Làm Phim Quảng Cáo

Đây là công cụ giúp render hoạt hình rất nổi tiếng của Pixar, nó cũng là con đường đi ban đầu của hãng làm phim hoạt hình này, chính là chân lý và kỹ nghệ để có thể trở thành tài sản trao tay qua nhiều công ty. Một kỹ nghệ thời thượng tại những thập niên xưa cũ lúc mà phim Công Viên Khủng Long (Jurrasic Park) còn chưa ra đời, Kỹ Nghệ Render Hình Ảnh 3D.

Với giấc mơ làm phim hoạt hình của mình, vị kỹ sử Ed Catmull đã không ngừng bào chế phần mềm render này, nhằm thuyết phục các nhà đầu tư hỗ trợ làm bộ phim hoạt hình 3D đầu tiên, nó giống như với AI bây giờ, chỉ khác ở chỗ Ed chính là người đã tạo ra kỹ nghệ và gần như duy nhất tại thời điểm đó.

Ed Catmull đã đem RenderMan từ một cơ sở làm đồ họa nội bộ đến một tổ chức làm kỹ xảo VFX hỗ trợ CGI – thông qua máy điện toán tại hãng sản xuất phim Chiến Tranh Các Vì Sao (bộ phim khoa học viễn tưởng siêu việt nhất tại thời điểm này và cho đến nay vẫn là tài sản lớn của Disney), rồi trở thành công ty làm phim hoạt hình Pixar dưới bàn tay nhào nặn thần kỳ của CEO hãng Apple – Steve Jobs, để rồi thành công nối tiếp thành công và trở thành công ty làm phim hoạt hình dành cho người lớn thành công nhất tại hãng phim Disney.

Tính đến nay, RenderMan vẫn là phần mềm duy nhất sử dụng cho công cuộc render, không ngừng phát triển tại Pixar và cùng các công ty trong hệ thống chị em của Disney có cổ phần ví dụ như Lucas Film, ILM, .Walt Disney Animation Studios…và cũng không thể thiếu sót các công ty có nhận hợp đồng làm phim với Disney như MPC, Digital Domain …

Vậy tại sao lại là RenderMan ? khuyết điểm và ưu điểm của RenderMan là gì ? Nó có thân thuộc với giới artist 3D hay sản xuất phim VFX & animation ở Việt Nam không ?

Sơ Lược Về RenderMan

Phần mềm render RenderMan của Pixar, nổi tiếng với vai trò quan trọng trong việc tạo ra các bộ phim hoạt hình như Toy Story (bộ phim điện ảnh nội dung dài đầu tiên làm bằng CGI), là một công cụ chuyên dụng để xử lý hình ảnh đồ họa máy tính (CGI). Bài viết từ IEEE Spectrum kể về hành trình phát triển RenderMan từ những năm 1980, bắt đầu từ University of Utah, sau đó là NYIT, và rồi Lucasfilm (sau này trở thành Pixar năm 1986). Phần mềm này được phát triển bởi các nhà khoa học máy tính Robert L. Cook, Loren Carpenter, Tom Porter, và Patrick M. Hanrahan, dưới sự hướng dẫn của Edwin Catmull.

RenderMan được ra mắt năm 1988, và đã được sử dụng để tạo ra các hiệu ứng hình ảnh kỹ thuật số chân thực cho các bộ phim như Avatar: The Way of Water, The Mandolorian, và Nimona. Nó giải quyết các vấn đề như tạo ra các cảnh phức tạp, kết cấu (gỗ, kim loại, chất lỏng), loại bỏ các vết răng cưa, mờ chuyển động, độ sâu trường, bóng đổ, phản chiếu, khúc xạ, và xuyên thấu ánh sáng. Những đóng góp quan trọng của RenderMan bao gồm Tween (tự động tạo các khung giữa), Alpha Channel (kết hợp các phần tử), thuật toán REYES (micropolygons, khoảng 80 triệu mỗi 1.000 đa giác), và kỹ thuật Monte Carlo (loại bỏ các vết răng cưa).

Với ưu điểm render shader theo nhiều lớp, một trong các chức năng tạo cho RenderMan có shader khi render ra vô cùng chân thực

Link tới video nói về Shader Layer của Siggraph 2013, đây là nền tảng để cho phát triển ILM Shader ngày nay. Mục đích là tạo ra các hình ảnh siêu chân thực như ILM đã làm gọi là LAMA. Xem bài giới thiệu và hướng dẫn RenderMan Lama Shader ở đây.

