Unity：在實(shí)時3D動畫演示《Lion》中使用的新技術(shù)
全新實(shí)時演示《Lion》首次將來自Weta?Digital、Ziva、SpeedTree、SyncSketch和Unity Editor的藝術(shù)家工具結(jié)合在一起創(chuàng)造出逼真的動畫視覺效果。
《Lion》是Unity?Art Tools的一個重要里程碑，展示了藝術(shù)家和開發(fā)人員相互協(xié)作，將實(shí)時、高保真視覺效果推動到極限的全新成果。
這種生產(chǎn)與技術(shù)的結(jié)合也是實(shí)時技術(shù)創(chuàng)新下的結(jié)晶，《Lion》使用Weta Digital、SpeedTree、Ziva、SyncSketch和Unity Editor artist等工具創(chuàng)建內(nèi)容，現(xiàn)在已經(jīng)被納入實(shí)時管道中，作為集成演示范例，《Lion》現(xiàn)在能夠在PlayStation 5上的4K以30 fps的速度運(yùn)行。
《Lion》最初的離線演示資源由來自Monster Emporium Animation School學(xué)生制作，使用Ziva VFX軟件中的生物力學(xué)彈性體解算器模擬真實(shí)世界尺寸獅子的軟體動態(tài)。
之后他們更新了場景以實(shí)現(xiàn)高性能的實(shí)時體驗(yàn)。獅子資產(chǎn)通過機(jī)器學(xué)習(xí)的Ziva RT?deformations得到了增強(qiáng)，使用新的Ziva RT Unity?Player（在SIGGRAPH 2022的預(yù)覽中放出）動態(tài)執(zhí)行，提供了最逼真的變形效果。
Ziva RT為動畫師提供了最終質(zhì)量的變形，同時也加快了評估速度與DCC迭代工作流程。在案例中，Ziva RT使用Ziva VFX 2.0中新的準(zhǔn)靜態(tài)積分器進(jìn)行訓(xùn)練，該積分器提供了精確、可靠的結(jié)果，非常適合于訓(xùn)練實(shí)時變形。
將高保真變形與Ziva RT和游戲中通常使用的更傳統(tǒng)的蒙皮動畫進(jìn)行比較：肌肉組織和軟組織的差異在幼崽的輪廓和肩胛骨下差異非常明顯。
為了在運(yùn)行時獲得最佳性能，Ziva RT Unity Player以并行方式執(zhí)行SIMD優(yōu)化代碼，利用Unity的技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)交互變形。
新的演示環(huán)境還包括來自SpeedTree的植被。制作組從SpeedTree Cinema創(chuàng)建的資產(chǎn)開始，對它們進(jìn)行了實(shí)時優(yōu)化，在獅子附近添加了一些塵土飛揚(yáng)的草叢，并在地平線上構(gòu)建了非洲標(biāo)志性植物蝶翅樹。這些文件以Game FBX格式輸出，具有單獨(dú)的高分辨率紋理，將植物資產(chǎn)的分辨率與精心打造的生物相匹配。
添加一點(diǎn)植物有助于構(gòu)圖，活躍環(huán)境。
SpeedTree資產(chǎn)示例
為了實(shí)現(xiàn)真實(shí)感，Weta?Digital的毛發(fā)梳理工具Wig（前alpha）補(bǔ)充了Ziva的變形技術(shù)，增加了另一層保真度和藝術(shù)家的可控性，以在成年獅子和幼崽身上創(chuàng)建鬃毛和毛發(fā)。
“Wig是一種不同的工作方式——它是我用過的最快的毛發(fā)梳理工具，”《Lion》的技術(shù)專家Sara Hansen說道。（Sara Hansen曾為WetaFX、DNEG和其他VFX公司設(shè)計制作服裝。）
