Beneficios de usar Open Shading Language

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Changso Eun es un artista generalista qué explica https://cganimator.com cómo con solo un puñado de mapas OSL incluidos en Max 2019 se puede recrear de forma aleatoria casi cualquier aspecto de un sombreado, y también hace hincapié en los nuevos mapas y patrones de ruido.
3dsMax 2019 tiene preinstalados 101 mapas OSL desde carga de mapa de bits hasta ruido de procedimiento, corrección de color y utilidades. Esto tiene algunas características y flujos de trabajo interesantes. Veamos qué podemos hacer con ellos.

Aleatorio por índice
Puede aleatorizar cualquier tipo de valor que OSL admita por número de índice. Por ejemplo, puede aleatorizar el valor de ganancia (float) o el offset de UVW (vector) o difuminar el color. Cualquier cosa.

Acceso a la propiedad del objeto
Aún mejor, el mapa OSL permite acceder a diversos datos de objeto como ID de material, ID de objeto, Color de cable (marco), Identificador de nodo (un ID único por objeto), Nombre de nodo (Objeto) y Propiedades de usuario. Si combina estos mapas con el mapa Random By Index, puede aleatorizar casi todos los mapas/paramateres de materiales por objeto. Aquí hay un ejemplo. Todos los objetos tienen el mismo material con una sola textura de mapa de bits.

Switcher
Finalmente, se ha llegado al mapa del conmutador. Este mapa le permite elegir un mapa entre el mapa de varios hijos. Tienes 1 de 10 y 1 de 5. Pero, puedes conectarlos en cascada para soportar más de 10.

Control UVW independiente
Es como el despliegue de Cordinate en un mapa separado, y puede agregar el UVW en múltiples mapas. Sí, ahora puedes aplicar UVW en múltiples mapas. También puede aleatorizar UV utilizando los mapas anteriores. ¿Quieres distorsionar los rayos UV? Luego aplica un mapa de ruido al mapa UVW.

Mapa de bits aleatorio
Coloca aleatoriamente (y mezcla alfa) un conjunto de mapas de bits encima de otra cosa. Solo inténtalo. Es muy divertido.

Mezclando el canal
Puede barajar fácilmente los canales. Encuentre el mapa de Compoments (Color) y conéctese desde dónde dese llegar a donde dese colocarlo.

Carga de formato.tx /.dpx
OSL usa OIO para la imagen IO. Por lo tanto, los formatos de imagen admitidos por OIO se admitirán en el mapa OSL. Pero, puedes leer.tx y.dpx directamente.

Nombre de archivo como un mapa
Cuando tiene un solo archivo que se necesita, se debe usar en múltiples mapas. Puede usar el mapa de nombre de archivo y alimentar a la ruta de acceso a múltiples mapas de búsqueda de mapa de bits (versión OSL del mapa de mapa de bits).

Casilla de verificación Gamma en el mapa
Ya no es necesario que use el diálogo de archivo para la configuración de gamma. La configuración de Gamma está en el lanzamiento de los parámetros. También tiene la opción Auto Gamma qué establecerá el valor gamma depende del formato del archivo.

Samplerinfo
OSL le da acceso a varios datos de escena como position, normal, uv. Puedes obtener esta información en varios espacios. Puede usar la posición del objeto local o el vector normal del mundo como mapa. ¿Quieres renderizar UV como textura? Solo enchufe UVW para difuminar el color.

Matemáticas
Puedes hacer todo tipo de matemáticas que quieras hacer. Muchas funciones matemáticas están expuestas como mapas. No es necesario que codifique operación matemáticas sencillas. ¿Quieres tener una máscara en blanco y negro para tu montaña? Deje que el mundo coloco valor y vuelva a correlacionar a 0-1. Sencillo.

Corrección de color granular
Por supuesto, puede usar cualquier mapa matemático para hacer lo que quiera. Pero, 3dsMax 2019 también tiene 2 mapas OSL que puede usar para corrección de color, Levante, Gamma, Ganancia y Ajuste. Esto debería cubrir todas las características del mapa de corrección de color heredado.

