[情報] 「NVIDIA高端GPU對動畫制作的影響——ufo

「NVIDIA高端GPU對動畫制作的影響——ufotable的應對方式」

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動畫制作公司ufotable的數字影像部門負責統籌攝影和3D的全流程，挑戰解決制作現場的各種難題。通過利用NVIDIA的高端GPU，RTX 6000 Ada和RTX 5000 Ada，他們在動畫制作的前線探索了新一代的工作流程。

CGWORLD編輯部（以下簡稱CGW）： 首先請做個自我介紹吧。

寺尾優一（以下簡稱寺尾）： 我是ufotable數字影像部門的部長兼攝影導演寺尾。進入動畫行業已經有20多年了。這次有機會在最新的項目中構建使用高端GPU的影像制作流程，在實際操作中也得到了很多樂趣。

奧屋武志（以下簡稱奧屋）： 我是數字影像部門負責管道設計和工具開發的技術藝術家（以下簡稱TA）團隊的負責人。我曾在大學和遊戲公司從事CG的研發工作，2022年加入ufotable。這次我負責將USD（通用場景描述）集成到工作流程中的技術驗證。

天野禮治（以下簡稱天野）： 我也是數字影像部門的天野。原本我是角色模型師，但後來參與了工具開發，自從進入遊戲公司以來，一直從事TA的工作。我和奧屋一起致力於支持數字影像部門的制作環境。

寺尾： 話說回來（笑），自從奧屋加入ufotable以來，公司內部的工作環境確實發生了變化。以前我們只用一些簡單的“輔助工具”，但現在每天的工作中我們都可以看到“程序的幫助”。雖然公司內部還有專門的程序員團隊，但我們與他們之間的溝通完全沒有障礙。工作流程非常順利，感到非常感激。

CGW： 原來如此，具體發生了什麽變化呢？

寺尾： 舉個例子，之前現場人員有“想要查看正在制作的鏡頭的最新狀態”的需求。過去，我們通過專用的商業工具來提供查看影像數據的環境。然而，由於設備和中介軟件的許可證限制，數字影像部門以外的員工只能手動逐一進入目錄，然後通過Windows默認的播放器來查看。

奧屋： 因此，我們幹脆將整個系統改成了基於瀏覽器的，使得工作室的任何人都可以使用。結果，所有制作相關人員都能實時共享中間影像，檢查過程所需的時間和人力大幅減少了。

奧屋： 這與我們這次驗證的主題——USD（通用場景描述）的討論也有關。當與外部合作夥伴合作時，從Blender到Maya、再到Houdini，我們交換各種文件的機會增多，每次都需要將這些文件轉換為適應公司內部環境的格式。舉例來說，當我們收到Houdini文件時，首先能夠檢查該文件的員工只能是內部熟悉Houdini的藝術家。同樣，對於Autodesk和Adobe產品，也需要相應的工作環境。

寺尾： 因此，每次都需要準備圖像或視頻等數據供員工檢查。但我們不禁想，這個過程真的不可或缺嗎？即使工具不同，大家想要檢查的內容其實是相同的，那有沒有一種方法可以避免轉換工作，使過程更簡單呢？ 同時，我們也希望能實時與其他部門共享我們數字影像部門的工作進展。比如，讓制作進度和作畫團隊能夠迅速打開和使用我們在3ds Max中創建的角色或背景模型的最新版本，即使他們沒有相應的工作環境。

奧屋： 可以說是實時進度數據的民主化吧……我們希望創造一個未來，任何人都能在任何時間、任何地點獲取動畫制作所需的數據。通過這次的驗證，我們認為USD是最有效的解決方案。

CGW： 這是一個非常重要的話題。您能先講一下這次驗證的背景嗎？

寺尾： 首先，目前動畫影像的制作環境正加速走向更高精度，最近我們經常會在短時間內多次重覆處理覆雜的數據……雖然聽起來像是抱怨，但這確實是很常見的情況。 我們有很多預備方案來應對這種情況，憑借現場的經驗可以進行各種預測，但這次我們認為，如果有搭載高端GPU的強大機器，或許可以通過硬件直接解決問題。就在這時，我們恰好得到了來自NVIDIA和日本HP的提議，正好趕上了項目的進展。於是，我們借用了設備大約三周，我和奧屋分別在各自領域進行了研究。

奧屋： 結果送來的是非常強大的工作站（笑），不僅配備了RTX6000 Ada，還準備了用於對比的5000 Ada。 CGW： 試用的機器是日本HP的「HP Z6 G5 A Workstation（以下簡稱Z6）」，首先您覺得如何？

