เฟรมที่ซับซ้อนที่สุดใน Finding Dory ใช้เวลามากกว่า 600 ชั่วโมงในการเรนเดอร์
ทีมงานที่ Pixar ไม่เพียงแต่ลงสีและสร้างภาพเคลื่อนไหวเท่านั้น แต่ฝ่ายเทคโนโลยีก็ค้นหาวิธีใหม่ๆ เพื่อปรับปรุงงานที่คนอื่นทำอยู่ตลอดเวลา สิ่งนี้นำไปสู่ Presto ซึ่งเป็นโปรแกรมที่สร้างขึ้นสำหรับ Pixar โดยความร่วมมือกับ Maya รวมถึงคลังเครื่องมือการเรนเดอร์และการสร้างแบบจำลองแบบเรียลไทม์
ข้อเสนอที่เกี่ยวข้อง:สตรีมภาพยนตร์ Pixar ที่คุณชื่นชอบบน Amazon Video ทันที
ในการประชุมเทคโนโลยี GPU ของ Nvidia พนักงาน Pixar สามคน ได้แก่ Pol Jeremias วิศวกรซอฟต์แวร์กราฟิก, Jeremy Cowles วิศวกรซอฟต์แวร์ชั้นนำ และซอฟต์แวร์ วิศวกร Dirk Van Gelder — อธิบายว่าการสร้างภาพยนตร์นำไปสู่การสร้างซอฟต์แวร์ได้อย่างไร โดยมีการปรากฏตัวจากตัวละครโปรดของ Pixar บ้าง วัด.
ความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร
ดังที่คุณคงจินตนาการได้ แอนิเมชัน 3 มิติที่ล้ำสมัยของพิกซาร์ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ที่น่าประทับใจ ความท้าทายอย่างหนึ่งสำหรับพิกซาร์โดยเฉพาะก็คือเครื่องจักรส่วนใหญ่สร้างมาเพื่อความรวดเร็ว ไม่ใช่ความสวยงาม นั่นเป็นเหตุผลที่บริษัทสร้างระบบของตัวเองที่สร้างขึ้นสำหรับการสร้างภาพยนตร์โดยเฉพาะ
เครื่องมาตรฐานที่ Pixar ใช้พลังงานจากโปรเซสเซอร์ Intel 16-core ความเร็ว 2.3GHz พร้อมหน่วยความจำขนาด 64GB แกะและ NVIDIA Quadro M6000 ขนาด 12GB หากทีมต้องการพลังเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย ก็มีการกำหนดค่า CPU แบบคู่พร้อมชิป 16-core สองตัว, M6000 หนึ่งคู่ และ RAM ขนาด 128GB
และแม้กระทั่งเครื่องจักรเหล่านั้นก็ยังถูกผลักดันจนถึงขีดจำกัดในระหว่างวันทำงาน มีรูปสามเหลี่ยมมากกว่า 100 พันล้านรูปในช็อตเล็กๆ มากกว่าแม้แต่รูปที่เร็วที่สุดด้วยซ้ำ เดสก์ท็อปสำหรับเล่นเกม สามารถจัดการได้ Mater จาก Cars ประกอบด้วยตาข่ายมากกว่า 800 เส้น และตาข่ายเกือบทั้งหมดมีรูปร่างผิดปกติไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง นอกจากนี้ ฝูงปลาใน Finding Nemo หรือฝูงหุ่นยนต์ใน Wall-E และความจำเป็นในการพัฒนาซอฟต์แวร์ภายในองค์กรก็ยิ่งกดดันมากขึ้นเท่านั้น
เพรสโต
หัวใจสำคัญของชุดซอฟต์แวร์ของ Pixar คือ Presto ที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะ ซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองที่สร้างขึ้นด้วยความร่วมมือกับ Maya มีหน้าที่รับผิดชอบทุกอย่างตั้งแต่เลย์เอาต์ของฉาก แอนิเมชั่น ไปจนถึงเสื้อผ้า หรือแม้แต่การจำลองฟิสิกส์และสภาพแวดล้อม พิกซาร์ไม่ได้อวดสิ่งนี้ในที่สาธารณะบ่อยนัก โชคดีที่ในระหว่างการนำเสนอที่ GTC เราได้รับชมการสาธิตสด
การเคลื่อนไหว แอนิเมชั่น เอฟเฟ็กต์ และการแบ่งส่วนต่างๆ ของพิกซาร์เกิดขึ้นแบบเรียลไทม์
อินเทอร์เฟซของ Presto อาจดูคุ้นเคยสำหรับทุกคนที่เคยใช้เวลาในแอปพลิเคชันการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ เช่น Maya หรือ 3DSMax แต่มีขั้นตอนการทำงาน นวัตกรรมที่ช่วยให้ศิลปินในส่วนต่างๆ ของกระบวนการมีสมาธิกับงานของตน และไม่ต้องจัดการกับสิ่งที่ไม่จำเป็น ข้อมูล.