Mapa de procedimiento que representa exactamente el mismo en todo renderizador
Muchos motores de render son compatibles con el mapa de ruido 3dsMax. Sin embargo, el resultado del mapa de ruido podría ser diferente para él renderizador que no utiliza la aplicación de mapas 3dsMax porque tienen una implementación propia del mapa de ruido. En este caso, su mapeo de ruido renderizado no coincidiría con otra parte de 3dsMax, como el modificador Desplazar. Si usa procedimientos de OSL, el resultado del renderizado sería exactamente el mismo independientemente de los motores de render. Esto es enorme, OSL permite tener una base de flujo de trabajo de mapa unificado a través de motores de render. Mira estos renders. El de la izquierda se representa con Vray. El correcto es renderizado con Arnold.

3dsMax 2019 viene con un nuevo mapa de ruido con los siguientes 6 tipos de ruido nuevo, perlin, uperlin, simplex, celular, hash, gabor.

Nuevos mapas de patrones
También tiene algunos nuevos e interesantes mapas de patrones. Checker (3D), Candy, Mandelbrot, revela, dígitos.

Árbol de mapa unificado y portátil
El mayor reto de mover el sombreador entre renderizador es el árbol de mapa complicado. Un mapa incompatible en el medio del árbol sombreador romperá el árbol sombreador desde ese punto. Incluso, aunque hay suficientes mapas coincidentes. Es casi imposible reutilizar el árbol sombreador y producir exactamente el mismo resultado. Con OSL, puedes. Mientras permanezcas en OSL, el árbol del mapa resultante siempre será el mismo que el de los procedimientos.

Posibilidad de renderizar en Linux
Ya puede convertir datos de malla en un formato de archivo de escena de renderizado como VRScene o ASS, archivo RIB para renderizar. Pero, la naturaleza de la integración del renderizador 3dsMax siempre requiere 3dsMax para evacuar el árbol del mapa a menos que solo use los mapas nativos del renderizador. Este es el principal obstáculo para renderizar Max scene en Linux. Ahora, con OSL, el formato de archivo de escena del renderizador podría incluir todos los árboles del mapa en el archivo y renderizar. Abre la posibilidad de renderizar la escena 3dsMax en Linux.

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Introducción a Open Shading Language.

El lenguaje de sombreado abierto (OSL) es un lenguaje pequeño, pero rico para sombreado programable en renderizadores avanzados y otras aplicaciones, ideal para describir materiales, luces, desplazamiento y generación de patrones.

OSL fue desarrollado originalmente por Sony Pictures Imageworks para ser utilizado en su procesador interno utilizado para animación de películas y efectos visuales, lanzado como fuente abierta para qué pueda ser utilizado por otros estudios de efectos visuales y animación y por proveedores de software de renderizado. Ahora es el lenguaje de sombreado estándar de facto para VFX y funciones animadas, que se utiliza en toda la industria en muchos renderizadores comerciales y propietarios de estudios. Debido a esto, el trabajo en OSL recibió un Premio de la Academia por Logro Técnico en 2017.

OSL es robusto y probado en producción, y ha sido utilizado en películas tan diversas como The Amazing Spider-Man, Hotel Transylvania, Edge of Tomorrow, Ant Man, Finding Dory y muchas más. El soporte de OSL se encuentra en la mayoría de los procesadores líderes utilizados para él trabajo de animación y VFX de alta gama. Para obtener una lista completa de películas y productos, consulte la filmografía.

El código OSL se distribuye bajo la licencia New BSD y la documentación bajo la licencia Creative Commons Attribution 3.0 Unported. En resumen, puede usar OSL en sus propias aplicaciones, ya sean gratuitas o comerciales, abiertas o de propiedad exclusiva, así como modificar el código OSL y la documentación que dese, siempre que conserve los avisos de copyright originales cómo se describe en la licencia.

Qué diferencia a OSL
OSL tiene una sintaxis similar a C, así como a otros lenguajes de sombreado. Sin embargo, está diseñado específicamente para algoritmos avanzados de renderizado y tiene características como los cierres de radiancia, BSDF y el trazado diferido de rayos como conceptos de primera clase.

OSL tiene varias características únicas que no se encuentran en otros lenguajes de sombreado (ciertamente no todos juntos). Aquí hay algunas cosas que encontrará son diferentes en OSL en comparación con otros idiomas:
Los sombreadores de superficie y volumen calculan los cierres de radiancia, no los colores finales.
Los shaders de superficie y de volumen de OSL calculan una descripción simbólica explícita, llamada cierre, de la forma en que una superficie o volumen dispersa la luz, en unidades de resplandor. Estos cierres de radiancia pueden evaluarse en direcciones particulares, muestrearse para encontrar direcciones importantes, o guardarse para su posterior evaluación y revaluación. Este nuevo enfoque es ideal para un renderizador físico que admita el trazado de rayos y la iluminación global.

