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RenderMan接口規(guī)范內(nèi)容

RenderMan渲染接口，主要包括兩大部分，第一部分是RenderMan Interface，定義了著色計算所必須的一些基本數(shù)據(jù)類型，和RenderMan接口字節(jié)流協(xié)議（RenderMan Interface Bytestream Protocol），簡寫為RIB， rib 也是RenderMan場景描述文件的擴展名；規(guī)范的第二部分，是RenderMan著色語言，RenderMan Shading Language，簡稱RSL，使用RenderMan著色語言編寫的源程序，其源代碼文件擴展名通常是 sl 。

RenderMan接口

RenderMan接口，定義了一些基本的數(shù)據(jù)類型，以規(guī)范的C語言實現(xiàn)為例，規(guī)范把C語言的short、int、float、char數(shù)據(jù)類型，分別映射至其RtBoolean、RtInt、RtFloat和*RtToken類型，另外，規(guī)范還定義了RtColor、RtPoint、RtVector、RtMatrix等特定于圖形學(xué)著色計算必要的數(shù)據(jù)類型。

規(guī)范的圖形狀態(tài)（graphics state），包括了渲染一個模型所需的全部信息，RenderMan接口的命令，要么改變圖形狀態(tài)，要么渲染一個模型。圖形狀態(tài)又分為兩部分，其一是全局狀態(tài)，在渲染一幅圖像或序列中的一幀時，保持不變；其二是當(dāng)前狀態(tài)，針對不同待渲染的模型，可以發(fā)生改變。全局狀態(tài)中的參數(shù)，稱為選項（Options）；當(dāng)前狀態(tài)中的參數(shù)，稱為屬性（Attributes）。選項包括相機和顯示（指輸出像素的）參數(shù)，還有其他影響渲染質(zhì)量的參數(shù)；屬性包括控制模型外觀和材質(zhì)的參數(shù)（比如顏色、透明度、著色模型等），還有模型的位置、朝向和細分程度等參數(shù)。

RenderMan規(guī)范支持 多邊形 （ 英語 ： Polygon (computer graphics) ） 、曲面片、細分曲面、二次曲面、點和曲線、元球、程序圖元等多樣的幾何模型

RenderMan著色語言（RSL）

RenderMan規(guī)范引入了RenderMan著色語言，使三維場景的外觀不只用很少的參數(shù)來描述，而是允許使用類似C語言的程序來編寫任意復(fù)雜的著色函數(shù)，通常稱之為程序紋理和著色器（shader）。光照以及表面置換也是可編程的，能用著色語言編程來修改。RSL允許每個語句以單指令流多數(shù)據(jù)流的方式執(zhí)行，但不強制使用此方式。另一個使RenderMan渲染器區(qū)別于許多其他渲染器的功能是它允許輸出著色函數(shù)里的任意信息，不管是表面法線、單獨的燈光通道還是什么別的信息，都可以使用RenderMan渲染器輸出到單獨的通道里。

一個RSL編寫的著色器，可以用于任何符合RenderMan渲染規(guī)范的RenderMan渲染器，比如皮克斯的PRMan、DNA Research的3Delight，以及開源的Pixie和Aqsis。

RSL可以編寫?yīng)毩⒌暮瘮?shù)和RenderMan渲染規(guī)范定義的五種類型的著色器：surface，light，volume，imager和displacement著色器。

以下是定義塑料表面材質(zhì)的一個示例著色器：

surfaceplastic(floatKa=1,Kd=0.5,Ks=0.5,roughness=0.1;colorspecularcolor=1;){normalNf=faceforward(normalize(N),I);Ci=Cs*(Ka*ambient()+Kd*diffuse(Nf))+specularcolor*Ks*specular(Nf,-normalize(I),roughness);Oi=Os;Ci*=Oi;}

著色器通過接收一些可以由藝術(shù)家調(diào)節(jié)的變量比如Cs（表面顏色），Os（表面透明度）等，結(jié)合RenderMan渲染規(guī)范定義的內(nèi)置變量N（著色點的法線），P（著色點位置)等，依據(jù)一定的算法計算出Ci（最終表面顏色），Oi（最終表面透明度）或任意所需信息，從而完成著色過程。

