NV攜手Weta為影片阿凡達(dá)加速特效

挑戰(zhàn)：
　　由詹姆斯•卡梅隆（James Cameron）執(zhí)導(dǎo)、二十世紀(jì)?？怂钩銎返耐黄菩粤Ⅲw3D長(zhǎng)片電影《阿凡達(dá)》已于12月18日在北美地區(qū)公開上映，公映首個(gè)周末即突破7700萬(wàn)美元票房收入，位居有史以來(lái)3D電影之首。自上映以來(lái)，該片在全球范圍內(nèi)已獲得10億美元票房總收入。影片中包含了豐富、精細(xì)的場(chǎng)景、虛擬人物的龐大陣容以及計(jì)算機(jī)生成（CG）的環(huán)境。

　　Weta Digital公司總部位于新西蘭惠靈頓，是影片《阿凡達(dá)》的主要視覺(jué)特效供應(yīng)商。該公司是NVIDIA®（英偉達(dá)™）公司的長(zhǎng)期客戶，他們?cè)谄湟曈X(jué)特效（VFX）制作流水線中采用了Quadro®專業(yè)圖形解決方案以及Tesla™高性能計(jì)算解決方案。

　　Weta的任務(wù)是在非常風(fēng)格化的數(shù)字設(shè)置下打造出諸多連續(xù)鏡頭，其中包含多達(dá)800個(gè)完全由計(jì)算機(jī)生成（CG）的人物。處理《阿凡達(dá)》影片所需的計(jì)算動(dòng)力是Weta迄今為止所面臨的項(xiàng)目中最棘手的一個(gè)，因此他們的目光便轉(zhuǎn)到了圖形處理器（GPU）發(fā)明者NVIDIA®（英偉達(dá)™）公司身上。

　　Weta研發(fā)部主管Sebastian Sylwan指出：“《阿凡達(dá)》這部影片的復(fù)雜程度讓我們萌發(fā)了全新的想法，那就是不走尋常路，以非常規(guī)的方式進(jìn)行渲染。我們使用RenderMan進(jìn)行最終的漫射層（Beauty-pass）渲染，但是為了優(yōu)化《阿凡達(dá)》巨大數(shù)據(jù)集的藝術(shù)迭代（Artistic Iterations），我們將大多數(shù)計(jì)算放到了一個(gè)預(yù)計(jì)算的步驟中。我們需要解決的問(wèn)題不在渲染上，而是在高性能計(jì)算方面。我們意識(shí)到，利用GPU（圖形處理器）的大規(guī)模并行計(jì)算能力來(lái)解決問(wèn)題是NVIDIA®（英偉達(dá)™）公司的專長(zhǎng)。”

　　2009年3月，Weta渲染研發(fā)部主管Luca Fascione、Weta首席技術(shù)官Paul Ryan以及NVIDIA®（英偉達(dá)™）研究院資深設(shè)計(jì)師Jacopo Pantaleoni共同探討了Weta所面臨的困難。Pantaleoni表示：“Paul讓我首次了解到，在CG視覺(jué)特效史上，所需多邊形的數(shù)量將以十億計(jì)算，而非百萬(wàn)。Luca講述了他們獨(dú)特的光照方法，他指出，他們需要一款可擴(kuò)展的解決方案，以便對(duì)其所創(chuàng)造的異常復(fù)雜的整個(gè)世界進(jìn)行光線追蹤。”

解決方案：

　　Weta研發(fā)部門聯(lián)合NVIDIA®（英偉達(dá)™）研究院展開合作。Pantaleoni遠(yuǎn)赴新西蘭，常駐當(dāng)?shù)財(cái)?shù)月之久，開始開發(fā)光線追蹤軟件解決方案，以處理《阿凡達(dá)》復(fù)雜鏡頭所需的數(shù)以十億計(jì)的多邊形。

　　NVIDIA®（英偉達(dá)™）攜手Weta，共同開發(fā)了一款叫做PantaRay的全新預(yù)計(jì)算引擎來(lái)為Weta VFX流水線賦予高性能計(jì)算能力。PantaRay這個(gè)名字的靈感取自希臘格言"panta rhei”，意為“一切皆可流動(dòng)“。這款強(qiáng)大的光線追蹤系統(tǒng)專為加速場(chǎng)景遮擋信息的預(yù)計(jì)算而設(shè)計(jì)，這些信息在整個(gè)Weta渲染流水線中都要用到。如此一來(lái)，特效制作人員就能夠?qū)趫D像的照明進(jìn)行快速而動(dòng)態(tài)的重新計(jì)算。