En contraste, otros lenguajes de sombreado usualmente computan solo un color de superficie como visible desde una dirección particular. Estos sombreadores antiguos son cajas negras con las que un procesador puede hacer poco, pero ejecutar para encontrar esta información (por ejemplo, no hay una manera efectiva de descubrir de ellos qué direcciones son importantes para muestrear). Además, las unidades físicas de luces y superficies a menudo están poco especificadas, por lo que es muy difícil garantizar que los sombreadores se comporten de una manera físicamente correcta.

Los sombreadores de superficie y volumen no giran sobre luces o disparo de rayos
No hay bucles de luz o rayos de iluminación trazados explícitamente en sombreadores de superficie OSL. En cambio, los sombreadores de superficie calculan un cierre de radiancia qué describe cómo la superficie dispersa la luz, y una parte del procesador llamada integrador evalúa los cierres para un conjunto particular de fuentes de luz y determina en qué direcciones deben rastrearse los rayos. Los efectos que normalmente requieren un trazado de rayos explícito, como la reflexión y la refracción, son simplemente parte del cierre de radiancia y se parecen a cualquier otro BSDF.

Las ventajas de este enfoque incluyen que la integración y el muestreo pueden ser agrupados o reordenados para aumentar la coherencia del rayo; se puede asignar un presupuesto de rayos para muestrear de manera óptima el BSDF; los cierres pueden usarse para él trazado de rayos bidireccionales o el transporte ligero de Metropolis; y los cierres pueden revaluarse rápidamente con nueva iluminación sin tener que volver a ejecutar los sombreadores.

Los sombreadores de superficie y luz son lo mismo
OSL no tiene un tipo de sombreador diferente para las fuentes de luz. Las luces son simplemente superficies que son emisivas, y todas las luces son luces de área.

La transparencia es solo otro tipo de iluminación
No necesita establecer explícitamente variables de transparencia / opacidad en el sombreador. La transparencia es solo otra forma para qué la luz interactúe con una superficie, y está incluida en el cierre de radiancia principal calculado por un sombreador de superficie.

Las salidas de Renderer (AOV) pueden especificarse usando expresiones de trayectoria de luz.
A veces es deseable emitir imágenes que contengan componentes de iluminación individuales, tales como luces especulares, difusas, de reflexión, individuales, etc. En otros idiomas, esto generalmente se logra al agregar una plétora de variables de salida a los sombreadores que recogen estas cantidades individuales.

Los sombreadores OSL no necesitan estar desordenados con ningún código o variables de salida para lograr esto. En cambio, hay una notación basada en expresiones regulares para describir qué trayectorias de luz deberían contribuir a qué salidas. Todo esto se hace en el lado del renderizador (aunque es compatible con la implementación de OSL). Si desea una nueva salida, no hay necesidad de modificar los sombreadores en absoluto; solo necesita decirle al procesador la nueva expresión de camino de luz.

Los sombreadores están organizados en redes.
Los sombreadores OSL no son monolíticos, sino que se pueden organizar en redes de sombreadores (a veces denominados grupo sombreador, gráfico o DAG), con salidas nombradas de algunos nodos conectados a entradas con nombre de otros nodos dentro de la red. Estas conexiones pueden realizarse dinámicamente en el momento del renderizado y no afectan a la compilación de nodos de sombreador individuales. Además, los nodos individuales se evalúan perezosamente, solo cuando sus salidas se extraen de los nodos posteriores que dependen de ellos (los escritores de sombreadores pueden permanecer felizmente inconscientes de estos detalles, y escribir sombreadores como si todo se evalúara normalmente).

Derivados arbitrarios sin cuadrículas o puntos de sombreado adicionales.
En OSL, puede tomar derivadas de cualquier cantidad calculada en un sombreado y usar cantidades arbitrarias como coordenadas de textura y esperar un filtrado correcto. Esto no requiere que los puntos sombreados estén dispuestos en una cuadrícula rectangular, o que tengan una conectividad particular, o que los puntos extra estén sombreados. Esto se debe a qué los derivados no se calculan mediante diferencias finitas con puntos vecinos, sino más bien mediante diferenciación automática, calculando diferenciales parciales para las variables que conducen a derivadas, sin ninguna intervención requerida por el escritor del sombreador.