一個著色器可以用于不同的三維幾何模型，每個著色器實例的參數(shù)數(shù)值可不一樣。著色器沒有返回值，而是利用“輸出變量”存儲計算的數(shù)值。但函數(shù)可以接受參數(shù)，并返回一個值。比如，以下函數(shù)通過點積操作符“.”計算矢量的長度并將之返回。

floatlength(vectorv){returnsqrt(v.v);}

必備功能

一個RenderMan渲染器，必須實現(xiàn)以下功能：

完全層級化的圖形狀態(tài)（graphics state），包括屬性、變換棧（transformation stacks）和有效光源列表。

正交投影和透視投影視角變換。

基于深度的隱面消除。

像素過濾和反走樣。

圖像量化前的伽馬校正和dithering。

輸出圖像包括RGB、A和Z的任意組合，并且分辨率可由用戶指定。

所有規(guī)范里描述的幾何圖元，以及各圖元的標準圖元變量。

支持可編程著色。

支持索引紋理貼圖、環(huán)境貼圖和陰影貼圖。

須提供規(guī)范所要求的十五種標準的著色器，包括light source，surface，volume，displacement和imager等類型。任一新增的和由規(guī)范標準衍生的著色器，都必須提供一個等效的RenderMan著色語言描述作為該著色器的文檔。

可選功能

此外，渲染器還可以實現(xiàn)以下的某項功能：

面光源

景深

置換貼圖

環(huán)境貼圖

全局照明

細節(jié)層次

運動模糊

特殊鏡頭映射

譜色（Spectral colors）

光線跟蹤

實體建模

體著色

工具

RenderMan 3delight,支持免費下載學(xué)習(xí) 主流的rendemran 渲染軟件

RenderMan Studio

RenderMan Pro Server

RIBKit，開源的RenderMan工具集，包括一個圖形界面的材質(zhì)編輯器——SLer。

RIBShrink和RIBDepends，3Delight渲染器附帶的RIB精簡工具和依賴處理工具。

ShaderMan.Next，開源的材質(zhì)編輯器，ShaderMan的重寫。

RIB導(dǎo)出工具

3Delight：[1]，支持MAYA XSI 即將支持MAX 的版本

3ds Max：PaxRendus，已停止開發(fā)

Blender：開源的ribMosaic

Lightwave:

Maya：

Softimage：

編程語言實現(xiàn)

Python計算機圖形工具集，Python實現(xiàn)

RubyMan，Ruby實現(xiàn)

G&RT，Lua實現(xiàn)

參見

Reyes渲染架構(gòu)

參考書目

Apodaca, Anthony A.; Larry Gritz, Ronen Barzel. Advanced RenderMan: Creating CGI for Motion Pictures. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers. 1999. ISBN 1-55860-618-1. OCLC 42621055 .

Ebert, David S.; F. Kenton Musgrave, Darwyn Peachey, Ken Perlin, Steven Worley. Texturing and modeling: a procedural approach, 3rd ed.. Burlington, MA: Morgan Kaufmann Publishers. 2003. ISBN 1-55860-848-6. OCLC 52689816 .

Raghavachary, Saty. Rendering for Beginners: Image synthesis using RenderMan. Burlington, MA: Focal Press. 2005. ISBN 0-240-51935-3. OCLC 57670361 .

Stephenson, Ian. Essential RenderMan Fast. London, New York: Springer. 2002. ISBN 1-85233-608-0. OCLC 50494960 .

Upstill, Steve. The RenderMan Companion: A Programmer"s Guide to Realistic Computer Graphics. Reading, Mass: Addison-Wesley. 1990. ISBN 0-201-50868-0. OCLC 19741379 .

Cortes, Rudy; Saty Raghavachary. The RenderMan Shading Language Guide. Course Technology PTR. 2007. ISBN 1-598-63286-8.

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