Certaines des images les plus complexes du Monde de Dory ont nécessité plus de 600 heures de rendu.
L’équipe de Pixar ne se contente pas de colorer et d’animer, et le côté technique est constamment à la recherche de nouvelles façons d’améliorer le travail des autres. Cela a conduit à Presto, un programme conçu pour Pixar en coopération avec Maya, ainsi qu'à une bibliothèque d'outils de rendu et de modélisation en temps réel.
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Lors de la conférence GPU Technology de Nvidia, trois employés de Pixar: l'ingénieur logiciel graphique Pol Jeremias, l'ingénieur logiciel principal Jeremy Cowles et l'ingénieur logiciel l'ingénieur Dirk Van Gelder - a expliqué comment la réalisation de films a conduit à la création de logiciels, avec quelques apparitions de personnages Pixar préférés pour de bon mesure.
Un défi unique
Comme vous pouvez l’imaginer, l’animation 3D de pointe de Pixar nécessite un matériel impressionnant. Une partie du défi spécifique à Pixar réside dans le fait que la plupart des machines sont conçues pour la vitesse et non pour la beauté. C’est pourquoi l’entreprise a construit ses propres systèmes spécialement conçus pour la réalisation de films.
La machine standard de Pixar est alimentée par un processeur Intel à 16 cœurs à 2,3 GHz avec 64 Go de mémoire. RAM, et une Nvidia Quadro M6000 de 12 Go. Si l’équipe a besoin d’un peu plus de punch, il existe une configuration à double processeur avec deux des puces à 16 cœurs, une paire de M6000 et 128 Go de RAM.
Et même ces machines sont poussées à leurs limites lors d’une journée de travail active. Il y a plus de 100 milliards de triangles dans un petit plan, soit plus que même le plus rapide bureau de jeu pourrait gérer. Mater, de Cars, est composé de plus de 800 mailles, et presque toutes sont déformées d'une manière ou d'une autre. Ajoutez à cela les bancs de poissons du Monde de Nemo ou les essaims de robots de Wall-E, et la nécessité de développer des logiciels en interne devient encore plus pressante.
Presto
Au cœur de la suite logicielle de Pixar se trouve le logiciel exclusif Presto. Le logiciel de modélisation, construit en coopération avec Maya, est responsable de tout, de la mise en scène à l'animation, en passant par le rigging, jusqu'à la simulation de la physique et des environnements. Pixar ne le montre pas souvent en public. Heureusement, lors de la présentation au GTC, nous avons eu droit à une démo live.
Une grande partie de l’articulation, de l’animation, des effets et de la subdivision de Pixar se déroule en temps réel.
L'interface de Presto peut sembler familière à tous ceux qui ont passé du temps dans des applications de modélisation 3D comme Maya ou 3DSMax, mais elle dispose d'un flux de travail. des innovations qui aident les artistes à différentes étapes du processus à rester concentrés sur leur travail et à ne pas avoir à faire face à des tâches inutiles information.
Dans le même temps, les animateurs et les monteurs peuvent trouver une grande quantité de données pertinentes pour leur rôle particulier, ainsi que de multiples méthodes d'articulation des parties du maillage. Les modèles de personnages ne sont pas de simples pièces individuelles. Saisir le pied de Woody et le déplacer de haut en bas articule également ses autres articulations et le tissu des zones environnantes.
En tant que fan de longue date de Pixar, je n'ai pas pu immédiatement signaler des artefacts ou des bizarreries graphiques dans la démo en direct. Il est utile qu'il ne s'agisse que de Woody et Buzz sur un fond gris, mais les textures étaient nettes, l'animation était nette et les reflets étaient précis et réalistes. Même un gros plan axé sur le badge de Woody semblait parfait. Et tout s'est passé en temps réel.
Exploiter le pouvoir collaboratif
L’une des premières limites de Presto était son incapacité à gérer le travail collaboratif. Pixar a donc décidé d’intégrer cette fonctionnalité dans son flux de travail. Le résultat est la description universelle de la scène, ou USD. Cette interface collaborative permet à de nombreux artistes Pixar de travailler sur une même scène ou modèle, mais sur des calques différents, sans se marcher sur les pieds.
Démonstration Presto à la conférence GTC de NVIDIA
En gérant chaque aspect de la scène individuellement (l'arrière-plan, le rigging, l'ombrage, etc.) un animateur peut travailler sur une scène pendant qu'un artiste retouche l'apparence des personnages, et ces changements seront reflétés dans les rendus à travers le conseil. Au lieu d'images, les scènes sont décrites en termes de calques et de références, une approche beaucoup plus modulaire de la modélisation 3D traditionnelle.
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USD a été déployé pour la première fois chez Pixar lors de la production du prochain film Le Monde de Dory et est rapidement devenu une partie intégrante du flux de travail. Son succès ne se limite pas à Pixar, et des programmes comme Maya et Katana intègrent déjà l'USD. Les actifs de ces programmes peuvent être déplacés et copiés librement, mais ce n’est pas tout.