Những ứng dụng đầu tiên của RenderMan là trong phim ngắn The Adventures of André & Wally B. năm 1984, và hiệu ứng kính màu trong Young Sherlock Holmes năm 1985. Bộ phim hoạt hình toàn bộ đầu tiên sử dụng RenderMan là Toy Story năm 1995, một siêu phẩm của sự hợp tác giữa Pixar và Disney. Tác động của RenderMan đối với ngành công nghiệp phim ảnh là to lớn, nó được sử dụng trong hơn 500 bộ phim đến năm 2022, và đã đóng góp cho 15 giải Oscar cho Phim Hoạt Hình Xuất Sắc Nhất, 26 giải cho Hiệu Ứng Hình Ảnh Xuất Sắc Nhất, và giải Academy Award of Merit cho các nhà phát triển của nó. Ed Catmull và Patrick M. Hanrahan cũng nhận được Giải Turing năm 2019 cho các đóng góp của họ trong lĩnh vực đồ họa máy tính 3D.

IEEE đã vinh danh RenderMan với danh hiệu Milestone vào tháng 12 năm 2023 tại trụ sở của Pixar ở Emeryville, California, nhằm ghi nhận sự đóng góp của nó trong việc phát triển render phóng sự thực tế và các kỹ thuật tiên tiến khác. Bảng vinh danh được trưng bày tại cổng vào khuôn viên Pixar, công nhận vai trò của RenderMan trong việc phát triển hoạt hình 3D và hiệu ứng hình ảnh.

So sánh Kỹ nghệ RenderMan với V-Ray và Redshift

RenderMan là sản phẩm của Pixar, công ty sản xuất phim hoạt hình nổi tiếng, hiện thuộc Disney sau khi Disney mua lại Pixar vào năm 2006. Tuy nhiên, nó không phải là phần mềm render tiên tiến nhất hoặc mới nhất về mặt kỹ thuật. Dưới đây là phân tích chi tiết:

Render GPU

• Redshift, một phần mềm render khác, đã ra mắt render GPU vào năm 2012, trước khi RenderMan hỗ trợ render GPU vào khoảng 2019-2020 với RenderMan XPU. Điều này cho thấy RenderMan đi sau về mặt kỹ thuật trong việc tận dụng GPU.
• V-Ray cũng có render GPU từ khoảng 2014-2015, sớm hơn RenderMan, minh chứng rằng RenderMan không đi đầu trong lĩnh vực này.

Denoise

• V-Ray giới thiệu tính năng denoise vào năm 2016 với phiên bản 3.4, trong khi RenderMan chỉ có denoise vào năm 2023 với phiên bản 25, cho thấy RenderMan đi sau về tính năng này.

Ánh sáng Global Illumination (GI)

• V-Ray đã hỗ trợ GI từ năm 2000, ngay từ phiên bản đầu tiên, sử dụng các thuật toán như photon mapping và irradiance maps.
• RenderMan, trước đây dựa vào thuật toán REYES, không có GI đầy đủ như path tracing cho đến năm 2014 với phiên bản 19. Trước đó, để đạt hiệu ứng GI, RenderMan yêu cầu sử dụng nhiều light object, vì không có hỗ trợ GI tích hợp. Trong khi đó, V-Ray đã có GI từ lâu, minh chứng rằng RenderMan đi sau về mặt này.

Các Cuộc Thị Đầy Sáng Tạo Sử Dụng RenderMan

Điểm đặc biệt của RenderMan cho tới ngày nay vẫn là mỗi năm đều có một cuộc thi thiết kế 3D, sử dụng RenderMan là phần mềm chính, dĩ nhiên, do Pixar tổ chức mà. Và đây là nơi tụ họp rất nhiều tài năng trẻ, những nơi để bàn bạc thảo luận tạo ra các shader vật liệu hay các mẹo và thuật thuật thực hiện kỹ thuật render tốt hơn, bài thi đẹp hơn, câu chuyện kể tốt hơn và cũng là nơi có thể trao đổi với nhân viên Pixar làm phim hoạt hình.

Chủ đề của năm nay là “kỹ nghệ khoa học”

Từ ngôi sao đỉnh đầu về kỹ nghệ, những gì RenderMan đã được tạo ra là niềm cảm hứng để cho hàng loạt các phần mềm render khác mong muốn thực hiện theo và cạnh tranh cho tốt hơn. RenderMan là lão trong làng nhưng nếu so về năm tháng, có thể là lão thiệt.

