Przełomowa technologia NVIDIA Quadro GPU

Firma NVIDIA zapowiedziała, że najnowszy film studia Paramount Pictures pt. „Ostatni władca wiatru” zachwyci widzów wyjątkowymi efektami specjalnymi scen batalistycznych, stworzonymi przez studio Industrial Light & Magic (ILM) z pomocą technologii profesjonalnych procesorów graficznych NVIDIA Quadro.



Film, który miał premierę 2 lipca, zawiera dramatyczne sceny, w których bohaterowie obdarzeni mocą czterech pradawnych żywiołów, czyli ogniem, powietrzem, wodą oraz ziemią, używają ich jako narzędzi w boju. Ogromne kule ognia, pnącza stworzone z wody, ściany wyrastające z ziemi oraz potężne podmuchy powietrza to tylko niektóre z szeregu symulacji cyfrowych, którymi ILM zapełniło 485 ujęć z efektami specjalnymi – łącznie ponad godzinę czasu ekranowego.

Wiele z tych sekwencji efektów specjalnych zostało stworzonych z użyciem autorskiego narzędzia ILM o nazwie Plume. Służy ono do symulacji zachowania płynów i renderowania obrazu w oparciu o architekturę obliczeń równoległych NVIDIA® CUDA™. Studio ILM uzyskało ogromny wzrost wydajności pracy Plume, gdyż przeprowadziło operacje renderowania symulacji na farmie renderingowej złożonej z 12 komputerów opartych na procesorach graficznych, tj. profesjonalnych rozwiązań graficznych NVIDIA Quadro® FX 5800 .



„Iteracja jest niezbędnym elementem w procesie tworzenia efektów graficznych wysokiej jakości,” twierdzi Olivier Maury, inżynier ds. badań i rozwoju w ILM. “Po rozpoczęciu pracy w strukturze opartej na procesorach graficznych firmy NVIDIA otrzymaliśmy możliwość tworzenia do ośmiu iteracji złożonych symulacji ognia, pyłu i powietrza. To dziesięcio-, a często nawet i piętnastokrotny wzrost prędkości w porównaniu do symulacji obliczanych wyłącznie przez procesory CPU.  Możliwość stosowania architektury CUDA i procesorów graficznych NVIDIA całkowicie odmieniła nasze podejście do szeregu problemów związanych z tworzeniem złożonych efektów specjalnych.

Narzędzie Plume zostało stworzone do generowania komputerowych efektów ognia, lecz wysoka elastyczność aplikacji pozwoliła na wykorzystanie jej do innych celów, np. do tworzenia ruchów powietrza, mgiełki oceanu czy kłębiących się chmur. W jednej z wyjątkowo złożonych scen, główny bohater Aang (grany przez Noaha Ringera) odbija strumienie ognia lecące w jego stronę za pomocą podmuchów powietrza, które odpychają zarówno płomienie, jak i drobinki piasku. Ta scena została stworzona w wyniku połączenia dwóch oddzielnych, lecz wzajemnie oddziałujących na siebie symulacji obliczanych przez dwa narzędzia Plume: precyzyjnie ukierunkowanych strumieni powietrza i ognia.

„Narzędzie Plume jest akcelerowane przez procesory graficzne NVIDIA Quadro, co daje nam wysoką interaktywność obsługi. Dzięki temu artyści mogą polegać bardziej na swej wrażliwości i nie muszą opierać się wyłącznie na wiedzy technicznej,” twierdzi Craig Hammack, zastępca kierownika działu efektów specjalnych w ILM. „Oznacza to, że artysta może stworzyć szczegółową symulację bez znajomości zasad działania algorytmów, na których oparto silnik narzędzia i bez szczegółowej wiedzy na temat sposobu działania silnika symulacji płynów.”

W podstawowym zestawie narzędzi używanym przez ILM w pracy nad „Ostatnim władcą wiatrów” znalazło się oprogramowanie podmiotu zależnego firmy NVIDIA, mental ray® firmy metal image, narzędzie renderujące Renderman studia Pixar, oprogramowanie do animacji Maya firmy Autodesk, oprogramowanie do łączenia obrazów Nuke firmy The Foundry i firmowe narzędzia ILM: Zeno oraz Saber, umożliwiające tworzenie efektów specjalnych i grafiki komputerowej. Studio ILM planuje wdrożyć dodatkowe narzędzia oparte na architekturze NVIDIA CUDA w pracach nad dalszymi projektami i nieprzerwanie odkrywa nowe sposoby użytkowania mechanizmu renderowania opartego na procesorach graficznych do tworzenia efektów wizualnych.