Nogle af de mest komplekse frames i Finding Dory tog over 600 timer at gengive.
Teamet hos Pixar farver og animerer dog ikke kun, og den tekniske side søger konstant efter nye måder at forbedre det arbejde, andre laver. Det har ført til Presto, et program bygget til Pixar i samarbejde med Maya, samt et bibliotek med realtidsgengivelses- og modelleringsværktøjer.
Relateret tilbud:Stream dine foretrukne Pixar-film på Amazon Video nu
Ved Nvidias GPU Technology-konference tre Pixar-medarbejdere - grafiksoftwareingeniør Pol Jeremias, ledende softwareingeniør Jeremy Cowles og software ingeniør Dirk Van Gelder - forklarede, hvordan filmfremstilling førte til softwareskabelse, med nogle optrædener fra foretrukne Pixar-karakterer kastet ind for altid måle.
En unik udfordring
Som du måske forestiller dig, kræver Pixars banebrydende 3D-animation imponerende hardware. En del af den specifikke udfordring for Pixar er, at de fleste maskiner er bygget til hastighed, ikke skønhed. Derfor byggede virksomheden sine egne systemer, der er specialbygget til filmfremstilling.
Standardmaskinen hos Pixar er drevet af en 2,3 GHz, 16-kernet Intel-processor med 64 GB vædder, og en 12GB Nvidia Quadro M6000. Hvis holdet har brug for lidt mere stemning, er der en dual-CPU-konfiguration med to af de 16-kerne-chips, et par M6000'er og 128 GB RAM.
Og selv disse maskiner presses til deres grænser i løbet af en aktiv arbejdsdag. Der er over 100 milliarder trekanter i et lille skud, mere end selv de hurtigste gaming desktop kunne klare. Mater, fra Cars, består af over 800 masker, og næsten alle er deformerede på en eller anden måde. Læg dertil fiskestimerne i Finding Nemo eller sværme af robotter i Wall-E, og behovet for at udvikle software internt bliver kun mere presserende.
Presto
I hjertet af Pixars softwarepakke er den tilbagetrukne, proprietære Presto. Modelleringssoftwaren, bygget i samarbejde med Maya, er ansvarlig for alt fra scenelayout, til animation, til rigning, til endda simulering af fysik og miljøer. Pixar viser det ikke ofte offentligt. Heldigvis blev vi under præsentationen på GTC behandlet med en live demo.
Meget af Pixars artikulation, animation, effekter og underopdeling sker i realtid.
Prestos grænseflade ser måske bekendt ud for alle, der har brugt tid i 3D-modelleringsapplikationer som Maya eller 3DSMax, men den har workflow innovationer, der hjælper kunstnere i forskellige dele af processen med at holde fokus på deres arbejde og ikke skal håndtere unødvendige Information.
Samtidig kan animatorer og riggere finde en omfattende mængde data, der er relevant for deres særlige rolle, og flere metoder til at artikulere dele af nettet. Modellerne for karakterer er ikke kun individuelle stykker. At tage fat i Woodys fod og flytte den op og ned artikulerer også hans andre led og stoffet i de omkringliggende områder.
Som mangeårig Pixar-fan kunne jeg ikke umiddelbart påpege nogen artefakter eller grafiske mærkværdigheder i live-demoen. Det hjælper, at det kun var Woody og Buzz på en grå baggrund, men teksturerne var skarpe, animationen var ren, og refleksioner var nøjagtige og realistiske. Selv et nærbillede fokuseret på Woodys badge så spot-on ud. Og det hele skete i realtid.
Udnyttelse af samarbejdskraft
En af Prestos tidlige begrænsninger var dens manglende evne til at håndtere samarbejde, så Pixar satte sig for at bringe funktionaliteten ind i sin arbejdsgang. Resultatet er Universal Scene Description, eller USD. Denne samarbejdsgrænseflade gør det muligt for mange Pixar-kunstnere at arbejde på den samme scene eller model, men på forskellige lag, uden at træde hinandens fødder.
Presto-demonstration på NVIDIAs GTC-konference
Ved at styre hvert aspekt af scenen individuelt - baggrunden, rigningen, skyggen og mere - kan en animator arbejde på en scene, mens en kunstner retter op på karakterernes udseende, og disse ændringer vil blive afspejlet i gengivelser på tværs af bestyrelse. I stedet for frames beskrives scener i form af lag og referencer, en meget mere modulær tilgang til traditionel 3D-modellering.
Relateret tilbud:Strøm Monsters Universitet på Amazon Video nu
USD blev først indsat hos Pixar i produktionen af den kommende film Finding Dory, og blev hurtigt en integreret del af arbejdsgangen. Dens succes har ikke været begrænset til Pixar, og programmer som Maya og Katana integrerer allerede USD. Aktiver i disse programmer kan flyttes og kopieres frit, men det er ikke alt, der er i historien.
Van Gelden viste, hvordan Pixar tager USD et skridt videre med et nyt program kaldet USDView. Det er beregnet til hurtig debugging og generel iscenesættelse, men selv det bliver stadig mere sofistikeret. I en demo åbnede USDView en kort scene med 52 millioner polygoner fra Finding Dory på få sekunder på en mobil arbejdsstation.
