Zum Inhalt springen

RenderMan

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Dies ist eine alte Version dieser Seite, zuletzt bearbeitet am 31. Januar 2025 um 16:04 Uhr durch NiTenIchiRyu (Diskussion | Beiträge). Sie kann sich erheblich von der aktuellen Version unterscheiden.
RenderMan

Basisdaten

Entwickler Pixar
Erscheinungsjahr 1988
Aktuelle Version 26.3
(17. Dezember 2024)
Betriebssystem Linux, Microsoft Windows, macOS
Kategorie 3D-Grafiksoftware
renderman.pixar.com

RenderMan ist eine fotorealistische 3D-Rendering-Software, die von den Pixar Animation Studios entwickelt wurde. RenderMan wird von Pixar für das Rendering der eigenen 3D-Animationsfilmproduktionen verwendet und auch als kommerzielles Produkt für Dritte angeboten.

Geschichte

Die Ursprünge von RenderMan liegen in den 1970er Jahren an der University of Utah, wo der Pixar-Gründer Ed Catmull seine Doktorarbeit über Rendering-Probleme schrieb.Referenzfehler: Es fehlt ein schließendes </ref>. 1989 wurde das Programm als RenderMan bekannt und begann, an CGI- und Animationsfirmen für visuelle Effekte lizenziert zu werden. Darüber hinaus wurde die CG-Abteilung von Lucasfilm 1983 in ein eigenes Unternehmen, Pixar, ausgegliedert und 1986 von Steve Jobs aufgekauft.[1]

Obwohl RenderMan erst 1989 der Öffentlichkeit angeboten wurde, wurde die Software schon vorher intern bei Lucasfilm/Pixar verwendet, um visuelle Effekte für Filme, animierte Kurzfilme und Fernsehwerbung zu erstellen. Der Genesis-Effekt im Film Star Trek II: Der Zorn des Khan aus dem Jahr 1982 wurde mit einer früheren Version von RenderMan erstellt, ebenso der gläserne Ritter im Film Das Geheimnis des verborgenen Tempels aus dem Jahr 1985. Der erste Film, in dem RenderMan zum Einsatz kam, war der Kurzfilm Tin Toy.[2]

Seit 2015 ist eine kostenlose nicht-kommerzielle Version von RenderMan verfügbar.[3]

In der Vergangenheit verwendete RenderMan den Reyes-Algorithmus zum Rendern von Bildern mit zusätzlicher Unterstützung für erweiterte Effekte wie Raytracing und Global Illumination. Im Jahr 2016 wurde die Unterstützung für den Reyes-Algorithmus zugunsten der RIS-Architektur und die RenderMan Shading Language zugunsten von Open Shading Language aus RenderMan entfernt.[4]

Name

Um das Rendering zu beschleunigen, experimentierten die Ingenieure von Pixar mit parallelen Rendering-Computern unter Verwendung von Transputer-Chips in einem Pixar Image Computer. Der Name stammt vom Spitznamen einer kleinen Platine (6,4 × 13 cm), die einen Transputer enthielt und die der Ingenieur Jeff Mock in seine Tasche stecken konnte. Zu dieser Zeit war der Sony Walkman sehr populär, und Jeff Mock nannte seine tragbare Platine Renderman, woraus sich der Name der Software ergab.[5]

Terminologie

Der Name RenderMan kann Verwirrung stiften, da er für verschiedene Pixar-Entwicklungen verwendet wurde:

  • RenderMan Interface Specification (RISpec), die technische Spezifikation von Pixar für ein Standard-Kommunikationsprotokoll (oder Schnittstelle) zwischen 3D-Computergrafikprogrammen und Rendering-Programmen.[6]
  • RenderMan Shading Language (RSL), die Skriptsprache, die alle Schattierungen spezifiziert, die RenderMan ausführt. Sie hat eine Syntax ähnlich der von C und enthält eine Reihe von eingebauten Funktionen, die direkt mit Grafiken und RenderMan zusammenhängen.[7]
  • PhotoRealistic RenderMan (PRMan), ein RenderMan-Rendering-Software-System, d. h. eine kompatible Implementierung, die von Pixar auf der Grundlage seiner eigenen Spezifikation entwickelt wurde.[8]