“要創(chuàng)建高質(zhì)量的毛發(fā)以前通常需要幾個月的時間，而現(xiàn)在在Wig中創(chuàng)建要比以前快得多。只需要幾周時間，一些毛發(fā)用其他工具創(chuàng)作需要幾周時間，而用wig只需要一天或幾天，而且質(zhì)量更好，可控性更高……即使當(dāng)你必須對一些細(xì)節(jié)的反饋意見做出反應(yīng)，如調(diào)整參考鏡頭中的特定發(fā)束，用Wig創(chuàng)作也很容易。”
使用Wig創(chuàng)作獅子鬃毛的示例
《Lion》的幕后制作團(tuán)隊分布在北美和西歐的多個國家。可視化協(xié)作工具SyncSketch使他們的遠(yuǎn)程團(tuán)隊合作成為可能，該工具提供了實(shí)時生產(chǎn)審核和直觀迭代的能力。
基于云的SyncSketch協(xié)作工具中l(wèi)ion正在進(jìn)行的培訓(xùn)評審示例
通過這種創(chuàng)造性的練習(xí)，團(tuán)隊能夠快速迭代并改進(jìn)端到端生物和角色的工作流程，在一個連貫的系統(tǒng)中創(chuàng)建裝配、變形、頭發(fā)和毛發(fā)附著系統(tǒng)、渲染、著色的整個流程。
“我們希望確保我們的工具能夠協(xié)同工作，讓創(chuàng)作者擁有出色的端到端創(chuàng)作角色和生物的工作流程。因此，制作這個演示的部分目的是幫助我們在制作環(huán)境中驗(yàn)證Unity Art工具，解決藝術(shù)家經(jīng)常面臨的實(shí)際制作需求，并使我們的工具和工作流程更好、更強(qiáng)大，”Unity Technologies專業(yè)藝術(shù)和圖形創(chuàng)新部技術(shù)研究員兼首席架構(gòu)師Natalya Tatarchuk說道。
為了實(shí)現(xiàn)在PlayStation 5、Xbox?Series X|S和PC上實(shí)時運(yùn)行的真實(shí)可信的生物和場景渲染，Unity開發(fā)了許多關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。
《Lion》項目使用Unity的高清渲染管道（HDRP）。通過使用全局照明（GI）、自適應(yīng)探頭體積（APV）照亮獅子周圍干旱的沙漠和植被。
制作團(tuán)隊必須應(yīng)對在具有高保真度毛發(fā)的身上模擬和渲染數(shù)百萬根毛發(fā)的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們對HDRP進(jìn)行了一系列重要的性能和視覺保真度改進(jìn)。
通過改進(jìn)新的由GPU驅(qū)動的簇狀毛發(fā)模擬，使數(shù)百萬根頭發(fā)能夠?qū)崟r動態(tài)反應(yīng)。這種方法應(yīng)用在之前發(fā)布的數(shù)字人展示《Enemies》中使用的毛發(fā)模擬之中，制作團(tuán)隊將該方法擴(kuò)展到在GPU上高效處理幾個數(shù)量級以上的發(fā)束。
對于頭發(fā)和毛發(fā)渲染，Unity的圖形開發(fā)人員設(shè)計了一套對HDRP基于GPU tile的軟件光柵化算法改進(jìn)，并進(jìn)行了重大優(yōu)化，以渲染數(shù)百萬根獨(dú)立的毛發(fā)。這種方法通過解析抗鋸齒實(shí)現(xiàn)了平滑的視覺效果，并為發(fā)束提供了計算機(jī)排序的順序獨(dú)立透明度，并改進(jìn)了高級的基于物理的毛發(fā)照明模型，以實(shí)現(xiàn)電影級畫質(zhì)的發(fā)束渲染。
這種方法的實(shí)現(xiàn)意味著我們現(xiàn)在可以渲染數(shù)百萬根單獨(dú)的發(fā)束，它們能獨(dú)立移動，沒有偽像。并精確地保留了毛發(fā)高光和光線穿過柔軟毛發(fā)的方式，（例如在陽光下幼崽的皮毛或獅子的鬃毛）。這些毛發(fā)發(fā)模擬和渲染的改進(jìn)，通過全新示例影片《Lion》被一一展現(xiàn)。
全新示例《Lion》將在Unity 2023.1Tech Stream中登陸。
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