OSL optimiza agresivamente en tiempo de renderizado
OSL utiliza el marco del compilador LLVM para traducir las redes Shader al código máquina sobre la marcha (justo a tiempo, o JIT), y en el proceso optimiza en gran medida sombreadores y redes con pleno conocimiento de los parámetros del sombreador y otros valores de tiempo de ejecución que no podrían se han conocido cuando los sombreadores se compilaron a partir del código fuente. Como resultado, estamos viendo que nuestras redes de sombreado OSL se ejecutan un 25% más rápido que los sombreadores equivalentes hechos a mano en C. (Así es como trabajaban nuestros sombreadores antiguos en nuestro renderizador).

En qué consiste OSL
La distribución de código abierto OSL consta de los siguientes componentes:
Oslc, un compilador independiente que traduce el código fuente de OSL a un código intermedio parecido a un ensamblaje (en forma de archivos.oso).

Liboslc, una biblioteca qué implementa la clase OSLCompiler, que contiene las agallas del compilador de sombreado, en caso de que alguien necesite incrustarlo en otras aplicaciones y no desea qué el compilador sea un ejecutable por separado.

Liboslquery, una biblioteca qué implementa la clase OSLQuery, que permite a las aplicaciones consultar información sobre sombreadores compilados, incluida una lista completa de sus parámetros, sus tipos y cualquier metadato asociado a ellos.

Oslinfo, un programa de línea de comandos que usa liboslquery para imprimir en la consola toda la información relevante sobre un sombreador y sus parámetros.

Liboslexec, una biblioteca qué implementa la clase ShadingSystem, que permite que los sombreadores compilados se ejecuten dentro de una aplicación. Actualmente, usa LLVM para compilar JIT el código de bytes del sombreador a las instrucciones x86.

Testshade, un programa qué le permite ejecutar un sombreador (o una red Shader conectada) en una matriz rectangular de puntos, y guardar cualquiera de sus salidas como imágenes. Esto permite la verificación de sombreadores (y el sistema de sombreado) sin necesidad de integrarse en un renderizador completamente funcional, y es la base para la mayor parte de nuestra verificación de la batería de pruebas. Junto con testrender, testshade es un buen ejemplo de cómo llamar a las bibliotecas OSL.

Testrender, un pequeño procesador de trazado de rayos que usa OSL para sombrear. Las características son muy mínimas (solo se permiten esferas en este momento) y no se ha prestado atención al rendimiento, pero demuestra cómo las bibliotecas OSL pueden integrarse en un procesador en funcionamiento, qué interfaz debe suministrar el procesador, y cómo los BSDF / los cierres por radiación deben evaluarse e integrarse (incluso con muestreo de importancia múltiple).

Algunos sombreadores de muestra.
Documentación: en este momento, consiste en la especificación del lenguaje OSL (útil para los escritores de sombreadores), pero en el futuro tendrá documentación detallada sobre cómo integrar las bibliotecas OSL en los procesadores.

Donde OSL ha sido usado
Esta lista solo contiene películas o productos cuyo uso OSL se establece o se puede deducir de fuentes públicas, o que nos han dicho que está bien enumerar aquí. Si falta un proyecto que usa OSL y no es un secreto, solo envíe un correo electrónico al líder del proyecto OSL o envíe un PR con modificaciones a este archivo.