　　這種創(chuàng)新的方法讓W(xué)eta能夠在更短的時(shí)間內(nèi)渲染更復(fù)雜的場(chǎng)景，同時(shí)花費(fèi)更少的成本、使用更少的處理器。因此，藝術(shù)家便能夠更快地迭代以及執(zhí)行更多更改，最終取得更高畫質(zhì)、照片般逼真的效果。憑借NVIDIA®（英偉達(dá)™）公司在共同開發(fā)方面所做的大量工作，Weta現(xiàn)已能夠生成之前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景，這些場(chǎng)景無(wú)論是在制作時(shí)間還是在成本上都是之前所不敢想象的。

　　與NVIDIA®（英偉達(dá)™）研究院Pantaleoni所共同開發(fā)的解決方案讓W(xué)eta受益匪淺。這款方案促使Weta進(jìn)一步運(yùn)用NVIDIA®（英偉達(dá)™）技術(shù)、發(fā)掘大規(guī)模并行計(jì)算以及GPU的計(jì)算能力。NVIDIA®（英偉達(dá)™）將Weta PantaRay引擎移植到基于CUDA的GPU上來(lái)，這一移植實(shí)現(xiàn)了25倍速度提升，所使用的硬件是基于NVIDIA®（英偉達(dá)™）Tesla® S1070 GPU的服務(wù)器而非基于CPU的服務(wù)器。

影響：

　　在這部電影宣傳預(yù)告片中的鏡頭很好地說(shuō)明了Weta運(yùn)用PantaRay所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。其中一個(gè)鏡頭是從直升機(jī)向下看的，有一大群成百上千的紫色生物在水面上飛行。使用PantaRay，我們僅用了一天半時(shí)間就對(duì)畫面背景中一座長(zhǎng)滿樹木的大山完成了預(yù)計(jì)算。Weta的Fascione稱：“如果使用之前的方法，這一鏡頭將需要一周時(shí)間才能完成。PantaRay大幅的速度提升意味著，我們能夠創(chuàng)造出更加美麗的鏡頭。你可以在每個(gè)灌木叢、每片樹葉上都看到精細(xì)的畫面細(xì)節(jié)。不同距離之間的色彩分離清晰可辨。PantaRay的計(jì)算能力使事情變得大為不同。” #p#page_title#e#

　　事實(shí)證明，當(dāng)在GPU上運(yùn)行時(shí)，PantaRay的光線追蹤進(jìn)程最高比在CPU上運(yùn)行時(shí)快25倍。Sylwan表示：“以處理這種復(fù)雜度的任務(wù)為例，如果與使用傳統(tǒng)方法時(shí)相比，那么速度提升可能接近100倍。”

　　在史蒂芬•斯皮爾伯格/皮特•杰克森的下一部電影《丁丁歷險(xiǎn)記》（Tintin）中，Weta Digital打算在其制作流水線中加入運(yùn)行于NVIDIA®（英偉達(dá)™）Tesla GPU的PantaRay，探索PantaRay以及GPU（圖形處理器）能夠進(jìn)一步加速其整體視覺(jué)特效流水線的全新方式。Weta Digital著色部門總監(jiān)Martin Hill表示：“因?yàn)樵谖覀兯龅拿恳粋€(gè)項(xiàng)目中，復(fù)雜度都不斷提升，我們需要的渲染能力也不斷增大。渲染越復(fù)雜，為場(chǎng)景照明的難度就越高。PantaRay讓復(fù)雜場(chǎng)景的照明能夠變得和簡(jiǎn)單場(chǎng)景一樣輕而易舉。”

　　NVIDIA®（英偉達(dá)™）數(shù)字電影技術(shù)經(jīng)理Dominick Spina表示：“與Weta研發(fā)團(tuán)隊(duì)這類機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系讓我們站在了制作技術(shù)的最前沿。與Weta在《阿凡達(dá)》這部電影上的合作是相當(dāng)成功的。PantaRay的開發(fā)工作中沒(méi)有任何空想成份。所有開發(fā)都圍繞特效的制作而展開。我們將繼續(xù)走這種發(fā)展道路，不斷與頂尖的視覺(jué)特效和動(dòng)畫公司展開廣泛合作，將越來(lái)越多的NVIDIA®（英偉達(dá)™）專業(yè)技術(shù)應(yīng)用到解決最復(fù)雜的制作技術(shù)難題上來(lái)，以解除藝術(shù)家身上的束縛，使其能夠發(fā)揮更大的創(chuàng)造力。”