用真正的电影效果玩游戏?

互联网 | 编辑: 2002-06-22 00:00:00 返回原文
前言

在推出Geforce4系列,全面取得桌面和专业图形硬件性能王者地位之后,NVIDIA好象并没收敛其在计算机图形领域的勃勃野心。

显然游戏主机市场上的合作伙伴Microsoft通过发布友好、简便、强大的开发工具与广大开发群体搞好关系的做法让NVIDIA着实学到了不少东西。在接连发布性能强劲的GPU产品之后,他们和Microsoft公司联手开发了一种开发人员可以更抽象地进行工作,无需直接针对图形硬件进行编程的高级语言。通用、熟悉的C-like语法可迅速为图形平台开发出实时渲染的鲜锐视觉效果,并与Microsoft公司最近发布的面向DirectX 9.0的高级渲染语言兼容。

这种新型的、可能对未来数字内容制作以及交互式娱乐领域产生深远意义的高级语言就是NVIDIA在6月13日宣布推出的Cg语言规范(C for Graphics)。

"Cg已经得到了赢得了业界的广泛支持,包括从游戏开发商到数字内容创建者,"NVIDIA首席执行官黄仁勋说道,"对于计算机图形行业而言,Cg是一个重要的里程碑,因为它使实时3D图形编程向电影渲染编程模式迈进了一大步。Cg将大大加快更趋复杂和激动人心的图形功能被采用的速度。Cg对GPU而言将起到C和C++对CPU所起的作用。"

什么是Cg?


什么是Cg?

简单说来,这是一种高级编程语言,可使内容开发商更轻松、快捷地创建具有电影效果的实时图形。相比早先的开发过程,最直接的一个变化是,这种新型的图形编程语言可以将那些开发人员从暗无天日的汇编语言编程工作中解救出来。

Cg环境由两部分组成:Cg工具套件(包括专为DirectX 以及OpenGL 优化的NVIDIA Cg编译器Beta 1.0)以及NVIDIA Cg浏览器--一种带有大型Cg 渲染引擎库的原型设计/可视化环境。除此以外,开发商还可以获得用户文档以及一系列专为Cg语言制作的培训课程和在线材料。

NVIDIA Cg编译器是NVIDIA Cg编程环境的核心。面向标准DirectX 8或DirectX 9兼容图形芯片(GPU)编写的程序可进行编译并可运行在任何兼容硬件上。所形成的程序是一种高效的顶点或象素渲染引擎,其性能水平相当于或优于手工编码图形程序。NVIDIA的Cg编译器的设计目的是为了充分利用NVIDIA GPU的功能和通道,确保最优性能和视觉质量。此外,NVIDIA的Cg编译器还可独具特色地支持OpenGL 。面向OpenGL平台编写的Cg渲染引擎被编译和优化,以充分利用NVIDIA GPU里的扩展图形功能。NVIDIA的Cg编译器还是一种交叉平台,可支持面向Windows 、OS X、Linux、Mac和Xbox 编写的程序。

NVIDIA的Cg编译器最重要的功能是其前向和后向兼容性。NVIDIA Cg编译器借用NVIDIA著名的统一驱动架构(UDA),并最终采用了统一编译架构(UCA)。程序一旦编写完毕,将可运行在老一代或新一代Cg兼容GPU上,并可在系统GPU运行时间里进行自动优化。这种独特的功能可使开发商无须承担GPU优化的重担,这意味着目前现有的代码可以不经太多的该能就能运行在GEFORCE3或者NVIDIA的下一代GPU产品上。

NVIDIA Cg工具套件Beta 1.0版将包括:

  • NVIDIA Cg编译器Beta 1.0-对GPU上渲染引擎进行编程的类C语言
  • NVIDIA Cg浏览器-带有大型Cg渲染引擎库的原型设计/可视化环境
  • Cg标准库-一套专门帮助熟悉一般计算机应用的编程人员的内嵌功能
  • Cg渲染引擎-供使用和学习的一套预编写范例


