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全新实时演示《Lion(狮)》:Unity Art Tools的实际应用和Wētā Digital在RT3D上的前景

2022年8月10日 类别 Industry | 15 分 阅读
A lion cub playing with its parent in the savannah
A lion cub playing with its parent in the savannah

《Lion》首次集结了Wētā Digital、Ziva、SpeedTree、SyncSketch和Unity Editor艺术工具。

《Lion》是Unity艺术工具又一关键里程碑,它展示了我们用工具赋能创作者的长期努力。

该演示展示了艺术家和开发者协力制作、拓宽实时高清图像的边界时所能实现的东西。

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这此联合性的制作和技术努力以实时技术的创新为主要特点,展示了用Wētā Digital、SpeedTree、Ziva、SyncSketch和Unity Editor艺术工具创建的内容——项目目前已经成为实时管线演示的一部分,可在消费级硬件上体验,在PlayStation 5®上以4K的30帧运行。

原离线演示的资产是由Monster Emporium Animation School的学生制作的,包含尺寸真实、使用Ziva VFX生物力学弹性体解算器模拟柔软躯体的狮子。

Two grey lion cubs in Unity Editor side by side, walking and stretching
Ziva VFX模拟幼狮坐下的序列

场景随后会被更新成高性能的实时体验。狮子资产使用了Ziva RT机器学习变形来增强,使用了新的Ziva RT Unity Player(在SIGGRAPH 2022上推出了预览版)动态地执行动画,以提供保真度最高的形变。

A lion cub walking in the Unity Editor, with no colours
Ziva RT带来的变形效果可以直接用于最终成品,它还可以加快用工具评估动画装配的速度,加快DCC迭代流程。在这个例子中,我们使用了Ziva VFX 2.0准静态积分器训练Ziva RT,它提供了准确和稳健的结果,是训练实时形变的理想选择。
Two grey lion cubs in Unity Editor side by side, walking and stretching
将高保真变形与Ziva RT和通常在游戏中使用的更传统的剥皮动画进行比较。肌肉组织和软组织的差异在小熊的轮廓和肩胛骨下特别明显。

为了在运行时获得最佳性能,Ziva RT Unity Player能并行执行SIMD优化后的代码,并利用Unity的Burst技术实时完成动态互动的变形。 

新演示的环境还使用了SpeedTree的植被。我们先用SpeedTree Cinema创建资产,针对实时使用进行优化,在狮子附近添加一些尘土飞扬的草丛,并在地平线上打造了一个非洲标志性可可豆木的形状。这些数据将输出为带有高分辨率纹理的Game FBX,让植物资产的分辨率能与制作精细的生物们相匹配。

A sketch of a lion looking into the distance in a savannah
一点点植被有助于构图、能让环境更生动。
A patch of grass with two SpeedTree trees on each side of it
SpeedTree资产

为了做出写实感,我们用Wētā Digital的毛发和皮毛梳理工具Wig(pre-alpha)补充了Ziva的形变技术,添加了额外一层的逼真度和艺术创作空间,为“大猫咪”和幼崽制作鬃毛和皮毛。

“Wig是一种完全不同的工作方式——它实际上是我用过的最快的梳理工具,”Sara Hansen说,她是《Lion》的Unity技术美术,以前曾为Wētā FX、DNEG和其他VFX公司制作过成品级毛发。 

“要制作高质量的主打毛发,用另一套梳理工具我可能得花几个月的时间,用Wig则要快得多。制作只需几周时间,有些毛发在其他工具中需要数周的,在Wig中只需要一天或几天就能完成,而且质量要好得多,艺术风格的可控性也更强......即使你要遵从详细的艺术指导进行调整,比如调整参考镜头里的某束毛发,你也能用Wig轻松完成。”

A lion's mane being created in Unity
用Wig制作的狮子鬃毛

《Lion》背后的团队来自北美和西欧的多个国家。团队间的远程协作是利用可视化协作工具SyncSketch实现的,它提供了实时产品审查和直观迭代的能力。

A model lion on the left, with a real picture of a lion on the right
使用SyncSketch云协作工具审查狮子的毛发

这次创意演练验证了Wētā Digital的Wig、Ziva、SpeedTree、SyncSketch和Unity Editor的生产能力,使团队能够快速迭代、改进生物和角色从头到尾的工作流程——连接起从绑定到变形到毛发和毛皮附着系统、从渲染到着色等环节,成为一个连贯的系统。

“我们希望保证工具能够协同作业,让创作者在每一个环节利用优秀的工作流程来创作角色和生物。因此,我们制作该演示的部分目标在生产环境中验证Unity艺术工具,解决艺术家真正经常遇到的生产需求,并使工具和工作流中变得更好、更强大,”Unity Technologies的杰出技术伙伴和首席建筑师、专业艺术和图形创新副总裁Natalya Tatarchuk说。

