Đi Siggraph 2020 Nghe Disney Kể Chuyện Làm VFX Destruction Phim Frozen 2

Bài viết trong group Facebook https://www.facebook.com/groups/YeuFxTD
Nhờ coi Disney nói về Destruction trong làm phim hoạt hình Frozen 2 ở #Siggraph2020 mình mới biết rằng, hiện nay qui trình về làm visual effect trên thế giới khi tiếp cận animation cũng đã thay đổi nhiều.
 
Bài này chắc lần đầu tiên mở mắt qui trình về làm destruction trong animation điện ảnh ở mức độ qui mô studio như Disney. 
 
Mai mình cho lên web, lưu lại, lỡ sau này làm xưởng phim kỹ xảo hay hoạt hình vài nghìn người thì mở ra coi lại, hy vọng lúc đó người ta chưa đổi qua dùng Houdini phiên bản 101 con chó đốm.
 

Phá Hủy Hoàn Toàn Một Cái Đập Trong Phim Hoạt Hình Frozen 2

Mình đang nói đến Disney làm destruction phá cái đập trong Frozen 2: 
 
Qui trình thông thường của làm phim hoạt hình Disney (xem Pixar mô tả qui trình làm Đại Học Quái Vật https://youtu.be/4gAlsk9t950) từ lúc có storyboard sau đó ra animated board (vẽ tay thumbnail có animation để tính timming) thì có như sau:
Layout -> Animation -> Layout Finaling -> Effects (destruction)
 

Cách Các Phong Ban Department Làm Phim Hoạt Hình Ở Disney Phân Bố

Mình may mắn được biết về cách tổ chức của studio làm phim hoạt hình Disney sẽ như sau (tức là đang nói về Editorial / Post Production / Sound):

  • Development
    • Story
    • Char Design
    • Visual Devoplment
  • Asset Production
    • Layout
      • Modeling
      • Character TD, Rigging, Sim, Tech Anim
      • Look Dev
  • Shot Production (hiện tại ở Blue Sky đã chuyển qua là Multi Shot Production)
    • FX Animation
    • Stereo
    • Animation
    • Layout Finaling
    • Tech Anim
    • Lighting
    • Render
    • Color Correction

Cách Thực Hiện Qui Trình Tạo Effect Trước Animation

Tuy nhiên với cách làm thông thường này đã lỗi thời và không tạo được animation với các key pose cùng timing thuyết phục cho animation hiện đại, qui trình mới thay đổi chuyển qua là Effect driven pipeline cho shot làm vỡ đập này.
  1. Design/Layout và vị trí cũng như hành vi của một effect cùng tài nguyên
  2. Thông thường từ đây sẽ tiếp tục làm animation, nhưng giai đoạn mới chỗ này làm Destruction FX, kết hợp với previz có nhân vật tương tác với effect (low res, key pose), Effect cũng sẽ giúp hoàn chỉnh previz camera
  3. Sau đó thực hiện animation, thì nếu là character animation sẽ hoàn toàn có thể tương tác với các trạng thái effect đã thực hiện (low res, chưa qua RBD detail hoặc secondary destruction)
  4. Xong thực hiện layout finaling
  5. Rồi hoàn chỉnh Effect như thêm khói bụi, rbd kỹ thuật chuẩn, hiệu ứng secondary
Lúc này kết quả ra sẽ luôn rất thực. Vì timing của animation được hoàn thiện ngay trên block out của destruction.

Thay Đổi Qui Trình Làm Effect Driven Animation

Hiệu quả của cách làm mới. Những ưu điểm trong quá trình thực hiện animation sẽ có thể đạt được.
Chỉ phá một cái đập, giúp:
 
Sẽ thay đổi như sau: Layout -> Effects (destruction) -> Animation -> Layout Finaling 
 