"直至最近,开发人员还不得不在汇编语言里进行编程,以便实现当今图形应用领域的电影效果。很少人知道这样做的方法,同时这个过程本身也非常缓慢,随着Cg和NVIDIA的Cg编译器的推出,开发人员将可更快地创建、共享和重新利用渲染引擎,这将使他们通过利用业界期待的鲜锐视觉效果和更强的真实感来创建更丰富的内容。"

Jon Peddie博士
Jon Peddie Research公司总裁

业界评论:渲染技术厂商


业界评论

借助Microsoft在软件以及程序开发环境方面的优势,以及被称为最好的开发工具之一的DircetX,NVIDIA的这个工具套件得到了图形界的广泛认可和采用,其中包括业界名流、游戏开发商、DCC(Digital Content Creator-数字内容制作)软件厂商以及渲染技术厂商。专业领域内领先的DCC工具提供商,其中包括Alias Wavefront、Discreet、Luxology以及Softimage,也正在同NVIDIA积极合作,在自己目前的开发方案中采用Cg技术。第一款基于Cg的产品(预计最有可能是软件插件)将于今年夏天面世,届时会直接插入DCC用户最为喜欢的一些开发工具内,比如MAYA,3DSMAX,Softimage,Light Wave等。

目前我们获取的Cg相关信息有限,如果你急切的想获取更多这种深具影响力的图形开发语言信息。那么不妨来参考图形领域一些知名专业人士的评论以及看法:


渲染技术厂商


"长期以来,Digital Immersion Software一直都致力于实现三维可视化并编写各种套件,引导高级实时显示技术的发展潮流。作为少数几家在DCC(Merlin 3D)以及CAD(Presenter 3D)市场成功开发此类产品的公司之一,我们正为自己的用户提供各种工具,使其充分利用目前广泛采用的光现实主义最新渲染技术。类似于光能传递、光线跟踪、全局照明以及高级渲染引擎(如Clear Coat车漆shader、衣服和皮革shader、各向异性材质shader以及其他复杂的表面抛光shader)这样的特性不但已经从DCC成功过渡至CAD,而且被认为是专业用户日常使用的非常可靠的制作级工具。Cg不仅让我们能够实现这些高级工具,并将其从"脱机渲染"转移至实时状态,而且大大缩短了创建时间。这一点对于我们的Presenter 3D用户而言特别重要,因为他们从组件的开发和制造直至最终的装配都可以定义各种材质, 并能实时看到各种表达方法--大大缩短了开发时间并最终降低了成本。"

Terry Cotant
Digital Immersion Software产品开发副总裁


"长期以来,高质量的可编程渲染技术一直都是用来为电影和电视制作电影效果图的关键技术。人们期待已久的Cg迈出了重要一步,可以为实时图形带来类似的灵活性和质量。我预计它将对游戏的视觉效果以及面向电影和其他媒体制作的交互式创新工具的开发造成巨大冲击?quot;"

Larry Gritz
BMRT创作者以及Exluna的Entropy renderer的工程师之一


"Cg是一项非常重要的突破,有效破除了软硬件渲染之间的壁垒。它使得我们可以借助自己的渲染软件--mental ray 充分利用NVIDIA 新一代图形硬件的卓越性能,显著提升了应用速度,但并未对mental ray的行业领先功能、灵活性、扩展性以及能力造成任何影响。mental images承诺在光现实主义渲染加速中支持NVIDIA 的图形硬件功能,我们的OEM厂商以及最终用户必将从中获益匪浅。在即将面世的3.2版mental ray中,以Cg编写的mental ray硬件渲染引擎将与借助C/C++编写的mental ray软件渲染引擎有机整合。我们在新式增强型mental ray 渲染API中采用了Cg语言,这非常有效地隐藏了最终用户和开发人员所造成的潜在的软硬件差异,他们正在将mental ray集成到应用之中。因此,支持未来图形硬件和功能的可移植性将自动得到保证。这一点可以保护我们OEM合作伙伴以及最终用户在基于软硬件的mental ray渲染引擎开发过程中的投资。"

