流浪地球特效制作「这家国产3D内容生成公司给流浪地球2做了特效|Founder100」

来源:TVB影视大全人气:4更新:2023-04-23 02:04:31

元宇宙势头正猛,虚拟世界 3D 内容缺口也亟待补缺,对此,业内每家给出的方案都不一样。

Unity、Unreal 等游戏引擎发力在虚拟世界的渲染上,想让虚拟世界的内容生成更便捷;英伟达的 Ominiverse 想成为工程师的元宇宙生产工具,还有厂商专心在真实世界的数字孪生上,而国内企业泽森科工则瞄准 3D 内容新生成逻辑,直面影视动画、游戏娱乐、工业生产等行业需求,在 Houdini、Maya 等老牌三维软件上,学习经验,推陈出新。作为自研软件 ZENO 市场可行性的证明,他们参与了国产动画《新神榜:杨戬》的后期制作,承接了部分人物角色的元神特效制作工作,收获了业内和观众的一致肯定。而在今年上映的春节档大片《流浪地球 2》里,他们也负责了其中一部分的特效制作工作。

「程序化」、「全流程」是 ZENO 的最大亮点。在公司创始人&CEO 张心欣看来,「ZENO 着重于程序化设计过程,让用户基于通过可视化编程,借助对节点的控制和布局,用一种极度自由的方式进行创作,构建出一套属于自己的工作逻辑,让创作「所想即所得」。「全流程」则基于一个平台为用户提供了全面完善的生产功能保障,让创作更集中更连贯更高效。」他们的野心也很大,「希望搭造出一种更优化的创作空间、一种计算框架、一种计算环境,使得所有艺术家都可以在 ZENO 中自由创作。任何地方都能看到人们广泛的使用ZENO,这个才是我们定义的ZENO的成功。」

曾就职于皮克斯的张心欣十分佩服皮克斯在 3D 内容上的商业闭环实践和积累的技术壁垒,在他看来,「深入地去做一件事情,在过程中不断去发现问题、解决问题,经此总结出的经验和经历的过程才是真正的壁垒,而非所拥有的技术,技术永远不可能成为真正的壁垒。」

在欧美 3D 内容制作软件垄断市场的当下,推出一款国产自研软件的决心和商业洞察来自哪里?ZENO 与这些成熟软件相比,自身的最大优势在哪里?元宇宙给泽森科工带来了什么样的新发展机遇?就这些问题,我们和张心欣聊了聊。

1. 如果没有影视动画的制作需求和制作三维内容所需要的研发投入,我们现在所能够看到的一切图形学技术都是不存在的。

2. 皮克斯做得最好的一个点,就是让车轮能够滚起来——把技术和艺术结合,最后诞生出商业性的内容产品。

3. 三维软件是有生命周期的,从软件早期设计的时候,就决定了它的数据结构、计算方法等并不一定是未来最优的,它可能是当下最优的,但不一定是未来最优。

4. 如果以影视动画产品为例,ZENO 就是制作的终点;如果是游戏制作的话,有一部分内容要靠 ZENO 生产,后续在 Unity、Unreal 里最终完成游戏的制作。

5. 在一些简单问题的求解上,不同软件的结果可能是一致的,但到了特定问题上,工业软件能够算对其他软件无法跨越的算法,这才是它的壁垒。

泽森科工为《新神榜:杨戬》制作的元神特效片段

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元宇宙的通用内容格式其实来源于皮克斯

Founder Park:在创立泽森科工之前,你是图形学(3D 内容、2D 内容及影像处理)领域的著名学者,图形学近些年的商业应用是怎么样的?