为了在PlayStation 5®、Xbox Series X|S®和PC上实时运行高度逼真的生物和场景渲染,我们开发了一些关键的技术创新。

项目在一开始就使用了Unity的高清渲染管线(HDRP)。我们还使用了全局光照(GI),利用Adaptive Probe Volumes(适应性探针体积,APV)来照亮狮子周围干旱的沙漠和植被。

A lion shakes its head while a cub plays with its mane

我们团队还必须解决同时模拟和渲染毛发上几百万根发丝的挑战。为此,我们在HDRP上进行了一系列重大的性能和视觉清晰度改进。

其中包括用GPU驱动头发簇模拟、使上百万发丝能够实时动态地做出反应,该模拟方案已经包含在了Unity新发布于GitHub上的Hair System。该模拟方法沿袭了令人惊叹的数字人演示《Enemies》的头发模拟方案,并做了进一步扩展,用GPU来更高效地处理更高数量级的发丝。

对于头发和毛皮的渲染,Unity的图形开发者们改进了HDRP基于图块的GPU软件光栅化算法,转为渲染几百万根独立的头发做了重大优化。该方法还借助了分析式抗锯齿来提高图像流畅度,还为每条发丝添加计算排序好的透明度,还用改进后的物理性头发光照模型来实现电影质量的发丝渲染。 

我们现在可以渲染数百万独立的发丝,所有发丝的动作都相互独立且独特,不会出现瑕疵。新方法可以准确地还原头发的高光部分和光线在软发上的透光现象,比如阳光下的幼狮皮毛或狮子鬃毛。

这些经过本次及其他生产流程所淬炼的头发模拟和渲染改进将登陆于2023.1 Tech Stream版。

A lion cub tussling and playing with its parent

许多工具目前已经开发使用,并被全球各地的项目制作所采用,我们也迫不及待地想与全世界的创作者们分享更多。

SIGGRAPH 2022

《Lion》将在温哥华会议中心举办的SIGGRAPH 2022会议上进行演示:

Lion: A glimpse of the future with Unity Art Tools
主讲人:James Jacobs (Unity Technologies)、Anton Blake (Monster Emporium)、Julio Cesar (Monster Emporium)、Sara Hansen (Unity Technologies)
8月10日,星期三,下午2:15-3:15
西楼,宴会厅 C/D

加入我们来观看Unity最新演示《Lion》的首演吧。这部作品使用了Ziva、Wētā Digital、SyncSketch、SpeedTree和Unity Editor艺术工具制作的内容,展示了实时技术的最新创新。《Lion》是我们计划帮助艺术家突破实时渲染边界的一次展示,为更丰富的创作流程奠定了基础。

进一步谈及这个展示会所涉及的技术和艺术家工具。

Intro to Ziva Face Trainer: Auto-rigging real-time 3D faces
主讲人:James Jacobs (Unity Technologies)、Crawford Doran (Unity Technologies)
(可在SIGGRAPH 2022在线观看)

Creating organic environments in Unity 2021 LTS
主讲人:Xiaoxi Liu (Unity Technologies)
(可在SIGGRAPH 2022在线观看)

Artist-friendly features in HDRP
主讲人:Sean Puller (Unity Technologies)、Alix Mitchell (Unity Technologies)
(可在SIGGRAPH 2022在线观看)

Ziva for feature animation: Simulation and machine learning-ready workflow
主讲人:Brian Anderson (Unity Technologies)
8月10日星期三,上午9点至12点
西楼116-117室

SpeedTree Cinema: From concept art to VFX asset
主讲人:Sarah Scruggs (Unity Technologies)
8月10日星期三,上午10:30-11:30
西楼116-117室

Advances in real-time rendering in games: Part III
主讲人:Natalya Tatarchuk、Francesco Cifariello Ciardi、Lasse Jon Fuglsang Pedersen、John Parsaie等
8月11日,星期四,下午2:15-5:15 西楼,C/D宴会厅

演讲涵盖的主题将包括探针光照、发丝头发系统,以及物理性头发阴影模型。

Introduction to Ziva RT: Bringing creature sims into Unity with Monster Emporium and Ziva RT
主讲人:James Jacobs (Monster Emporium)、Anton Blake (Monster Emporium)、Julio Cesar (Monster Emporium)
8月11日,星期四,下午2:15-5:15
西楼116-117室

请在我们的网站上了解详情,并获取完整的SIGGRAPH 2022 Unity活动清单。

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