픽사 렌더맨

1. 개요

렌더맨(RenderMan)은 픽사에서 개발한 3D 렌더링 소프트웨어로, 1993년 SIGGRAPH에서 처음 발표되었다. 원래는 픽사 이미지 컴퓨터의 트랜스퓨터 칩을 활용하여 렌더링 속도를 높이기 위한 실험의 일환으로 시작되었으며, 소니 워크맨에서 이름을 따왔다. 렌더맨은 RIS(RenderMan Interface Specification)를 사용하여 카메라, 기하학, 재질, 조명을 정의하며, 오픈 셰이딩 언어를 지원한다. 과거에는 레이즈 알고리즘을 사용하여 광선 추적 및 전역 조명과 같은 효과를 렌더링했지만, 현재는 몬테카를로 패스 트레이싱을 사용한다. 렌더맨은 여러 아카데미 과학 기술상을 수상했으며, 픽사의 '토이 스토리'를 시작으로 '터미네이터 2', '아바타', '반지의 제왕' 등 다양한 영화 제작에 사용되었다. 렌더맨은 마야, 카타나, Houdini, 블렌더 등 다양한 3D 소프트웨어에서 지원된다.

2. 역사

픽사 엔지니어들은 렌더링 속도를 높이기 위해 픽사 이미지 컴퓨터에 트랜스퓨터 칩을 사용한 병렬 렌더링 컴퓨터를 이용하는 실험을 했다. 당시 소니 워크맨이 큰 인기를 끌었는데, 엔지니어 제프 목은 자신이 만든 휴대용 보드를 렌더맨이라 불렀고, 이것이 소프트웨어 이름으로 이어졌다.

2.1. 개발 초기

렌더링 속도를 높이기 위해 픽사 엔지니어들은 픽사 이미지 컴퓨터 안에 트랜스퓨터 칩을 사용한 병렬 렌더링 컴퓨터를 이용하는 실험을 했다. 이 이름은 엔지니어 제프 목(Jeff Mock)이 주머니에 넣을 수 있었던 트랜스퓨터 한 개가 들어있는 작은 회로 기판(6.4cm × 13cm)의 별명에서 유래했다. 당시 소니 워크맨이 매우 인기를 끌었고 제프 목은 그의 휴대용 보드를 렌더맨(Renderman)이라고 불렀고, 이것이 소프트웨어 이름으로 이어졌다.

3. 기술

렌더맨은 RenderMan 인터페이스 사양을 사용하여 카메라, 지오메트리, 재질 및 조명을 정의한다. 이 사양은 3D 모델링 및 애니메이션 응용 프로그램과 최종 고품질 이미지를 생성하는 렌더링 엔진 간의 통신을 용이하게 한다. 1993년 SIGGRAPH에서 팻 한라한의 주도로 렌더맨 표준이 처음 발표되었으며, 19개 회사와 6~7개의 대형 파트너의 의견을 수렴하여 개발되었다. 에드 캣멀은 1993년에 렌더맨 표준을 충족하는 소프트웨어 제품은 없다고 말했지만, 렌더맨은 약 2년 후에 이를 충족했다.

스티브 잡스는 1991년에 렌더맨의 원래 목표를 어도비 시스템즈의 포스트스크립트에 비유하며 "우리의 목표는 렌더맨과 아이스맨을 90년대의 시스템 소프트웨어로 만드는 것입니다."라고 설명했다. 당시 픽사는 렌더맨 개발에 C 언어를 사용하여 여러 플랫폼으로 이식할 수 있었다.

3.1. 렌더링 방식

렌더맨은 RIS를 사용하여 카메라, 기하학, 재질 및 조명을 정의한다. 이 사양은 3D 모델링 및 애니메이션 응용 프로그램과 고품질 이미지를 생성하는 렌더링 엔진 간의 통신을 용이하게 한다. 또한 렌더맨은 질감 무늬를 정의하기 위해 RSL 및 Open Shading Language^영어를 지원한다.