张心欣:图形学刚刚诞生时,更多是被用在科学计算、以军事目的为结果的可视化上,或者医疗影像的数据可视化等,这些应用最早可以追溯到上个世纪六七十年代。

当前热议的元宇宙、 VR 技术、虚拟现实技术,早在六七十年代就有设备雏形,很早就有这些方面的应用了。像我们敬重的科学家钱学森先生,就提及过虚拟世界这样的话题。

为什么我们会感觉到图形学技术主要是应用在游戏、影视动画?其实是高精尖的图形技术,丰富到一定程度以后,就开始外溢延伸到别的领域,在别的领域开花结果。从某种角度来讲,九十年代这样的图形技术被皮克斯带入影视动画,之后进入到游戏领域,人们开始真正用这样的技术赚到了钱。技术完成了一个循环,在影视、动画、游戏领域发展了这么多年以后,现在又开始出现「影视技术外移」、「游戏技术外移」——又往原来的方向回归,像是回到医疗等领域,这是一个很有意思的过程。

Founder Park:在图形学发展的过程中,影视动画扮演了什么角色?

张心欣:影视动画扮演了相当重要的角色。如果没有影视动画的制作需求和制作三维画面所需要的研发投入,我们现在所能够看到的一切图形学技术都是不存在的。

实时光线追踪,最早是在电影中为了渲染画面而研发的,最后形成了各种各样的光线追踪渲染器。很多游戏中使用的实时物理引擎,最早也是在影视动画研发的过程中,将这样的技术输出为论文,并且被研发出来。

甚至现在所说的 GPU 新渲染管线,最早是叫固定管线,就是以皮克斯为首的软件类研发企业在做图形渲染处理时,通过大量的案例总结和沉淀下来的一种图形渲染处理顺序。这样的顺序最早是在影视动画制作过程中,在它的渲染需求和大量工程实践经验中所积累和总结出来。

在整个图形技术的发展过程中,影视动画企业在真真正正地去推动技术的发展,它们不但是需求的提出者,同时还是需求的解决者,真正地主导和推动了图形学的一个波澜壮阔的发展过程。

Founder Park:在皮克斯的经历,为你的创业带来最大的启发是什么?

张心欣:他们将艺术、科技和商业闭环这三件事情做到了很好的融合。拆开来讲,就是「技术启迪艺术,艺术挑战技术」,从工程研发人员和美术家的眼里来看待内容制作,这是一个双方博弈,然后互相往更优方向发展的过程。

首先,有时候我们接触内容制作者,他们是「等」的心态——如果这个效果我做不到,我就等一下。但在皮克斯,有一个世界顶级的研发团队,艺术家可以直接去向他们提需求——「这个事情我现在做不到,你们能不能帮我做到?」这是「艺术挑战技术」。

其次,在实现一些创造性的数学方法或物理方法的过程中,有一些东西是研发已经做出来了,他们通过艺术家的检验,让艺术家看到技术能创造什么,让他们在技术的使用方向上给予反馈:「这样的一种技术如何才能创意性地被使用,能被用好?」以及技术走到了这一步,接下来的创造是否能交给艺术来完成?这就是「科技启迪艺术」。

这是我认为皮克斯做得最好的一个点,就是让车轮能够滚起来——把技术和艺术结合,最后诞生出商业性的内容产品。而最有意思的是,在这个过程中能够不断地挑战自己的技术发展,你永远不会看到下一个作品的技术发展基于上一个作品,技术没有停滞不前。

其中,我们可以看到两个很核心的点:第一个点,它是 deploy base(基于部署)的,对皮克斯工作室来说,把一种新的技术研究出来,证明它能够运行,这只是起点;最后要至少要把技术部署成一部短片,完成一个全流程和技术工具化的过程,对工具化背后的优缺点有很详尽的掌握,才算数。而不是说技术做完以后,一篇论文就完事。

第二个点,当他们发现一个问题时,就一定要去解决这个问题,宁可停下来,而不是让问题拖着。

Founder Park:被英伟达视为元宇宙的 HTML 的 USD 格式,其实是来源于皮克斯,这源于皮克斯对于三维内容的哪些判断?

