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NVIDIA GPU令少年派栩栩如生
2013-01-30 16:23:41   编辑:sunshine   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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这是史上最让人充满力量的生存故事,来自印度本地治里的一位少年在一次船难之后,被困在太平洋的一条小船上与一只孟加拉虎为伴生存了227天。「少年派的奇幻漂流」(Life of Pi) 以精神为主题,讲述的是有关寻找自我以及面对失去、生命和生活的故事。该书由 Yann Martel 所著,于2001出版,现已赢得诸多奖项,其中包括同年获得的科幻小说曼布克奖 (Man Booker Prize for Fiction)、2003 年南非布克奖 (Boeke Prize) 以及2001 - 2003年的美国亚太文学奖 (Asian/Pacific American Award for Literature)。这部小说如此深受欢迎,因而它无疑注定要被搬上银幕。

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「少年派的奇幻漂流」讲述了一位印度少年与一只孟加拉虎被困于太平洋上一艘救生船的故事。

2003 年,其电影版权被收购以进行电影制作。虽然过去几年里该项目几经易手,从M. Night Shyamalan到Alfonso Cuarón导演,显然「少年派的奇幻漂流」不仅仅是一部电影。这个故事改编起来有难度,需要有眼力、能理解原著潜在主旨的编剧,同时也需要先进的电影制作技术来描绘出其史诗般叙事所要求的宏大规模和尺寸。

这不是随便什么人都能完成的任务,而是给奥斯卡获奖导演李安 (Ang Lee) 准备的任务。他闻名于世的大作包括「卧虎藏龙」、「绿巨人」以及「断背山」。借助他的眼界与才能,「少年派的奇幻漂流」从纸面中给抽离了出来,被赋予了生气与活力,拍摄取景方面还选取了世界上最具异域风情的一些地方,例如印度的本地治里和中国台湾的垦丁国家公园。

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奥斯卡获奖导演李安

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然而海洋场景在「少年派的奇幻漂流」的叙事中是最为至关重要的,呈现海洋场景是一大挑战:要如何拍摄一位少年被困于茫茫大海并且同船的还要有一只凶残的老虎呢? 再加上还要以立体3D的形式进行拍摄,可以确定会有很多创意和技术方面的难题。所幸的是,在好莱坞任何事情都有可能发生,全球视觉特效巨头Rhythm & Hues运用NVIDIA GPU解决方案直面这一难题。

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NVIDIA的旗舰28纳米 Kepler GK110 GPU, 运用于全新的Quadro K5000显卡和Tesla K20 系列GPU加速器。

打造「少年派」的世界

拍摄海洋场景的解决方案是打造一个水容量多达170多万加仑的巨大 (全球最大) 自造波水池,打造符合原著的可信而完美的世界还需要制作组下更大的力气。多亏了现代技术,Rhythm & Hues 才得以利用 NVIDIA GPU 的处理能力来加速其创作流程并使之最大化,使其分布于世界各地办事机构的 600 多名数字艺术家能够团结协作,其中包括洛杉矶、印度、温哥华、中国台湾以及吉隆坡。这一团队为这部电影制作了数以百计的视觉特效镜头,用数码技术再现了水面和天空以及成群的鱼和小岛上大量的狐獴猴,令原著变得栩栩如生。即使是剧中另一明星 - 那只孟加拉虎 Richard Parker 也是完全由电脑渲染出来的。

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全球最大的自造波水池, 可容纳 170 多万加仑的水,专为拍摄「少年派的奇幻漂流」而建造。

NVIDIA®(英伟达™)媒体与娱乐行业主任 Greg Estes 表示: “能够将NVIDIA®(英伟达™)技术与这样一部优秀的电影联系在一起,我们感到非常荣幸。该片将大师级摄影与完美的视觉特效无缝地融合在一起。 片中的特效,从天空到海水以及栩栩如生的老虎,全部都如照片般逼真。从计算的角度来看,这些特效十分复杂。NVIDIA GPU 得以在这一数字艺术盛宴中发挥作用,我们感到非常高兴。”

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针对「少年派的奇幻漂流」,R&H 定制开发了一系列专利的视觉特效工具,其中许多专为 GPU 而编写。Rampage 就是这些工具中的一个例子,它是一款 3D 投影贴图系统,专门用于打造片中惊人的天空画面。凭借 Rampage,艺术家能够用定制的高分辨率哑光图画快速替换每个场景中的天空,这种哑光图画在填充场景的过程中发挥了重要作用,另外还可以影响电脑生成水效的光照与反射。然而,为该片生成完整的 HDRI (高动态范围成像) 天空绝非易事。它们是史上在这种规模下制作的一些最大的图画,平均文件大小为 3GB 及以上。

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Rampage 如何在「少年派的奇幻漂流」中用于天空贴图的例子。

110 多个不同的天空场景为制作电影打好了基础,色彩和色调变化多样,从狂暴与暴风雨到阳光普照,从充满生气的蓝色到魔幻时刻。NVIDIA GPU 让艺术家能够将定制的2D哑光图画投射到简单的3D几何图形上,实现实时的检查,与李安以及该片视觉特效总监奥斯卡奖得主 Bill Westenhofer 的愿景相吻合。Rampage 还可以即时创建光照参考图像,让其他艺术家能够在该图像上开展工作。

