Het renderen van enkele van de meest complexe frames in Finding Dory duurde meer dan 600 uur.
Het team van Pixar kleurt en animeert echter niet alleen, en de technische kant is voortdurend op zoek naar nieuwe manieren om het werk van anderen te verbeteren. Dat heeft geleid tot Presto, een programma dat in samenwerking met Maya voor Pixar is gebouwd, evenals een bibliotheek met realtime rendering- en modelleringstools.
Gerelateerde aanbieding:Stream nu uw favoriete Pixar-films op Amazon Video
Op de GPU Technology-conferentie van Nvidia drie Pixar-werknemers: grafische software-ingenieur Pol Jeremias, hoofdsoftware-ingenieur Jeremy Cowles en software ingenieur Dirk Van Gelder - legde uit hoe het maken van films leidde tot het maken van software, met enkele optredens van favoriete Pixar-personages voorgoed meeteenheid.
Een unieke uitdaging
Zoals je je misschien kunt voorstellen, vereist de geavanceerde 3D-animatie van Pixar indrukwekkende hardware. Een deel van de uitdaging die specifiek is voor Pixar is dat de meeste machines zijn gebouwd voor snelheid en niet voor schoonheid. Daarom bouwde het bedrijf zijn eigen systemen, speciaal gebouwd voor het maken van films.
De standaardmachine bij Pixar wordt aangedreven door een 2,3 GHz, 16-core Intel-processor met 64 GB aan opslagruimte RAMen een Nvidia Quadro M6000 van 12 GB. Als het team wat meer pit nodig heeft, is er een dual-CPU-configuratie met twee van de 16-core chips, een paar M6000's en 128 GB RAM.
En zelfs die machines worden tijdens een actieve werkdag tot het uiterste gedreven. Er zijn meer dan 100 miljard driehoeken in een klein shot, meer dan zelfs de snelste gaming-desktop kon omgaan. Mater, van Cars, bestaat uit meer dan 800 mazen, en bijna allemaal zijn ze op de een of andere manier vervormd. Voeg daarbij de scholen vissen in Finding Nemo, of de zwermen robots in Wall-E, en de noodzaak om zelf software te ontwikkelen wordt alleen maar urgenter.
Presto
De kern van het softwarepakket van Pixar wordt gevormd door het teruggetrokken, gepatenteerde Presto. De modelleringssoftware, gebouwd in samenwerking met Maya, is verantwoordelijk voor alles, van scène-indeling tot animatie, tot rigging, tot zelfs het simuleren van fysica en omgevingen. Pixar laat het niet vaak in het openbaar zien. Gelukkig werden we tijdens de presentatie bij GTC getrakteerd op een live demo.
Veel van de articulatie, animatie, effecten en onderverdelingen van Pixar gebeuren in realtime.
De interface van Presto ziet er misschien bekend uit voor iedereen die tijd heeft doorgebracht in 3D-modelleringstoepassingen zoals Maya of 3DSMax, maar het heeft een workflow innovaties die kunstenaars in verschillende delen van het proces helpen gefocust te blijven op hun werk, en niet te maken krijgen met onnodige zaken informatie.
Tegelijkertijd kunnen animators en riggers een uitgebreide hoeveelheid gegevens vinden die relevant zijn voor hun specifieke rol, en meerdere methoden om delen van de mesh te articuleren. De modellen voor personages zijn niet alleen individuele stukken. Door Woody's voet vast te pakken en deze op en neer te bewegen, worden ook zijn andere gewrichten en de stof in de omliggende gebieden gearticuleerd.
Als een oude Pixar-fan kon ik niet meteen artefacten of grafische eigenaardigheden in de live demo aanwijzen. Het helpt dat het alleen Woody en Buzz waren op een grijze achtergrond, maar de texturen waren scherp, de animatie was helder en de reflecties waren nauwkeurig en realistisch. Zelfs een close-up gericht op Woody’s badge zag er perfect uit. En het gebeurde allemaal in realtime.
Het benutten van gezamenlijke kracht
Een van de eerste beperkingen van Presto was het onvermogen om samen te werken, dus besloot Pixar de functionaliteit in zijn workflow te brengen. Het resultaat is Universal Scene Description, oftewel USD. Dankzij deze samenwerkingsinterface kunnen veel Pixar-artiesten aan dezelfde scène of hetzelfde model werken, maar op verschillende lagen, zonder op elkaars voeten te staan.
Presto-demonstratie op NVIDIA's GTC-conferentie
Door elk aspect van de scène afzonderlijk te beheren (de achtergrond, de uitrusting, de schaduw en meer) kan een animator werken op een scène terwijl een kunstenaar het uiterlijk van de personages aan het bijwerken is, en die veranderingen zullen worden weerspiegeld in renders over de hele wereld bord. In plaats van frames worden scènes beschreven in termen van lagen en referenties, een veel modulaire benadering van traditionele 3D-modellering.
Gerelateerde aanbieding:Stroom Monsters Universiteit nu op Amazon Video
USD werd voor het eerst ingezet bij Pixar bij de productie van de komende film Finding Dory en werd al snel een integraal onderdeel van de workflow. Het succes is niet beperkt gebleven tot Pixar, en programma's als Maya en Katana integreren al USD. Activa in deze programma's kunnen vrijelijk worden verplaatst en gekopieerd, maar dat is niet alles.
Van Gelden liet zien hoe Pixar USD een stap verder brengt met een nieuw programma genaamd USDView. Het is bedoeld voor snelle foutopsporing en algemene enscenering, maar zelfs dat wordt steeds geavanceerder. In een demo opende USDView in slechts enkele seconden een korte scène met 52 miljoen polygonen uit Finding Dory op een mobiel werkstation.