Technik

RenderMan Interface Specification

Dies ist ein Standard für Modellierungs- und Rendering-Programme, die in der Lage sind, Bilder in fotorealistischer Qualität zu erzeugen. Ein Rendering-Programm, das die RenderMan-Schnittstelle implementiert, unterscheidet sich von einer Implementierung früherer Grafikstandards durch folgende Merkmale:[9]

  • Es muss eine reale Kamera mit ihren zahlreichen Attributen simulieren, die über Position und Blickrichtung hinausgehen.
  • Es muss gekrümmte geometrische Primitive unterstützen, um nicht nur die Grundgeometrien genau darstellen zu können.
  • Es muss in der Lage sein, die optischen Eigenschaften verschiedener Materialien und Lichtquellen zu simulieren.

Sie wurde entwickelt, um die für die Spezifikation eines fotografischen Bildes erforderlichen Informationen in kompakter und effizienter Form an verschiedene Rendering-Programme zu übermitteln. Die Schnittstelle selbst wurde so konzipiert, dass sie mit verschiedenen Hardware-Geräten, Software-Implementierungen und Rendering-Algorithmen umgehen kann.[9]

RenderMan Shading Language

Es handelt sich um eine starke Shading Language. Damit können Benutzer eigene Programme schreiben, sogenannte Shader. Damit können sie Oberflächen und deren Interaktion mit Lichtquellen komplett definieren.[10] Diese Shader sind in verschiedene Kategorien unterteilt:

Oberflächen-Shader

Mit diesem Shader kann man die Farbe und Deckkraft der Oberfläche von Primitiven berechnen. Sie bewerten Textur, Reflexionen, Brechung und Beleuchtung (Lambert, Blinn usw.) eines Materials.[7] Sie arbeiten mit den Licht-Shadern zusammen, um die Lichtmenge zu bestimmen, die auf die Oberfläche fällt, um das Objekt zu "beleuchten". Sie arbeiten auch mit den Volumen-Shadern zusammen, um die endgültige Farbe und Deckkraft der Oberflächenschattierung zu bestimmen.[11]

Displacement-Shader

Mit dem Displacement-Shader können Oberflächenpunkte verschoben werden. Das passiert zur Renderzeit und die Oberflächennormalen werden neu berechnet. Diese bearbeiten auch Bump-Mapping, indem sie die Normalen neu berechnen, ohne den Oberflächenpunkt zu verschieben.[11]

Volumen-Shader

Volumeneffekte wie Dunst, Rauch und Schatten können auf drei Arten erzeugt werden: als Umgebungs-, Innen- oder Außen-Shader. Ein Umgebungs-Shader macht Volumeneffekte zwischen der Kamera und den sichtbaren Oberflächenpunkten. Innere Shader werden innerhalb von teilweise transparenten Objekten ausgewertet, während äußere Shader ausgewertet werden, wenn Strahlen zwischen Objekten reflektiert oder gebrochen werden und atmosphärische Abschwächung ergeben.[11]

Licht-Shader

Sie sind für die Schattenberechnung zuständig, indem sie entweder auf vorberechnete Schattenkarten zugreifen oder den Schatten direkt durch Raytracing berechnen. Sie können während der Ausführung von Oberflächen-Shadern und Atmosphären-Volumen-Shadern aufgerufen werden, um die Intensität und Beleuchtungsfarbe des aktuellen Schattenpunkts zu bestimmen.[11]

PhotoRealistic RenderMan

Dabei handelt es sich um eine integrierte Hochleistungs-Rendering-Engine, mit der komplexe 3D-Szenen dargestellt werden können. Sie liefert beeindruckende Ergebnisse und gilt heute als Hybrid-Engine, die die neuesten Fortschritte im Raytracing mit den traditionellen Bereichen, in denen sie ihre Stärken hat, verbindet.[12] Sie wird von einigen Bildungseinrichtungen verwendet, um neue Konzepte im Bereich CGI zu testen.[13]