Rolf Herken
Mental ImagesMental Images总裁兼研发主管


业界评论:数字内容制作软件厂商


数字内容制作软件厂商


"这是Cg推出的最佳时机。Alias Wavefront的业务重点就是硬件渲染,这一点使得这种高级语言对我们公司和Maya 用户而言特别具有吸引力。NVIDIA Cg编译器以及工具套件将改变Alias Wavefront进行图形编程的方式,我们为自己能在该领域同行业翘楚开展合作而感到激动、兴奋。"

Bob Bennett
Alias|Wavefront总经理


"3ds max游戏设计人员以及程序员可以单独利用Cg这种语言在工具和游戏之间开发自己的渲染引擎--这种语言鼓励业界交换或共享各种尖端渲染技术,并且使之成为可能, Discreet为此兴奋不已。我们很高兴能与NVIDIA开展合作,双方可以保证这些定制的渲染引擎能够轻松用于3ds max,让3D效果开发人员能够使创作环境的真实性更加贴近最终结果。"

Phillip Miller
Discreet--Autodesk有限公司的分部动画产品副总裁


新型NVIDIA Cg开发解决方案在图形编程领域向前迈出了一大步。 最终,我们将能够实现难以置信的真实效果,而无需使自己的应用向低级的硬件特性寻求帮助,后者严重限制了软件的使用寿命。程序员的工作效率会迅速提高,DCC技术用户也将喜欢上日益提高的高保真视觉效果。对于NVIDIA在引领我们跨越这一步的过程中所付出的努力,LightWave的用户应拍手称赞。"

Brad Peebler
Luxology总裁
NewTek LightWave 3D的开发商


"Cg工具套件在高端交互式真实效果实现标准化方面是一种性能卓越的产品。该种技术让软件厂商能够更加轻松地提升效果的真实度,将软硬件渲染相互交融,使二者的区别逐渐模糊起来。我们希望同NVIDIA密切合作,推进这种重要技术的发展。"

Paul Salvini
首席技术官
Side Effects Software--Houdini 3D动画软件开发商


在去年的SIGGRAPH大会期间,NVIDIA以及Softimage携手在SOFTIMAGE XSI中推出实时渲染功能,引发了市场风暴。我们为NVIDIA以其新型Cg工具套件再一次推进实时3D渲染技术的发展而备感兴奋,我们希望同NVIDIA展开合作,为Softimage的用户提供独一无二的触发创意、提高效率的工具。"

Michael Stojda
Softimage--Avid科技有限公司的子公司 执行董事

业界评论:游戏开发商


游戏开发商


"NVIDIA的高级渲染语言让我们可以向自己的3D游戏引擎添加得以增强的GPU编程能力,同时还能增加大量鲜锐的内嵌式效果,而并不仅仅是可怜的星星点点。假如没有Cg ,我们根本没有时间从事这些工作!"

Craig Allsop
Auran Jet技术主管


"这使我们编写渲染引擎的方式得以创新,让我们能够史无前例地控制渲染通道。"

Jason Knipe
Bioware首席图形程序员


"我们非常急切地等待着新一代渲染技术的出炉。Cg结合其编译器以及相关工具套件,成为生成和实施像素和顶点渲染引擎必不可少的工具。通过提炼低级汇编语言,我们目前已变得灵活自如,可以花更多时间以及编程资源来编写功能强大的定制式渲染引擎,在OpenGL和DirectX上提供更加眩目的效果。"

Dean Sekulic
Croteam程序员


"Cg让我们能够迅速创建高级特效原型,并将它们轻松纳入我们未来的产品之中。不仅开发商可以从快速的原型设计以及产品之间的Cg渲染引擎共享中获益匪浅,用户(游戏玩家)更是对快速投放市场的愈发漂亮的游戏图形效果啧啧称奇。简直就是多赢局面!"