寺尾： 簡單來說，一切都變快了。

天野： 這次主要是在EmberGen中利用GPU制作煙霧，憑借48GB的VRAM，可以進行比以往更高密度的設置。而且由於其強大的計算能力，能以接近實時的速度執行這些高密度模擬。

寺尾： 另外，CPU也給我們留下了深刻印象。雖然這不是我們關注的重點，但由於主要的CG軟件仍然高度依賴CPU，因此渲染速度顯著加快。預覽速度的提升也使得我們可以進行更多的反覆試驗，明顯提高了單個藝術家單位時間內的產出質量。速度就是正義，越快越好……同時，機器的穩定性也非常優秀。整個使用期間，即便是重度運作，機器也沒有一次崩潰，始終平穩運行。

天野： 實際上，設備到達後我們立刻打開機箱進行觀察，發現氣流被很好地分隔開了，給人很大的安心感。前面板提供獨立的氣流來冷卻CPU和GPU，GPU還從側面吸入空氣。運行過程中，後面排出了非常熱的風，但沒有出現過熱導致宕機的情況，穩定性非常好。

奧屋： 設備到達當天，我們就安裝了3ds Max，立即進入渲染狀態。搭載了Ryzen Threadripper PRO 7965WX的Z6工作站，是一台能夠在不改變任何工作流程的情況下，通過提升規格帶來顯著效果的理想機器。

CGW： 讓我們聊聊這次的驗證。ufotable之前是否有過關於OpenUSD的嘗試？

奧屋： 只是簡單嘗試過在不同軟件間傳遞數據，幾乎沒有實際使用過。這次是首次進行伴隨工具開發的正式測試。

寺尾： 我之前對USD的印象更多是應用於汽車或建築等工業領域，而不是影像制作的格式。

CGW： 這次是NVIDIA提議說「Omniverse對OpenUSD有很好的支持，如何嘗試一下？」於是你們使用了Omniverse進行測試，對吧？

奧屋： 實際操作發現，只要安裝Omniverse Launcher，就能搭建起用於顯示和編輯USD的環境，而3ds Max的開發環境只需要Autodesk提供的USD插件和Python的pip工具。真沒想到這麽簡單，早知道就早點試了（笑）。

CGW： 看來你們之前對「USD很難」有先入為主的觀念。

奧屋： 在日本，特別是USD剛出現時，很多工程師覺得「光是構建就這麽麻煩！」這種印象一直沒改變。但實際上，用起來發現無論是導入還是開發都很簡單。

CGW： 這次你們進行了哪些驗證呢？

奧屋： ufotable的核心是3ds Max和V-Ray，但最近與其他工具之間的數據交換越來越多。因此我們挑戰了通過開發USD導出器實現不同軟件之間的數據傳輸。此外，還測試了使用Omniverse Composer的3D布局以及與After Effects（以下簡稱AE）的聯動，結果都非常好。

CGW： 順便問一下，Omniverse是實時平台，那它與Unity或Unreal Engine等遊戲引擎有何不同？

奧屋： 通常遊戲引擎會在項目文件夾中創建大量文件，因此數據的管理方式與傳統的DCC工具不同。而Omniverse則能從每個鏡頭對應一個USD文件的形式開始，這與我們現有的制作流程非常契合，因此我覺得它與影像制作的兼容性很好。

CGW： 今後你們如何打算活用USD？

寺尾： 我們的制作工作核心依然是3ds Max，但如果能將USD作為基幹文件，那麽可以設想一種工作流程：在Blender中進行演出檢查，實時修正後通過USD文件返回3ds Max。這次驗證讓我們看到了這種可能性，而這一切都是通過現有工具的組合實現的，因此成本效益也是可期的。

奧屋： 目前主要的DCC工具對USD的支持正在快速推進，這使得這樣的工作流程變得非常現實。

而且，雖然稍後會詳細討論，但USD與傳統格式不同，用戶可以根據實際情況對數據結構進行調整，這將帶來更好的效果。如果更多的工作室能引入USD並分享經驗，那將是非常令人期待的。

近年來，隨著制作規模的擴大以及由作畫動畫師進行3D布局作業的普及，ufotable使用的核心工具3ds Max加上V-Ray與其他工具之間的數據交換逐漸增多。

傳統上，數據是通過FBX文件進行傳遞的，但ufotable經常會在3ds Max材質的節點內對貼圖進行校正和混合，這時貼圖路徑無法保存，導致導入後的工作負擔加重。