Auszeichnungen

RenderMan wurde mit vier Academy Scientific and Technical Awards ausgezeichnet. Der erste wurde 1993 an Pat Hanrahan, Anthony A. Apodaca, Loren Carpenter, Robert L. Cook, Edwin Catmull, Darwyn Peachey und Tom Porter verliehen.[14] Die zweite Preisverleihung fand im Rahmen der 73. Verleihung der Academy Scientific and Technical Awards am 3. März 2001 statt, das Board of Governors der Academy of Motion Picture Arts and Sciences ehrte Catmull, Carpenter und Cook mit einem Academy Award of Merit "for significant advances in film rendering, as demonstrated by Pixar's RenderMan".[15] Der dritte Preis ging 2010 an Per Christensen, Christophe Hery und Michael Bunnell für die Entwicklung von punktbasiertem Rendering für indirekte Beleuchtung und Ambient Occlusion. Der vierte Preis ging 2011 an David Laur. Es wurde auch mit dem Gordon E. Sawyer Award und dem Coons Award 2009 ausgezeichnet[16] und ist das erste Softwareprodukt, das mit einem Oscar ausgezeichnet wurde.[17]

Commons: RenderMan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Benjamin Maack: Filmfirma Pixar: Wer hat's erfunden? Steve nicht. In: Der Spiegel. 6. Oktober 2011, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 16. Januar 2025]).
  2. ↑ Pixar's RenderMan turns 25 (Exclusive) - fxguide. 25. Juli 2013, abgerufen am 16. Januar 2025 (amerikanisches Englisch).
  3. ↑ Free-Version von Renderman endlich verfügbar. heise online, 25. März 2015, abgerufen am 16. Januar 2025.
  4. ↑ Pixar ships RenderMan 21 | CG Channel. Abgerufen am 31. Januar 2025 (amerikanisches Englisch).
  5. ↑ Pixar's RenderMan turns 25 (Exclusive) - fxguide. 25. Juli 2013, abgerufen am 16. Januar 2025 (amerikanisches Englisch).
  6. ↑ RenderMan Interface (Ri). Abgerufen am 16. Januar 2025.
  7. ↑ a b Writing and Compiling a Simple Shader. 16. Juni 2012, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 16. Juni 2012; abgerufen am 16. Januar 2025.
  8. ↑ Advanced RenderMan. How PhotoRealistic RenderMan Works, S. 135–156 (cmu.edu [PDF]).
  9. ↑ a b Pixar (Hrsg.): The RenderMan Interface. Version 3.2.1. November 2005 (archive.org [PDF]).
  10. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen :1.
  11. ↑ a b c d Intro to Shading. Archiviert vom Original am 9. Oktober 2014; abgerufen am 31. Januar 2025.
  12. ↑ RenderMan. Archiviert vom Original am 16. Oktober 2014; abgerufen am 31. Januar 2025 (englisch).
  13. ↑ Cyrus Jam, Mike Bailey: Using Photorealistic RenderMan™ for High-Quality Direct Volume Rendering. (oregonstate.edu [PDF]).
  14. ↑ Andy Marx: Acad honors technical achievement. In: Variety. 8. März 1993, abgerufen am 16. Januar 2025 (englisch).
  15. ↑ Carolyn Giardina: Pixar’s RenderMan a true lasting effect. In: The Hollywood Reporter. 11. August 2008, abgerufen am 16. Januar 2025 (amerikanisches Englisch).
  16. ↑ Pixar's RenderMan | About. Abgerufen am 16. Januar 2025.
  17. ↑ And the Oscar Goes To... - IEEE Spectrum. Abgerufen am 16. Januar 2025 (englisch).
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=RenderMan&oldid=252861737“