Renders y otras herramientas con soporte OSL (en orden aproximado de agregar soporte OSL):
Sony Pictures Imageworks: procesador interno de Arnold
Blender / Cycles
Grupo del Caos: V-Ray
Pixar: PhotoRealistic RenderMan RIS
Isotropix: Clarisse
Autodesk Beast
Applesed
Animal Logic: Glimpse renderer
Image Engine: Gafer (para expresiones y deformadores)
DNA Research: 3Delight
Renderer propietario del grupo de imágenes en movimiento de Ubisoft
Autodesk / SolidAngle: Arnold
Autodesk: 3DS Max 2019
Películas que usan OSL (agrupadas por año de la fecha de lanzamiento):
(2012) Hombres de negro 3, the Amazing Spider-Man, Hotel Transylvania.
(2013) Oz el grande y poderoso, Pitufos 2, nublado con posibilidad de albóndigas 2.
(2014) The Amazing Spider-Man 2, Blended, Edge of Tomorrow, 22 Jump Stret, Guardianes de la Galaxia, Fury, the Hunger Games: Sinsajo - Parte 1, Éxodo: Dioses y Reyes, the Interview.
(2015) Américan Sniper, Insurgent, Avengers Age of Ultron, Ant Man, Pixels, Misión imposible: Rogue Nation, Hotel Transylvania 2, Bridge of Spies, James Bond: Spectre, the Hunger Games: Sinsajo - Parte 2, Conmoción cerebral.
(2016) Allegiant, Batman vs Superman: Dawn of Justice, the Huntsman, Angry Birds Película, Alice Th rouge the Looking Glass, Capitán América: Guerra civil, Finding Dory, Piper, Independence Day: Resurgimiento, Cazafantasmas, Star Trek Beyond, Suicide Squad, Kings glaive: Final Fantasy XV, Cigüeñas, El hogar de Miss Peregrine para niños peculiares, Animales fantásticos y dónde encontrarlos, Assassins Cred.
(2017) Lego Batman, La gran muralla, Una cura para él bienestar, Logan, Power Rangers, Vida, Pitufos: La aldea perdida, El destino de los furiosos, Alien Covenant, Guardianes de la galaxia 2, La momia, Mujer maravilla, Coches 3, Baby Driver, Spider-Man: Homecoming, Dunkerque, the Emoji Movie, Detroit, Kingsman: El Círculo Dorado, Lega ninjago Movie, Blade Runner 2049, Geostorm, Coco, Justice League, thor: Ragnarok.
(201 Peter Rabbit, Black Panther, Annihilation, Red Sparrow, Pacific Rim Uprising.

Fuentes: Cganimator y Github.

[pyros]

Osl abre las puertas a tantas nuevos workflows en 3dsmax, aquí he creado un pequeño tutorial, mostrando cómo hacer offset UVS, o colores, o lo que sea. https://www.youtube.com/watch?v=sougyqnlpaq.

[3dpoder]

Gracias por el aporte, viendo como lo haces parece hasta fácil, un saludo.

[pyros]

La gracia es que es muy fácil, y potente.

[3dpoder]

En SIGRAPH 2018 Zap Andersson dió una charla sobre OSL que lamentablemente no se grabó en ese momento. Afortunadamente, debido a varias preguntas y solicitudes posteriores a la presentación, Zap ha grabado y ampliado su charla (y eliminado un par de temas de NDA) para qué todos podamos aprender un poco más sobre Open Shader Language, implementado recientemente en 3DS Max.
https://youtu.be/MxbTezmEeQ4.

[pyros]

Grande Zap, y increíble OSL integracion en 3dsmax.

Por cierto, en este screenshot se dislumbra algo de lo eliminado por el NDA, y que es parte de las novedades del nuevo max. Y no puedo decir más.

[3dpoder]

Open Shading Language es un lenguaje para crear sombras programadas en motores de render avanzados y otras aplicaciones, es ideal para representar materiales, luces, y ahora, pasa a formar parte de ASWF (Academy software foundation), organización encauzada para mejorar la tecnología y el desarrollo en las producciones cinematográficas, mejorar la tecnología es sinónimo de una mejora en la calidad y la cantidad de contribuciones al cine, para ello se nutre de software de código abierto ofreciendo a cambio una estructura completa, donde se expone el sistema de gestión, el marco legal y toda una comunidad con su infraestructura.

Esta fundación ya dispone de las tecnologías de OpenEXR, OpenTimelineIO, OpenCue, OpenColorIO y OpenVDB, y con esta nueva aportación, también pasa a disponer de Open Shading Language.

Open Shading Language fue creado y desarrollado por Sony Pictures, y se ha utilizado en grandes proyectos, como por ejemplo las películas Angry Bird o Spiderman. Ya era de código abierto antes de convertirse en un referente del sector audiovisual, y ahora además se podrá integrar en distintos motores de render, como Vray, Arnold, RenderMan o a softwares como Blender.

Así que en los próximos días veremos cómo la tecnología Open Shading desembarca en el software 3D para integrarlo de forma nativa. Los desarrolladores interesados ​​en aprender o contribuir al Open Shading pueden registrarse para unirse a la lista de correo.