Manuka Render, de Weta Digital (Actualizado)

Hablar de CGI y de Weta Digital nos lleva a pronunciar una palabra: calidad. Y no solo por los VFX y CGI de gran número de películas de éxito, sino por el desarrollo de software «de casa», y que alguna vez ha acabado como producto comercial, como es el caso de Mudbox o Mari. Herramientas usadas en el departamento de modelado, la primera y pintado de texturas la segunda. Y como producto comercial ambas son muy conocidas. Mudbox es comercializada y desarrollada actualmente por Autodesk y Mari por The Foundry. Y en esta entrada del blog os hablo de otra herramienta para el renderizado: Manuka Render.

Imagen de prueba mostrando pelo, volumen y cáusticas renderizada con Manuka
Imagen de prueba mostrando pelo, volumen y cáusticas renderizada con Manuka

Manuka Render se está usando en muchas de las escenas de la segunda parte de Avatar, en La Desolación de Smaug y algunos planos de El amanecer del Planeta de los Simios. Este motor de render tiene un acabado de las imágenes físicamente correcto, o como se le suele conocer a este tipo de render PBR (Physically Based Rendering) y puede ser usado en combinación con otra herramienta del estudio llamada Gazebo que permite realizar pre-iluminación físicamente correcta de una manera rapidísima ya que está basada en hardware. En el flujo de trabajo es fácil cambiar de un render a otro de una forma consistente para los artistas de Weta. Este modo de trabajar permite que los artistas puedan hacerse una idea muy cercana a cómo quedará la imagen final en la producción.

El Amanecer del Planeta de los Simios
El Amanecer del Planeta de los Simios

Origen de Manuka

Existe un proyecto académico llamado Mitsuba dirigido por el Dr. Wenzel Jakob que es un render PBRT. El Dr. Wenzel Jakob ha trabajado en Weta Digital como interno en el departamento de R&D y ha aportado sus conocimientos en el desarrollo de Manuka. El proyecto de Mitsuba es muy interesante y creo que merece la pena echarle un ojo si estás interesado en el render. Es un software libre y actualmente puede ser usado mediante plugins con Blender y con Rhino. Desde la misma web os podéis descargar tanto Mitsuba como los plugins de forma gratuita. Como dato curioso Manuka es el nombre de un arbusto de Nueva Zelanda y Mitsuba es el nombre de otra planta originaria de Norteamérica y este de Asia.

Mitshuba, Physically Based Render
Mitshuba, Physically Based Render

En Weta han enfocado el desarrollo de Manuka en hacer que esta herramienta sea especialmente eficiente en producción, algo que es entendible pues estas empresas trabajan siempre con producciones en las que se deben cumplir plazos para que todo encaje. El motor de render tiene la mejor implementación del algoritmo de cálculo Monte Carlo.

Los motores de render de este tipo producen al principio una imagen con algo de ruido y después, progresivamente, va mejorando. Un ejemplo de este funcionamiento es Arnold. Este modo de calcular las imágenes permite a los artistas que usan Manuka trabajar con la herramienta como si fuera una herramienta de previsualización en lugar de usar trozos de la imagen renderizados.

Singularidades de Manuka

Uno de los puntos interesantes de este motor de render es el método que usan para calcular cáusticas o SSS ya que no usan como información del color del pixel los valores RGB. Veamos como explicamos esto. Para conseguir una imagen lo más cercana posible a una imagen real se deberían usar longitudes de onda (lo que es la luz visible físicamente hablando). Pero este es un proceso carísimo en cálculo y actualmente solo existe un software comercial que haga esto. Es el caso de Maxwell Render que usa en su algoritmo de cálculo las longitudes de onda. Este algoritmo lo tiene Next Limit como un secreto bien guardado ya que han conseguido que renderizar con longitudes de onda tenga el mínimo impacto posible en el tiempo de rende.

Imagen renderizada con Maxwell
Imagen renderizada con Maxwell

Actualización: Existen algunos más motores de render, como Thea Render que usan el mismo sistema. Gracias a Alejandro Suárez por el recordatorio y disculpas por la omisión.

En el caso de Manuka, que también usa el mismo método, la diferencia estriba en que usan una nueva solución con un mucho más amplio rango de longitudes de onda, cosa que en Maxwell queda limitado a un número fijo de conjuntos de longitud de onda.

Actualización: De parte de Next Limit he recibido un correo respecto a éste último párrafo que creo conveniente actualizar. «That is actually not correct. In Maxwell we don’t use a predefined set of wavelenghts, but rather something more sophisticated that unfortunately we cannot share because of its confidential nature.»

Traducción: «En Maxwell no utilizamos un conjunto predefinido de longitudes de onda, sino algo más sofisticado que, lamentablemente, no podemos compartir debido a su carácter confidencial.»

Y dicho esto agradezco al equipo de Maxwell el que se hayan puesto en contacto conmigo para que publique esta aclaración.[/box]

Manuka Render, cáusticas, reflexiones y refracciones
Manuka Render, cáusticas, reflexiones y refracciones

Volumétricas

Gran parte del esfuerzo realizado en la producción de esta herramienta ha sido invertido en las volumétricas. Algunos de los retos han sido que se comporten de una forma realista en situaciones como la interacción con pelo o ropas. Los resultados han sido espectaculares, especialmente en la película El Amanecer del Planeta de los Simios en el que se ha tenido que lidiar con mucho pelo.

Pipeline

Esto es muy interesante. Todos los fotogramas que se renderizan con Manuka incluyen gran cantidad de información o metadatos. Inspirados por el uso que han hecho con RenderMan han implementado un método de trabajo espectacular. Me explico porque me parece interesante que se entienda. Un artista de Weta con un plano determinado puede seleccionar un personaje desde NUKE y este puede pintar en 3D pidiendo que ese personaje se muestre con una pose neutral para que el pintado sea más sencillo, dando lo mismo que el personaje esté caminando o saltando. Después el personaje vuelve a su posición. Esto me parece realmente interesante a efectos de productividad. La herramienta en la que se han basado es «Deep-CompC» de RenderMan.

Iluminación

La iluminación con Manuka se realiza con luces de área y con IBL (Image Based Lighting) y también pueden usar otros elementos como fuentes de luz, así que una simulación de fuego también puede ser una fuente de luz. Cualquier objeto puede ser un emisor de luz de área.

Los Shaders en Manuka

En cuanto a shaders en Weta Digital no usan OSL (Open Shading Language) porque se diseñó para ser usado con los shaders propios del estudio. En principio Manuka puede usar los mismos shaders de RenderMan con muy poca modificación en su código.

Para el mapeo de texturas se usa tanto Ptex como UV mapping.

Y todo esto que empezó como un experimento en Weta parece que conduce a que acabará siendo el render principal en sus trabajos. La primera película que incluye un plano completamente renderizado con Manuka es La Desolación de Smaug. En El Amanecer del Planeta de los Simios hay algunos planos más y en la última de El Hobbit se renderizará completamente con Manuka.

Ya tengo ganas de ver la última de El Hobbit y prestaré especial atención a las imágenes CGI. Y a ver si, de la misma forma que ha pasado con Mudbox o Mari, acaba siendo un producto comercial que podamos disfrutar todos.

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