ゲーム ツールを発しているZibraAIが、 OpenVDB形式のボリューム データを「最大 20 倍」圧縮する AI ベースのテクノロジ「 Zibra VDB Compression」を発表しました。GPUによる圧縮によって映画品質のVFXをゲームで使用できるようになるとのことです。
ZibraAI はUnityやUnreal Engineプラグインを介して来年利用可能になるようです。またHoudiniのプラグインもリリース予定とのこと。
Zibra VDB Compression - 画期的なOpenVDB形式をゲーム開発に導入する新しいソリューション
ボリュームデータは、コンピュータグラフィックスやVFX制作において、数多くの重要な用途を持っています。ボリュームレンダリング、流体シミュレーション、フラクチャシミュレーション、陰解面を使ったモデリングなどに使用されています。しかし、このデータの扱いはそれほど簡単ではありません。多くの場合、ボリュームデータは空間的に均一な規則正しい3次元グリッドで表現されます。しかし、高密度の規則正しいグリッドは、いくつかの理由で便利ですが、1つの大きな欠点があります。それは、グリッドの解像度に対して、メモリフットプリントが3乗的に増加することです。
DreamWorksAnimation社が開発したOpenVDBフォーマットは、ボクセルデータをツリー状のデータ構造に格納し、まばらなボリュームを作成することでこの問題を部分的に解決しています。このシステムの優れた点は、空のセルを完全に無視することで、メモリとディスクの使用量を劇的に減らし、同時にボリュームのレンダリングをより高速化することです。
2012年に発表されたOpenVDBは、現在ではHoudini、EmberGen、Blenderなどのシミュレーションツールで一般的に使用されており、長編映画の制作ではリアルなボリューム画像を作成するために使用されています。しかし、このフォーマットはGPUに対応しておらず、3Dボリュームのレンダリングにはかなりのファイルサイズ（平均数ギガバイト以上）と計算量が必要なため、ゲームに適用することはできません。
ゲーム開発で高品質なVFXを実現するためには、通常、別のアプローチが適用されます。アーティストは、Houdini、Blender、または他のツールでボリューム効果をシミュレートし、それを3D効果の外観を模倣するフリップブック、シンプルな2Dテクスチャにエクスポートします。
これらのテクスチャの重さは約16Mb～30Mbで、ゲームエンジンでリアルタイムにレンダリングすることが可能です。しかし、リアルさや視覚的なクオリティに欠けるいくつかの特徴があります。
まず、フリップブックは1つのカメラビューからベイクされるため、ゲーム内で何度も再利用したり、移動する視点からリアルに見える効果を長時間持続させることは困難です。第二に、これらのテクスチャはゲームにベイクされているため、ゲーム環境と非連動であることです。
そのため、高品質なVDBエフェクトのような臨場感を得ることは難しい。
この問題を解決するために、いくつかの試みがなされてきました。そのうちの1つ、NanoVDBはOpenVDBライブラリのNVIDIAバージョンです。
このソリューションはOpenVDBに対して1つの大きな利点、すなわちGPUサポートを提供します。フィルタリング、ボリュームレンダリング、コリジョンディテクション、レイトレーシングなどの処理を高速化し、複雑な特殊効果の生成と読み込みを、すべてリアルタイムで行うことができます。
とはいえ、NanoVDB構造はボリュームサイズを大幅に圧縮するものではありません。そのため、ゲーム開発ではあまり一般的に適用されていません。
強力なコンシューマ GPU がゲーム開発者の既存の制限を取り払った今日、ゲーマーはよりリアルで魅力的なゲームを期待しています。
Zibra VDB Compressionは、ZibraAIの最新ソリューションであり、GPUによる圧縮VDB効果で映画品質のVFXをゲームに導入するために開発されています。
AIベースのカスタム技術から生まれたこのソリューションは、以下のことを可能にします。
- 異なるツールで作成され、OpenVDBフォーマットで保存された巨大なVFXを最大20倍まで圧縮し、より高品質のボリューメトリックVFXをゲームに追加し、リアルなビジュアルで埋め尽くすことができます。
- ゲームエンジンでボリューメトリック・エフェクトをリアルタイムにレンダリング。
- 複数のユースケースでボリューメトリック・エフェクトを再利用し、メモリ消費を最適化。
- シェーダーを使って、プロジェクトのさまざまな部分でエフェクトの見え方を変更し、色、密度、再生速度を調整することが可能です。
また、VDB圧縮ソリューションは、リアルなシーン照明の新しい可能性を開きます。VFXの光データを使ってシーンを照らし、反射を加えるなど、よりリアルで没入感のあるゲーム制作が可能になります。
Zibra VDB Compressionは、レンダリングに必要なチャンネル、特に密度、熱、温度を扱うことを目的としています。これは非可逆圧縮で、視覚効果の品質とサイズの間に常にトレードオフが存在することを意味します。
しかし、私たちの技術は、最高の圧縮率を提供し、圧縮と解凍されたVFXの目に見える違いを最小限にすることを保証するために取り組んでいます。現在、どのように動作しているかは、こちらをご覧ください。
この例ではJangaFXソフトウェアで作成された同じビジュアルエフェクトのオリジナルと圧縮バージョンを見ることができ、空中爆発が描かれていることがわかります。4.84倍に圧縮されたこの映像は、ピーク時のS/N比が40.2になっています。VFXの1フレームを解凍するのにかかる時間 - わずか316ミリ秒です。
当社のソリューションは、Unity、Unreal Engine、または任意のカスタムゲームエンジンに統合することができます。Zibra VDB Compressionを使えば、どんなに重いビジュアルエフェクトも、品質やパフォーマンスを大幅に犠牲にすることなく、プロジェクトで使用できるように圧縮し、ゲームを全く新しいレベルに引き上げることができます。
やるべきことはただ一つ。
- Houdini、EmberGen、またはその他のソリューションでVFXをシミュレートします
- ボリューメトリック効果をOpenVDBフォーマットで書き出す
- ZibraAIプラグインを適用し、ゲームエンジン内で直接視覚効果の圧縮を実現します
- VFXをシーンに配置し、シェーダーでその外観を磨く
- ZibraAIプラグインを使用し、プロジェクト内でボリュームエフェクトのリアルタイム解凍とレンダリングを行います
Zibra VDB Compressionは、現在改良中です。圧縮率と品質の比率を改善し、業界の要件に完全に対応できるようにアプローチを最適化しているところですが、できるだけ早く最新ツールをリリースできるよう準備を進めています。
既存のZibraAIソリューションはすべて、ゲーム用コンテンツの作成プロセスを簡素化し、その品質も向上させるように設計されています。リアルタイムシミュレーションツール「Zibra Liquids」と「Zibra Smoke & Fire」により、ゲーム開発者はプロジェクトにインタラクティブでダイナミックなビジュアルを追加し、モバイルゲームであってもゲームメカニズムを構築することができます。Zibra VDB Compressionは、ベイクドエフェクトを使用する開発者のために、ゲーム内で軽量のOpenVDBを使用することを可能にします。 ZibraAIの全製品についてはこちらをご覧ください。