MANUKA Render Hình Ảnh Siêu Thực Của Hãng VFX & Animation Lừng Danh Weta Digital

Tài liệu về rendering Manuka của Weta cho anh em nào thích nghiên cứu về render.
Link tài liệu: https://jo.dreggn.org/home/2018_manuka.pdf

Còn đây là website của Weta nói về nghiên cứu và phát triển Manuka render – inhouse, ko phải sản phẩm thương mại: https://www.wetafx.co.nz/research-and-tech/technology/manuka/
Các phim Weta làm đa số sẽ render với Manuka, như The Hobbit: The Battle of the Five Armies, Planet Of The Apes, Alita: Battle Angel

Manuka là render engine state of the art của Weta Digital, Manuka sử dụng kiến trúc Reyes cổ điển để phát triển phần render hình ảnh (cùng kiến trúc với Pixar Renderman), trong hình của Post này là giải thuật của kiến trúc render hình Reyes

Link tài liệu về kiến trúc Reyes, anh em nào có nghiên cứu chắc chắn biết cách tải về tư liệu, mình để link dẫn tư liệu:

https://www.researchgate.net/publication/220721047_The_Reyes_Image_Rendering_Architecture

Giải thuật của Reyes

Theo như tài liệu của Manuka có thể thấy, ban đầu Weta sử dụng toàn bộ là kiến trúc và chính renderman của Pixar vì nhu cầu làm hình ảnh VFX & Animation như thực. Tuy nhiên họ vẫn có những sự phát triển rất lớn bên trên của Renderman như về vật liệu, thay đổi cách thực hiện tính toán ánh sáng, cách xử lý vào ra của dữ liệu xử lý với vật liệu shader, từ những phim như Avatar, rồi Lord Of The Ring là những bước thành hình ban đầu như kiểu plugin nằm trên Renderman, Manuka hiện hình dần để phù hợp với qui trình, với cách làm việc, với mong muốn tạo tác về mặt thẫm mỹ.

“We first wrote Manuka as a hybrid out-of-core cpu/gpu path tracer using large ray wavefronts (in our implementation, 2 million rays were traced at once). We designed a ray tracing kernel based on swappable pages which used only indices and no pointers. Each page contained a treelet, suitable for coherent memory access during ray tracing, and the required parts of the geometry in the sub tree. bsdf inputs and ray tracing geometry were separated, such that the light transport and geometry intersection phases would be able to make best use of the available memory. The ray tracer supported pausing and resuming rays in mid flight, to enable out-of-core paging.”

Manuka được đặt tên như một kiểu mô hình sinh học phát triển ra từ kiến trúc của Pixar Renderman – Reyes, như sự tôn trọng dành cho các đấng tiền bối, cũng như Manuka nghĩa là tên của cây trà tại New Zealand có nhiều nhánh và mô hình cây như kiểu render ray theo micropolygon được ứng dụng ray tracing, cái khu chính đại bản doanh của Weta Digital cũng nằm ở con đường tên Manuka.
#render #manuka

Điểm quan trọng và khác biệt của Manuka so với các render đó là thực hiện batch shader như là một kiến trúc dẫn tới việc kiến tạo ra render Manuka, đây là một quá trình tổng hợp tri thức và kiến thức qua trãi nghiệm của các dự án mà hãng đã thực hiện.

Ban đầu việc sử dụng batch shading được sử dụng thông qua Renderman là backbone của Weta Digital trước đây để có thể hiện thực hoá các hình ảnh siêu thực trong VFX & Animation của hãng, Manuka là một lớp viết dần lên trên kiến trúc này và dần trở thành một render riêng qua quá trình thực hiện các dự án

Các Tiêu Chí Của Một Render Hiện Đại Phục Vụ VFX & Animation Tạo Hình Ảnh Realistic

Một render hiện đại cần được thoả những điều kiện gì, đó cũng là mục tiêu của Manuka (theo như trong tài liệu)