ในเวลาเดียวกัน นักสร้างแอนิเมชันและผู้ดูแลสามารถค้นหาข้อมูลจำนวนมากมายที่เกี่ยวข้องกับบทบาทเฉพาะของพวกเขา และวิธีการต่างๆ มากมายในการเชื่อมโยงส่วนต่างๆ ของ Mesh โมเดลตัวละครไม่ใช่แค่ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเท่านั้น การจับเท้าของวู้ดดี้แล้วขยับขึ้นและลงยังเป็นข้อต่ออื่นๆ ของเขาและโครงสร้างในพื้นที่โดยรอบ
ในฐานะแฟนพิกซ่าร์มายาวนาน ฉันไม่สามารถชี้ให้เห็นสิ่งแปลกปลอมหรือกราฟิกที่แปลกประหลาดใดๆ ในการสาธิตสดได้ทันที ช่วยให้เป็นเพียงวู้ดดี้และบัซบนพื้นหลังสีเทา แต่พื้นผิวก็คมชัด แอนิเมชั่นก็สะอาด และการสะท้อนก็แม่นยำและสมจริง แม้แต่ภาพระยะใกล้ที่เน้นไปที่ตราของวู้ดดี้ก็ดูตรงไปตรงมา และทุกอย่างเกิดขึ้นแบบเรียลไทม์
การใช้พลังการทำงานร่วมกัน
ข้อจำกัดในช่วงแรกๆ ประการหนึ่งของ Presto คือการไม่สามารถทำงานร่วมกับการทำงานร่วมกันได้ ดังนั้น Pixar จึงตั้งใจที่จะนำฟังก์ชันนี้มาใช้ในขั้นตอนการทำงาน ผลลัพธ์คือ Universal Scene Description หรือ USD อินเทอร์เฟซการทำงานร่วมกันนี้ช่วยให้ศิลปินของพิกซาร์หลายคนทำงานในฉากหรือโมเดลเดียวกัน แต่ในเลเยอร์ที่แตกต่างกัน โดยไม่ต้องเหยียบเท้ากัน
การสาธิต Presto ในการประชุม GTC ของ NVIDIA
ด้วยการจัดการแต่ละแง่มุมของฉากแยกกัน ไม่ว่าจะเป็นพื้นหลัง การจัดวาง การแรเงา และอื่นๆ อีกมากมาย นักสร้างแอนิเมชันสามารถทำงานได้ ในฉากขณะที่ศิลปินกำลังปรับแต่งลุคของตัวละคร และการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นจะสะท้อนให้เห็นในการเรนเดอร์ทั่วทั้งภาพ กระดาน. แทนที่จะใช้เฟรม ฉากต่างๆ จะถูกอธิบายในแง่ของเลเยอร์และการอ้างอิง ซึ่งเป็นแนวทางแบบโมดูลาร์ที่มากกว่ามากสำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบดั้งเดิม
ข้อเสนอที่เกี่ยวข้อง:ลำธาร มหาวิทยาลัยมอนสเตอร์ บนวิดีโอ Amazon ทันที
USD ถูกนำไปใช้ครั้งแรกที่ Pixar ในการผลิตภาพยนตร์เรื่อง Finding Dory ที่กำลังจะเข้าฉาย และกลายเป็นส่วนสำคัญของขั้นตอนการทำงานอย่างรวดเร็ว ความสำเร็จไม่ได้จำกัดอยู่แค่ที่ Pixar และโปรแกรมอย่าง Maya และ Katana ก็ได้รวม USD ไว้แล้ว เนื้อหาในโปรแกรมเหล่านี้สามารถย้ายและคัดลอกได้อย่างอิสระ แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมดที่มีในเรื่องนี้
Van Gelden แสดงให้เห็นว่า Pixar พัฒนา USD ไปอีกขั้นด้วยโปรแกรมใหม่ที่เรียกว่า USDView ได้อย่างไร มันมีไว้สำหรับการดีบักอย่างรวดเร็วและการจัดเตรียมทั่วไป แต่ถึงแม้จะมีความซับซ้อนมากขึ้นก็ตาม ในการสาธิต USDView เปิดฉากสั้นที่มีรูปหลายเหลี่ยม 52 ล้านรูปจาก Finding Dory ในเวลาเพียงไม่กี่วินาทีบนเวิร์กสเตชันเคลื่อนที่