Van Gelden a montré comment Pixar va encore plus loin avec l'USD avec un nouveau programme appelé USDView. Il est destiné au débogage rapide et à la mise en scène générale, mais même cela devient de plus en plus sophistiqué. Dans une démo, USDView a ouvert une courte scène avec 52 millions de polygones du Monde de Dory en quelques secondes seulement sur un poste de travail mobile.
En fait, Van Gelden l'a fait plusieurs fois simplement pour souligner à quel point le logiciel est réactif. Il ne s’agit pas non plus d’un simple aperçu rapide. Il existe un ensemble limité de commandes pour la lecture et le mouvement de la caméra, mais c'est un excellent moyen pour les artistes d'avoir une idée du blocage ou de la mise en scène d'une scène sans avoir besoin de la lancer dans Presto.
USD, avec USDView intégré, sera lancé en tant que logiciel open source cet été. Il sera initialement disponible pour Linux, mais Pixar espère le publier ultérieurement pour Windows et Mac OS X.
Multiplication de polygones
L'une des principales méthodes d'affinement des modèles 3D est la subdivision. En décomposant et en redéfinissant continuellement les polygones, la complexité du rendu augmente, tout comme la précision et le niveau de détail. Dans les jeux vidéo, il y a une limite à la subdivision avant de nuire aux performances. Dans les films Pixar, cependant, il n’y a pas de limites.
Pour donner un exemple de jusqu'où peut aller la subdivision, Jeremias a montré un exemple de maillage simple à 48 polygones. L'image suivante montrait le polygone après une série de subdivisions, semblant beaucoup plus propre et arborant 384 polygones. Après un autre tour, la forme s'était complètement lissée, mais le coût était un maillage de plus de 1,5 million de polygones. Jeremias a noté que ces subdivisions sont plus visibles aux points de contact entre deux modèles, et en particulier au bout des doigts d’un personnage.
Pixar s'appuie tellement sur la subdivision que l'entreprise a construit son propre moteur de subdivision, OpenSubDiv. Il est basé sur les bibliothèques RenderMan originales de Pixar, mais propose une API beaucoup plus large. Il est également conçu en pensant à l’USD, pour une intégration facile dans le flux de travail.
Invocation de l'Hydre
Si vous voulez voir comment ces éléments s'additionnent sans avoir à restituer une scène finale, Hydra est la réponse. Il s’agit du moteur de rendu en temps réel de Pixar, construit sur OpenGL 4.4. Il est important de noter qu’il est spécialement conçu pour la production de longs métrages et qu’il est conçu pour la vitesse.
Les textures étaient nettes, l’animation était nette et les reflets étaient précis et réalistes.
Ce n'est pas une solution universelle pour le rendu final, mais cela peut aider à rassembler de nombreux effets et détails pour une représentation plus précise de ce à quoi ressemblera une scène que USDView ne peut le faire fournir. Il prend également en charge des fonctionnalités telles que les courbes matérielles tesselées, la mise en évidence et la gestion des instances matérielles.
Même d'autres sociétés d'effets et de médias ont travaillé avec Pixar pour intégrer Hydra dans leur flux de travail. Industrial Light and Magic, la société d'effets spéciaux à l'origine des films Star Wars, a construit une version hybride de son logiciel construite autour de la technologie Pixar. Dans le cas du Millennium Falcon, cela signifie 14 500 maillages et 140 textures à 8K chacune – ce qui n'est pas une mince affaire, même pour les postes de travail extrêmes.
Il ne s’agit pas seulement de créer les modèles et de les animer. Une grande partie de la création de l’ambiance et du peaufinage d’un film implique des effets de post-traitement. Les artistes et développeurs de Pixar souhaitaient un processus tout aussi intuitif et rationalisé pour l'ajout et la gestion des effets.
Et il y en a pas mal à gérer. Cowles a présenté une liste d’effets de post-traitement qui ne seraient pas déplacés dans les paramètres graphiques de Crysis. Cela inclut l'occlusion ambiante, la profondeur de champ, les ombres douces, le flou de mouvement, une poignée d'effets d'éclairage, ainsi que des masques et des filtres dans une variété de saveurs. Quand on regarde de près le rendu d'une scène sous-marine avec Dory et Nemo, l'impact culmiatif de ces extras s'additionne rapidement.
Le temps réel, une évolution récente
Aujourd’hui, une grande partie de l’articulation, de l’animation, des effets et de la subdivision de Pixar se déroule en temps réel. Cela n’a pas toujours été le cas. Van Gelder l'a montré en désactivant les fonctionnalités qu'il est désormais possible de prévisualiser instantanément à l'aide de l'ensemble d'outils modernes. Les ombres ont disparu, les détails majeurs comme les pupilles et les marquages ont disparu, et tous les blocages de couleurs, sauf les plus élémentaires, ont disparu.
Cet exemple a fait comprendre l’ampleur massive de chaque scène de ces films. La complexité d’une petite scène dépasse de loin même celle des jeux vidéo les plus avancés, et les bénéfices sont immenses.
Même avec tout ce matériel impressionnant et ces logiciels spécialement conçus, certaines des images les plus complexes du Monde de Dory ont pris plus de 600 heures. C’est un coût que des entreprises comme Pixar doivent prendre en compte dans le budget d’un film, mais un logiciel interne spécialement conçu permet de rationaliser les domaines importants.
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