NVIDIA GPU 讓少年 Pi 的世界顯得栩栩如生

 
 

2013 年 1 月 15 日 / Sharmine Ishak 撰文

一位來自朋迪榭里的印度少年歷經船難,與孟加拉虎共乘小艇在太平洋上漂流 227 天;這就是有史以來最動人的歷險故事之一。《少年 Pi 的奇幻漂流》是一場追尋自我、面對失去、探索生命與人生的靈性之旅。Yann Martel 撰寫的原著小說於 2001 年一經出版,便榮獲諸多獎項肯定,其中包括同年的曼氏布克小說獎 (Man Booker Prize for Fiction)、2003 年南非 Boeke 獎,以及2001 至 2003 年的亞太美國文學獎 (Asian/Pacific American Award for Literature)。如此暢銷鉅作,躍上大螢幕只是遲早之事。

life-of-pi_key-image.jpg
《少年 Pi 的奇幻漂流》描述一位印度少年與孟加拉虎為伴,僅靠救生艇在太平洋上漂流的故事

20 世紀福斯公司早在 2003 年便已購得此書的電影拍攝版權,但籌拍計畫多年來幾經波折,奈沙馬蘭 (M. Night Shyamalan) 與艾方索柯朗 (Alfonso Cuarón) 等名導都曾爭取本片,可見《少年 Pi 的奇幻漂流》絕非平凡之作。將此書搬上大螢幕是項艱鉅的挑戰,不僅導演必須具備能掌握原著精髓的想像力,另外也需要先進的高科技拍攝技術,才能完整呈現這場史詩冒險的浩瀚規模。

這項任務恐怕非李安莫屬。李安曾榮獲奧斯卡最佳導演獎,著名作品包括《臥虎藏龍》、《綠巨人浩克》與《斷背山》。他運用豐富想像力與卓越才華鉅細靡遺地營造出《少年 Pi 的奇幻漂流》的世界,電影取景自印度朋迪榭里與台灣墾丁國家公園,美不勝收的場景堪稱世界一絕。

director_life-of-pi_ang_lee.jpg
奧斯卡獎得主李安導演
life-of-pi_behindthescenes3.jpg

海洋場景是《少年 Pi 的奇幻漂流》的主要舞台,同時也是一大挑戰: 少年與猛虎同船在汪洋大海中漂流,該如何拍攝? 除了立體 3D 拍攝之外,創意與技術層面的挑戰更是困難重重。但是在好萊塢沒有不可能的事 – 全球視覺特效巨頭 Rhythm & Hues 以 NVIDIA GPU 解決方案勇闖難關。

kepler.jpg
NVIDIA 全新 Quadro K5000 繪圖卡與 Tesla K20 系列 GPU 加速器搭載的旗艦級 28nm Kepler GK110 GPU

打造少年 Pi 的世界

為了拍攝海洋場景,劇組建造了一座水容量超過 170 萬加侖,全球最大的巨大造浪池,可見要忠實呈現原著既逼真又奇幻的世界著實困難重重。拜現代科技所賜,Rhythm & Hues 運用 NVIDIA GPU 的強大效能,讓其全球各大據點 (洛杉磯、印度、溫哥華、台灣和吉隆坡) 共計超過 600 位的數位繪圖師共同協作,使創意工作流程的速度達到最快。特效團隊創造了數以百計的視覺特效鏡頭,以數位技術呈現壯闊的海洋與天空、成群飛躍的飛魚以及小島上成千上萬的貓鼬,使原著的世界活靈活現。而故事的另一位主角 – 孟加拉虎 Richard Parker 甚至從頭到尾都是以渲染技術刻劃而成。

life-of-pi_behindthescenes.jpg
世上最大的造浪池,可容納 170 萬加侖的水,為拍攝《少年 Pi 的奇幻漂流》所精心打造

「這部電影將高超的攝影技術與驚人的視覺特效完美融合,NVIDIA 技術能與如此曠世鉅作結合,實在非常榮幸。」– NVIDIA 媒體與娛樂產業部門主管 Greg Estes。「片中的天空、海洋、栩栩如生的老虎等各種特效,全都需要效果逼真且極為複雜的運算技術,而我們很高興 NVIDIA GPU 能夠為此數位藝術的一大創舉作出貢獻。」

life-of-pi_behindthescenes2_0.jpg

R&H 為《少年 Pi 的奇幻漂流》精心研發各種專有的視覺特效工具,其中不少工具都是專為 GPU 設計而成。Rampage 就是最好的例子;這種 3D 投影映射系統可完美呈現片中令人讚嘆的壯闊天景。透過 Rampage,繪圖師不但可調整海面動畫的光影與映射效果,也可利用高解析度自訂繪景快速更換各個場景的天空,而繪景在建構片中場景時扮演極為重要的關鍵。然而要創造完整的 HDRI (高動態範圍成像) 天景絕非易事;這些電腦繪圖的檔案大小平均都至少 3GB 以上,規模之龐大前所未見。

Pi-on-Raft-composite.jpg
利用 Rampage 繪製《少年 Pi 的奇幻漂流》中的天景

電影共包含 110 種天景,從狂風暴雨到陽光普照,從艷麗藍天以至日落美景,各種色彩與色調可謂千變萬化。透過 NVIDIA GPU,繪圖師可將自訂的 2D 繪景投射到簡單的 3D 形狀上並即時檢視,李安與視覺特效總監 – 奧斯卡獎得主 Bill Westenhofer 的想像世界因此得以成真。Rampage 也可快速建立光影參考影像,以利其他繪圖師方便作業。

quadro-lineup.jpg
Quadro 4000、5000 與 6000 工作站級專業 3D 繪圖處理器

模擬幾近真實的動畫動物

life-of-pi_key-tiger_pi.jpg

除了 Rampage 之外,R&H 在《少年 Pi 的奇幻漂流》後製過程中也運用了其他專為 GPU 設計的工具。例如 R&H 專有的合成軟體 Icy 可運用即時色彩修正作業、時序重整與光流技術;Voodoo 則可提供動畫與追蹤功能。這些軟體均是以 NVIDIA 的 CUDA 平行運算架構編寫而成;由於 CUDA 讓 R&H 工程師可在線上輕鬆取得豐富的文件資源,因此廣受青睞。