ในความเป็นจริง Van Gelden ทำหลายครั้งเพื่อเน้นย้ำว่าซอฟต์แวร์มีความรวดเร็วเพียงใด มันไม่ใช่แค่การแสดงตัวอย่างสั้นๆ เช่นกัน มีชุดควบคุมที่จำกัดสำหรับการเล่นและการเคลื่อนไหวของกล้อง แต่เป็นวิธีที่ดีเยี่ยมสำหรับศิลปินในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการบล็อกหรือการจัดฉากของฉากโดยไม่จำเป็นต้องเปิดใน Presto
USD ซึ่งมี USDView ในตัวจะเปิดตัวเป็นซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สในฤดูร้อนนี้ ในตอนแรกจะพร้อมใช้งานสำหรับ Linux แต่ Pixar หวังที่จะเผยแพร่สำหรับ Windows และ Mac OS X ในภายหลัง
การคูณรูปหลายเหลี่ยม
หนึ่งในวิธีการหลักในการปรับแต่งโมเดล 3 มิติคือการแบ่งส่วน การทำลายและกำหนดรูปหลายเหลี่ยมใหม่อย่างต่อเนื่อง ความซับซ้อนของการเรนเดอร์ก็เพิ่มขึ้น แต่ความแม่นยำและระดับของรายละเอียดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ในวิดีโอเกม มีการจำกัดขอบเขตการแบ่งย่อยก่อนที่จะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพ ในภาพยนตร์ของพิกซาร์ ท้องฟ้ามีขีดจำกัด
เพื่อเสนอตัวอย่างว่าการแบ่งเขตสามารถไปได้ไกลแค่ไหน Jeremias ได้แสดงตัวอย่างตาข่าย 48 รูปหลายเหลี่ยมแบบธรรมดา ภาพถัดไปแสดงรูปหลายเหลี่ยมหลังจากแบ่งเขตแต่ละรอบ ดูสะอาดตากว่ามาก และมีรูปหลายเหลี่ยม 384 รูป หลังจากผ่านไปอีกหนึ่งรอบ รูปร่างก็เรียบออกอย่างสมบูรณ์ แต่ราคาอยู่ที่ตาข่ายที่มีรูปหลายเหลี่ยมมากกว่า 1.5 ล้านรูป เจเรเมียสตั้งข้อสังเกตว่าเขตการปกครองเหล่านี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนที่สุดที่จุดติดต่อระหว่างสองโมเดล และโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนปลายนิ้วของตัวละคร
พิกซาร์อาศัยแผนกย่อยมากจนบริษัทสร้างกลไกการแบ่งย่อยของตัวเอง OpenSubDiv มันอิงจากไลบรารี RenderMan ดั้งเดิมของ Pixar แต่มี API ที่กว้างกว่ามาก ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึง USD เช่นกัน เพื่อให้รวมเข้ากับขั้นตอนการทำงานได้ง่าย
อัญเชิญไฮดรา
หากคุณต้องการดูว่าองค์ประกอบเหล่านั้นรวมกันอย่างไรโดยไม่ต้องเรนเดอร์ฉากสุดท้าย ไฮดร้าคือคำตอบ มันเป็นกลไกการเรนเดอร์แบบเรียลไทม์ของ Pixar ซึ่งสร้างขึ้นจาก OpenGL 4.4 ที่สำคัญ มันถูกสร้างขึ้นมาเพื่อการผลิตภาพยนตร์ขนาดยาวโดยเฉพาะ และถูกสร้างขึ้นเพื่อความรวดเร็ว
พื้นผิวมีความคมชัด แอนิเมชั่นสะอาดตา และการสะท้อนมีความแม่นยำและสมจริง
นี่ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาแบบ end-all be-all สำหรับการเรนเดอร์ขั้นสุดท้าย แต่ก็สามารถช่วยรวบรวมหลายๆ อย่างมารวมกันได้ เอฟเฟ็กต์และรายละเอียดเพื่อการนำเสนอที่แม่นยำยิ่งขึ้นว่าฉากจะเป็นอย่างไรมากกว่าที่ USDView สามารถทำได้ จัดเตรียม. นอกจากนี้ยังรองรับคุณสมบัติต่างๆ เช่น เส้นโค้งเทสเซลล์ด้วยฮาร์ดแวร์ การไฮไลต์ และการจัดการอินสแตนซ์ของฮาร์ดแวร์
