la renderització, darrere la càmera que interfereixen de forma molesta.
  • Paràmetres que es configuren de manera incorrecta.
  • Materials que no estan ben elaborats.

Per tractar de solucionar el soroll es poden seguir les següents recomanacions:

  • Reduir el soroll amb llums falsejades o especials.
  • Evitar llums direccionals brillants que no s’han classificat com a punts d’il·luminació.

El bloqueig de mostres o Clamping, pot ajudar a eliminar gran part d’aquest soroll. Si es bloquegen valors elevats de mostres, una mostra marginal es diluirà i gairebé no afectarà el color final de la imatge. Tanmateix, això afectarà la gamma o rang dinàmic final de la renderització. Normalment, per reduir-ho heu d’anar al menú Render Settings, seleccionar la pestanya Arnold Renderer i seguir els següents passos:

  1. Activar la casella Lock Sampling Pattern del menú Sampling.
  2. Activar les caselles Clamp AA Samples i Affect AOVs del menú Clamping.
  3. Definir amb un valor d’1 els paràmetres AA Clamp Value i Indirect Clamp Value.

En una producció sempre és important mantenir un ordre, així com un protocol de nomenclatura per als arxius. Aquesta normativa normalment és imposada pel cap de projecte o director tècnic.

La classificació de les carpetes destinades al projecte, dins de l’arrel del projecte, es fa de la següent manera:

  • 3D: conté la informació del projecte en si, és a dir, és on es fa el Set Project o assignació nativa del projecte.
  • After Effects: conté informació del projecte de composició. Aquests documents fan referència al procés de postproducció.
  • From Client: té com a objectiu organitzar aquella informació facilitada pel client.
  • Production Documents: conté tota la informació sobre el procés de producció del projecte, esbossos, storyboard, referències, guions…

Les renderitzacions finals d’una producció en 3D, s’emmagatzemen inicialment dins de la carpeta Images del projecte d’Autodesk Maya, que a la vegada es troba dins de la carpeta genèrica destinada a 3D.

L’inici de l’arxivament de les renderitzacions generades recau en els paràmetres que estipuleu sempre a la pestanya Common del menú Render Settings. Es troba al menú Rendering/ Render/ Render Settings. Aquesta pestanya permet establir una nomenclatura als arxius, mitjançant les següents opcions:

  • File name prefix: permet escriure un nom personalitzat o bé establir uns estàndards.
  • Frame/Animation ext: permet determinar l’extensió d’una animació o una imatge estàtica.
  • Frame padding: permet donar un valor que serà sempre superior al nombre de fotogrames totals que es renderitzaran.

Un cop determinada la nomenclatura s’han d’establir el rang de fotogrames, la càmera o càmeres a renderitzar i les dimensions de sortida de la imatge. Així doncs, quan tots els paràmetres de la pestanya Common han estat configurats, es podrà renderitzar mitjançant les eines Batch Render o Render Sequence. És aquí on es generaran tots els arxius d’imatge totalment ordenats en carpetes, segons els criteris establerts de la pestanya Common.

D’aquesta manera, si s’han configurat capes de renderització on hi ha elements separats per definir característiques específiques (com l’oclusió ambiental, Ambient Occlusion i també teniu configurats els passos de renderització o AOV), totes les renderitzacions es classificaran de manera ordenada i lògica dins de la carpeta Images.

Anar a la pàgina anterior:
Introducció
Anar a la pàgina següent:
Resultats d'aprenentatge