Cũng cần biết trong môi trường render 3D của các doanh nghiệp lớn, bước chuyển mình thay đổi kỹ nghệ, phần cứng rất khó khăn, đó là giới hạn chính. Khả năng render của RenderMan có thể render cả tỷ geometry trong cùng một scene là điều mà bất cứ dự án làm phim điện ảnh có ứng dụng VFX & Animation nào cũng muốn, nên sự cạnh tranh của RenderMan trong khuôn khổ này là nổi bật.

Tuy nhiên với những nội dung như render kỹ xảo hiệu ứng FX thì RenderMan chắc chắn không thể cạnh tranh được với một phần mềm lâu đời là MANTRA của Houdini, hiện nay là render mới của phần mềm này là Karma, những gì được tạo ra FX từ Houdini đều dễ dàng hơn khi render ngay trong Houdini, và phần mềm này sản phẩm tạo ra hiệu ứng FX chính trong thế giới làm phim điện ảnh, hoạt hình, video games cinematic hay cả giới làm phim quảng cáo.

Với những ứng dụng về render linh hoạt, dễ cài đặt và thực hành, cùng với việc chia sẻ API cho các cấp doanh nghiệp tự triển khai thì Arnold, V-Ray là những ứng viên vô cùng to lớn, đã tồn tại và làm những điều tương tự như RenderMan có khi còn tốt hơn từ lâu. Điểm yếu của V-Ray so với RenderMan có thể nói chỉ là render FX nhỉnh hơn hay các kiểu render về lông tóc là điều mà V-Ray đi sau, nhưng ở thời điểm hiện tại, cũng không thể nói là kém hơn.

Về lĩnh vực làm phim quảng cáo, các studios nhỏ đóng vai trò số đông, Redshift đã đi đầu từ rất lâu về GPU render, Octane cũng tương tự, đây là điển hình cho thấy một ông cụ như RenderMan nếu so về mặt kỹ nghệ thì khó mà so bì với các nơi phát hành phần mềm render nhỏ hơn, nhưng cái dữ dội nhất của RenderMan khi so với các phần mềm GPU này đó là tập shader luôn rất chân thực, siêu chân thực, khả năng load vô cùng nhiều dữ liệu render một lần mà còn lâu Redshift hay Octane mới bì được.

Nhưng sẽ thế nào khi giờ đây. Thời đại của AI render, real-time render. Unreal Engine đã có Path Tracing render, và đang ngày càng dần tiến tới với machine learning path tracing real-time. RenderMan giờ vẫn còn đang rất cày cục với XPU.

Giới thiệu nâng cấp RenderMan với denoise kết hợp AI Machine Learning cho phiên bản RenderMan 26

Các Studio Sử Dụng RenderMan – Khái Quát

Ngoài ILM và MPC, nghiên cứu cho thấy có ít nhất ba studio khác sử dụng RenderMan, bao gồm DNEG, Digital Domain và Tippett Studio. Dưới đây là danh sách chi tiết và các dự án gần đây của họ, dựa trên thông tin từ các nguồn đáng tin cậy như Wikipedia, trang web chính thức và các bài viết chuyên ngành.

• DNEG: DNEG, một công ty VFX hàng đầu, được biết đến với việc sử dụng RenderMan, như được đề cập trong bài viết trên Reddit và trang Wikipedia của RenderMan. Một bài viết trên trang web của DNEG cho thấy họ sử dụng RenderMan trong các dự án lớn, mặc dù không xác nhận cụ thể cho từng phim. Các dự án gần đây bao gồm:
  • Dune: Part Two (2024)
  • Oppenheimer (2023)
  • The Batman (2022)
• Digital Domain: Digital Domain, một studio VFX khác, được xác nhận sử dụng RenderMan trong bài viết trên fxguide, đặc biệt cho các dự án như Transformers: Dark of the Moon. Dựa trên trang web chính thức của họ, các dự án gần đây bao gồm:
  • Blue Beetle (2023)
  • Extraction 2 (2023)
  • Ant-Man and the Wasp: Quantumania (2023)
• Tippett Studio: Tippett Studio, một studio nổi tiếng với các hiệu ứng VFX, được liệt kê là người dùng RenderMan trên Wikipedia và bài viết trên Linux Journal, nơi họ sử dụng RenderMan cho các dự án như Blade II. Dựa trên trang web của họ, các dự án gần đây bao gồm:
  • The Book of Boba Fett (2021-2022)
  • The Mandolorian Season 2 (2020)
  • Locke and Key Season 2 (2021)

Có thể thấy đại diện của RenderMan render hình ảnh 3D đều được gọi là qui mô lớn, phim có độ đầu tư khủng và do các hãng phim lớn tài trợ. Nơi có những kỹ sư có thể thay đổi cả chức năng render, tích hợp và tạo mới hàng loạt hay yêu cầu thay đổi những hỗ trợ từ đội ngũ Pixar RenderMan.