แม้แต่บริษัทเอฟเฟกต์และสื่ออื่นๆ ก็ยังทำงานร่วมกับ Pixar เพื่อรวม Hydra เข้ากับขั้นตอนการทำงานของพวกเขา Industrial Light and Magic บริษัทสเปเชียลเอฟเฟ็กต์ที่อยู่เบื้องหลังภาพยนตร์ Star Wars ได้สร้างซอฟต์แวร์เวอร์ชันไฮบริดที่สร้างขึ้นจากเทคโนโลยีของพิกซาร์ ในกรณีของ Millennium Falcon นั่นหมายถึง 14,500 mesh และ 140 textures ที่ 8K ในแต่ละอัน — ถือเป็นความสำเร็จเล็กๆ น้อยๆ แม้แต่สำหรับเวิร์คสเตชั่นที่หนักหน่วงก็ตาม
อย่างไรก็ตาม มันไม่ใช่แค่การสร้างแบบจำลองและสร้างภาพเคลื่อนไหวเท่านั้น ส่วนสำคัญในการกำหนดอารมณ์และการขัดเกลาภาพยนตร์เกี่ยวข้องกับเอฟเฟกต์หลังการประมวลผล ศิลปินและนักพัฒนาที่ Pixar ต้องการกระบวนการเพิ่มและจัดการเอฟเฟ็กต์ที่ใช้งานง่ายและคล่องตัวพอๆ กัน
และยังมีอีกไม่น้อยที่ต้องจัดการ Cowles แสดงรายการเอฟเฟกต์หลังการประมวลผลที่ไม่อยู่ในการตั้งค่ากราฟิกของ Crysis นั่นรวมถึงการบดบังแสงโดยรอบ ระยะชัดลึก เงาที่นุ่มนวล ภาพเบลอจากการเคลื่อนไหว เอฟเฟกต์แสงจำนวนหนึ่ง และมาสก์และฟิลเตอร์ในหลากหลายรสชาติ เมื่อคุณดูการเรนเดอร์ฉากใต้น้ำกับดอรี่และนีโมอย่างใกล้ชิด ผลกระทบขั้นสุดท้ายของสิ่งพิเศษเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
เรียลไทม์ การพัฒนาล่าสุด
ทุกวันนี้ การเปล่งเสียง แอนิเมชัน เอฟเฟกต์ และการแบ่งส่วนต่างๆ ของพิกซาร์เกิดขึ้นแบบเรียลไทม์ นั่นไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป Van Gelder แสดงสิ่งนี้โดยการปิดฟีเจอร์ที่ขณะนี้สามารถดูตัวอย่างได้ทันทีโดยใช้ชุดเครื่องมือสมัยใหม่ เงาหายไป รายละเอียดหลักๆ เช่น รูม่านตาและเครื่องหมายต่างๆ หายไป และทั้งหมดยกเว้นสีพื้นฐานที่สุดก็หายไป
ตัวอย่างดังกล่าวทำให้ผู้ชมต้องตะลึงกับฉากแต่ละฉากในภาพยนตร์เหล่านี้ ความซับซ้อนของฉากเล็กๆ นั้นมีมากกว่าวิดีโอเกมขั้นสูงสุดมาก และผลตอบแทนก็มหาศาล
แม้ว่าจะมีฮาร์ดแวร์ที่น่าประทับใจและซอฟต์แวร์ที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะ แต่เฟรมที่ซับซ้อนที่สุดบางเฟรมใน Finding Dory ก็ใช้เวลามากกว่า 600 ชั่วโมงจึงจะเสร็จสิ้น เป็นค่าใช้จ่ายที่บริษัทอย่าง Pixar ต้องพิจารณาในงบประมาณสำหรับภาพยนตร์ แต่ซอฟต์แวร์ที่สร้างขึ้นภายในองค์กรโดยเฉพาะจะช่วยปรับปรุงพื้นที่ที่สำคัญให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น
คำแนะนำของบรรณาธิการ
- GPU RTX 4090 ที่หายากเป็นพิเศษสามตัวถูกซ่อนอยู่ใน Cyberpunk 2077
- Nvidia GTC 2022: RTX 4090, DLSS 3 และทุกอย่างที่ประกาศ
- Nvidia GPUs ครองยอดขายของ Newegg แม้ว่าราคาจะสูงกว่าก็ตาม
- Nvidia ใช้ ARM ในโปรเซสเซอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Grace ใหม่
- บทสัมภาษณ์: ผู้กำกับของ Pixar's Soul สร้างสรรค์ชีวิตหลังความตายได้อย่างมีศิลปะได้อย่างไร
