《飛向月球》紀錄片破圈背後:AI、光線追蹤等技術革新影視行業

《飛向月球》紀錄片破圈背後:AI、光線追蹤等技術革新影視行業

圖片來源:《飛向月球》第二季

今年4月24日上線的《飛向月球》第二季是中央廣播電視總檯製作的一部中國探月科學紀錄片。該片首次將“AI超寫實數字航天員”應用在紀錄片中,並透過數字動畫準確還原宇宙環境和嫦娥五號登月場景,這一系列技術創新使得《飛向月球》第二季成功“破圈”,在製作和技術上被認為具有開創意義。

2017年,當中國廣播電視總檯高階工程師王子建所在的團隊開始拍攝 《飛上月球》第一季時,便嘗試性使用4K HDR超高畫質內容製作。而到了第二季,團隊開始嘗試更激進的技術應用。

“過去,我們做的都是SD(標清)或者HD(高畫質)片子,在解析度和內容質量還都接得住。但從2016年開始,4K、8K這種UHD(超高畫質)內容製作出現了,這並不是簡單意義上的解析度增強,還有色彩增強、畫質內容更加細膩,畫面張力得到強化,和過去HD和SD不在一個維度上。”

《飛向月球》紀錄片破圈背後:AI、光線追蹤等技術革新影視行業

團隊首先需要梳理製作流程。縱觀DCC(數字內容創作)的製作流程,用“流水線”一詞形容頗為貼切,前期、拍攝以及後期工作涇渭分明,層層推進。但王子建看到,其中的大量迭代和溝通成本問題已經無法忽視。

有影視行業從業人員稱,很多時候導演較為偏向內容效果的呈現,而對流程管理、成本管理則相對無暇顧及,這使得業界對於現行製片機制提出了思考。“問題嚴重到我們根本無法滿足這種大型迭代,最後就會非常危險,專案眼看趕不上檔期。”王子建說。

在內容製作整體轉向超高畫質內容後,王子建所在團隊的製作壓力陡增。“在製作高畫質節目時,我們一鏡渲染一下,差不多有一兩個小時。到了超高畫質渲染一幀在八分鐘左右,同樣的一鏡下來渲染要花兩三天。”

在合理性基礎上,《飛向月球》也是一部“技術驅動”的紀錄片,換句話說,這部科學紀錄片用三維技術還原月球表面場景,構建出嫦娥五號落月點區域空間環境,最終實現了對嫦娥五號在月球表面活動模擬還原的良好效果,其中中國廣播電視總檯得到了英偉達的技術支援。

早在《飛向月球》拍攝前,英偉達就開始基於真實物理的畫面渲染進行測試研究,其突破在於實現了光線追蹤,讓人們可以看到全域性光照照明的實時效果。物理畫面渲染中最複雜的光線效果可以即時實現,對特效製作而言節省了大量時間。

以英偉達還原阿波羅11號的“登月照”為例,英偉達分析了照片當中所有東西的材質,包括土壤、坑洞、登月倉,以及宇航員所穿的宇航服,然後使用GPU(圖形處理器)進行3D建模還原當時的情景。月球的反光度,坑洞、砂石甚至是登月倉的材質都可能會影響到光線的反射。

王子建等中央廣播電視總檯製作人員在2018年開始接觸並引入實時光線跟蹤渲染技術,最終將其應用在《飛向月球》第二季。

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實時光線渲染背後,是算力的巨大進步。王子建回憶,此前基於CPU(中央處理器)進行渲染,64臺機器共同工作的情況下,一個畫面最長的渲染就要足足兩個小時,其中還不包括硬體故障、不時出現的奇怪渲染錯誤等。

王子建表示,基於實時特效,團隊將原有線性特效製作流程進行改變成為可能,得以適應實時特效的製作流程。

影視行業已經意識到數字內容創作流程發生的變化。“近10年來的趨勢,視效更是全流程,百分之百參與。這種後期前置,甚至正在逐漸消除後期這個表述。”中國傳媒大學動畫學院數字藝術系系主任崔蘊鵬稱。理想情況是,在實時特效幫助下,導演可以直接看到視效成果,依據此指導表演。

影視作品作為一種工業產品,“效率是第一生產力”這句話同樣適用,其中一個表現是多地生產合作,參與同一部專案數字內容製作的製作者,可能分佈在世界各地,形成一條“日不落流水線”。

《飛向月球》製作就可稱為一個迷你版本“日不落流水線”的例子。按照王子建的說法, 一方面指的是基於微服務的製作方的參與。另一方面,則是藉助英偉達Omniverse,實現了素材、軟體整合,共同在一個虛擬空間中進行協作。

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“Omniverse是一個可以製作出符合物理客觀世界邏輯的虛擬化世界平臺。”英偉達中國區傳媒娛樂行業經理何展告訴介面新聞,“在《飛向月球》中,這部科學紀錄片整合了很多行業知識,比如GIS(地理資訊系統)、月面地形資料、光照等很多符合物理邏輯的引數,一同來定義了一個數字虛擬世界。”

藉助一類特殊格式,不同軟體生成的3D素材可以在Omniverse中方便轉化、整合,最終在伺服器上實現素材管理。參與過大規模場景3D重建的數字內容製作公司其域創新總經理趙開勇解釋,由於工具繁多,各類資料格式轉化麻煩,統一的格式很重要,“以後的協同工作就變成跟程式設計協作很類似,創作者可能更多是去做一些創作,不用去想著做格式轉化的問題。”

實際Omniverse的許多技術、應用更新,可能並沒有所謂的“突破性”,而是一個持續最佳化的過程,就如同宇宙搭建一般。在3D內容的統一素材管理和實時協作、渲染外,新工作流程將會生成,相應的協作方式也會隨之出現。

不過,僅僅是提高觀賞性並不足以打動視效產業,它能得到廣泛應用的更大激勵,一定是因為成本的節省。英偉達稱,在基於Omniverse的持續使用下,中央廣播電視總檯預計能夠節省30%-40%的視效前期和後期製作時間。

上述紀錄片另一個值得一提的是“超寫實數字人”的引入。據參與制作的萬生華態公司介紹,透過對主持人進行測量攝影,完成人物數字資產採集,並且利用AI深度學習、美術加工等一系列技術,實現首次將“AI超寫實數字航天員”應用在4K科學紀錄片中。萬生華態是英偉達“初創加速計劃”的成員之一 ,目前擁有官方授權的Omniverse開發權。

“數字人物的概念不侷限在技術層面上,但並不是所有人都能夠叫人物,比如表情、說話習慣、動作習慣、以及需要傳遞的東西,不同的人物會有不同的模式出現。”王子建稱,“這回的首創之處在於,這是第一部全部使用虛擬角色的片子,用純數字化角色撐起了所有表演。”

這部紀錄片之後,王子建意識到,諸如光線追蹤、Omniverse等技術和平臺進入影視產業,有可能顛覆這個行業的許多原有理念:“從此前的數字內容創作來看,更多的是基於單個軟體製作的堆砌,而把更新的製作流程和技術引入後,我們發現這是一種構架轉型,需要構架體系和平臺的支撐。”

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