역사적으로 렌더맨은 레이즈 알고리즘을 사용하여 광선 추적 및 전역 조명과 같은 고급 효과를 지원하는 이미지를 렌더링했다. Reyes 렌더링 및 RenderMan 셰이딩 언어에 대한 지원은 2016년에 렌더맨에서 제거되었다.

렌더맨은 현재 몬테카를로 방법 경로추적을 사용하여 이미지를 생성한다.

3.2. 셰이딩 언어

렌더맨은 텍스처 무늬를 정의하기 위해 RSL 및 OSL(Open Shading Language)를 지원한다. 렌더맨의 마야(Maya) 버전에는 RSL 셰이더 구축 도구인 SLIM이 부속되어 있었다. 호환 렌더러에서는 AIR 렌더러가 Vshade를 부속했다. 그 외, 단독 RSL 구축 도구로는 ShaderMan과 Shrimp가 존재했다.

역사적으로 렌더맨은 레이즈 알고리즘(Reyes rendering)을 사용하여 광선 추적 및 전역 조명과 같은 고급 효과를 지원하는 이미지를 렌더링했다. 2016년에 렌더맨에서 Reyes 렌더링 및 RenderMan 셰이딩 언어 지원이 제거되었다.

4. 수상

렌더맨은 미녀와 야수, 알라딘, 라이온 킹, 터미네이터 2: 심판의 날, 토이 스토리, 쥬라기 공원, 아바타, 타이타닉, 스타 워즈 프리퀄, 그리고 반지의 제왕과 같은 할리우드 블록버스터 영화의 디지털 시각 효과 제작에 사용되었다.

렌더맨은 아카데미 과학 기술상을 4회 수상했다.

5. 렌더맨을 사용한 영화

렌더맨은 미녀와 야수, 알라딘, 라이온 킹, 터미네이터 2: 심판의 날, 토이 스토리, 쥬라기 공원, 아바타, 타이타닉, 스타 워즈 프리퀄, 그리고 반지의 제왕과 같은 할리우드 블록버스터 영화의 디지털 시각 효과 제작에 사용되었다. 렌더맨은 아카데미 과학 기술상을 4회 수상했다. 1993년에 팻 한라한, Anthony A. Apodaca, 로렌 카펜터, 롭 쿡, 에드 캣멀, Darwyn Peachey, 톰 포터가 첫 번째 상을 받았다. 2001년 3월 3일 제73회 과학 기술 아카데미 시상식에서 영화 예술 과학 아카데미는 "픽사의 렌더맨에서 보여지는 영화 렌더링 분야의 획기적인 발전"을 기려 에드 캣멀, 로렌 카펜터, 롭 쿡에게 공로상을 수여했다. 2010년에는 Per Christensen, Christophe Hery, Michael Bunnell이 "간접 조명 및 주변 폐색을 위한 포인트 기반 렌더링 개발"에 기여하여 세 번째 상을 받았다. 2011년에는 데이비드 로어가 네 번째 상을 받았다. 2009년에는 고든 E. 소여 상과 The Coons Award도 수상했다. 렌더맨은 오스카상을 수상한 최초의 소프트웨어 제품이다.

6. 지원 애플리케이션

픽사 렌더맨은 마야, KATANA, Houdini, 블렌더 등 다양한 애플리케이션을 공식적으로 지원한다. Metasequoia와 같은 서드파티 애플리케이션도 RenderMan 22 이후부터 지원한다.

RenderMan 22에서는 라이브 렌더링 인터페이스가 변경되어 블렌더 지원이 잠시 중단되었다가 24 버전에서 다시 부활했다. 과거 VFX 업계에서 RenderMan 사양은 업계 표준이었지만, 현재는 현대적인 패스 트레이싱 렌더러/OSL 쉐이더로 대체되고 있다.