  1. Tiết kiệm không gian (lưu trữ)
  2. Đồng bộ trên toàn bộ các shot (không phải làm theo shot cách cũ mà làm multiple shot, đây cũng là cách làm mới của hoạt hình từ các studio lớn cho phim điện ảnh)
  3. Tiết kiệm được rất nhiều thời gian sản xuất: thử thách lớn nhất khi thực hiện destruction là thiết kế mảng miếng fracture và kỹ thuật này chính là tốn thời gian và làm thắt cổ chai của giai đoạn sản xuất, nếu còn xà quần làm cái này chưa được duyệt thì các khâu khác không có thực hiện được
  4. Do làm trên file USD nên quá trình tiết kiệm thời gian cũng giúp cho có thời gian làm texture bằng PTex/Hyperion
  5. Tiết kiệm được thời gian khi các artist chỉ tập trung trên mỗi một fracture nghiên cứu về tính thẫm mỹ có mục đích câu chuyện và phát triển được khả năng khéo của kỹ thuật constraint
  6. Điều này cũng giúp cho việc hoàn chỉnh các bước sau đó khi hoàn thiện Effect Finaling: nó giúp cho các màn khói bụi mảng miếng mảnh vỡ nhỏ đều đồng bộ (dust, debris, smoke) và cả secondary destruction (smart activation) cũng được hoàn thiện đồng bộ
  7. Vì do đây là cái đập, sau khi fracture, các rbd có mảng lớn và tùy theo tính thẩm mỹ trong câu chuyện sẽ được chọn ra để đưa vào làm collision cho hiệu ứng FLUID nước bắn nổ tung cái đập, vì do tiến trình trên nên mọi việc được đồng bộ consistency
 
(Thật ra đó giờ mình phá cái gì cũng phá 1 cái thôi đã muốn xỉu rồi, destruction thì thời gian không phải ngồi sim lâu nhất mà là thời gian thiết kế mảng miếng fracture, rãnh fracture, cạnh fracture, uv fracture xong tới thiết kế các kiểu constraint sao cho thực nhất, sao cho đẹp và nhìn duy mỹ nhất – không phải giống vật lý thật nhất. Chính là chiếm nhiều thời gian và là khâu sáng tạo nhất khi thực hiện Destruction.)

Về Mô Hình Destruction Ready - Mesh Cho Destruction

Như mọi người cũng biết, destruction model là phải build để có thể destruction được, build như build đồ thật chứ không phải làm chỉ có cái surface rồi áp texture hay shader lên.
Để hiện thực được model như vậy, đặc biệt nhà ở thì cần xác định theo vùng miền, mỗi nơi quốc gia và vùng miền văn hóa khác nhau, thời kỳ lịch sử khác nhau, cách xây dựng và vật liệu cũng sẽ khác nhau. Sau đó nghiên cứu kết cấu kỹ thuật bên xây dựng, search từ khóa Việt Nam thì ra nhà Việt Nam và cách xây Việt Nam, ở nước ngoài như các nước phương Tây thì vật liệu và kết cấu tường, dầm, sàn, trần, vật liệu sẽ khác nhau. 

Bởi vậy mới nói là Houdini làm procedural modelling rất cần thiết, ngồi làm tay từng cái chắc chết. Ví dụ ở đây có một website gần đây mới thành lập và bán các mô hình dạng destruction ready: https://www.3dreamlibrary.com/online-store/Skyscraper-001-p195873687. Tuy nhiên có một vấn đề là các mô hình này dạng stock, kiểu hàng in sẵn, mẫu như nhau rập khuôn, làm sẵn, nó sẽ không thể đạt yêu cầu khi thực hiện sự duy biệt trong thiết kế riêng của một dự án, cũng như kết cấu cần phá vỡ để phục vụ cho yếu tố câu chuyện nào đó cũng hoàn toàn phụ thuộc vào tại thời điểm phát triển về visual. Nhưng kiến thức chung là một model destruction ready cần có kết cấu (inside structure)
 
Về kết cấu xây dựng, nó sẽ từa tựa vầy: http://giupbanlamnha.com/ket-cau-nha
Có cái mẫu mô hình như vậy mới phá được, phá xong mới trung thực, sắc nét 4D destruction. Dĩ nhiên khi phá là từng mỗi vật liệu sẽ bị destruction theo lực khác nhau, theo hình dạng khác nhau.
 
Về cái đập trong phim Frozen 2. Cái mặt dựng của cái đập này được xây dựng bằng Maya và Zbrush, có 17841 viên gạch khác nhau, sau đó hàng loạt rêu phong và hoa lá cạnh theo các viền của từng mỗi viên gạch. Xây như xây đập.

Các Công Nghệ Và Công Cụ Sử Dụng Trong Shot Phá Đập Frozen 2

Disney Frozen dùng Houdini nhưng dùng set HDA của ILM để làm RBD, fracture, solver là Simple Bullet Solver. Tài liệu đã share trong phần file. Ở Disney gọi cái Houdini là HOTL (chắc chế cháo tá lã âm binh hết rồi, ko còn hình dạng của Houdini bình thường nữa). Có dùng H18 để tận dụng được node shattering tool.

