3D visualisering, verkligheten mot 3D illusionen

I mars tillkännagav realtid ray tracing stöd för NVIDIA RTX-teknik. Realtid ray tracing introducerar fotorealistiska belysning kvaliteter till HD-Render Pipeline (HDRP), låsa upp nya potential i visuella funktioner. Förhandsversion av NVIDIA RTX i planeras för 2019.3.

För att visa upp detta nya ljusteknik, tog vi sig an utmaningen att matcha en CG återges BMW till en äkta BMW 8-serien Coupe som vi filmade i ett lagerställe. Slutprojektet införlivas både levande interaktiva demo och förbehandlad 4 K video, skärning mellan den riktiga bilen och bilens CG. Vi utmanade tittare att skilja mellan två. Vår slutliga video presenterat 11 CG BMW skott.

Båda de reklam- och fordonsindustrin industrierna frodas på snabb vändning. Vi producerade ett prov kommersiell featuring en BMW för att demonstrera hur besluten vid skapandeprocessen av annonseringen kan dra nytta av mångsidigheten hos en motor.

Vi lanserade demo och gjort officiella tillkännagivanden på spel utvecklare konferens (GDC) samt på Nvidias GPU teknik konferens (GTC).

Förproduktion

Förvisualisation var viktigt att hjälpa oss att förbereda för fotograferingen och att skapa en professionell ad. Vi arbetade direkt och tillsammans med direktör av fotografi Christoph Iwanow att skapa en fullständig CG version av filmen. För denna inledande ta, vi använde enkel belysning och shaders och fokuserade på att spika ner tempo, kamera placering, sköt inramning, skärpedjup och fokusområden.

Med fysiska kameran funktionen vi lyckades matcha verkliga på-set kamera och objektiv som ska användas i mest exakt detalj: sensorstorlek, ISO, slutartid, objektiv snedvridningar och mer. Detta tillät oss att matcha utseendet på riktiga kameran för att uppnå en 1:1 match på alla nivåer. Cinemachine gjorde det möjligt att enkelt skapa trovärdigt kamerarörelser bibehållen snabb iteration hastigheter.

Förvisualisation av 3d scenen var också vår belysning experimenterande lekplats. Den verkliga belysningsutrustning som vi planerat att använda duplicerades också i enighet i varje detalj: former och dimensioner av ljus, temperatur, och intensitet. Vi kan direkt se vad ljus rör hängande från taket skulle se ut och förfina deras placering, intensitet och färg; Vi skulle kunna skapa perfekta reflektioner på bilen. Denna process skulle annars ta upp flera timmars dyrbar tid som på-set.

Av digitalt replikera verkliga belysning och kamera inställningar, var Christoph kunna experimentera med fler kombinationer och hitta den looken som han ville i förväg om Filmning, så vi kunde använda inspelningen tid mer effektivt.

Efterproduktion

Dagen efter inspelningen, vi kunde börja raffinering skott direkt. Sedan tidigare behövde vi migrera tillgångar. Vi använde belysning hänvisningarna tog vi på set, samt referera till den riktiga bilen, för att säkerställa att vår tillgång reagerat realistiskt utseende utveckling. Tekniken nu tillåter oss att använda bilden texturer på område ljus, så vi kunde använda bilder av de faktiska ljuskällorna som texturer för mer realistisk belysning och reflektioner.

Med kraften kunde vi göra i 4K ultra HD från dag ett. Detta är en uppenbar fördel över offline rendering, där det i många fall återges Work-in-progress leveranser vid lägre upplösningar att spara kostnader och tid. Genom att leverera i 4K från de allra första iterationerna, kunde vi finjustera små detaljer i titt dev och belysning. Många fler iterationer på renders på kort tid tillät oss att få stark grafik med en liten konst-team. Det innebar också resultaten i de slutliga renders var förutsägbar.

För skott använder plattan integrationer, filmen var spåras utanför enighet, och kameran och spåra data importerades sedan till enighet som en FBX fil. När det gäller de andra kamerorna som vi skapat direkt, var två Cinemachine funktioner nödvändigt att skapa trovärdiga och realistiska kamerarörelser:

Cinemachine Storyboard förlängning: bland dess många funktioner, tillägget Storyboard kan du anpassa kameravinklar. Det var ett viktigt verktyg för oss i enkelt replikera de specifika kamerarörelser som krävs för att återskapa ett skott helt i CG. Vi använde en bildruta från filmen på-set kameran som ett överlägg för att fungera som en guide för att justera kamerans CG. Detta gjordes för de första, mellersta och sista bildrutorna i några bilder.

Cinemachine buller: tillämpa processuella buller på vår kamera flyttar gjorde det lätt för oss att bli av den onaturliga fullkomlighetens av CG kameror genom att lägga till övertygande mikrorörelser kamerans rörelse. Vi kunde säkerställa rörelser var intressanta, utan att uppenbarligen repetitiva.

Vårt ursprungliga koncept presenterat en CG BMW med en annan färg färg än riktiga BMW. Som projektet utvecklats, kände vi att det var ett starkare uttalande att ha båda bilarna vara samma färg så vi kunde klippa mellan dem sömlöst. Ändra färg på bilen var ett sent stadium beslut som kunde göras ekologiskt i enighet, som belysning och titt dev konstnärer kunde arbeta på uppdateringar samtidigt. Ett liknande projekt i en offline renderer skulle ha dailies med noter som ”rotera hjulet 20 grader till höger” eller ”släpp nyckeln ljus ned stopp”. Istället för att behöva en heldag vändning för små tekniska ändringar, kunde vi träna dessa förändringar interaktivt och fokusera vår energi på kreativa beslut.

