第18期 2021/12/31
NVIDIA Omniverse：漫游元宇宙星河的「核心引擎」
作者 | 黃當當
工業(yè)時代以降，人們對科技無限憧憬。從響徹歐洲的蒸汽巨輪和彌漫英倫的黑色煙霧，人們第一次意識到自己掌握了改造天地的偉力，我們無比渴望成為“造物主”，這樣的神往，甚至持續(xù)在科幻作品中發(fā)酵。
1992年，科幻小說《雪崩》誕生，書中第一次出現(xiàn)了「元宇宙」（Metaverse）一詞，整體描述了一個以“現(xiàn)實+虛擬”交織捆綁的世界。再往前追溯10年，好萊塢科幻電影《電子世界爭霸戰(zhàn)》上映，影片講述了一個黑客程序員，進入電子世界，在自己用計算機所創(chuàng)造的游戲里作戰(zhàn)。
或許，這個故事放在《頭號玩家》、《失控玩家》遍地的當下，并沒有什么好稀奇的，但在當時，它準確地開啟了一個時代。從技術上說，《電子世界爭霸戰(zhàn)》是全世界范圍內第一部采用“CG+真人結合”方式完成特效的電影，被認為是開創(chuàng)CG制作電腦的新紀元。
這樣創(chuàng)造性的嘗試，自此以后，電影對世界本源的追溯從未停止。不僅上頭后勁還很大，深深影響了一批電影特效和CG動畫創(chuàng)作者，其中一員就包括了技術導演范冬明，對技術星辰大海的熾熱仰望，亦開啟了他對「虛擬人」天馬行空的逐夢之旅。
一場與「CG虛擬人」的奇妙之旅
CG為Computer Graphics （計算機圖形學）的英文縮寫，核心意思為數(shù)碼圖形。
CG特效是電影特效的一種。CG可以理解為電腦創(chuàng)作。當傳統(tǒng)特效手段無法滿足影片要求的時候，就需要CG特效來實現(xiàn)，CG特效幾乎可以實現(xiàn)所有人類能想象出來的效果。
極影·MAXDREAM技術導演 范冬明
范冬明是國內最早一批用GPU做光線追蹤渲染的用戶，擁有8年以上動畫行業(yè)制作經(jīng)驗，資深的從業(yè)經(jīng)歷，也讓他開始思考傳統(tǒng)動畫之外的新疆土，比如虛擬人的制作。
但CG虛擬制片是一個技術活。作為數(shù)字世界新物種，虛擬人的真實感來源于形象的表現(xiàn)力。相比文字、語音交互產(chǎn)品，虛擬人加入了視覺元素，這就需要一個更加逼真、更具表現(xiàn)力的形象來滿足視覺需求，讓人能感知到充足的交互沉浸感。這樣的表現(xiàn)張力，需要做到虛擬人的聲音、形象、嘴型、表情的一致性。
范冬明導演作品
不同于常見的VFX（場景特效），角色特效CFX則對圖形模擬提出了更高挑戰(zhàn)，其一正是進行比較逼真的渲染，因為人的皮膚材質是比較復雜的，是3S材質中最復雜的一種，還有眼部眼球的虹膜，根據(jù)不同的表情、情緒、瞳孔都會有相應的變化。往后還有人的仿真模擬，比如在風吹的自然條件下，動作流線等，計算機是很難計算出頭發(fā)效果的。可以說，CFX的難度比VFX程序化調參提高了整整一個臺階，起底的相關運算和處理一直困擾著影視制作行業(yè)的人員。
“現(xiàn)在，VFX的制作流程基本已經(jīng)程序化，比如說火山的參數(shù)是0.1、0.12、0.12，只需要把火山的參數(shù)輸入，就可以得到火山噴發(fā)的效果。”而如果CFX角色特效，也能將這一程序化的思維建立模型，正如范冬明所言，這將是對CG創(chuàng)作效率的徹底革新。
恰好NVIDIA Omniverse具備這樣的基礎。在做動畫Demo的測試過程中，范冬明團隊通過Character Creator 3 (CC3) 創(chuàng)建一個已經(jīng)符合Arkit 和大部分動捕標準的角色。CC3可以直接導入動捕數(shù)據(jù)，并且經(jīng)過適配不需要重定向的工作，最后把整個動畫通過 CC3 TO OMNIVERSE 的插件，以 USD場景格式導入到Creator 中，其過程非常順利，沒有任何材質或者模型上的問題。
范冬明認為，Omniverse將大大降低CFX的制作門檻，大幅提高CFX制作效率和質量。并且借助Omniverse，小規(guī)模的動畫設計團隊將開啟一場高效協(xié)同的風暴，釋放CG創(chuàng)作的“澎湃之能”。
劃時代的「NVIDIA Omniverse」
事實上，不止是動畫創(chuàng)作，跨應用程序進行無縫數(shù)據(jù)傳輸長期以來一直是對全球設計師、建筑師、藝術家的挑戰(zhàn)，要滿足設計團隊的跨軟件協(xié)作、高品質渲染和快速交流設計，絕非易事。