 

#destruction #disney #xgen #hyperion #houdinifx #maya
Tham gia group Facebook https://www.facebook.com/groups/YeuFxTD để cùng cập nhật các thông tin và kiến thức nâng cao về CGI nói chung. 

ILM SimpleBullet Solver RBD Fracture

Các file paper về những công nghệ này lúc nào cũng có trong phần file của group facebook https://www.facebook.com/groups/YeuFxTD

Mình share link của Disney lại từng nói về set HDA được phát triển bởi công ty thành viên của Disney là ILM (Industrial Light and Magic), tập các file HDA này sẽ giúp thực hiện các công tác về fracture đa dạng, sáng tạo dựa trên dạng CSG voranoi, liền đó là các solver xử lý RBD gọi là SimpleBullet. Về cơ bản khi thực hiện destruction, phần thiết kế fracture, các mối chằn constraint luôn là các phần sáng tạo nhất và liên tục được các studio phát triển riêng. 

Liên kết tới file: https://disney-animation.s3.amazonaws.com/uploads/production/publication_asset/176/asset/ilmDisneyPixar_sbIntegration_marie.pdf

chiến hạm không gian khổng lồ Star Destroyer trong phim Star Wars bị phá hủy trong phim The Force Awaken. Do công ty Industrial Light & Magic thực hiện.
chiến hạm không gian khổng lồ Star Destroyer trong phim Star Wars bị phá hủy trong phim The Force Awaken. Do công ty Industrial Light & Magic thực hiện.

Granular (Hột) Matterhorn

phần đất mềm sẽ bị cày xới tung khi những viên đá tảng khổng lồ bay xuống cày xới, hiệu ứng này dùng trạng thái hột granular Matterhorn, một công nghệ của Disney đã từng dùng trong phim hoạt hình Frozen 1

Phần đất mềm bị cày xới, hiệu ứng này được Disney triển khai bằng công nghệ Matterhorn do Disney nghiên cứu phát triển , gốc rễ của công nghệ này được dùng trong phim Frozen trước đó để tạo ra các hiệu ứng tuyết mịn xốp và dạng hạt: https://www.disneyanimation.com/technology/innovations/matterhorn

Bản chất gốc của công nghệ này dựa trên phát kiến sáng chế về Granular do một cơ sở của Disney tại Bắc Âu phát triển,  khả năng hột này ở mức mutliple scale resolution tức ở mọi độ phân giải đều có thể thấy tới mức tinh thể. Xem paper ở đây: https://cs.dartmouth.edu/~wjarosz/publications/meng15granular.html

Cũng chính nhờ Paper granular đó, mà nhiều phát kiến nghiên cứu về hạt mịn đã được tạo ra, trong đó có những paper nghiên cứu rất thành công ứng dụng tạo vật liệu cho tuyết, như trạng thái ướt và trơn trượt, theo Paper ở đây bạn sẽ thấy Disney đã có những thúc đẩy về mặt kỹ nghệ cho nghành giải trí rất cao ở mức khoa học: https://www.math.ucla.edu/~jteran/papers/SSCTS13.pdf

Texture Không Cần Trãi UV - PTex

Đây là công nghệ tiên phong của Disney, kèm với UDIM texture là những khai phá của Disney giúp nghành kỹ xảo điện ảnh, làm phim hoạt hình tỏa sáng, người ta giảm bớt năng suất cày cục kỹ thuật unwrap từng mỗi mô hình 3D, tăng thời gian tập trung vào câu chuyện và duy mỹ trong texture painting. Phiên bản nhà nghèo trong các phần mềm render hiện nay là triplanar, tuy nhiên chỉ là hình thức chiếu texture wrap lên một object.
PTex là có khả năng vẽ luôn lên nhân vật chưa hề qua Unwrap. Đây là link để tìm hiểu về PTex: http://ptex.us/
 
PTex hiên nay được V-Ray adopt, có trong Renderman, MentalRay (người chết sống lại chi ?), 3D Delight, Blender có hỗ trợ PTex ở giai đoạn Sculpt – Cycles. Cơ bản hiện tại PTex đã mã nguồn mở – hào phóng bởi ông già Disney từ 2010, nhưng đến nay có vẻ còn phức tạp, Blender chưa adopt hẳn được.
 
Tuy nhiên theo FXGuide thì cũng có lý do tại sao PTex đến ngày hôm nay không được chọn để trở thành một công nghệ xuyên suốt trong các công cụ làm texture, đó là vấn đề băng thông tốc độ và dung lượng file. PTex dễ dàng ngốn dung lượng lớn và làm chậm hiệu năng hệ thống khi render, so với UIDM hiện nay đang được sử dụng rộng rãi hơn. 

