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      Cycles X

      Cycles X
      • 4月23, 2021
      • 廣義開發
      • BRECHT

      今天,距離Cycles發布已經整整10年了。在過去的十年中,Cycles已經發展成爲一個成熟的生産型渲染器,被許多藝術家和工作室使用。在這10年中,我們學到了很多東西,有運行良好的東西,也有運行不暢的東西,或者隨著渲染算法和硬件的發展而變得過時。

      我们渴望对核心的Cycles渲染做出更大的改进。然而,过去的一些决定阻碍了性能的提高,并使代码的维护变得困难。为了解决这个问题,Sergey和我启动了一个名为Cycles X的研究项目,目的是刷新架构,为未来10年做好准备。我们不是寻找快速修复或优化,只解决部分问题,而是将架构作为一个整体来重新思考。

      項目情況

      概括地說,項目的目標是:

      • 爲未來的發展改進架構
      • 提高視口和批量渲染的可用性
      • 提高在現代CPU和GPU上的性能
      • 引入更先進的渲染算法

      我們的第一個目標是驗證新的架構。爲此,我們已經實現了一個新的GPU內核的原型,以及視口和批處理渲染的新調度算法。現在有足夠的功能來渲染我們的一些基准場景。

      当前Cycles X的内核图

      今天我们将分享一些初步的性能结果,并发布代码,以便与Cycles贡献者合作。我们为开发者提供了關于新架构的技术介绍,代码可以在git.blender.org上的cycles-x分支找到。

      還有很多事情要做。我們預計至少需要6個月的時間,直到這項工作成爲Blender官方版本的一部分。

      初步結果

      首先,用著名的基准場景進行GPU渲染的一些結果。場景已經被修改過了,刪除了體積渲染等功能,這些功能還沒有實現。

      请注意,随着我们对新架构的不断研究,这些数字会发生变化。几天前,Patrick Mours刚刚添加了对OptiX的支持。

      渲染測試場景

      最顯著的改進是在有許多光線反彈和著色器的室內場景中,新內核可以實現更高的占用率和一致性。

      在這一點上,CPU的渲染性能與以前大致相同,但新的架構在這方面也開啓了新的可能性。

      其次,我們一直在努力改善視口渲染。更快的渲染內核有幫助,但我們也發現,改進調度、計時和顯示機制可以使視口感覺更有互動性。新的視口支持自適應取樣和批量采樣,使圖像在最初的幾個采樣完成後清理得更快。

      https://www.youtube.com/embed/INa-oT7TlzU?feature=oembed CPU viewport rendering

      https://www.youtube.com/embed/VFZQo1go134?feature=oembed CPU viewport rendering with Open Image

      Denoiserhttps://www.youtube.com/embed/atQDFQhMS4Q?feature=oembed GPU viewport

      renderinghttps://www.youtube.com/embed/L8No9mROO_g?feature=oembed Viewport adaptive sampling comparison

      期望

      在未來幾個月,我們將嘗試更多的優化想法,並恢複缺失的功能。當功能缺失時,通常是因爲我們想在新架構中采取不同的方法。一些例子。

      • 體積渲染:我們計劃用更現代的算法來實現光線行進和光線采樣
      • 陰影捕捉器:我們將嘗試一種不同的算法,可以考慮到間接光
      • 多設備渲染:我們將嘗試更細粒度的無瓦片負載平衡

      除此之外,新的架構應該能讓我們更容易地適應像路徑引導這樣的渲染算法,我們將對這些算法進行實驗,並研究如何使其對GPU友好

      棄用和重寫

      作爲新架構的一部分,我們正在刪除一些功能。最值得注意的是:

      • OpenCL渲染內核。有限的Cycles分割內核實現、驅動錯誤和停滯不前的OpenCL標准的結合,使得維護工作過于困難。我們只有從一個幹淨的地方開始,才能做出我們現在正在進行的各種更大的改變。
        我们正在与AMD和英特尔合作,让新的内核在他们的GPU上工作,可能会使用不同的API(如CYCL、HIP、Metal…)。这不一定会在第一个版本中准备好,实现需要达到比现在更高的质量标准。长期来看,支持所有主要的GPU硬件供应商仍然是一个重要的目标,我们认为有了这个新的架构,我们将能够有更好的性能和一些稳定性。直到更多的GPU再次在Cycles X中得到支持,这只是一个时间问题。
      • 分支的路徑追蹤。我們正在努力改進采樣算法,使之過時,並在需要的地方更自動地分配采樣。改進的自適應采樣和燈光重要性采樣是關鍵所在。
      • NLM降噪器。AI降噪算法,特別是OpenImageDenoise通常會産生更好的結果,我們將爲它們優化架構和工作流程。

      这些功能将在2.83和2.93 LTS版本中保持可用和支持。

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