Nowości

Ostatni władca wiatru

 
 

Industrial Light & Magic (ILM) to należąca do Lucasfilm Ltd. firma zaspokajająca cyfrowe potrzeby branży rozrywkowej. Od 1975 roku oferuje ona niezwykłe usługi z zakresu post-produkcji i efektów specjalnych. Niezrównana maestria ILM w takich technikach, jak tworzenie modeli, malowanie tła, komputerowe generowanie obrazów, animacja cyfrowa i różnorodne powiązane procesy wymagane przy produkcji efektów wizualnych, znalazła swoje zastosowanie w filmach, reklamach, zwiastunach, teledyskach i projektach specjalnych. Dla potrzeb produkcji cyfrowego obrazu opracowano przełomowe oprogramowanie, które zostało w dużym stopniu udostępnione całej branży i zaadaptowane przez inne firmy i producentów aplikacji. Studio ILM regularnie konsultuje się z niektórymi spośród najbardziej cenionych twórców filmowych w sprawie testów modeli koncepcyjnych i zostało uhonorowane piętnastoma Oskarami w kategorii najlepszych efektów wizualnych, a także otrzymało dwadzieścia trzy nagrody za osiągnięcia techniczne od Amerykańskiej Akademii Sztuki i Wiedzy Filmowej.

WYZWANIE
The Last Airbender
Obejrzyj oficjalny zwiastun

Najnowszym projektem ILM było stworzenie 485 ujęć efektów wizualnych dla filmu wytwórni Paramount Pictures pod tytułem „Ostatni władca wiatru” („Last Airbender”) – najnowszego dzieła reżysera M. Night Shyamalana, które weszło na ekrany w lipcu 2010. Film ten zawiera spektakularne sekwencje, w których postacie obdarzone mocą władania nad żywiołami – ogniem, powietrzem, wodą i ziemią – używają ich w charakterze broni w walce. Gigantyczne kule ognia, ściany wyrastające z ziemi, bicze wodne i potężne podmuchy powietrza to tylko niektóre z cyfrowych symulacji stworzonych przez ILM.

Ogień i symulacje cieczy takich jak woda są zazwyczaj bardzo skomplikowane do stworzenia i wymagają praktycznej znajomości tematu ze strony artysty lub nadzorcy technicznych efektów wizualnych, która to osoba będzie obeznana z algorytmami i wszystkimi tymi drobnymi szczegółami na temat tego, jak funkcjonują mechanizmy modelowania zachowania się cieczy. Tradycyjne, oparte na CPU farmy renderujące czynią proces iteracji efektów wizualnych ponadto ekstremalnie czasochłonnym, ograniczając w ten sposób kreatywność w ograniczonej czasowo rzeczywistości produkcji filmowej.

Mistrzowie w dziedzinie efektów specjalnych z firmy ILM pragnęli elastyczności, która umożliwiłaby im tworzenie symulacji efektów wizualnych dla filmu „Ostatni władca wiatru” zarówno łatwo, jak i w krótszym czasie, dzięki czemu mogliby w ramach wyznaczonego czasu produkcji wykonać i przedstawić reżyserowi więcej iteracji do wyboru.

ROZWIĄZANIE
The Last Airbender
Ilustracja za zgodą: Paramount Pictures Corporation

Aby stworzyć pożądany, wydajniejszy tok pracy i móc szybciej wykonywać iteracje różnych sekwencji dla potrzeb filmu „Ostatni władca wiatru”, firma ILM stworzyła autorskie narzędzie o nazwie Plume. Plume jest zarazem systemem symulacji cieczy, jak i opartym na GPU rendererem, który skonstruowano z wykorzystaniem architektury obliczeń równoległych NVIDIA CUDA™. Studio ILM uzyskało za pomocą Plume ogromny wzrost wydajności, poprzez wykonywanie renderingu symulacji na opartej na GPU farmie renderującej złożonej z 12 komputerów napędzanych przez profesjonalne karty graficzne NVIDIA Quadro FX 5800.

Stworzone przez ILM i oparte na NVIDIA CUDA oprogramowanie Plume umożliwiło renderowanie finalnej wersji symulacji na jednostkach GPU NVIDIA Quadro. Chociaż narzędzie Plume zostało oryginalnie zaprojektowane tylko pod kątem renderingu symulacji cieczy, okazało się na tyle elastyczne, by wspomóc tworzenie generowanych komputerowo – dynamiki ruchów powietrza, unoszącej się nad oceanem mgły i dymu; było także pomocne w sterowaniu kłębiącymi się chmurami. Jedna z bardziej wymagających scen filmu „Ostatni władca wiatru” ukazuje jego głównego bohatera Aanga (granego przez Noaha Ringera) odpierającego zalewające go strumienie ognia za pomocą bojowych podmuchów powietrza, które odpychają zarówno płomienie, jak i drobinki piasku. Demonstruje ona dwie realizowane przez Plume symulacje precyzyjnie kierowanych strumieni powietrza i ognia, które wzajemnie oddziałują na siebie.