為了創造重 450 磅的 Richard Parker,R&H 特地回顧了過去《納尼亞傳奇: 獅子.女巫.魔衣櫥》與《黃金羅盤》等電影的成功經驗。特效團隊全力蒐集資料,利用長達數百小時的參考影片研究四隻老虎,以精準掌握老虎的體態與動作,成功使 Richard Parker 的每一個細微舉止都呈現無比精細且栩栩如生的效果。

Tiger-Boat_Composite.jpg
孟加拉虎 Richard Parker 的影像合成

特效團隊利用 Voodoo 以關鍵畫格動畫創造主要的 CGI 效果,並根據角色動作、風向、海面波動等外力,在老虎的皮膚上加入肌肉、體態協調、毛髮與鬍鬚等逼真細節,額外模擬出一層精密的技術動畫。片中如猩猩、斑馬、鬣狗、貓鼬等其他角色以及救生衣、救生艇的布篷等各種道具也都運用了同樣的特效手法。以 CUDA 為架構的光流技術應用使效能強化十倍之多,讓繪圖師能夠在轉瞬間創造所需的動畫效果。

life-of-pi_flying-fish.jpg
利用 Massive 軟體套件的群集模擬功能渲染出成群的飛魚

R&H 運用其軟體套件 – Massive 的群集模擬功能呈現成群的飛魚以及小島上成千上萬的貓鼬。繪圖師利用龐大的關鍵畫格動作資料庫建立極為複雜的規則,進而控制貓鼬的動作,使高達 60,000 隻動物的群集動畫一氣呵成。

tesla-k20.jpg
NVIDIA Tesla K20 系列 GPU 加速器,有史以來性能最強大、效率最高的加速器

眾志成城

由於《少年 Pi 的奇幻漂流》於視覺效果的需求極為嚴苛,分配工作負載自然成了後製過程所面臨的挑戰之一。工作負載的解決方法,來自於 R&H 確保高效協作的尖端創新技術。R&H 的分散式渲染控管系統 Queue 曾獲奧斯卡獎肯定,其特效團隊也因此得以有效運用全球的各種資源。

除此之外,R&H 專有的視覺化軟體 EVE 也讓繪圖師能夠以即時且流暢無比的作業方式與特效指導協作設計。如此一來,繪圖師便可集思廣益,共同設計場景,而特效指導也能指出必須變更的內容,讓繪圖師迅速瞭解工作任務,並獲得即時意見。

Pi-Meerkat-Island-composite.jpg
為創造電影中的貓鼬島所採用的合成技術

除協作技術外,R&H 也擁有多種基本技術,讓其位於全球各地的員工能夠跨越國界,進行通訊、專案管理及數位資產流通。R&H 為了替視覺特效產業提供次世代動畫與視覺特效雲端服務,而與台灣中華電信合作打造的 CAVE (Cloud Animation and Visual Effects,全球視覺特效雲端服務中心) 便是其中一例。其宗旨在於為數位內容開發人員建立理想的雲端解決方案平台,並因應創意內容市場的趨勢。CAVE 的基礎架構與設施在《少年 Pi 的奇幻漂流》的 CGI 場景渲染製作交出亮眼成績,可見其著實經得起考驗。

將 CGI (Computer Graphic Image電腦繪圖影像) 帶入全新境界

在 NVIDIA GPU 的輔助之下,Rhythm & Hues 成功向世界展示,只要使用正確的工具與技術,在三年內便可創造卓越成就。

R&H 首席軟體工程師 Nathan Cournia 為因應《少年 Pi 的奇幻漂流》的工作流程與產能需求,而編寫出 GPU 程式碼。Cournia 表示:「《少年 Pi 的奇幻漂流》的種種需求一再驅使我們走向自訂 GPU 研發。R&H 採用 GPU 就等於與 NVIDIA 攜手合作;而 NVIDIA 驅動程式的穩定性遠勝過競爭對手。」

life-of-pi_luminescent-sea.jpg

「我們部門的任務是在不影響影像品質的前提下提高效率,增進工作速度與成本效益。每當製作新片,我們都會建立優先順序表,以引導整個開發流程。」

Cournia 持續為 R&H 編寫更多全新 GPU 工具,同時也正著手於名為 Crom 的大型研發專案。Crom 為大量運用 GPU 的全新平台,R&H 希望可藉此開發更多前置光影、光影效果及影像合成工具。R&H 現有的 CUDA 工具集正逐漸整合至 Crom 平台,而 CUDA 工具集也應用在 R&H 目前的電影製作專案中,例如《300 壯士: 帝國崛起》(300: Rise of An Empire)、《降魔戰警》(R.I.P.D)、《波西傑克森: 妖魔之海》 (Percy Jackson: Sea of Monsters) 等等。

《少年 Pi 的奇幻漂流》與2012年21世紀福斯公司,保留所有權利。
本文所使用《少年 Pi 的奇幻漂流》的全部圖片由 Rhythm & Hues 馬來西亞公司提供,由衷感謝 。