因此，奧屋先生這次開發了適用於3ds Max的Python腳本，按照ufotable的材質結構實現了USD導出器。

通過此方式，可以在多個工具之間實現對貼圖顯示的支持。 具體的步驟是，首先使用3ds Max的官方USD導出器保存資產。

在此過程中，3ds Max的材質將保存為USD Preview Surface，但較深層次的貼圖路徑會丟失。

然後運行奧屋先生編寫的USD導出器，覆蓋保存的USD文件中的USD Preview Surface的貼圖路徑，以確保即使在工具轉換後貼圖仍能正確顯示。

奧屋先生在這次的驗證中開發了利用Omniverse的3D布局工具。該工具通過將3ds Max中創建的模型導入Omniverse USD Composer，進行3D布局的創建，並通過按下一個按鈕，就能生成包含規定信息的帶有框架的3D布局圖像。

這是Omniverse的一個擴展功能。 在傳統的3D布局工作中，需要通過Deadline對3ds Max中創建的鏡頭進行渲染，因此在確認結果之前會有等待時間。

而利用Omniverse進行的3D布局，則可以實時查看與渲染結果一致的預覽。此次驗證使用了高質量且具有大量頂點的資產，但由於RTX 6000 Ada擁有豐富的顯存，因此可以輕松顯示這些內容。

奧屋先生還利用AE的Python插件（已在GitHub上公開 github.com/takeshi-okuya/AEPython）和USD模塊，開發了一個在AE的3D圖層中創建USD關鍵幀的工具。

此前，在ufotable中，從3ds Max向AE傳送坐標或攝像機信息時，使用的是專為3ds Max開發的腳本。

因此，如果需要從3ds Max以外的軟件向AE移植信息，則需要為每個軟件開發相應的工具。通過這次開發的USD讀取工具，現在可以從所有支持USD導出的軟件中向AE讀取信息。

寺尾：接下來我會談談另一個檢驗。這次我檢驗的是如何利用強大的GPU進行合成和CG效果制作的協作。

具體來說，我使用EmberGen快速進行流體模擬，並同時進行編輯、拍攝和3D效果制作，從而實現具有現場感的影像制作流程。關於具體的檢驗場景，我將在數字影像部的博客中發布，敬請關注。

圖片是《電視動畫《鬼滅之刃》柱稽古篇》第7話末尾到第8話開頭，鬼殺隊的當主在產屋敷邸出現的場景。

在這個場景中，音樂的存在非常重要，這是我們事先收到的訂單。首先，必須有精細的作畫作為基礎，然後我們通過EmberGen添加流體效果以補充和擴展畫面的細微之處。

這個過程需要多次預覽，隨著我們查看預覽，“要不要做得更慢一些”、“想要從地面產生流體（氣流）”、“想要與音樂的節奏同步減慢”等想法湧現出來，隨著演出的解像度提高，我們越來越想靈活調整影像。

當時，我與一位活力充沛的年輕人一起工作，而使用Z6後，EmberGen幾乎實時地給出了結果，因此，從創意到輸出的時間幾乎為零。

因此，我開始把EmberGen視為合成流程的一部分，而不僅僅是效果的工程。 在我們公司，主要工作人員始終在附近工作，因此與演出相關的檢查過程可以持續口頭進行。

結果，我們將從特效到合成再到編輯的流程在非常短的時間內進行了提升。 通過完善這樣的管道，相關流程的速度顯著加快，體感上我覺得每個鏡頭的制作速度快了好幾倍。這就是GPU專用流程的優秀潛力。 CGW：RTX 6000 Ada配備了48GB的VRAM，您能感受到其帶來的好處嗎？

天野：EmberGen在渲染時可以實現2到4倍的放大，但這需要消耗大量的VRAM。在現有環境中，放大最多只能達到2倍，但在Z6上測試時，可以支持到4倍。這真的是得益於48GB的VRAM。

寺尾：說到這一點，DaVinci Resolve的特效和過渡效果也都能夠實時計算，從來沒有卡頓過。至於編碼速度，實在是太快了，以至於我沒有留下深刻的印象。

這種與影像的互動方式在近年來類似於Unreal Engine等平台實現的流程。不過，現有的影像開發自由度仍然更好，我們能夠以一種正好結合的混合過程進行制作。

CGW：謝謝您。

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