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Unity:在实时3D动画演示《Lion》中使用的新技术

文章来源: 作者:frank 发布时间:2022年08月15日 点击数: 字号:

全新实时演示《Lion》首次将来自Weta Digital、Ziva、SpeedTree、SyncSketch和Unity Editor的艺术家工具结合在一起创造出逼真的动画视觉效果。

《Lion》是Unity Art Tools的一个重要里程碑,展示了艺术家和开发人员相互协作,将实时、高保真视觉效果推动到极限的最新成果。

这种生产与技术的结合也是实时技术创新下的结晶,《Lion》使用Weta Digital、SpeedTree、Ziva、SyncSketch和Unity Editor artist等工具创建内容,现在已经被纳入实时管道中,作为集成演示范例,《Lion》现在能够在PlayStation 5上的4K以30 fps的速度运行。

《Lion》最初的离线演示资源由来自Monster Emporium Animation School学生制作,使用Ziva VFX软件中的生物力学弹性体解算器模拟真实世界尺寸狮子的软体动态。

之后他们更新了场景以实现高性能的实时体验。狮子资产通过机器学习的Ziva RT deformations得到了增强,使用新的Ziva RT Unity Player(在SIGGRAPH 2022的预览中放出)动态执行,提供了最逼真的变形效果。

Ziva RT为动画师提供了最终质量的变形,同时也加快了评估速度与DCC迭代工作流程。在案例中,Ziva RT使用Ziva VFX 2.0中新的准静态积分器进行训练,该积分器提供了精确、可靠的结果,非常适合于训练实时变形。

将高保真变形与Ziva RT和游戏中通常使用的更传统的蒙皮动画进行比较:肌肉组织和软组织的差异在幼崽的轮廓和肩胛骨下差异非常明显。

为了在运行时获得最佳性能,Ziva RT Unity Player以并行方式执行SIMD优化代码,利用Unity的技术实现实时动态交互变形。

新的演示环境还包括来自SpeedTree的植被。制作组从SpeedTree Cinema创建的资产开始,对它们进行了实时优化,在狮子附近添加了一些尘土飞扬的草丛,并在地平线上构建了非洲标志性植物蝶翅树。这些文件以Game FBX格式输出,具有单独的高分辨率纹理,将植物资产的分辨率与精心打造的生物相匹配。

添加一点植物有助于构图,活跃环境。

SpeedTree资产示例

为了实现真实感,Weta Digital的毛发梳理工具Wig(前alpha)补充了Ziva的变形技术,增加了另一层保真度和艺术家的可控性,以在成年狮子和幼崽身上创建鬃毛和毛发。

“Wig是一种不同的工作方式——它是我用过的最快的毛发梳理工具,”《Lion》的技术专家Sara Hansen说道。(Sara Hansen曾为WetaFX、DNEG和其他VFX公司设计制作服装。)

“要创建高质量的毛发以前通常需要几个月的时间,而现在在Wig中创建要比以前快得多。只需要几周时间,一些毛发用其他工具创作需要几周时间,而用wig只需要一天或几天,而且质量更好,可控性更高……即使当你必须对一些细节的反馈意见做出反应,如调整参考镜头中的特定发束,用Wig创作也很容易。”

使用Wig创作狮子鬃毛的示例

《Lion》的幕后制作团队分布在北美和西欧的多个国家。可视化协作工具SyncSketch使他们的远程团队合作成为可能,该工具提供了实时生产审核和直观迭代的能力。

基于云的SyncSketch协作工具中lion正在进行的培训评审示例

通过这种创造性的练习,团队能够快速迭代并改进端到端生物和角色的工作流程,在一个连贯的系统中创建装配、变形、头发和毛发附着系统、渲染、着色的整个流程。

“我们希望确保我们的工具能够协同工作,让创作者拥有出色的端到端创作角色和生物的工作流程。因此,制作这个演示的部分目的是帮助我们在制作环境中验证Unity Art工具,解决艺术家经常面临的实际制作需求,并使我们的工具和工作流程更好、更强大,”Unity Technologies专业艺术和图形创新部技术研究员兼首席架构师Natalya Tatarchuk说道。

为了实现在PlayStation 5、Xbox Series X|S和PC上实时运行的真实可信的生物和场景渲染,Unity开发了许多关键技术创新。

《Lion》项目使用Unity的高清渲染管道(HDRP)。通过使用全局照明(GI)、自适应探头体积(APV)照亮狮子周围干旱的沙漠和植被。

制作团队必须应对在具有高保真度毛发的身上模拟和渲染数百万根毛发的挑战。为了实现这一目标,他们对HDRP进行了一系列重要的性能和视觉保真度改进。

通过改进新的由GPU驱动的簇状毛发模拟,使数百万根头发能够实时动态反应。这种方法应用在之前发布的数字人展示《Enemies》中使用的毛发模拟之中,制作团队将该方法扩展到在GPU上高效处理几个数量级以上的发束。

对于头发和毛发渲染,Unity的图形开发人员设计了一套对HDRP基于GPU tile的软件光栅化算法改进,并进行了重大优化,以渲染数百万根独立的毛发。这种方法通过解析抗锯齿实现了平滑的视觉效果,并为发束提供了计算机排序的顺序独立透明度,并改进了高级的基于物理的毛发照明模型,以实现电影级画质的发束渲染。

这种方法的实现意味着我们现在可以渲染数百万根单独的发束,它们能独立移动,没有伪像。并精确地保留了毛发高光和光线穿过柔软毛发的方式,(例如在阳光下幼崽的皮毛或狮子的鬃毛)。这些毛发发模拟和渲染的改进,通过全新示例影片《Lion》被一一展现。

全新示例《Lion》将在Unity 2023.1Tech Stream中登陆。

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