张心欣:USD——通用场景描述 (Universal Scene Description),就是统一化的场景文件描述格式,不是一种软件、算法或者程序语言,也不是什么工具,就是一个场景描述文件。这是皮克斯原生制作出来的,是他们在长年累月、达十数部获奖影片的制作过程中,所积淀下来的一套方式和方法。他们把应该怎样管理一个场景,应该怎样管理三维数据资产,应该怎样描述这些东西等,放到一个场景描述格式中,最后能让场景在不同的部门与部门之间完成协作,在不同的程序和计算工具之间完成协作,组织形式能达到最高效的状态,能完成对一个超复杂项目的最佳进度管理。

皮克斯创造 USD 的过程,给我们一个具有巨大意义的启发:当你深入地去做一件事情,并且在做事情的过程中不断去发现问题和解决问题,由此总结下来的经验和过程才是你真正的壁垒,而不是你所拥有的技术,技术永远不可能成为壁垒。一些知名的企业家曾经说过,再高级的技术人才、生产资料,都是可以去获取的,所以技术不会成为壁垒;但是通过长年累月的实践所总结出来的流程,就是最好的实践经验,当它凝聚到工具中,凝结到技术生产管线以后,这个东西恰恰才是最重要的壁垒。

02

继承了前辈优点,ZENO 是满足次时代内容需求的 3D 制作软件

Founder Park:欧美在影视动画领域其实已经有非常成熟的3D内容制作工具,比如 Houdini,为什么觉得你们是有机会的?

张心欣:三维软件是有生命周期的,软件从早期设计的时候,就决定了它的数据结构、计算方法等并不一定是未来最优的,它可能是当下最优的,但不一定是未来最优。在这样的情况下,作为软件公司,只能不断地去更新迭代。

但是把新的东西放进来,又会使软件越来越冗余,为了兼容旧版本,以后每个功能可能都要适配之前的版本。这就意味着时间越长,它就越难与新的体系和计算方法、更高效的处理方式结合。

当下,我们对三维内容的制作提出了很多新的需求,包括 AIGC、GPU 计算、实时的光线追踪渲染等,把各种计算能力、几何计算能力放到 GPU 上面,为的是更好地加速迭代艺术家的制作过程。现在也有了很多新的场景描述格式出现了,这些格式要更好地完成编辑,甚至是可视化的编辑,才能更好满足这一代人们对于内容消费的制作需求,这也是三维软件发展的一个立足点。

如果泽森科工直接去做内容,比如游戏或影视产品,风险确实还是太大了,那么基于一种具备技术能力、又要尽量规避风险的情况下,去做这样一种工序化产品反而是不错的选择。

Founder Park:ZENO 对比于 Houdini,优势和劣势分别是什么?

张心欣:Houdini 有一个划时代的、也是我们很钦佩的设计——节点化的设计,每一个功能模块都可以节点化,这就让软件系统有了很强的生命力和可拓展性。当做了节点化以后,可以在节点化过程中实现几百个优异的功能,现在 ZENO 原节点上互相不交叉的数学和物理工具,已经有高达 700 多个,每一个数学和物理工具都可以解决一个具体的细节问题。

有了这样的工具之后,其他人就不倾向于再去创造一个新的客户端,不会把 Houdini 作为一种插件,而是会反过来在 Houdini 中制作插件,这就是所谓的「前人种树,后人乘凉」。这就是 Houdini 实现的一个很重要的设计,节点化保证了所有三维数据资产都是可编程的,而内置的脚本语言 VEX(check 一下是 VEX 还是 VFX)这样的脚本语言,使得艺术家得以用可编程的手段,控制自己的三维制作过程,也就使得软件在艺术制作领域保持着生命力。

Houdini 的学习者不只是我们,某种意义上讲,大部分软件都在学习 Houdini 的做法。当然我们也不仅仅是一个学习者的姿态,在我们的研发过程中,对应项目或研发需求,也会产生出一些新的领先的技术。我们在软件系统设计上致敬 Houdini,后来发现 Houdini 在他们的一些 demo 上实现的算法上也在致敬我们。

Founder Park:ZENO 跟 Unity、Unreal 的区别是什么?

