第一章 Renderman基础
一、简述Renderman
1.什么是Renderman
相信很多人对Renderman这个词不陌生，而接触外国资料比较多的朋友更是对Renderman——如雷贯耳的一流渲染器熟悉。
每当你看到好莱坞的电影制作特辑，凡设计动画特级的，几乎都离不开Renderman，特别是投资过亿的大片，在技术上经常突出 自己用R enderman解决了什么制作问题。如《The mummy 2》中的花草生长、《FF》中的人体皮肤。《精灵鼠小弟》中的毛发等等。
Renderman到底是什么呢？
严格地说，它是一种渲染思想，一种系统。
在Renderman的思想下产生了PhotoRealistic Renderman（下文称Prman）、Blue Moon Rendering Tools（下称BMRT）和Entropy等渲染器。Renderman内包含了ShadingLanguage、ShadingNetwork、REYES等思想。
ShadingLanguage是一种用来描述Shader表现各种效果的类C语言，它可以按照用户的意志来描述Shader的表现。比如用户需要实现一种新的、软件里没有的视觉效果，一种可靠的方法是用S hadingLanguage来描述，然后编译，让Renderman使用，就好象你“告诉”Renderman应该怎么样渲染一样。
ShadingNetwork最早源自于Cook的ShadeTree思想，开始是用来解决复合贴图的合成，后来直接导致了Renderman的诞生。
Reyes(Render Everything You'd Ever Seen)，是一种扫描线的思想。在电影制作中渲染精度是十分重要的，任何瑕疵在电影胶片中出现都会直接导致画面的视觉效果出错。Reyes就是为了解决渲染精度而诞生的。关于Reyes我们在后面将有更详细的描述。
多年的发展后很多渲染系统都已经吸收了这写伟大的渲染思想，其中最优秀的是MR和Maya。MR直接把ANSI C（标准C）做为Shader的语言，而Maya则可以把各种毫不相干的东西连接到ShadingNetwork里。但可以完美结合的仍然还只有Renderman的系统。
2.Renderman的渲染器
Renderman的渲染器有Prman、BMRT、Entropy。
Prman被视为Renderman的正宗，而且Renderman的大部分成就都是prman获得的。作为世界第一的渲染器，Prman使用的只是最原始的扫描线算法，而不支持光线跟踪（但可以用B MRT的Rayserver实现），更不用说GI和Caustic。但除了光线跟踪和辐射度，其他的算法它大部分都支持。
BMRT，是Renderman大师LarryGritz自己开发的渲染器，是免费版的渲染器。它支持光线跟踪，也支持GI，而且效果可以媲美 Prman，但就非常地慢……它在Unix系的平台上可以做为prman的rayserver使prman具有光线跟踪功能。
Entropy是BMRT的收费版，速度比BMRT快很多很多，支持各种光线跟踪的特点，效果非同一般，但使用不方便，要配合Mayaman、Maxm an来使用。
3 PhotoRealistic Renderman
Pixar无疑是世界上领先的动画制作公司之一，它的领先地位有很大的一部分功劳是Prman所争取来的。而它销售Prman也给它带 来了不少的利润。
Prman的开发初衷是"PhotoRealistic"，就是有照片级的精度。如果设置得当Prman渲染出来的东西真的是没有任何明显的锯齿。
而且Prman是做电影用的，所以速度是很关键的一个因素。prman注重速度和精度的结合，它渲染的Nurbs真正称得上无缝，速度也是众多渲染器中最快的。
电影制作的另一个重要的因素是利润和成本的联系。如果把投资者宝贵的钱花在渲染不可见的多边形上，或者实验不成熟的新技 术上，下次就没有人会找你做电影了。所以P rman的REYES算法是经过优化的，会确保只渲染画面可以见到的多边形，决不浪费渲染时间在不可见面上。
但Prman是十分难用的，它本身是一个严密的完整的动画制作体系，只有核心，没有外部的包装，需要用户做相应的开发工作。
在美国，几乎每个使用p rman的Studio都有自己专用的prman包装程序。
4.Renderman Artisan Tools
Pixar多年来开发了不少的动画系统，为了促进Prman的普及，Pixar把一系列供简化Prman使用的工具包装在一起，就成了Renderman Artisan Tools（下简称RAT）。
RAT包括：
PRman： 核心，真正负责渲染的部分。
MtoR：Maya to Renderman，Maya的插件，功能强大，可以完成很多工作，调用Alfred和Prman渲染等。真正的工作是输出RIB文件到Prman。
Alfred Server：调节单机或网络渲染的强大工具，可以查看渲染进度，进行渲染调度等。
Slim：ShadingNetwork部件，可以简化写Shader的工序（实际上会让你偷懒不自己动手写sl），而且可以通过Template做 ShadingNetwork的连接。
It：Image Tool，可以做为观看渲染结果的Renderview，但实际上是一个极其强大的script型后期合成工具。
二、RAT的工作方式
1.Prman的工作方式
Prman的核心只是一个单独的exe文件，不到2Mb，执行的命令行格式为prman *.rib。可以知道，prman只接受RIB文件。RIB文件就是用Renderman的语言对渲染场景的定义。
Prman渲染后便会输出到Display server，Display server可以是软件之间的Pipe（比如It或Houdini中的ip），tiff文件、iff文件等。建议使用tiff文件，因为prman对tiff的支持比较好。
2.RAT的工作方式
RAT是以Prman为核心的：
3.复杂的渲染调度
Prman没有光线跟踪，不能直接渲染阴影，所以必须生成Shadowmap。但prman只会渲染RIB文件内所定义的一个摄象机的内容，所以要生成Shadowmap要输出多一个以灯光为摄象机的RIB文件。这样似乎很麻烦，但如果在大型的场景中这样的方法将会比光线跟踪快很多很多倍。
mtor和Alfred已经简化了这一步骤，当场景涉及shadowmap、softshadow、reflection、reference和environment这些贴图时，mtor会自动生成所需要的所有RIB文件，而且Alfred也会自动作出相应的渲染调度。