NV攜手Weta為影片阿凡達加速特效
挑戰(zhàn)：
由詹姆斯•卡梅?。↗ames Cameron）執(zhí)導、二十世紀?？怂钩銎返耐黄菩粤Ⅲw3D長片電影《阿凡達》已于12月18日在北美地區(qū)公開上映，公映首個周末即突破7700萬美元票房收入，位居有史以來3D電影之首。自上映以來，該片在全球范圍內已獲得10億美元票房總收入。影片中包含了豐富、精細的場景、虛擬人物的龐大陣容以及計算機生成（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》的主要視覺特效供應商。該公司是NVIDIA®（英偉達™）公司的長期客戶，他們在其視覺特效（VFX）制作流水線中采用了Quadro®專業(yè)圖形解決方案以及Tesla™高性能計算解決方案。
Weta的任務是在非常風格化的數(shù)字設置下打造出諸多連續(xù)鏡頭，其中包含多達800個完全由計算機生成（CG）的人物。處理《阿凡達》影片所需的計算動力是Weta迄今為止所面臨的項目中最棘手的一個，因此他們的目光便轉到了圖形處理器（GPU）發(fā)明者NVIDIA®（英偉達™）公司身上。
Weta研發(fā)部主管Sebastian Sylwan指出：“《阿凡達》這部影片的復雜程度讓我們萌發(fā)了全新的想法，那就是不走尋常路，以非常規(guī)的方式進行渲染。我們使用RenderMan進行最終的漫射層（Beauty-pass）渲染，但是為了優(yōu)化《阿凡達》巨大數(shù)據(jù)集的藝術迭代（Artistic Iterations），我們將大多數(shù)計算放到了一個預計算的步驟中。我們需要解決的問題不在渲染上，而是在高性能計算方面。我們意識到，利用GPU（圖形處理器）的大規(guī)模并行計算能力來解決問題是NVIDIA®（英偉達™）公司的專長。”
2009年3月，Weta渲染研發(fā)部主管Luca Fascione、Weta首席技術官Paul Ryan以及NVIDIA®（英偉達™）研究院資深設計師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視覺特效史上，所需多邊形的數(shù)量將以十億計算，而非百萬。Luca講述了他們獨特的光照方法，他指出，他們需要一款可擴展的解決方案，以便對其所創(chuàng)造的異常復雜的整個世界進行光線追蹤。”
解決方案：
Weta研發(fā)部門聯(lián)合NVIDIA®（英偉達™）研究院展開合作。Pantaleoni遠赴新西蘭，常駐當?shù)財?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》復雜鏡頭所需的數(shù)以十億計的多邊形。
NVIDIA®（英偉達™）攜手Weta，共同開發(fā)了一款叫做PantaRay的全新預計算引擎來為Weta VFX流水線賦予高性能計算能力。PantaRay這個名字的靈感取自希臘格言"panta rhei”，意為“一切皆可流動“。這款強大的光線追蹤系統(tǒng)專為加速場景遮擋信息的預計算而設計，這些信息在整個Weta渲染流水線中都要用到。如此一來，特效制作人員就能夠對基于圖像的照明進行快速而動態(tài)的重新計算。
這種創(chuàng)新的方法讓Weta能夠在更短的時間內渲染更復雜的場景，同時花費更少的成本、使用更少的處理器。因此，藝術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、照片般逼真的效果。憑借NVIDIA®（英偉達™）公司在共同開發(fā)方面所做的大量工作，Weta現(xiàn)已能夠生成之前無法實現(xiàn)的場景，這些場景無論是在制作時間還是在成本上都是之前所不敢想象的。
與NVIDIA®（英偉達™）研究院Pantaleoni所共同開發(fā)的解決方案讓Weta受益匪淺。這款方案促使Weta進一步運用NVIDIA®（英偉達™）技術、發(fā)掘大規(guī)模并行計算以及GPU的計算能力。NVIDIA®（英偉達™）將Weta PantaRay引擎移植到基于CUDA的GPU上來，這一移植實現(xiàn)了25倍速度提升，所使用的硬件是基于NVIDIA®（英偉達™）Tesla® S1070 GPU的服務器而非基于CPU的服務器。
影響：
在這部電影宣傳預告片中的鏡頭很好地說明了Weta運用PantaRay所實現(xiàn)的優(yōu)勢。其中一個鏡頭是從直升機向下看的，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間就對畫面背景中一座長滿樹木的大山完成了預計算。Weta的Fascione稱：“如果使用之前的方法，這一鏡頭將需要一周時間才能完成。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。你可以在每個灌木叢、每片樹葉上都看到精細的畫面細節(jié)。不同距離之間的色彩分離清晰可辨。PantaRay的計算能力使事情變得大為不同。” #p#page_title#e#
事實證明，當在GPU上運行時，PantaRay的光線追蹤進程最高比在CPU上運行時快25倍。Sylwan表示：“以處理這種復雜度的任務為例，如果與使用傳統(tǒng)方法時相比，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《丁丁歷險記》（Tintin）中，Weta Digital打算在其制作流水線中加入運行于NVIDIA®（英偉達™）Tesla GPU的PantaRay，探索PantaRay以及GPU（圖形處理器）能夠進一步加速其整體視覺特效流水線的全新方式。Weta Digital著色部門總監(jiān)Martin Hill表示：“因為在我們所做的每一個項目中，復雜度都不斷提升，我們需要的渲染能力也不斷增大。渲染越復雜，為場景照明的難度就越高。PantaRay讓復雜場景的照明能夠變得和簡單場景一樣輕而易舉。”
NVIDIA®（英偉達™）數(shù)字電影技術經(jīng)理Dominick Spina表示：“與Weta研發(fā)團隊這類機構之間的合作關系讓我們站在了制作技術的最前沿。與Weta在《阿凡達》這部電影上的合作是相當成功的。PantaRay的開發(fā)工作中沒有任何空想成份。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，不斷與頂尖的視覺特效和動畫公司展開廣泛合作，將越來越多的NVIDIA®（英偉達™）專業(yè)技術應用到解決最復雜的制作技術難題上來，以解除藝術家身上的束縛，使其能夠發(fā)揮更大的創(chuàng)造力。”