Các nơi này thường dùng số lượng tài nguyên 3D phức tạp, trao đổi qui trình đã rất dài lâu – các qui trình cũng hỗ trợ chính vào CPU hơn là GPU. Nên việc hỗ trợ hỗ trợ GPU hay XPU có thể nói sẽ thay đổi rất từ từ chứ không thể ngay tức thời vì nhu cầu thay đổi là chưa đủ lớn, không phải một ngày tất cả mọi người đổi hết qua real-time, GPU nên sẽ không có gì để thúc đẩy lão RenderMan chạy nhanh hơn về R&D.

RenderMan cho biết được các quy trình sản xuất lớn chọn vì khả năng render các cảnh phức tạp, tích hợp dễ dàng vào pipeline, và hỗ trợ mạnh mẽ từ đội ngũ phát triển. Cụ thể:

• Khả năng render cả tỷ geometry trong một scene, ngoài minh chứng trên màn ảnh thì có thể thấy ngay trong tư liệu của RenderMan xưa này, điều này vẫn được duy trì
• Render phức tạp: RenderMan xử lý tốt các cảnh phức tạp, như môi trường tự nhiên trong Kingdom of the Planet of the Apes (2024) của MPC, nhờ thuật toán REYES và sau này là path tracing từ phiên bản 19 (2014). Điều này được đề cập trong Path Tracing in RenderMan.
• Dễ sử dụng: Hỗ trợ từ đội ngũ Pixar, với tài liệu đào tạo chi tiết và tương thích với các phần mềm như Maya, Katana, giúp nghệ sĩ làm việc hiệu quả. Bài viết trên RenderMan Product Page nhấn mạnh giao diện thân thiện với nghệ sĩ, giảm thời gian học.
• Hỗ trợ mạnh mẽ: Các studio lớn như DNEG và Digital Domain được hưởng lợi từ hỗ trợ kỹ thuật, bao gồm cập nhật thường xuyên và tích hợp với công nghệ như USD, như được thảo luận trong r/vfx on Reddit. Bài viết này cho biết RenderMan có hệ thống hỗ trợ tốt nhất, với đội ngũ phát triển thường xuyên kiểm tra và hỗ trợ, không chỉ mang lại lợi ích về kỹ thuật mà còn về kinh doanh.
• Tích hợp pipeline: RenderMan dễ dàng tích hợp vào pipeline sản xuất nhờ các API và định dạng dữ liệu, giúp các studio lớn như ILM và MPC tiết kiệm thời gian và chi phí phát triển, như được đề cập trong RenderMan at 30: A Visual History.

Tương Lai RenderMan Câu Hỏi Lớn Giữa Kỷ Nguyên AI, Real-Time

Cần phải thấy rằng, qua nhiều năm tháng phần mềm RenderMan đã tiến tới gần với quá trình sản xuất thương mại, chịu linh hoạt và chấp nhận đến với giới artist sử dụng render 3D không phải trong nhóm doanh nghiệp lớn.

Vì nhiều lý do hạn chế nguồn lực nên Pixar đã chọn chỉ phát triển RenderMan với các nhóm doanh nghiệp là công ty sản xuất VFX & Animation lớn, nhóm khách hàng nhỏ hơn sẽ ít được chú trọng hơn, đây cũng là điều hợp lý cho một sản phẩm bắt đầu ngay với mô hình tập đoàn, còn chưa nói mục đích chính của RenderMan đến với thế giới này là để render 3D các nội dung được sản xuất phim hoạt hình của Pixar tạo ra.

Mỗi một lần có cập nhật lớn xảy ra, nều không phải bị dồn ép vì thị trường, lung lay của đầu tư đến từ Disney hay những giai đoạn lên xuống của công ty sản xuất phim hoạt hình Pixar, thì những nâng cấp của RenderMan gần đây cho thấy sự tích cực lớn, ví dụ như gắn kết với phần mềm tạo tác 3D mã nguồn mở Blender, rồi đưa các workflow làm việc của các hãng như ILM vào trong RenderMan qua các shader tạo hình ảnh siêu chân thực, và cách tân hệ thống render lõi với nhân XPU (vừa kết hợp CPU và GPU).

Đây cũng là lúc của AI, Machine Learning, real-time, chúng ta cùng chờ xem RenderMan của thế hệ mới sẽ có gì.