Faktisk gjorde Van Gelden det flere gange bare for at understrege, hvor smart softwaren er. Det er heller ikke kun en hurtig forhåndsvisning. Der er et begrænset sæt kontrolelementer til afspilning og kamerabevægelse, men det er en fantastisk måde for kunstnere at få en idé om blokering eller iscenesættelse af en scene uden at skulle starte den i Presto.
USD, med USDView indbygget, lanceres som open source-software til sommer. Det vil i første omgang være tilgængeligt til Linux, men Pixar håber at frigive det til Windows og Mac OS X senere.
Multiplikation af polygoner
En af de vigtigste metoder til at forfine 3D-modeller er underopdeling. Ved løbende at nedbryde og omdefinere polygoner øges kompleksiteten af gengivelsen - men det samme gør nøjagtigheden og detaljeringsgraden. I videospil er der en grænse for, hvor langt underopdeling kan gå, før det skader ydeevnen. I Pixars film er himlen dog grænsen.
For at give et eksempel på, hvor langt underinddeling kunne gå, viste Jeremias et eksempel på et simpelt 48-polygon mesh. Det næste billede viste polygonen efter en runde med underinddeling, der så meget renere ud og havde 384 polygoner. Efter endnu en omgang var formen glattet helt ud, men prisen var en maske med over 1,5 millioner polygoner. Jeremias bemærkede, at disse underopdelinger er mest mærkbare ved kontaktpunkter mellem to modeller, og især på en karakters fingerspidser.
Pixar er så afhængig af underopdeling, at virksomheden byggede sin egen underopdelingsmotor, OpenSubDiv. Det er baseret på Pixars originale RenderMan-biblioteker, men har en meget bredere API. Det er også designet med USD i tankerne, for nem integration i arbejdsgangen.
Tilkalde Hydraen
Hvis du vil se, hvordan disse elementer hænger sammen uden at skulle gengive en sidste scene, er Hydra svaret. Det er Pixars realtidsgengivelsesmotor, bygget oven på OpenGL 4.4. Vigtigere er det, at det er bygget specifikt til filmproduktion i spillefilmslængde, og det er bygget til hastighed.
Teksturer var skarpe, animation var ren, og refleksioner var nøjagtige og realistiske.
Det er ikke en endegyldig løsning til endelig gengivelse, men det kan hjælpe med at samle en masse effekter og detaljer for en mere præcis repræsentation af, hvordan en scene vil se ud, end USDView kan give. Det understøtter også funktioner som hardware-tesselerede kurver, fremhævning og hardwareforekomststyring.
Selv andre effekt- og medievirksomheder har arbejdet sammen med Pixar for at integrere Hydra i deres arbejdsgang. Industrial Light and Magic, specialeffektfirmaet bag Star Wars-filmene, har bygget en hybridversion af sin software, der er bygget op omkring Pixars teknologi. I tilfældet med Millennium Falcon betyder det 14.500 masker og 140 teksturer på 8K hver - ingen lille bedrift, selv for ekstreme arbejdsstationer.
Det handler dog ikke kun om at skabe modellerne og animere dem. En stor del af at sætte stemningen og polere en film involverer efterbehandlingseffekter. Kunstnerne og udviklerne hos Pixar ønskede en lige så intuitiv og strømlinet proces til at tilføje og administrere effekter.
Og der er en del at klare. Cowles viste en liste over efterbehandlingseffekter, der ikke ville se malplacerede ud i Crysis' grafikindstillinger. Det inkluderer omgivende okklusion, dybdeskarphed, bløde skygger, bevægelsessløring, en håndfuld lyseffekter og masker og filtre i en række forskellige varianter. Når du ser nærmere på en gengivelse af en undervandsscene med Dory og Nemo, øges den kulmiative virkning af disse ekstramateriale hurtigt.
Realtid, en nylig udvikling
I dag sker meget af Pixars artikulation, animation, effekter og underopdeling i realtid. Det var ikke altid tilfældet. Van Gelder viste dette ved at slå funktionerne fra, som nu er mulige at få vist med det samme ved hjælp af det moderne værktøjssæt. Skygger var væk, store detaljer som pupiller og markeringer forsvandt, og alt undtagen den mest basale farveblokering forsvandt.
Dette eksempel drev den massive skala af hver scene i disse film hjem. Kompleksiteten af blot en lille scene opvejer langt selv de mest avancerede videospil, og udbyttet er enormt.
Selv med al den imponerende hardware og specialbyggede software tog nogle af de mest komplekse frames i Finding Dory over 600 timer at færdiggøre. Det er en omkostning, som virksomheder som Pixar skal overveje i budgettet for en film, men internt specialbygget software hjælper med at strømline de vigtige områder.
Redaktørens anbefalinger
- Tre ultra-sjældne RTX 4090 GPU'er er skjult i Cyberpunk 2077
- Nvidia GTC 2022: RTX 4090, DLSS 3 og alt andet annonceret
- Nvidia GPU'er dominerer Newegg-salget på trods af højere priser
- Nvidia omfavner ARM med sine nye Grace supercomputing-processorer
- Interview: Hvordan instruktørerne af Pixar's Soul kunstfærdigt animerede efterlivet