과거에는 NukeX/NukeStudio (PrmanRender 노드), Gaffer (GafferRenderMan, 폐지), Cinema 4D (Cineman, 폐지) 등을 서드파티로 지원했다. Silo, Ayam, AC3D, solidThinking, K-3D, Wings 3D, Poser 등은 지원 여부가 불명확하다.

Power Animator, Maya, Rhinoceros, Lightwave, 3ds Max, Softimage, Poser 등을 위한 다양한 플러그인도 있었다.

6.1. 공식 지원

마야 (RenderMan for Maya, 구 RenderMan Studio←MTOR), KATANA (RenderMan for KATANA), Houdini (RenderMan for Houdini), 블렌더 (RenderMan for Blender, 오픈 소스)는 원래 픽사와 커뮤니티가 공동으로 개발했다。

6.2. 서드파티 (RenderMan 22 이후 지원)

Metasequoia

7. 호환 렌더러

오래전부터 RenderMan의 사양이 공개되었기 때문에 RenderMan에는 많은 호환 렌더러가 존재했다.

과거에는 DGS Renderer(Digital Arts), SunART(썬 마이크로시스템즈), JrMan(GPL), Pixie(LGPL), Angel(Ian Stephenson 제작, 무료), Aqsis(BSD 라이선스), RenderDotC(Dot C Software), BMRT/Entropy(후의 NVIDIA Gelato), 3Delight 12 이전, AIR (SiTex Graphics) 등의 호환 렌더러도 존재했다。 과거에 픽사는 호환 렌더러 중 하나인 Entropy의 개발원 Exluna사를 RenderMan 특허 침해 등으로 고소하여 판매를 중단시켰다(Blue Moon Rendering Tools 참조).

그 외 변환 툴을 사용하여 RenderMan과의 호환성을 확보한 렌더러도 존재한다. NVIDIA의 Gelato는 별도로 제공된 Ribelato 및 rsl2gsl을 사용하여 RenderMan과의 호환성을 확보했다。 또한 Side Effects Software의 Houdini에 탑재된 Mantra 렌더러는 독자적인 VEX 언어가 RSL에 가까우며, rmands / slo2otl.py를 통해 RenderMan과의 셰이더 바이너리 호환성을 확보했다 (Houdini는 sdl2otl.py를 통해 3Delight와의 셰이더 바이너리 호환성도 확보하고 있다).

호환 렌더러라도, 명령어 이름이나 컴파일된 셰이더의 확장자는 충돌하지 않도록 서로 달랐다. 2014년에 출시된 RenderMan 19에서는 OSL 셰이딩 언어를 지원하는 파스트레이싱 렌더링인 RIS 모드가 탑재되면서, 2016년의 RenderMan 21 이후부터는 기존 RenderMan의 사양이었던 REYES 렌더링 및 RSL 셰이딩 언어가 폐지되고 RIS 모드로 일원화되었다。이로 인해 기존의 호환 렌더러와의 호환성은 상실되었다.

한편 RenderMan 호환 렌더러 중 하나였던 3Delight는 2013년의 3Delight 11 이후 파스트레이싱 모드를 갖추었으며, 2017년의 12.5 이후 OSL 언어도 지원하는 등 일부 호환성이 있었다。Blender용 공식 RenderMan 애드온은 이전 3Delight 애드온을 기반으로 제작되었다。 RenderMan은 2019년 22.5 버전 이후, USD (유니버설 씬 설명)의 Hydra 렌더러 델리게이트 지원 렌더러 중 하나가 되었다.

7.1. RenderMan 20 이전 호환 렌더러

과거에는 REYES 렌더링/RSL (RenderMan 쉐이딩 언어) 쉐이더를 사용하는 RenderMan 사양이 VFX 업계의 업계 표준 (사실상의 표준)이었지만, 이후 현대적인 패스 트레이싱 렌더러/OSL 쉐이더로 대체되면서 RenderMan 20 이전의 REYES 모드만 지원하는 서드파티 소프트웨어도 많다.

