虚拟制片下，复杂场景高性能渲染如何解决？

借助NVIDIA Quadro RTX 6000，随幻科技在提升像素的同时完成了针对各种复杂场景的高性能渲染任务。

网络直播的蓬勃发展让越来越多的人涌入直播行业。这片曾经为无数人带来巨大收益的“蓝海”也成为了竞争激烈的“红海”，各个直播机构都在寻求新的突破点和增长空间，并将目光转向了虚拟直播领域。

在虚拟直播过程中，清晰、流畅的画质是吸引用户的关键。借助NVIDIA Quadro RTX 6000，上海随幻智能科技有限公司（以下简称“随幻科技”）在提升像素的同时完成了针对各种复杂场景的高性能渲染任务。

在制作音乐人扎西平措的虚拟直播MV《ARO》时，随幻科技全程采用虚拟制片技术完成。虚拟制片主要有绿幕和LED两种方案，每种方案各有优势。

本次案例采用了基于实时渲染和实时合成的绿幕虚拟制作方案。

虚拟制片系统主要由摄像机、渲染主机、导播管理系统构成，摄像机实时拍摄到的绿幕画面会通过SDI信号进入到渲染主机中，由虚拟制片软件（比如Zlense）进行实时色键抠像（Keying）。为了获得更好的色键器（ChromaKeyer）质量，需要对灯光和绿幕进行优化，太硬的光线会导致抠像出现问题，因此要使用柔光布来获得更均匀的光线，让色键器（ChromaKeyer）中绿色像素的亮度更加一致，软件处理后的效果更好。
经过软件抠像（Keying）的图像会进入到预合成环节，接下来便是GPU“大显身手”的时候了。

为了制作更加清晰、流畅的画质，在渲染过程中经常会出现单台计算机性能不足、多台计算机难以管理的问题。为了应对这些痛点，随幻科技选择采用超高性能GPU进行渲染。

引擎渲染（实时渲染）是近年来增长最快的渲染方案，尤其当游戏引擎全面进入PBR次世代后，大多数常见的美术资产都可以通过实时渲染变得更加真实。

在MV的制作中，随幻科技使用了NVIDIA Quadro RTX 6000 GPU以及虚幻引擎Unreal Engine 4.25，渲染分辨率为1920×1080（亦可高达3840×1920），帧率为50FPS。之所以选择50FPS帧率，是因为摄像机在广电行业的通用标准为PAL i50，这样可以支持更多摄像机型号和转播制式。

虽然高帧率能够带来更加清晰、流畅的画质，但高帧率渲染也增加了GPU的负载。另外，为了获得更高的像素质量，随幻科技把像素采样率开到了200%，再加上平面反射捕获，场景的渲染压力大幅度增加。在这种情况下，RTX 6000仍然能够完全胜任复杂场景（比如一个沼泽真的有几百平方公里那么大，每一处都有相当多的植被和细节）的高性能渲染任务。

RTX 6000拥有4608个CUDA核心，提供24GB显存、16.3TFLOPS算力，能够充分满足实时渲染对于核心服务器的高性能、高稳定性需求。借助RTX 6000，不管多么复杂的场景，计算机都能完成任务而不会出现报错、崩溃的情况。

NVIDIA Quadro RTX 6000还负责了本次摄像机跟踪特写机位的渲染任务。摄像机虚拟跟踪也是虚拟制作中的一个技术难题，虚拟跟踪要保持刷新率一致：摄像机的刷新率、跟踪信号的刷新率、实时渲染的刷新率要完全一致，这样画面才能保持稳定。这就要求GPU要有绝对可靠的渲染稳定性，Quadro显卡所具有ECC校验显存和本身的ISV认证保证了跟踪机位的绝对可靠。

另外，借助NVIDIA Quadro RTX 6000的实时光线追踪功能，随幻科技可以更加真实地创造逼真的虚拟环境，主要应用了光线追踪反射、光线追踪阴影和光线追踪AO等技术。在部分场景中，随幻科技还尝试开启了光线追踪模式。除此之外，Quadro具备完整的OpenGL指令集，让用户打开各种软件的时候不会担心预览出现问题。

在制作过程中，随幻科技还使用了自主研发的虚拟直播软件VPS。这是一款可以进行实时深度信息合成的虚拟直播软件。VPS不仅可以通过深度摄像头实时获取深度信息并构建实时点云，正确区分人物在虚拟场景中的遮挡关系，还可以通过GPU的CUDA并行加速计算，实时计算出绿箱中人物的骨骼信息，并将这些数据导入到虚幻引擎中，完成骨骼和场景物体的物理碰撞。

随着5G时代的到来，直播行业火热发展的同时，行业“玩法”也在发生着改变。可以说，虚拟直播正在逐渐获得企业和用户的青睐。

NVIDIA将持续赋能相关企业，不断尝试探索行业多元生态，以前沿科技力量加持，为广大用户提供更高质量的内容和崭新的线上娱乐体验。