Studio ILM zdecydowało się napisać swój akcelerowany na GPU moduł programowy, który odpowiada za rozwiązywanie skomplikowanych równań opisujących zachowanie się cieczy (fluid solver), używając do tego NVIDIA CUDA zamiast Open GL, ponieważ uprościło to proces jego produkcji. „Kodować przy użyciu CUDA jest ekstremalnie łatwo. Stworzenie Plume wymagało w gruncie rzeczy zbudowania przez nas maszyny wirtualnej do wykonywania własnych wyrażeń. Nie jest to trywialne zadanie, a pisanie kodu w CUDA pozwoliło nam pracować szybko, elastycznie i wymagało mniejszej liczby linii kodu, niż zabrałoby to w Open GL,” powiedział Olivier Maury, inżynier do spraw badań i rozwoju w ILM.

W podstawowym zestawie narzędzi używanym przez ILM w pracy nad „Ostatnim władcą wiatrów” znalazło się oprogramowanie mental ray i Renderman studia Pixar, oprogramowanie do animacji Autodesk Maya, oprogramowanie do kompozycji Nuke firmy The Foundry i autorskie narzędzia Zeno oraz Saber do tworzenia grafiki komputerowej i efektów specjalnych.

EFEKT
The Last Airbender
Ilustracja za zgodą: Paramount Pictures Corporation

Studio ILM nie tylko potrafiło osiągnąć postawione sobie cele szybszego i prostszego tworzenia bardziej złożonych efektów wizualnych, co miało miejsce w przypadku „Ostatniego władcy wiatru”, ale także odkryło nowe możliwości odnośnie przyszłych sposobów wykorzystania mocy NVIDIA CUDA i profesjonalnych jednostek GPU Quadro w swoich tokach produkcyjnych.

„Ze względu na to, że oprogramowanie Plume jest akcelerowane przez jednostki GPU NVIDIA, zapewnia ono wysoką interaktywność obsługi i jest narzędziem, które pozwala w większym stopniu polegać na wrażliwości artystów niż na ich wiedzy technicznej. Możesz pracować nad szczegółami symulacji bez znajomości zasad działania wykorzystywanych algorytmów oraz wszystkich tych szczegółów związanych z funkcjonowaniem silników symulacji płynów” wyjaśnił Craig Hammack, zastępca kierownika działu efektów specjalnych w ILM.

„Tak jak ze wszystkim w dziedzinie efektów wizualnych klasy high-end, iteracja ma zasadnicze znaczenie” dodał Maury. „Dla artysty decydujące jest, by rozgryzł on zasady rządzące sceną i jest to cenne dla przekazywania interpretacji wizji reżyserskiej. Pracując w ramach środowiska opartego na jednostkach GPU NVIDIA, mieliśmy możliwość tworzenia w ciągu jednego dnia do ośmiu iteracji złożonych symulacji ognia, pyłu i powietrza. Ma to ogromne znaczenie i reprezentuje 10-15 razy wyższą wydajność w porównaniu do symulacji wykonywanych na CPU, które wymagałyby renderowania w nocy — z szybkością około jednej iteracji na dobę.”

Hammack komentował dalej „Stworzenie wiarygodnie wyglądającego, realistycznego ognia to jedno z największych wyzwań, jeśli chodzi o komputerowo generowaną grafikę. Silnik symulacji cieczy oparty na GPU stanowił dla mnie najbardziej istotny postęp techniczny, jaki dokonał się w naszym toku produkcyjnym związanym z pracami nad filmem „Ostatni władca wiatru”. Na początku panował pewien niepokój związany z tworzeniem tak dużej ilości fotorealistycznego, komputerowo generowanego ognia jako takiego, nie wspominając już o ogniu kontrolowanym przez postacie. Oprogramowanie Plume oznaczało wielki postęp z tego względu, że umożliwiło artystom wykonywanie iteracji na tyle szybko, by mogli oni myśleć o ujęciach bardziej kreatywnie, niż technicznie.”

„Dostęp do architektury CUDA i jednostek GPU NVIDIA całkowicie odmienił nasze podejście do problemów związanych z tworzeniem złożonych efektów specjalnych. Przewidujemy jeszcze szersze stosowanie CUDA, aby wykorzystać w przyszłości oszczędność czasu, jakąś oferuje angażowanie do pracy rdzeni GPU” podsumował Maury.

Studio ILM planuje rozszerzyć potoki produkcyjne dotyczące projektów realizowanych w przyszłości o dodatkowe narzędzia oparte na architekturze NVIDIA CUDA i nieprzerwanie bada nowe sposoby wykorzystania akcelerowanego przez GPU Quadro renderingu w ramach swoich toków pracy nad efektami wizualnymi.



 
 
 
 
FacebookTwitterGoogle+Nasza KlasaLinkedIn