* 서드파티
* NukeX/NukeStudio (PrmanRender 노드)
* 서드파티 (폐지)
* Gaffer (GafferRenderMan, 폐지)
* Cinema 4D (Cineman, 폐지)
* 서드파티 (불명)
* Silo
* Ayam
* AC3D
* solidThinking
* K-3D
* Wings 3D
* Poser

과거에는 Power Animator용 ATOR 플러그인 (Pixar), Maya용 MayaMan 플러그인 (Animal Logic) 및 Liquid 플러그인 (오픈 소스), Rhinoceros용 RhinoMan 플러그인 (Brian Perry), Lightwave용 LightMan 플러그인 (Timm Dapper), 3ds Max용 MaxMan 플러그인 (Animal Logic) 및 PaxRendus 플러그인 (Archonus), Softimage용 SoftMan 플러그인 (Animal Logic), Poser용 PoserMan 등도 있었다. 오래전부터 RenderMan의 사양이 RenderMan Interface Specification^영어으로 공개되었기 때문에 RenderMan에는 많은 호환 렌더러가 존재했다.

과거에는 DGS Renderer(Digital Arts), SunART(썬 마이크로시스템즈), JrMan(GPL), Pixie(LGPL), Angel(Ian Stephenson 제작, 무료), Aqsis(BSD 라이선스), RenderDotC(Dot C Software), BMRT/Entropy(후의 NVIDIA Gelato), 3Delight 12 이전, AIR (SiTex Graphics) 등의 호환 렌더러도 존재했다. 과거에 픽사는 호환 렌더러 중 하나인 Entropy의 개발원 Exluna사를 RenderMan 특허 침해 등으로 고소하여 판매를 중단시켰다(Blue Moon Rendering Tools 참조).

그 외 변환 툴을 사용하여 RenderMan과의 호환성을 확보한 렌더러도 존재한다. NVIDIA의 Gelato는 별도로 제공된 Ribelato 및 rsl2gsl을 사용하여 RenderMan과의 호환성을 확보했다. 또한 Side Effects Software의 Houdini에 탑재된 Mantra 렌더러는 독자적인 VEX 언어가 RSL에 가까우며, rmands / slo2otl.py를 통해 RenderMan과의 셰이더 바이너리 호환성을 확보했다. (Houdini는 sdl2otl.py를 통해 3Delight와의 셰이더 바이너리 호환성도 확보하고 있다.)

호환 렌더러라도, 명령어 이름이나 컴파일된 셰이더의 확장자는 충돌하지 않도록 서로 달랐다.

7.2. RenderMan RIS 모드 호환 렌더러

2014년에 출시된 RenderMan 19에서는 OSL 셰이딩 언어를 지원하는 파스트레이싱 렌더링인 RIS 모드가 탑재되었으며, 2016년 RenderMan 21 이후부터는 기존 RenderMan의 사양이었던 REYES 렌더링 및 RSL 셰이딩 언어가 폐지되고 RIS 모드로 일원화되었다。이로 인해 기존의 호환 렌더러와의 호환성은 상실되었다.

한편 RenderMan 호환 렌더러 중 하나였던 3Delight는 2013년 3Delight 11 이후 파스트레이싱 모드를 갖추었으며, 2017년 12.5 이후 OSL 언어도 지원하여 일부 호환성이 있었다。Blender용 공식 RenderMan 애드온은 이전 3Delight 애드온을 기반으로 제작되었다。

7.3. Hydra 렌더 델리게이트 지원 렌더러

RenderMan은 2019년 22.5 버전 이후, USD (유니버설 씬 설명)의 Hydra 렌더러 델리게이트 지원 렌더러 중 하나가 되었다.

Hydra 렌더러 델리게이트 지원 렌더러에 대해서는 유니버설 씬 설명#렌더 백엔드를 참조하십시오.