Mark Davis
Novalogic"Delta Force--Black Hawk Down"项目首席程序员


"Cg在快速的硬件驱动式渲染与细节导向的软件渲染之间架起了不可多得的桥梁。Cg可以为艺术家提供同样丰富的图形处理工具套件,这在以前只能通过缓慢的软件渲染或者繁重的汇编编码工作来实现。Cg可以在设计人员的桌面上简化、统一并加速图形开发的整个流程,在硬件加速渲染与软件驱动式渲染之间架起一座桥梁--一旦这种链接发生效力,不仅会让游戏玩家和其他图形最终用户获得新奇的体验,同时更将在行业的每一个角落改变动画的法则。我预计由Cg驱动的功能与交互式快速渲染的相互结合能够迅速超越所有其他形式的渲染,在各个领域(如游戏、电视以及电影)实现各种艺术效果。"

Kevin Bjorke
《最终幻想》:The Spirits Within图形总监

结语:计算机图形的又一次飞跃壮举?


结语:计算机图形的又一次飞跃壮举?

1999年9月,NVIDIA用那棵变化多端,满是花哨特效的大树将人们好奇,叹服的眼光锁定在显示器屏幕上,赞叹声,批判观点接踵而至。普通用户显然从未见过如此漂亮的画面,最重要的是这些漂亮的画面效果都是可以实时随意控制的,交互性同完美画面结合的体验非常棒。但一些专业人士则对此不屑一顾,T&L只不过是图形工作站上一项不算新的技术而已,现在却被NIVDIA拿出来哗众取宠。

电影中预渲染的主角
QuadroDCC即时生成的主角
Photo Real特效即时演示

与此同时在檀香山的一幢建筑里,成立于1997年Square Pictures公司正在紧张的进行着一部电影的制作。事实上这项工程后来被成为计算机图形领域的一次伟大变革,并且推动了多项新兴图形技术的发展。在这部电影中使用的"PhotoReal"技术用成群的渲染服务器创造了一个虚拟的真实世界--《FinalFantasy:The Spritis Within》。

看上去一块桌面用显卡和一场计算机图形技术革命并无太多直接联系。直到SIGGRAPH 2001会议上,我们看到了这部曾经由服务器集群生产出来的Photo Real电影在装备NVIDIA Quadro DCC显卡的计算机系统上以Realtime Render的形式被重放了出来。

从那棵浑身闪光的大树到几乎无法分辨真假的虚拟角色,2年时间里这些变化的速度可以用飞跃来形容。虽然从旁边的图象里仍能发现Realtime同预渲染方式的差异,但没人怀疑再接下去的几年时间里,这种差异会越来越小,直至未来消失的那一天。

一年后的今天,NVIDIA继续用更强性能的硬件来努力推动持之以恒的计算机图形革命进程。当Quadro DCC的Realtime渲染效果公布后,无数人开始对未来数字互动娱乐方式遐想起来。但最后大部分的问题都是“这样的效果什么时候才能真正应用到普通产品中去?”。的确,等待并不是件开心的事。而经过不太长的时间后,NVIDIA终于又做了件鼓舞人心的事情。Cg编程语言的发布从一定程度上加快了人们期待目标的实现速度,把E3 2002上DOOMIII的演示片段,Geforce4甚至NVIDIA的下一代NV30产品,以及现在的Cg语言放在一起思考一下,或许你会产生一种不小的激动情绪。

就象CPU在GHZ频率前后的跳跃式发展速度那样,有理由相信未来5年内,甚至更短的时间里我们将看到从前无法想象的一种互动娱乐方式。

让我们用NVIDIA图形设计师、SGI共同创始人以及OpenGL设计者Kurt Akeley的一句评价来结束本文:

"这是10年之内图形领域的最大创新,同时也为未来10年奠定了坚实的基础。"

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