För två skott med plattan integrationer, använde vi Shader grafen för att skapa ett utrymme skärmen-projiceras material med den ursprungliga filmen med HD-upplösning. Vi använde denna skuggningen på marken och väggarna runt bilen så att vi kunde ha realistiska reflektioner från plattan på bilen. Vi kompletteras med ytterligare belysning, återges skott av enighet, och sedan slutade den sista mark integrationen med full-res plattan med externa compositing programvara.

 Realtid ray tracing

Den vanliga teknik som används i game produktion för att simulera reflektioner bygger på en uppsättning speglar sonder ställa in på olika platser i kombination med skärmen utrymme ray tracing. Detta resulterar oftast i olika ljus läckor och en grov uppskattning av ytegenskaper. Med realtid ray tracing, kan vi nu korrekt återspeglar vad är offscreen utan några inställningar från artister. Sådan reflektionseffekt kräver dock vissa arrangemang av renderingsmotorn. I traditionella game produktion, allt som inte är inom frustum av kameran tenderar att inaktiveras, men nu är det möjligt att spegla objekt belyst och skuggas av källor som inte ursprungligen visas på skärmen. Förutom exakt simulera metallföremål, kräver effektiva ray tracing flera studsar, vilket inte är prisvärda inom vår prestanda constraint. Vi valde att hantera endast en studs. Resultatet av andra studsar har varit approximeras men med färgen på metallen multiplicera med nuvarande indirekta diffus belysning.

Traditionella offline konverteringsanläggningar är bra på att hantera rendering av stora texturerat område ljus. Dock med en offline-återgivningstillägget är kostsamt och producerar en hel del buller, (mer strålar du använda, mindre buller, men de ökar rendering kostnad per ram). För att uppnå en realtid bildhastighet samtidigt upprätthålla kvalitet, utvecklat vår enighet Labs forskare en algoritm i samband med Lucasfilm och NVIDIA (se uppsatsen de producerade, kombinerar analytiska direkt belysning och stokastiska skuggor). Med detta synsätt, kan synlighet (område shadow) skiljas från direkt belysning utvärderingen, medan visuella resultatet förblir intakt. Tillsammans med en denoising teknik tillämpas separat på dessa två komponenter, kunde vi starta mycket få strålar (bara fyra i realtid demo) för stort texturerat område ljus och uppnå målet 30 fps.

Indirekta diffus eller diffust ljus studsar förbättrar belysningen av en scen av jordning objekt och reagera på förändrade ljusförhållanden. Vanliga arbetsflödet för game produktion är smärtsamt och bygger på Konfigurera ljus sonder i en scen eller använder lightmaps. För filmen använde vi en brute force one-bounce indirekta diffusa strategi med ray tracing – med denna strategi som flera strålar lanseras, att tillåta oss att få önskad ljus blödning effekt.

Ett sådant tillvägagångssätt ger artister enorm frihet, utan dem behöva ställa in något. Det är dock dyrt.För realtid version vi valt en billigare metod: med ray tracing, vi skulle kunna rebake en uppsättning lätta sonder varje bildruta dynamiskt; traditionellt skulle vi har använt en uppsättning pre baka ljusa sonder bakade lightmaps.

Precis som ray-spåras reflektion kan ersätta skärmen utrymme tekniken, kan realtid ray tracing generera ambient occlusion jämförbar produceras av allmänt använda skärmen utrymme tekniken. Den resurs-vänlig indirekta diffusa metoden ovan kan förbättras med ray-spåras ambient occlusion att bättre hantera ljus läckorna underförstått av tekniken. Av prestandaskäl, vi valde att inte stödja genomskinliga objekt, vilket skulle kräva hantering överföring av ljus genom genomskinliga objekt.

Realtid ray tracing är det enda verktyget kunna uppnå rendering av fotorealistiska strålkastare i realtid. Form av en strålkastare och dess flera objektiv och reflektor optik resultera i ett komplext ljus samspel som är utmanande för att simulera. Vi lagt till växelverkan av flera successiva slät reflekterande och transmissiv strålar, vilket gör att ljusstrålen att skifta som du ser det i verkligheten. Fina detaljer kan styras med textur detaljer som kommer att påverka ray riktning.

En ny verklighet

Realtid ray tracing är en ny verklighet. Vi försöker inte återskapa traditionell produktion rörledningar från marken upp. Men vi tar bort några av de smärtpunkter som vanligtvis associeras med ett projekt som detta. Att ha kraften att interaktivt ändra skott och få omedelbar feedback från creative director och chef för fotografi är ovärderlig. Tack vare beslutet att bygga denna film, kunde vi potentiellt migrera detta arbete till andra projekt med lätthet och skapa en olika men sammanhängande kampanj över flera medier. Realtid ray tracing är ger oss möjligheten att förfina traditionell automotive reklam produktion rörledningen att arbeta i en mer kreativ, samverkande och prisvärt sätt.

Du kan utforska NVIDIA RTX och enighet idag med denna experimentella utgåva. Observera att detta är en prototyp och det slutliga genomförandet av DXR kommer att skilja sig från denna version.