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NVIDIA Maximus ayuda a Sony Pictures Imageworks a acelerar la creación de efectos visuales para Hombres de negro 3

Sony Pictures Imageworks (SPI) posee un largo historial de innovación técnica conseguida mediante el uso de las GPUs NVIDIA® Quadro® para crear los efectos visuales de películas como Lluvia de albóndigas, Alicia en el país de las maravillas o la saga Spiderman. Para Men in Black 3 (MIB3) (Hombres de negro 3), la compañía acudió de nuevo a la tecnología NVIDIA para mejorar sustancialmente la velocidad y la eficiencia de sus procesos de producción de efectos especiales.

Men in Black 3
Imagen por cortesía Columbia Pictures Industries (2012).

Los efectos de humo desempeñan un papel importante en MIB3 ya que aparecen prácticamente en las 600 secuencias de efectos creadas por SPI para el film, lo que incluye la memorable escena del lanzamiento del cohete desde Cabo Cañaveral. Generar humo por ordenador es una operación muy laboriosa que exige simulaciones complejas y gran cantidad de recursos computacionales. Theo Vandernoot es supervisor de efectos de SPI y lleva mucho tiempo utilizando el software Houdini de Side Effects y las GPU NVIDIA. Un día descubrió que, utilizando Houdini 12 (optimizado para la GPU) en una estación de trabajo con tecnología NVIDIA Maximus™, podía mejorar considerablemente, no sólo la velocidad de las simulaciones (que se multiplica por 10), sino también la calidad del humo generado para la película.

Procesamiento multitarea con Maximus

Vandernoot empezó a trabajar con una estación NVIDIA Maximus más o menos en el mismo momento en que Side Effects Software publicó Houdini 12 con un nuevo solver de simulación del humo llamado Pyro FX2 que se basa en ecuaciones de Navier-stokes y se acelera en la GPU.

Las estaciones Maximus combinan la capacidad de visualización y diseño interactivo de las GPU NVIDIA Quadro y la enorme potencia computacional de las GPU NVIDIA Tesla® en una misma estación de trabajo. Los coprocesadores Tesla realizan automáticamente el pesado trabajo del renderizado fotorrealista y el cálculo de las simulaciones, lo cual deja libre a la CPU para hacer aquello que mejor se le da: el procesamiento de E/S, la ejecución del sistema operativo y el procesamiento multitarea. Además, permite a la GPU Quadro dedicarse a operaciones interactivas de gran carga gráfica a máximo rendimiento.

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Imagen por cortesía Columbia Pictures Industries (2012).

Vandernoot explica cómo aprovechó el nuevo sistema: “Al contar con las tarjetas Quadro y Tesla, pude descargar en la GPU Tesla todo el procesamiento necesario para la simulación. Esto permitió ejecutar otras tareas de forma simultánea en la misma estación de trabajo, desde continuar con otro proyecto en Houdini hasta trabajar con una aplicación de composición o iluminación. Con la tarjeta Tesla, tienes una unidad de procesamiento dedicada exclusivamente a la simulación”.

Inmediatez de los procesos

La creación de las simulaciones de humo con Maximus resultó ser tan eficaz y fácil de integrar en su flujo de trabajo, que SPI decidió poner en marcha diez estaciones Maximus para la película. Su misión era ejecutar las herramientas que intervenían en todo el proceso de producción: Houdini 12 y Autodesk Maya, Arnold para el renderizado y Katana (de SPI y ahora comercializada a través de The Foundry) para la iluminación.

Para Vandernoot, “Uno de los problemas más difíciles de resolver al introducir simulaciones en la producción de efectos visuales es que pierdes el hilo creativo. Es como pintar en la oscuridad. Das pinceladas virtuales y, si tres horas después te preguntan qué pinceladas has dado, es posible que no te acuerdes. Antes de trabajar con Maximus, tenía que enviar las simulaciones a la cola de renderizado y esperar durante mucho tiempo, lo que podía hacer que me desviase del camino que me había trazado mentalmente”.

“La posibilidad de simular con la rapidez suficiente como para ver que, si tocas un ajuste, obtienes tal o cual resultado, y la inmediatez que esto te proporciona es lo que hemos conseguido en esta producción. Esto nos ha evitado errores que, en el pasado, habrían consumido tiempo de procesamiento y recursos humanos muy valiosos”, continúa Vandernoot.

Según cuenta, antes, ejecutar simulaciones era como volar a ciegas. En lugar de tirar los dados y ejecutar diez simulaciones diferentes, renderizarlas para obtener representaciones precisas y malgastar los recursos del procesador, con Maximus, los tiempos de ejecución eran mucho más rápidos y proporcionaban una reproducción mucho más fiel de la imagen.

Iteraciones más rápidas, mayor nivel de detalle

El uso de Houdini 12 en el sistema Maximus permitió a los artistas de SPI controlar los datos de los vóxeles y los campos de velocidad para introducir toda la información relevante del humo en la simulación preliminar sin necesidad de hacer ajustes adicionales al renderizar.

Una prueba de la eficacia del proceso quedó patente al simular la estela de gases en una de las secuencias del lanzamiento del cohete. “Trabajaba con nosotros un artista que vino del departamento de servicios de producción y había pasado mucho tiempo utilizando herramientas de efectos especiales. Enseguida se puso a trabajar en una secuencia del cohete donde había que generar una estela de gases de combustión de 22 metros que debía realizarse mediante simulaciones de fluidos. Tuvo que iterar la secuencia docenas de veces y todas las escenas parecían buenas, pero el director tenía una idea muy concreta en la cabeza. Nunca hubiéramos podido hacer ese volumen de trabajo en los plazos previstos sin Maximus y Houdini 12”, cuenta Vandernoot.

”El único problema de este enorme aumento de la productividad -- bromea el especialista -- es que nos quedábamos rápidamente sin espacio en el disco. Este procedimiento nos permitió iterar tan rápidamente que, muchas veces, no nos daba tiempo descargar las simulaciones que no íbamos a usar, dado que todas eran tan buenas. Creábamos muchos terabytes de efectos de humo cada día y la optimización de la GPU nos habría permitido inundar fácilmente el resto de los sistemas”.

Men in Black 3
Imagen por cortesía Columbia Pictures Industries (2012).

Mirando hacia el futuro

En esta película, SPI apenas ha empezado a entrever todo lo que es posible hacer con Houdini 12 y NVIDIA Maximus, así que espera introducir nuevas optimizaciones para futuras producciones. “Conseguimos ejecutar simulaciones de volúmenes distribuidas en grid y optimizadas en la GPU a velocidades extraordinarias y esperamos poder aprovechar también otras herramientas aceleradas en la GPU con Houdini y nuestro paquete de iluminación”, señala Vandernoot.

SPI está utilizando el mismo proceso para generar el humo en la futura precuela de El mago de oz, titulada Oz:The Great and Powerful, y en otras películas en fase de producción.

“Uno de los objetivos de cara al futuro es enviar las renderizaciones a una cola que pueda acelerarse en la GPU. Sería genial trasladar el mismo aumento de la velocidad de simulación que hemos visto en las máquinas locales a los sistemas de renderizado final”, concluye Vandernoot.

Hombres de negro 3 se estrenó el 25 de mayo en los cines y obtuvo 200 millones de dólares en taquilla durante el primer fin de semana del estreno.