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全面解析 Unity 全新引擎技術!你能分辨出真偽嗎?超擬真的數位人體創作

就在 3/21 當日,Unity 發佈了《Enemies》的預告短片。在《Enemies》的獨家幕後花絮中,開發人員提到這是 Unity 團隊的最新項目,並為引擎展示了高級視覺效果提供動力的能力。在《Enemies》預告片中,我們可以看到各種驚人的視覺風格以及逼真的數位人類創作,若不仔細觀察,甚至可能誤以為這是一部真人短片,然而事實上預告片中的所有內容都是透過 Unity 和其他輔助程式、工具所完成的。


收購製片公司 Weta Digital 後,Unity 現今的使命是?

Unity 的目標是滿足藝術家們的需求,建構工作流程,以幫助他們連接無論是在 MayaHoudiniBlender 中的創作,還是在任何管道(VFX 或即時渲染)中工作,讓藝術家採用他們喜歡的工作流程,並透過 Unity 的工具組件與他們最喜歡的工具,使工作流程保持順利。Unity 還專注於確保藝術家永遠不必從空白畫布開始,這就是為什麼 Unity 正在創建一個豐富的資料庫,將這些工具與豐富的資源、產品和管道相結合,以將內容交付到任何目的地。 

最終,Unity 團隊的動力是幫助藝術家成為超級英雄,透過為藝術家提供最好的工具,無論是像 Ziva 這樣功能強大的角色創建和變形工具,還是像 SpeedTree 這樣的植被和有機物建模工具,或者像 Weta Digital 全管道通用的工具一樣,幫助使所有在這些工具中創造的內容輕鬆地順利導入 Unity 等引擎。


在電影製作中使用 Unity

儘管 Unity 植根於遊戲開發,但該平台已被許多創作實時 3D 應用程式的行業所採用。Unity 團隊相信:擁有更多創作者的世界是一個更美好的地方,創作者不應受到工具的限制。從像《The Enemies》《The Heretic》這樣的項目,到 Moving Picture Company 使用 Unity 完成的《獅子王》(2019) 虛擬舞台製作,到 Netflix《超時空亞當計畫》《雨傘學院》,或 Apple TV+ 《泰德.拉索:錯棚教練趣事多》,再到《Sonder》等獲獎作品,再到完全虛擬化的數位汽車工廠,從福斯汽車到沉浸式項目的《The Changeing Same》計畫等,再到 Insomniac Events 使用 Unity 完成的沉浸式音樂會,Unity 一直與使用者同在,無論他們的創作願景是什麼。

現在,借助 Ziva Dynamics 一流的快速角色創建功能,使用 SpeedTree 對植被和有機物進行建模的驚人工作流程,以及 Weta Digital Barbershop 中令人難以置信理髮工具;透過 CityBuilderScenic Designer 的環境構建工作流程,到高級光譜渲染器 Manuka 進行的最終幀渲染,Unity 將提供更多功能和更多選項,以幫助所有創作者毫無障礙地進行任何創作內容,無論他們的野心或願景是什麼。


《Enemies》技術演示

在 Unity 製作了之前的演示 The Heretic 之後,團隊發佈了一個名為 Digital Human Package 的技術包。它包含 Unity 為 The Heretic 項目開發的所有技術,以及角色資源。那時 Unity 認為很明顯地有更多改進的機會,能夠將數位人類的品質提升到一個新的水準。  

Unity 已經驗證了 4D 管道,但是採集和處理都仍需要隨著開發項目而改進。團隊內部對所奠定的技術意圖也很明確,對於下一步應該朝何方向有很多想法,包括開發一種頭髮解決方案。在某種程度上,這個項目是必備的,因此 Unity 直接投入了這項工作。


在 IP 方面,《Enemies》被寫成一部較長的電影,原打算在其中雄心勃勃地擴大作品的版圖——兩個角色同時出現在螢幕上,對話、交談。這種設定帶來了更多的挑戰和需要解決的新問題,這非常誘人——開闢新天地是 Unity 團隊的主要任務。進行前期製作和規劃時,團隊意識到將其分解得更小是必須的事情。因此,該團隊的創意總監 Veselin Efremov 將《Enemies》預告片作為該項目的一小部分,其中包含一個角色,並指引了該作品的主題和情緒,這就是《Enemies》預告片所呈現的內容。隨著 Unity 最近對 Ziva Dynamics 的收購,團隊寄予厚望,因為 Ziva 的技術可以製作大量逼真的面部表演,因此計畫很快就能成真,它可以按照最初預期的製作進行更大的項目。


製作過程

儘管前期製作放棄完整的電影演示,Unity 仍然花了一年多的時間來製作這個預告片。大量時間用於技術準備與發展。同時與工程團隊合作,確保頭髮系統保持一致。從創作到導入 Unity 中的模擬,再到著色和渲染,整個工作流程都經過驗證和調整。