  • Model Complexity (sự phức tạp của các mô hình)
  • Model Diversity (sự đa dạng của các mô hình – điểm, đường thẳng, tứ giác, đa giác, tam giác, tròn méo…)
  • Shading Complexity (sự phức tạp của hệ thống vật liệu chuyên trị cho VFX & Animation đạt được hình ảnh siêu thực, BSDFS, Layering .. . gần đây như Renderman 24 ra Lama – một chức năng hoàn toàn viết mới cho vật liệu do chính ILM thực hiện, Houdini viết mới hỗ trợ Karma – vẫn đang Beta, Arnold Render đã có sẵn Surface rất mạnh mẽ, …)
  • Path Tracing (Path tracing cũng chính là Ray Tracing – Path Tracing chính là PBR render, khác nhau ở cái bộ shader PBR sẽ dễ dàng sử dụng hơn là các kiểu shader truyền thống trước khi có PBR shader, dò tia thì cứ quăng tia ra, như video game thì quăng tia đơn (nên sẽ ko có soft shadow, reflection), còn Path Tracing quăng chùm tia ra từ camera, chất lượng hơn, giàu dữ liệu hơn, hiện nay game engine đã đạt được ray tracing real time, điều này giúp kiến tạo Global Illumination như color bleech trên pixel, caustic, ambient light, soft shadow, 2nd ray, reflection, refraction …)
  • Speed (ai chả thích và quan tâm cái này trên render bất kỳ)
  • Image Quality (ULTIMATE quan trọng nhất cho mọi render, tất cả mọi thứ đều quằn quại mà ra hình ảnh chẳng ra gì thì cũng vất, chất lượng hình ảnh là tối quan trọng trong mọi render cho dù công nghệ thế nào, người ta quảng cáo render đẹp không thể tả chứ không ai diễn tả render nhiều code nhất có thể.)
  • Flexibility (Khả năng dễ dùng, khả năng ứng phó với nhiều tình huống, adapt được vào các pipeline, workflow dễ dàng .. mà mang lại performance thực, tức không cần biết nó oằn oại nó ghê ghớm nó truyền thông kinh thế nào nhưng nó có hiệu quả không, work không cho công việc cụ thể ? đó mới là quan trọng)

Đi sâu vào kỹ thuật và các phương pháp, phương án thì rất đa dạng, vô cùng giàu có về dữ liệu, thông tin, xem thêm tài liệu đã dẫn về Manuka để cho biết thêm.

Video gần nhất của Weta Digital nói về quá trình thực hiện phim của hãng

Path Tracing

Để thực hiện được Global Illumination cho các không gian thì thường Monte Carlos path tracing sẽ được ứng dụng, phương pháp dò tia này là một phương pháp rất phổ biến vì nó nhanh, search trên Youtube sẽ ra các tài liệu hiện đại, ví dụ Single Path Tracing, Simple Path Tracing với keyword Monte Carlos đi kèm sẽ có rất nhiều tư liệu tham khảo, tutorial để viết được hẳn một render engine có hỗ trợ GI và các reflection, refraction, caustic.

Để nâng cấp được phương pháp dò tia, tui giới thiệu các bồ advance course năm nay tại Siggraph 2020 về Monte Carlos, free: 

Advances in Monte Carlo rendering: The legacy of Jaroslav Křivánek (SIGGRAPH 2020 course)

https://lamphimquangcao.tv/nang-cao-tim-hieu-ve-monte-carlo-rendering-gia-tai-cua-nha-nghien-cuu-lung-danh-jaroslav-krivanek-khoa-hoc-tai-siggraph-2020

Giải thích về Ray Tracing và ứng dụng cũng như lý thuyết trong các phần mềm render thương mại thường thấy:

https://lamphimquangcao.tv/ray-tracing-phuong-trinh-toan-physical-based-render/

phương trình toán học ray tracing thường thấy

Hyperion, render đầu tiên của Disney sử dụng Path Tracing . Trước khi acquire Pixar thì Disney không có một cái render đàng hoàng nào ngoài việc các artist làm phương pháp cổ điển – lighting như lighting thật, đặt thật nhiều đèn vào trong scene, các phương pháp như Image Based Lighting dùng HDRI map là không có Phim đầu tiên của Disney dùng Hyperion là Big Hero 6

https://lamphimquangcao.tv/hyperion-gi-render-cua-disney-cung-31-sang-che-duoc-cong-bo

Post Author: Vu Pham