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NVIDIA Quadro K4000 協助 Pixomondo為電影「闇黑無界:星際爭霸戰 (Star Trek Into Darkness)」創建外星人世界

Pixomondo 公司是一家國際性的視覺特效公司,藉由全球網路設施,他們得以利用 24 小時的製作週期來進行電影劇情片、電視劇及廣告計畫等的製作。Pixomondo以「雨果的冒險 (HUGO)「冰與火之歌:權力遊戲(Game of Thrones)第二季,分別獲得奧斯卡獎™ 及艾美獎™的肯定。在J.J. Abram 史詩般的「闇黑無界:星際爭霸戰 (Star Trek Into Darkness)電影中,那些令人瞠目結舌的視覺特效讓Pixomondo的藝術實力再次獲得證明。

為了處理空前的場景規模,Pixomondo 製作了大約 300 段影片供「闇黑無界:星際爭霸戰 (Star Trek Into Darkness)使用,這大約是這部電影三分之一的視覺特效。正如同該公司大多數的大型專案一樣,洛杉磯辦公室會根據可利用的頻寬及個別優勢,將拍攝後的畫面分配給 Pixomondo 位在全世界的工作室處理。

Ben Grossmann是 Pixomondo 這項專案的整體視覺效果總監, Enrico Damm 則在洛杉磯辦公室管理25 位電腦動畫藝術人員,它們負責電影中充滿大量動作的片段。在一段歷時 15 分鐘的場面中,首先會從太空船裡看到一顆外星人的星球慢慢接近,然後這艘太空船穿過雲層下降並且被迫降落。這其中大約包括 80 個視覺效果拍攝片段,此一過程幾乎全部都是由電腦動畫製作,唯一一段真實的鏡頭是拍攝駕駛艙內的機組人員。為了處理快速剪輯的鏡頭、大量的全景鏡頭及大規模場面,電腦動畫團隊利用 NVIDIA 的 Quadro K4000 GPU 來加速他們的 Autodesk 3ds Max 工作流程。

挑戰

導演 J.J. Abrams希望最後的攝影機路徑與角度能保留彈性,所以 Pixomondo 必須在這整個由電腦所創造出來的外星人城市中製造出不可思議的深度。每一個場景都充斥著大量的細節 – 這是由 1 億 3 千萬個主動式多邊形及高達 32GB 的紋理所構成的 3D 影像 – 這些可讓 Abrams 在攝影機的移動上享有最大的自由度。龐大的資料量需求讓 Pixomondo 的工作站相當緊繃,阻礙了效能並讓藝術人員感到沮喪。

當使用 Autodesk 3ds Max 3D 模型建構、動畫與渲染軟體時,藝術人員在處理一些資料量龐大的場景時會遇到反應時間超過一小時的情況,這時若藝術人員使用的工作站是採用較舊機型、功能較低的 GPU ,則常會導致系統完全停頓。當藝術人員使用 Foundry 的 MARI 3D 軟體中的數位繪畫工具,來處理一些具有 200 個 8K以上及 16K 紋理的場景時,驗證時間常會超過 1 分鐘或更多時間,才能確認所繪製的元素是否已正確燒錄至UV,這也就意味他們必須等待幾乎兩倍於他們工作的時間,而且無法利用 MARI 互動式工作流程的優勢。

「我們將大規模場景擴展至極限,」Damm 說明著,「要在這些大量的3D場景中進行視圖導覽幾乎是不可能的,而且其他程式的運作也開始變慢了。星際大戰防禦武器(Asset)有著許多紋理及大型紋理尺寸,這是我們從來沒遇到過的,比起我們現在的工作站的處理方法,我們得使用一個威力更強大的方式方來處理這些必要的資料。」

解決方案

在 2013 年 2 月初,Damm 與他的團隊得到九片 NVIDIA Quadro K4000 繪圖卡,這些繪圖卡採用 NVIDIA 最新且最快速的 Kepler GPU 架構,他們把繪圖卡安裝在配備有 HP X5000 儲存伺服器的戴爾工作站上。這些 K4000 繪圖卡會被使用在耗用系統資源最嚴重的照明及場景組合上,而這些全部都是在 3ds Max 中完成。在加裝這些 K4000 之後,Damm首先注意到的是,存取武器時速度明顯加了。

「這些 K4000 繪圖卡對於 3ds Max 視圖 (viewport) 效能的影響程度,讓我們印象十分深刻,」Damm 指出:「一旦我們瞭解到資料處理的速度變快且更順暢後,我們就大幅依賴這套由 K4000所加速的工作站,事實上我們讓它們 24 小時運作。當某位藝術人員請假一天時,另一位藝術家就可以接手同樣的系統。」

在加裝 Quadro K4000 繪圖卡之前,僅是要打開 3ds Max 的視圖就要花很長的時間,或是在處理某些最大型的場景時,根本就不可能進行。在加裝 Quadro Kepler 之後,藝術人員可以更快速的處理星際大戰武器,並且在一天之中完成更多的工作。他們也可以在視圖中打開陰影功能,並且四處移動光源,來觀察即時的回饋,還能以較高的品質來完成武器的創作,而且等待的時間也較少,因此就算在處理耗費系統資源很重的場景時,藝術人員依然可以在視圖中有著更多的互動性。除此之外,藝術人員在處理大型模型時,也可以不用關閉像是紋理與陰影這樣的細節,因此可以更精確地預覽一個場景被塑造出來的樣子,如此就能擁有更快速的路徑來完成導演所想要的拍攝結果。

影響

在增添了由 Quadro K4000 所加速的工作站之後,Pixomondo 藝術人員得以減少每天的等待時間及整體挫折感,他們能完成更多的工作。在過去,就算只是對場景進行一項最小的調整,實際上都是相當可觀的負擔,因為這些場景包含非常多的資料,它們必須被拆分到不同的檔案內去編輯其中的各種元素。假如照明有所改變,藝術人員就必須先改變前景,然後分別並重複地在背景中進行改變,這導致編輯所需的努力及時間都因而倍增。Damm 曾試著藉由回播一些細節來將渲染時間減至最少,但這經常會造成連續性問題。

「拆分大型場景有助於解決資料量的問題,但是之後藝術家們必須比較渲染來確保任何一項改變已經在整個場景中被確實執行了。假如有任何東西遺漏了,他們就必須重頭來過並重新渲染,所以它並不是最理想的解決方案,」Damm 解釋著。

一台速度較快的工作站意味著較快樂且較有生產力的藝術人員,並且能除掉拆分大型場景檔案的需求。使用 Quadro 繪圖卡來運作也有助於減少機器的停頓,這些停頓常強迫藝術人員只能無所事事的等待視圖再度回復。

「在我們獲得這些繪圖卡之前,我會跑去找製作人,大聲吵著要有更好的機器,」Damm 總結說著,「事實證明,我們的機器只是需要K4000的加速。如果有更多這樣的繪圖卡就更棒了。」