Van Gelden deed het zelfs meerdere keren om te benadrukken hoe snel de software is. Het is ook niet alleen een snelle preview. Er is een beperkt aantal bedieningselementen voor het afspelen en camerabewegingen, maar het is een geweldige manier voor artiesten om een idee te krijgen van het blokkeren of ensceneren van een scène zonder deze in Presto te hoeven starten.
USD, met ingebouwde USDView, wordt deze zomer gelanceerd als open-sourcesoftware. Het zal in eerste instantie beschikbaar zijn voor Linux, maar Pixar hoopt het later uit te brengen voor Windows en Mac OS X.
Veelhoeken vermenigvuldigen
Een van de belangrijkste methoden om 3D-modellen te verfijnen is onderverdeling. Door polygonen voortdurend af te breken en opnieuw te definiëren, neemt de complexiteit van de weergave toe, maar ook de nauwkeurigheid en het detailniveau. In videogames is er een limiet aan hoe ver onderverdeling kan gaan voordat dit de prestaties schaadt. In de films van Pixar is echter alles mogelijk.
Om een voorbeeld te geven van hoe ver onderverdeling zou kunnen gaan, liet Jeremias een voorbeeld zien van een eenvoudig gaas met 48 polygonen. De volgende afbeelding toonde de polygoon na een onderverdelingsronde, zag er veel schoner uit en bevatte 384 polygonen. Na nog een ronde was de vorm volledig gladgestreken, maar de kosten waren een mesh met meer dan 1,5 miljoen polygonen. Jeremias merkte op dat deze onderverdelingen het meest opvallend zijn op de contactpunten tussen twee modellen, en vooral op de vingertoppen van een personage.
Pixar vertrouwt zo sterk op onderverdeling dat het bedrijf zijn eigen onderverdelingsengine heeft gebouwd, OpenSubDiv. Het is gebaseerd op de originele RenderMan-bibliotheken van Pixar, maar beschikt over een veel bredere API. Het is ook ontworpen met USD in gedachten, voor eenvoudige integratie in de workflow.
Het oproepen van de Hydra
Als je wilt zien hoe die elementen optellen zonder een slotscène te hoeven weergeven, is Hydra het antwoord. Het is de realtime rendering-engine van Pixar, gebouwd bovenop OpenGL 4.4. Belangrijk is dat het speciaal is gebouwd voor de productie van speelfilms, en het is gebouwd voor snelheid.
Texturen waren scherp, animatie was helder en reflecties waren nauwkeurig en realistisch.
Het is geen allesomvattende oplossing voor de uiteindelijke weergave, maar het kan helpen veel samen te brengen effecten en details voor een nauwkeurigere weergave van hoe een scène eruit zal zien dan USDView kan voorzien. Het ondersteunt ook functies zoals hardware-mozaïekcurven, accentuering en beheer van hardware-instanties.
Zelfs andere effecten- en mediabedrijven hebben met Pixar samengewerkt om Hydra in hun workflow te integreren. Industrial Light and Magic, het special effects-bedrijf achter de Star Wars-films, heeft een hybride versie van zijn software gebouwd die is gebouwd rond de technologie van Pixar. In het geval van de Millennium Falcon betekent dat 14.500 meshes en 140 texturen van elk 8K – geen geringe prestatie, zelfs voor extreme werkstations.
Het gaat echter niet alleen om het maken van de modellen en het animeren ervan. Een groot deel van het bepalen van de sfeer en het polijsten van een film omvat nabewerkingseffecten. De artiesten en ontwikkelaars bij Pixar wilden een even intuïtief als gestroomlijnd proces voor het toevoegen en beheren van effecten.
En er zijn er nogal wat om te beheren. Cowles toonde een lijst met nabewerkingseffecten die niet zouden misstaan in de grafische instellingen van Crysis. Dat omvat omgevingsocclusie, scherptediepte, zachte schaduwen, bewegingsonscherpte, een handvol lichteffecten en maskers en filters in verschillende smaken. Als je goed kijkt naar een weergave van een onderwaterscène met Dory en Nemo, wordt de totale impact van deze extra's snel groter.
Realtime, een recente ontwikkeling
Tegenwoordig gebeuren veel van de articulatie, animatie, effecten en onderverdelingen van Pixar in realtime. Dat was niet altijd het geval. Van Gelder liet dit zien door de functies uit te schakelen die nu direct kunnen worden bekeken met behulp van de moderne toolset. Schaduwen waren verdwenen, belangrijke details zoals pupillen en markeringen verdwenen, en alles behalve de meest elementaire kleurblokken verdwenen.
Dat voorbeeld maakte de enorme omvang van elke scène in deze films duidelijk. De complexiteit van slechts een kleine scène is veel groter dan die van zelfs de meest geavanceerde videogames, en de uitbetaling is enorm.
Zelfs met al die indrukwekkende hardware en speciaal gebouwde software kostte het voltooien van enkele van de meest complexe frames in Finding Dory meer dan 600 uur. Het zijn kosten waarmee bedrijven als Pixar rekening moeten houden bij het budget voor een film, maar interne, speciaal gebouwde software helpt de belangrijke gebieden te stroomlijnen.
Aanbevelingen van de redactie
- Drie ultrazeldzame RTX 4090 GPU’s zijn verborgen in Cyberpunk 2077
- Nvidia GTC 2022: RTX 4090, DLSS 3 en al het andere aangekondigd
- Nvidia GPU's domineren de verkoop van Newegg, ondanks hogere prijzen
- Nvidia omarmt ARM op zijn nieuwe Grace-supercomputerprocessors
- Interview: Hoe de regisseurs van Pixar’s Soul het hiernamaals op kunstzinnige wijze animeerden