张心欣:软件的着重点不同。虚幻(Unreal)和 Unity 这样的图形引擎产品,更多是面向三维实时交互应用的制作,在这样的引擎产品里,很多三维资产是已经具备的,它们是对已有的三维资产进行有效组织和应用,Unity 和 Unreal 实质上是三维应用。而 ZENO 是在做 DCC(digital content creation,数字内容生产),它更多地类比于 Maya 等产品。在这些产品中,三维资产、数字资产是通过软件生产出来的。所以 ZENO 需要具备几何计算能力、物理计算能力、材质编辑能力,最后实现完全的实时 GPU 光线追踪渲染器。

ZENO 的 GPU 光线追踪渲染器有别于 Unreal 的光线追踪,后者只是追了一条光线,更多是对光线追踪的一种快速近似,很多过程依然要依赖于离线的制作技术,包括把光照图烘焙、把漫反射过程烘焙出来等;而 ZENO 完全实现了 GPU 上的路径追踪,是可以辅助于后续的三维实时引擎的生产工具,去产生光照图、产生烘焙的漫反射纹理等。

ZENO 所处的位置是 DCC,和图形引擎还不完全是一回事,如果以影视动画产品为例,ZENO 就是制作的终点;如果是游戏制作的话,有一部分内容要靠 ZENO 生产,后续在 Unity、Unreal 里最终完成游戏的制作。

Founder Park:对于现有的 3D 软件,你们看到了哪些问题,又做了哪些创新?

张心欣:目前很多三维软件的制作还停留在上一代——「所见即所得」的制作过程——通过看三维造型,手把手地用鼠标和键盘把想要的造型雕刻出来,这个过程更多是一种绘画逻辑;ZENO 着重于程序化设计过程,从某种角度来讲是「所想即所得」,使用可视化编程,借助对节点的控制和布局,最后达到程序化设计的目的。

使用 ZENO 设计的钟乳石佛像 | 来源:泽森科工

这张图片是像钟乳石堆积而成的佛像,是借助 ZENO 的工具快速自动化生成的,但这种生成的方便程度没有达到 AIGC 的地步。制作者需要去理解和猜想这个过程,先要去想钟乳石是怎么形成的——其实就是一种带粘性的流体或混凝土,从一个地方浇灌下来了,形成一根根柱子,最后凝固,看起来就很像钟乳石。

理解了过程之后,制作者就要去找一个原始的三维佛像造型,借助 ZENO 里的几何处理工具,把它转变成一个物理可计算的模型,在可计算的模型上,借助钟乳石的物理工具,去得到一个几何造型;随后借用流体仿真的物理工具,形成了类似于悬挂的状态,再用几何分析工具,包括曲率处理工具、曲率分析工具等节点去分析钟乳石的曲率,并在上面做噪声,再做一些基于曲律的形变,最后得到了一种轮廓近似于真实钟乳石的带棱角的造型。

这就是 ZENO 软件想要传达的:在 ZENO 里,不管是几何工具或是物理计算工具,本质上都是在修改物体的造型;所有的计算手段和工具的运营,都是为了对物体的造型进行修改,不管这种造型是静态的还是动态。这其实是构造一个事物产生逻辑的过程,是「所想即所得」,通过计算产生造型。

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在 ZENO,你可以完成 3D 内容制作的全流程

Founder Park:很多行业的行业 Know-How 被视为行业壁垒,工业软件的壁垒也是行业 Know-How 吗?面向美术的工业软件呢?