Render Hyperion

Đây là Hyperion nếu ai chưa biết, là sản phẩm render Path Tracing có Global Illumination (mà tại thời điểm Disney tuyên bố thì V-Ray có từ thời ông ngoại GI) – tuy nhiên tại thời điểm đó V-Ray cũng ít được dùng trong qui trình render cinematic hay phim điện ảnh, Hyperion lần đầu tiên được dùng là phim Big Hero 6: https://www.disneyanimation.com/technology/innovations/hyperion
 
Sản phẩm Hyperion của Disney là một render CPU, path tracing là unbias render. Các bạn tham khảo tài liệu để hiểu về unbias và bias render, để khi dùng render sẽ hiểu tại sao có nhiều render nhanh mà ít được dùng trong render điện ảnh, các dự án đòi hỏi trung thực về hình ảnh: https://lamphimquangcao.tv/hieu-ve-bias-va-unbias-trong-ky-thuat-rendering/
 
Cá nhân mình luôn thích unbias render, có hồn hơn, không bị khô đét shader, ít phải tinh chỉnh tá lã âm binh, kiểu như vô buồng lái máy bay, chỉnh quá trời mà máy bay chưa bay nữa.
 
Tài liệu về Hyperion cho anh em thích ngâm cứu (khá nặng đô): https://www.yiningkarlli.com/projects/hyperiondesign/hyperiondesign.pdf
các phim hoạt hình Disney đã sử dụng Hyperion

Xem Hiệu Ứng Được Tạo Ra Trong Phim Frozen 2 Làm Từ Houdini FX

Hiệu Quả Qui Trình Effect Driven Pipeline Sau Thay Đổi

Effect Driven Pipline – có nghĩa qui trình này sẽ thực hiện hoạt hình animation dựa theo hiệu ứng được tạo ra trước chứ không như trước đây, phần hiệu ứng được thể hiện sau khi đã có animation nhân vật.
 
Chính từ cái việc đồng bộ này, nên UV set và vật liệu của từng miếng model của cái đập share data chung qua pipeline, việc làm texture trên Ptex rồi sau đó chạy vào qui trình làm Disney Xgen (làm cỏ, cây) với Hyperion (sudividion) cũng trơn tru, không bị mắt kẹt hay chờ đợi.
 
1 frame simulation granular (hột) low res của Matterhorn 30 phút, lúc con quái vật đá nó liệng mấy cục đá tảng xuống đất, cày xới đất lên. Cái này highres thì khoảng vài giờ/frame simulation.
 
Mặc dù dùng Maya tại Disney cho các công đoạn modelling, nhưng đa số đều dùng Houdini asset nhúng chức năng .HDA Houdini OTS để điều khiển các chức năng model trong Maya theo ý làm effect, nhằm tối ưu Maya đi theo qui trình làm effect.
 
Nói chung cách làm destruction trước animation này, giúp các animator biết được cái effect destruction nó ra sao, nên có thể timing và pacing được animation tốt hơn nhiều.
 
So với Blue Sky. mặc dù cùng anh chị em chung một nhà Disney, nhưng Blue Sky Studio là nhỏ hơn cả về qui mô, nhân lực nên việc dùng kỹ thuật công nghệ của Blue Sky Studios cũng chỉ mới dừng ở chỗ làm tool từ tool thương mại và phát triển thành các công cụ phái sinh – ở Blue Sky về mảng render là có render riêng, tuy nhiên về simulation là chỉ có tool development từ Houdini.
 
Còn Disney là có hẳn Disney lab nên cái gì không có thì 100 ông tiến sỹ ngồi vô bàn nghiên cứu 5 năm ra cái mới luôn.

Tổng hợp và biên tập bởi Vũ Phạm (www.rainstormfilm.com)

Follow Vũ Trên Twitter

Vũ là nhà sáng lập, điều hành công ty làm phim quảng cáo và 3D hoạt hình Rainstorm Film. Chuyên môn của Vũ lâu năm kinh nghiệm trong lĩnh vực làm đạo diễn, thiết kể sản xuất phim quảng cáo, phim diễn họa kiến trúc giới thiệu dự án bất động sản, hậu kỳ hiệu ứng kỹ xảo, thiết kế. 

Hiện Vũ đang hứng thú với lập trình tương tác Tech Art, Virtual Production và game với Unreal Engine, Unity.

 

Các Nội Dung Khác, Xem Thêm Từ Blog

Post Author: Vu Pham