Город Сан-Франсокио: 83 000 зданий, 260 000 деревьев, 215 000 уличных фонарей, 100 000 автомобилей
За несколько дней до премьеры мультфильма «Город героев» (Big Hero 6) сотрудники Walt Disney Animation Studios провели техническую презентацию и рассекретили некоторые подробности этого интересного проекта. Он интересен не только потому, что в нём представлены 3D-печать, телепатически контролируемые роевые микроботы и другие технологии будущего, а потому что специально для этого фильма разработаны достаточно уникальные программы.
В общей сложности, аниматоры использовали около 30 программ. Некоторые являются улучшенными версиями прежних разработок. Но были и совершенно новые. Главная из них — симулятор глобального освещения под названием Hyperion, его группа из 10 разработчиков создавала около двух лет.
Walt Disney Animation Studios называет Hyperion самым рискованным и грандиозным анимационным R&D-проектом из всего, что они делали. Основной риск заключался в том, что Hyperion создавался на ходу. Фильм, по большому счёту, отрендерили на бета-версии программы, до её окончательной готовности.
Hyperion включает в себя симулятор глобального освещения, который осуществляет сложные вычисления для расчёта многократных отражений непрямого света от всех видимых поверхностей. В частности, Hyperion способен рассчитать 10-20 отражений, что создаёт реалистичный эффект освещения в отражённом свете. Хотя большая часть аудитории мультфильма не придаст этому особого значения, но подсветка в отражённом свете — это действительно мощная вещь, которую в таком качестве никто не делал раньше.
Сравнение рендеринга с расчётом одного отражения (справа) и 10+ отражений (слева)
Для таких расчётов компании Disney понадобились гигантские вычислительные мощности. Был задействован кластер из 55 000 вычислительных ядер, распределённый географически по четырём рендер-фермам. Специально для управления кластером была написана отдельная программа под названием Coda.
Мощность кластера — 1,1 млн рендер-часов в день. На весь фильм (108 минут, т.е. 155 520 фреймов) потрачено 190 млн рендер-часов.
Чтобы оценить мощность вычислительной системы, сотрудники объясняют, что она могла бы отрендерить весь мультфильм «Рапунцель» (2010) всего за 10 дней.
Но здесь ей пришлось сложнее: Город героев Сан-Франсокио состоит из 83 000 зданий, 260 000 деревьев, 215 000 уличных фонарей и 100 000 автомобилей и тысяч людей, которых сгенерировала другая программа Denizen. Что характерно, карта города создана на основе реальной карты Сан-Франциско.
Сотрудники Walt Disney Animation Studios говорят, что анимация настолько большого города невозможна на прежнем поколении технологий.
Сюжет фильма развивается в недалёком будущем. Главные герои — мальчик и мягкий виниловый робот Бэймакс (а также группа его друзей со сверхспособностями). Мальчик Хиро Хамада — прирожденный изобретатель и гений конструирования роботов. Вместе со старшим братом Тадаси они воплощают в жизнь самые передовые идеи в Техническом университете города будущего Сан-Франсокио, который сочетает в себе черты Сан-Франциско и Токио. После серии загадочных событий друзья оказываются в центре коварного заговора. Отчаявшись, Хиро решает использовать весёлого и добродушного экспериментального робота Бэймакса, перепрограммировав его в неуязвимую боевую машину.
На кадре внизу Хиро осуществляет сканирование робота для 3D-печати его «доспехов».
Сюжет фильма включает в себя множество футуристических деталей. Когда было решено создать историю о технологиях ближайшего будущего, помощники режиссёра нанесли визиты в Массачусетский технологический институт, Гарвард, университет Карнеги-Меллона и Токийский университет, чтобы познакомиться с передовыми разработками в робототехнике и смежных областях.
Например, момент в фильме, когда Хиро распечатывает на 3D-принтере у себя в гараже защитный корпус для робота, продюсер фильма считает отсылкой к мейкерскому DIY-движению, которое сейчас набирает популярность во всём мире.
Мягкий робот Бэймакс тоже имеет реальные прообразы. В частности, в некоторых больницах Японии сейчас применяются роботы для ухода за пациентами. У них чем-то похожий облик, хотя они изготовлены не из винила, а из пластика.
Роевые мини-дроны позаимствованы из научных проектов университета Карнеги-Меллона. Хотя версия из мультфильма, конечно, более фантастическая, чем существующие сейчас прототипы. Электромагнитные микроботы передают сигнал по цепочке друг к другу, двигаясь как единое целое. Поскольку рой включает в себя десятки миллионов микроботов, отрендерить его тоже изначально не представлялось возможным, пока не задействовали суперкомпьютер с 55 000 ядер.
Создатели уверены, что Big Hero 6 буквально пропитан любовью к технологиям. «Фильм прославляет науку и технологии так, как мы никогда на самом деле не делали раньше», — говорит ассистент режиссёра Дон Холл (Don Hall).
