Il rendering di alcuni dei fotogrammi più complessi di Alla ricerca di Dory ha richiesto più di 600 ore.
Il team Pixar però non si limita a colorare e animare, il lato tecnico è costantemente alla ricerca di nuovi modi per migliorare il lavoro svolto dagli altri. Ciò ha portato a Presto, un programma creato per Pixar in collaborazione con Maya, nonché una libreria di strumenti di rendering e modellazione in tempo reale.
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Alla conferenza sulla tecnologia GPU di Nvidia tre dipendenti Pixar: l'ingegnere del software grafico Pol Jeremias, l'ingegnere capo del software Jeremy Cowles e il software l'ingegnere Dirk Van Gelder - ha spiegato come la realizzazione di un film ha portato alla creazione di software, con alcune apparizioni dei personaggi Pixar preferiti inseriti per sempre misurare.
Una sfida unica
Come puoi immaginare, l'animazione 3D all'avanguardia della Pixar richiede un hardware impressionante. Parte della sfida specifica della Pixar è che la maggior parte delle macchine sono costruite per la velocità, non per la bellezza. Ecco perché l'azienda ha creato i propri sistemi appositamente realizzati per la realizzazione di film.
La macchina standard della Pixar è alimentata da un processore Intel a 16 core da 2,3 GHz con 64 GB di memoria. RAMe una Nvidia Quadro M6000 da 12 GB. Se il team ha bisogno di un po' più di grinta, è disponibile una configurazione a doppia CPU con due chip a 16 core, una coppia di M6000 e 128 GB di RAM.
E anche queste macchine vengono spinte al limite durante una giornata lavorativa attiva. Ci sono più di 100 miliardi di triangoli in una piccola inquadratura, più di quelli anche più veloci scrivania da gioco potrebbe gestire. Mater, di Cars, è composto da oltre 800 mesh, e quasi tutte sono deformate in qualche modo. Aggiungete a ciò i banchi di pesci di Alla ricerca di Nemo o gli sciami di robot di Wall-E e la necessità di sviluppare software internamente diventa solo più urgente.
Presto
Il cuore della suite software Pixar è il solitario e proprietario Presto. Il software di modellazione, realizzato in collaborazione con Maya, è responsabile di tutto, dal layout della scena, all'animazione, al rigging, fino alla simulazione della fisica e degli ambienti. La Pixar non lo mostra spesso in pubblico. Fortunatamente, durante la presentazione al GTC, abbiamo assistito ad una demo dal vivo.
Gran parte dell'articolazione, dell'animazione, degli effetti e della suddivisione della Pixar avvengono in tempo reale.
L'interfaccia di Presto potrebbe sembrare familiare a chiunque abbia trascorso del tempo in applicazioni di modellazione 3D come Maya o 3DSMax, ma ha un flusso di lavoro innovazioni che aiutano gli artisti nelle diverse parti del processo a rimanere concentrati sul proprio lavoro e a non dover occuparsi di cose inutili informazione.
Allo stesso tempo, animatori e rigger possono trovare un'ampia quantità di dati rilevanti per il loro ruolo particolare e molteplici metodi per articolare parti della mesh. I modelli per i personaggi non sono solo pezzi individuali. Afferrando il piede di Woody e muovendolo su e giù si articolano anche le altre articolazioni e il tessuto nelle aree circostanti.
Essendo un fan di lunga data della Pixar, non ho potuto immediatamente evidenziare eventuali artefatti o stranezze grafiche nella demo live. È d'aiuto il fatto che ci fossero solo Woody e Buzz su uno sfondo grigio, ma le trame erano nitide, l'animazione era pulita e i riflessi erano accurati e realistici. Anche un primo piano incentrato sul distintivo di Woody sembrava perfetto. E tutto è avvenuto in tempo reale.
Sfruttare il potere collaborativo
Uno dei primi limiti di Presto era la sua incapacità di gestire il lavoro collaborativo, quindi la Pixar ha deciso di introdurre questa funzionalità nel suo flusso di lavoro. Il risultato è Descrizione scena universale o USD. Questa interfaccia collaborativa consente a molti artisti Pixar di lavorare sulla stessa scena o modello, ma su livelli diversi, senza intralciarsi a vicenda.
Dimostrazione Presto alla conferenza GTC di NVIDIA
Gestendo ogni aspetto della scena individualmente (lo sfondo, il rigging, l'ombreggiatura e altro ancora) un animatore può lavorare in una scena mentre un artista sta ritoccando l'aspetto dei personaggi, e tali cambiamenti si rifletteranno nei rendering in tutto il asse. Invece dei fotogrammi, le scene sono descritte in termini di livelli e riferimenti, un approccio molto più modulare rispetto alla modellazione 3D tradizionale.
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L'USD è stato utilizzato per la prima volta presso la Pixar nella produzione del prossimo film Alla ricerca di Dory ed è diventato rapidamente parte integrante del flusso di lavoro. Il suo successo non si è limitato alla Pixar e programmi come Maya e Katana stanno già integrando USD. Le risorse di questi programmi possono essere spostate e copiate liberamente, ma non è tutto.