张心欣:很多人会误以为工业软件的壁垒,是其中的算法特别难实现,或者说代码特别保密、无法被获取等,但其实这些都不是工业软件真正的壁垒,用过的人就知道工业软件真正的壁垒是能够攻克复杂问题的算法。在一些简单问题的求解上,不同软件的结果可能是一致的,但到了特定问题上,工业软件能够算对其他软件无法跨越的算法,这才是它的壁垒。这种壁垒并不在于人们对数学、物理以及编程开发能力了解的深浅。

比如,在求解流体的过程中,最后要走一个伯努利方程的求解器,在这个过程中,我们发现这个求解器对大多数的问题,对于上游的美术给过来的动画资产都是适用的;但就有一个案例怎么都跑不过去,跑到一半就会崩溃。其中所有的数学理论、物理理论都是正确的,按理说可以在所有的标准数学问题上给出正确的答案。而这种处理,如果不告诉你,你可能永远都想不到;因为你压根连他们遇到过的问题都没有遇到。

前面提到皮克斯是要 deploy base(基于部署)的,最后要用一个完整的短片验证前面所有技术的实现。因为艺术家给出来的东西,不可能满足数学和物理原理,如何让数学物理的求解器在这样的问题上都能通过检验,给出一个确切的答案,才是真正的壁垒。你要遇到问题、发现问题、分析问题,才可以给出一个解决方案和修复,最后你的系统才能跑得比别人的都稳健。

Founder Park:泽森科工的产品逻辑很大上的一个特点是「All in one」,就是你之前在采访中提到的「一个平台,制作到底」,工具型创业首先面临的挑战是到底做大而全,还是先解决小而美解决特定需求的产品,然后再扩展,为什么要「All in one」?

张心欣:在三维创作领域,我们意识到最大的价值所在不是着眼于某一个单点的技术——因为可以做单点技术,并把它做到极致的人很多,这件事情很「卷」,永远不止一个人在做。而 ZENO 在其中关注的是节点系统本身,我们希望打造出一种空间、一种计算框架、一种计算环境,使得所有人可以在里面做所有的事——All in one。从一开始,我们就不想仅仅做单点技术的突破,我们想要看到的是:中国有 10% 的流体是我们做的,有 10% 的布料是我们做的,有 10% 的蛋糕是我们做的,有 10% 的人物走路是我们做的,有 10% 的头发等等,任何一个地方都能看到人们使用 ZENO 这款工具,这个才是我们认为的成功。

当基于 ZENO 已经有成套的百八十个工具时,用户就不再想自己开发了,因为所有想解决的问题,都已经解决好了,于是就开始往系统里去做相关的插件,彼此形成了互惠互利的价值。

ZENO 的整套体系借助它强大的几何处理能力、物理计算能力和材质编辑能力以及光线追踪渲染能力,去对单点技术进行赋能。如果你有一个全世界最牛逼的扫描技术,你扫描出来的东西,可能需要进行三维渲染的呈现,还想去破坏它,还想把流体加上去,最后还希望它上面还能长出树来开出花来……这时候,就需要有一个工具帮你前前后后、上上下下地处理这些事情,最后才能够呈现出来。而且,这样一套三维扫描技术,总要以某一种形式进到一体化工具里,这个工具要关心场景的组织和管理,关心所有资产的组织和管理。

类比于一个产业园,有人来开食堂,有人来做咖啡馆……我们要做的是从一开始就保证底层的水电网等基础设施,才能让入驻的有单点技术突破的人可以无后顾之忧。

Founder Park:泽森科工当前的商业模式是怎么样的?