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针对工作站的Quadro 4000、5000以及6000专业3D图形处理器

制作出照片般逼真的动物动画效果

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除了Rampage 以外,R&H 还利用其它专为 GPU 而编写的工具来为「少年派的奇幻漂流」完成后期制作。其中包括内部合成软件包 Icy,该软件可实现实时色彩校正操作、重新定时与光流。另外还有用于动画和追踪的 Voodoo。这些软件是用NVIDIA®(英伟达™)并行计算架构 CUDA 编写而成的。事实证明,CUDA 在 R&H 的工程师中很受欢迎,这要归功于人们可以轻松地在线访问丰富的文档。

为了制作出体重450磅的 Richard Parker,R&H借鉴了过去一些电影中的成功经验,例如「纳尼亚传奇: 狮子、女巫和魔衣橱」和「黄金罗盘」。利用从各种来源搜集来的数百小时的参考片段,该团队研究了四只老虎以便充分了解其一般的身体特性和生物力学,从而制作出复杂而极其逼真的动物行为和四肢行走的动作。

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孟加拉虎Richard Parker的合成

主要CGI内容是通过Voodoo的关键帧动画制作出来的,在制作完主要 CGI 内容之后,在上面增加了一层技术动画。因为根据人物运动、风、水以及其它外力而运行的复杂模拟可在肌肉与身体质量谐波以及头发和胡须等方面提升动物皮毛的逼真细节水平。除了救生衣皮带和救生船油布等各种道具以外,这些特效也应用到了大量其它角色上,其中包括一只猩猩、一匹斑马、一只土狼以及若干狐獴猴。基于CUDA的光学流方法可实现10倍性能提升,让艺术家能够更快地达到想要的视觉效果。

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制作团队用名为 Massive 的软件包渲染出了成群的飞鱼,该软件可实现成群的模拟。

对于飞鱼镜头以及狐獴猴岛上的动物等成群的模拟,R&H 使用了其软件包 Massive。狐獴猴的行为通过复杂的规则来实现控制,这些规则源自广泛的关键帧运动库,从而让艺术家一口气即可为多达 60,000 只的成群动物制作动画。

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史上性能最高、最高效的加速器 - NVIDIA Tesla K20 系列 GPU 加速器

众人拾柴火焰高

当然,由于「少年派的奇幻漂流」是一部在视觉上要求相当高的电影,因此后期制作过程中所面临的一大难题是分担工作负荷。在 R&H,这一难题是利用最前沿的技术来解决的,这些技术创新地确保了高效合作。其中一项技术叫做 Queue,是一款荣获奥斯卡奖的分布式渲染管理系统,它让制作团队能够利用全世界的各种资源。

除此之外,该制片厂还拥有自己的可视化软件,例如 EVE 等等。EVE 让艺术家能够在同一作品上与其总监无缝而实时地展开合作。如此一来,艺术家便能够在处理场景时协作地进行探讨,而总监则能够指出接下来需要进行哪些更改。它让艺术家能够即时了解需要完成哪些工作并能够得到即时的反馈。

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影片中使用的合成技术制作狐獴猴岛的另一示例

除了协作以外,R&H 还拥有大量底层技术,这些技术让其世界各地的办事机构能够跨界合作,尤其是在与通信、项目管理以及数字素材移动有关的那些方面。CAVE (云动画与视觉特效) 便是这些技术中的一种,它由R&H与中国台湾中华电信合作推出,是视觉特效行业的新一代云动画视觉特效中心。通过建立 CAVE,R&H 希望打造一个平台,让内容开发商能够用到业内最佳的云解决方案,以迎合创意内容市场的需求。有意思的是,在制作「少年派的奇幻漂流」的过程中用于渲染CGI 场景时,CAVE 的基础设施成功接受了考验。

将CGI推向全新高度

通过利用NVIDIA GPU来为其解决方案提供处理能力,Rhythm & Hues 已经证明,运用合适的工具与技术,他们在短短三年时间里能够做得更多。

R&H 首席软件工程师 Nathan Cournia 针对 GPU 而编写代码来满足「少年派的奇幻漂流」在工作流程与生产率方面的需求,据他称,「正如制作「少年派的奇幻漂流」一样,通常这些需求会促使我们进行定制 GPU 开发。 对 R&H 来说,在 GPU 上工作意味着与NVIDIA®(英伟达™)合作,而 NVIDIA®(英伟达™)驱动程序的稳定性基本上优于对手。」

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他补充道:「我们部门的工作是让软件更加高效,这样我们就能更快、以更具性价比的方式开展工作,同时不牺牲图像质量。每次在制作新节目的过程中,我们都会制作一个优先级清单,以指导我们的开发工作。」

Cournia 目前正在 R&H 编写更多、更新的 GPU 工具,正在从事一项名为Crom的大型开发工作。Crom旨在充分利用GPU,是一个全新的平台。R&H正在这一平台上开发更先进的预光照、光照以及合成工具。R&H 现在正将当前的CUDA工具集融入到 Crom 平台中,该制片厂已经为其当前的项目而部署了这一平台,这些项目包括「300 勇士: 帝国崛起 (300: Rise of An Empire)」、「降魔战警 (R.I.P.D.)」以及「波西·杰克逊与魔兽之海 (Percy Jackson: Sea of Monsters)」等等。

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