Van Gelden ha mostrato come Pixar stia portando l'USD un ulteriore passo avanti con un nuovo programma chiamato USDView. È pensato per il debug rapido e lo staging generale, ma anche questo sta diventando sempre più sofisticato. In una demo, USDView ha aperto in pochi secondi una breve scena con 52 milioni di poligoni di Alla ricerca di Dory su una workstation mobile.
In effetti, Van Gelden lo ha fatto più volte proprio per sottolineare quanto sia scattante il software. Non è nemmeno solo una rapida anteprima. È disponibile una serie limitata di controlli per la riproduzione e il movimento della telecamera, ma è un ottimo modo per gli artisti di farsi un'idea del blocco o della messa in scena di una scena senza doverla avviare in Presto.
USD, con USDView integrato, verrà lanciato come software open source quest'estate. Inizialmente sarà disponibile per Linux, ma la Pixar spera di rilasciarlo successivamente per Windows e Mac OS X.
Moltiplicazione dei poligoni
Uno dei metodi principali per perfezionare i modelli 3D è la suddivisione. Suddividendo e ridefinendo continuamente i poligoni, la complessità del rendering aumenta, ma anche la precisione e il livello di dettaglio. Nei videogiochi, c'è un limite al limite a cui può arrivare la suddivisione prima che influisca negativamente sulle prestazioni. Nei film della Pixar, però, il cielo è il limite.
Per offrire un esempio di quanto lontano potrebbe arrivare la suddivisione, Jeremias ha mostrato un esempio di una semplice mesh a 48 poligoni. L'immagine successiva mostrava il poligono dopo un ciclo di suddivisione, con un aspetto molto più pulito e con 384 poligoni. Dopo un altro giro, la forma si era completamente levigata, ma il costo era una mesh con oltre 1,5 milioni di poligoni. Jeremias ha notato che queste suddivisioni sono più evidenti nei punti di contatto tra due modelli e soprattutto sulla punta delle dita di un personaggio.
Pixar fa così tanto affidamento sulla suddivisione che l'azienda ha costruito il proprio motore di suddivisione, OpenSubDiv. Si basa sulle librerie RenderMan originali della Pixar, ma presenta un'API molto più ampia. È progettato pensando anche all'USD, per una facile integrazione nel flusso di lavoro.
Evocare l'Idra
Se vuoi vedere come si sommano questi elementi senza dover eseguire il rendering della scena finale, Hydra è la risposta. È il motore di rendering in tempo reale della Pixar, costruito su OpenGL 4.4. È importante sottolineare che è stato creato appositamente per la produzione di lungometraggi ed è progettato per la velocità.
Le texture erano nitide, l'animazione era pulita e i riflessi erano accurati e realistici.
Non è una soluzione definitiva per il rendering finale, ma può aiutare a riunirne molti effetti e dettagli per una rappresentazione più accurata di come apparirà una scena rispetto a USDView fornire. Supporta inoltre funzionalità come curve tassellate hardware, evidenziazione e gestione delle istanze hardware.
Anche altre società di effetti e media hanno lavorato con Pixar per integrare Hydra nel loro flusso di lavoro. Industrial Light and Magic, la società di effetti speciali dietro i film di Star Wars, ha creato una versione ibrida del suo software basata sulla tecnologia Pixar. Nel caso del Millennium Falcon, ciò significa 14.500 mesh e 140 texture a 8K ciascuna: un'impresa non da poco, anche per workstation estreme.
Tuttavia, non si tratta solo di creare modelli e di animarli. Una parte importante della creazione dell'atmosfera e della rifinitura di un film coinvolge effetti di post-elaborazione. Gli artisti e gli sviluppatori della Pixar desideravano un processo altrettanto intuitivo e ottimizzato per l'aggiunta e la gestione degli effetti.
E ce ne sono parecchi da gestire. Cowles ha mostrato un elenco di effetti di post-elaborazione che non sarebbero fuori posto nelle impostazioni grafiche di Crysis. Ciò include occlusione ambientale, profondità di campo, ombre morbide, motion blur, una manciata di effetti di luce e maschere e filtri in una varietà di gusti. Quando guardi da vicino il rendering di una scena subacquea con Dory e Nemo, l'impatto finale di questi extra si somma rapidamente.
Tempo reale, uno sviluppo recente
Oggi, gran parte dell’articolazione, dell’animazione, degli effetti e della suddivisione della Pixar avvengono in tempo reale. Non è sempre stato così. Van Gelder lo ha dimostrato disattivando le funzionalità che ora è possibile visualizzare in anteprima istantaneamente utilizzando il moderno set di strumenti. Le ombre erano scomparse, i dettagli principali come pupille e segni erano scomparsi e tutto, tranne il blocco dei colori più elementare, era scomparso.
Quell’esempio ha fatto capire l’enorme portata di ogni scena di questi film. La complessità di una piccola scena supera di gran lunga anche i videogiochi più avanzati e il profitto è immenso.
Nonostante tutto quell'hardware impressionante e il software appositamente creato, alcuni dei frame più complessi di Alla ricerca di Dory hanno richiesto più di 600 ore per essere completati. È un costo che aziende come Pixar devono considerare nel budget di un film, ma il software interno creato appositamente aiuta a semplificare le aree importanti.
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