在技術開發的同時,內容製作也在進行,所有的常規時程都在運行—— Unity 選好女演員並排練這個角色,透過將她錄製在影片中來製作原型。確認了製作的內容後,團隊將其複製用於 The Heretic 的相同掃描管道:在 4DMax studio 進行 3D 掃描、Infinite Realities 進行 4D 掃描,以及在 Russian3DScanner 進行數據處理。此外,對於身體和手部動作,Unity 請一家名為 MocapLab 的巴黎工作室從事手部動畫製作。



頭髮則是完全分開製作的。團隊與一位專門為視覺特效行業理髮的藝術家合作。創造了不止一種修飾和變化,使 Unity 能夠在頭髮系統的開發過程中進行更廣泛的實驗。頭髮的解決方案應該要能夠處理各種各樣的類型和樣式。這方面團隊將繼續努力。

Unity 的 3D 藝術家 Plamen Tamnev 承擔了大量工作,他涵蓋了該項目 90% 的藝術。他正在研究所有的角色藝術和頭髮設置,以及他在 Marvelous Designer 中創建的裙子,從設計到執行整個環境。


數位人類創作的進步

首先,高清渲染管線 (HDRP) 的整個功能集已在 Unity 2022 版本中進行了改良,明顯增加了的品質改善和性能優化,使功能強大,可擴展適用於真實世界的製作。該功能集中添加了許多新系統,包括對 Shader Graph 運動向量的支持、全局照明的自適應探針體積、對 SSGI 和螢幕空間反射的重大改進等等。在《Enemies》演示中,這些都被用來提高其視覺品質。該演示利用實時光線追蹤和 Unity 對 NVIDIA DLSS(深度學習超高取樣)的原生支持,使其能夠以 4K 運行,圖像品質可與原生解析度相媲美。Unity 開發人員已經能夠使用這些方案和技術。 

此外,團隊為 Unity 開發了一個基於股線的全新頭髮系統。它允許創作者在他們選擇的任何創作工具(Unity 團隊使用 Maya XGen)中修飾頭髮,將其導入 Unity,並在其中進行附加和實時模擬。然後可以根據項目中使用的渲染管道應用任何類型的著色。Unity 將在未來一兩個月內向社群發佈這個系統。專門針對逼真的頭髮,Unity 現在還具有一部分為頭髮著色專用的 HDRP,它已經可用。

團隊亦準備了上面提到的數位人體組合包的升級版本,其中將包括 Unity 專門為《Enemies》所做的所有新開發:為眼睛添加焦散,引入血流處理和皺紋圖的張力技術(因此無需面部裝備)、皮膚著色器和皮膚附件系統移至 GPU,這能夠讓使用者擁有桃色絨毛。


當前的技術限制

隨著圖形技術和 Unity 引擎功能的最新發展,以前存在的許多擬真數位人類創作的障礙正在消失。然而,即使是在 3A 團隊推出的最高品質的作品,可信、逼真的角色製作起來也極為複雜,需要專業團隊的大量專業知識,以及大量的時間。此外,由於當前許多流程階段的複雜性(例如角色木偶的裝配設置等),開發人員和創意人員無法在遊戲或遊戲之間緊密循環的情況下迭代角色設計。故事設計和人物設定限制了他們能夠講述的故事,以及玩家與這些角色互動的程度。在當前複雜、笨重、脆弱、訂製的流程中,包含數十個自定義步驟和各種工具,這些所有都需要連接在一起,一個 12 人的團隊創建一個高品質的角色可能需要 4 個月以上的時間!簡而言之,角色創作是遊戲創作中最高的成本之一。然而,它是這個世界最需要的。如果這對大型工作室來說是一個挑戰,那麼對於小型獨立創作者來說,這將是一個令人難以置信的負擔。


團隊在 Unity 中致力於解決的問題重點,是對角色創建管道進行重大簡化,使用 ZivaFaces、Ziva Real Time Trainer 等工具,可以讓每個需要數週甚至數月冗長創作時間的角色,只需一個小時、只需單擊按鈕(例如對於 ZivaFaces,創建一個完全裝配好的面部木偶)。這些新穎的角色創作工具旨在消除角色創作管道中存在的摩擦,不僅可以加快創作過程,還可以讓廣泛的創作者更容易使用。團隊提供的另一個方面是能以擴展的方式,在相容 Unity 的各種平台和設備上輕鬆以最高品質帶來逼真的角色表演。Unity 正在建構一個合適的管道,無論是從高級頭戴式相機還是從手機,都可以輕鬆捕獲性能,以驅動令人信服的高品質角色表演。借助 Weta Digital 的工具,團隊正在對角色創作的整個流線型流程進行創新,以使所有級別和技能的創作者都能沒有障礙地創作高品質的結果。想像一下讓玩家大吃一驚的遊戲角色,最新虛擬製作場景中的數位替身,可以拍攝特寫鏡頭,沉浸式訓練場景中的虛擬參與者比以往任何時候都更真實:創作者的可能性是無限!而這僅僅是個開始。


風格化的藝術

Unity 開發的頭髮技術旨在支持任何藝術風格,無論是在修飾、模擬/動畫和陰影方面是現實的還是風格化的。總歸來說,對於 Unity 的使命是讓各種創作者能夠實現任何類型的實時 3D 項目,這也意味著任何藝術視覺和風格。


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