從曾經(jīng)的“不敢想”變?yōu)?ldquo;一切皆有可能”。
NVIDIA Omniverse本質上是一個云原生平臺，它也是全球第一個可以讓處于世界各地的 3D 設計團隊跨多個軟件套件工作，并在同一共享虛擬空間中進行實時協(xié)作的技術平臺。通過 NVIDIA Omniverse 3D 制作團隊可以遠離應用技術繁雜、團隊分散和項目龐大等缺點，從而可以在復雜項目中開展順暢的協(xié)作。
這樣一個強大工具，NVIDIA Omniverse亦被《時代》雜志認定為2021年最佳發(fā)明之一。借助 Omniverse，包括像范冬明的制作團隊，以及更多藝術創(chuàng)作者可以將設計工具、素材、資產(chǎn)和項目連接在一起。
目前，已有眾多受歡迎的3D軟件公司加入Omniverse生態(tài)系統(tǒng)，比如：Autodesk 3DS Max、Autodesk Maya、Adobe Photoshop、Reallusion Character、Reallusion Iclone等。 同時，包括Blender、Maxon Cinema 4D、SideFX houdini、Autodesk MotionBuilder在內的眾多軟件應用也正處于同步開發(fā)。
正如NVIDIA掌舵人黃仁勛所言，每隔幾十年，各技術之間的融合就會催生出一個全新的事物，Omniverse 便是這樣誕生的。Omniverse 集 NVIDIA 全部技術之大成，讓人們能夠創(chuàng)建并模擬一個遵守物理定律的共享虛擬 3D 世界。從連接設計團隊，使他們能夠進行遠程協(xié)作，到模擬工廠及機器人的數(shù)字孿生，Omniverse 實現(xiàn)了許多令人難以置信的應用，為人類拉開了科幻時代的序幕。
時間回到4個月前，黃仁勛在GTC大會上演了一場“瞞天過海”，用完美的14秒虛擬場景成功地騙過了全世界的觀眾，沒人發(fā)現(xiàn)這場演講中穿插著14秒虛擬影像，演講的“黃教主”是假的，場景中的廚房、家具、玩具等所有的一切都是假的。
某種程度上，科幻小說中的“Metaverse”已經(jīng)走進現(xiàn)實。虛擬影像/數(shù)字人，讓元宇宙并非海市蜃樓般遙遠。而要真正實現(xiàn)它，虛擬世界中的數(shù)字成像技術也成為最需要攻克的難題。
漫游元宇宙星河的「核心引擎」
我們相信的未來就是我們模擬的未來。
Omniverse命名之初就承載了英偉達的雄心壯志——“打造第二個地球”。根據(jù)維基百科顯示，Omni 來自于拉丁語，意為“全”、“所有”；verse 意為詩節(jié)、韻文、詩篇，不過 verse 還有另一種含義就是宇宙 universe 的縮寫。按照上述釋義，Omniverse 可理解為“全能宇宙”，深層含義就是在現(xiàn)實世界外重建虛擬世界。
范冬明導演作品
這將是一場浩瀚的工程。范冬明表示，Omniverse出現(xiàn)后，所有3D場景都可以通過USD標準去描述，這將為3D設計創(chuàng)作或者3D藝術效果等以前電影大片里面才能看到的效果，帶來了更多平民化，讓元宇宙世界的建造提上日程。
USD（通用場景描述）始于皮克斯（Pixar），可以將電影行業(yè)完全流程化、統(tǒng)一，也就是把格式、流程、動作、光影效果完全結合到一起。不管是物理的特效還是真實世界的3D模型，都完全能通過這一條線串起來。
Omniverse是一個完全圍繞USD構建的應用程序，支持協(xié)同合作，并且比USD更先進的是，能夠支持“實時”，真正將虛擬世界的協(xié)同落到實處。
目前，英偉達通過Omniverse已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的落地，為多個領域的多家公司所采用。從CG行業(yè)來看，范冬明認為，Omniverse將是未來元宇宙世界的核心引擎，虛擬人也將是元宇宙必不可少的存在。
結語
曾幾何時，人們曾天真地認為火星厚厚的云層之下是一片濕潤的沼澤。對外星際探索，科技曾無數(shù)次延展人類對未來生活的想象。如今，對內漫游元宇宙星河，科技引擎之力持續(xù)強勁，一個用技術創(chuàng)造和開拓只屬于人類自己的新世界正在開啟。
本文章選自《AI啟示錄》雜志，閱讀更多雜志內容，請掃描下方二維碼