张心欣:接下来应该会开启产品售卖的模式,售卖过程中可能会部分结合版权授权;另外我们可能去探索软件免费、其中部分功能收费的形式。因为我觉得不仅仅是工具和技术上要创新售卖模式,如何与艺术家进行合作并产生分润,也是值得探索的。

传统来说,三维软件的商业模式存在很大的掣肘,为什么其他软件所发展出来的新型商业模式,能够赚取到更大的商业利润?现阶段我们更多是结合项目制作,一方面赚取少量收入来维系公司的运营;另一方面,通过制作项目产品,发现问题和解决问题,最终形成真正的壁垒。直到某一天,如果某种东西只能通过我们的工具实现,并且我们的工具能够跨过其他工具所不能跨越的 10% 的坎,那个时候就有赢面了。

这个过程中,软件所能够提供的价值一定是远超于工具本身的——它不仅仅是一个工具,还是很多解决方案的凝练,有很多解决方案沉淀其中;你所使用的功能是被千锤百炼过的,所生产出来的作品也有品质保障。

Founder Park:你是怎么理解元宇宙的?如何理解元宇宙给你们带来的挑战跟发展机遇?

张心欣:元宇宙有很多不同的技术路线,有区块链、AIGC、视觉图形技术等等;而在其中,ZENO 立足于三维图形计算、显示的算法和软件技术。

目前元宇宙有三个重要的基准点:

第一,元宇宙要解决内容供应的问题。不能说空有元宇宙,没有人提供内容,因此就要有人来生产内容,内容如何生产,如何降低内容生产的成本,从而让更多人有可能来生产三维内容。

第二,元宇宙要解决三维内容呈现的问题。内容需要一套三维图形渲染引擎,并且引擎的性能越高越好,能越快地把三维图形效果计算出来,越能满足人们的需求,所以还要掌握核心的内容呈现能力。

第三,元宇宙要解决三维数据通信的问题。数据通信从狭义的角度理解就是协作,在通信中有涉及到三维数据的轻量化——所生成的模型特别大,如何以更小的形式通信。

ZENO 和传统三维软件在设计上最大的区别是:传统三维软件只有一个进程,所有的三维数据及计算都在同一个内存区域里完成;但是打开 ZENO 三维软件,等于打开了三个软件,UI 是一个进程、计算是一个进程、三维图形可视化渲染又是一个进程。在进程与进程之间,我们从一开始考虑了数据如何通信,因为在进程与进程之间沟通时,就不再是直接从内存里访问数据,而是要通过其他通信方式去完成。即使这种进程间的通信使得计算的极致效率不是最高的,因为渲染中间要经过通信会把效率拖慢,但它却是最灵便的,是一个如此「年轻」的软件,很少出现宕机、崩溃。在后续实现功能性的扩展上,ZENO 能够把完全不同的编程语言和程序都运行和实现,甚至是运营世界上能够找到的任何程序。

从软件的架构和设计层面,ZENO 是面向未来的,这也是我们作为一款技术内容软件的着眼点。

*以上嘉宾观点不代表 Founder Park 立场,也不构成任何投资建议。

公司:泽森科工

领域:元宇宙、物理仿真、3D 内容生产

融资状态:天使轮,数千万元人民币

主要投资人:高榕资本、青松基金

官方网站:https://zenustech.com/

泽森科工创始人& CEO。计算机图形学知名科学家,纽约大学计算机科学硕士,英属哥伦比亚大学计算机科学博士,专注于图形学算法研究多年,任 SIGGRAPH 等计算机图形学权威期刊、会议评委。曾就职于好莱坞皮克斯动画工作室、Weta Workshop 工作室、北京电影学院高精尖实验室、腾讯,其科研成果被广泛应用于好莱坞、国内影视特效中。

泽森科工(ZENUSTECH)成立于 2020 年,是国内首家专注于「全流程」三维内容生成软件开发的公司,目前已自研出国内首款「全流程」三维内容生成软件 ZENO。泽森提出「程序化的艺术」品牌理念,致力于用「技术 艺术」打造出便捷高效、集中作业的高性能全流程国产 3D 内容生成软件。一如泽森的愿景——连接·创想,泽森希望通过 ZENO 平台连接人与人,连接人与创意,连接艺术和技术,重构一个专注服务三维内容创作者的全新行业生态。

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