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Linux与电影制作
日期:2011-07-08
 

十年以前,Linux还仅仅是学生的业余爱好。而现在,Linux已成为电影工业首选的操作系统。

《怪杰史瑞克(Shrek)》是第一部主要应用Linux来完成的动画大片,但它决不会是最后一部。Linux正在逐渐成为越来越多的专业动画制作人员首选的操作系统。除了制作《Shrek》的梦工厂的SKG小组,还包括从好莱坞、海湾一直到伦敦的许多世界顶尖的动画制作小组。Linux,在十年前还只不过是一个芬兰大学生的业余爱好(甚至连研究课题都算不上),现在却正在向电影工业的服务器、工作站进军(图1)。

动画制作者们现在使用的Linux动画软件主要有:Alias Waverfront's Maya、Nothing Real's Shake、Side Effects' Houdini,以及 Pixar's RenderMan。这些都是一流的商业动画软件,可以用来制作动画效果、构图、制作特技以及渲染着色。在电影界内部,摄影棚里的工作者们已经成功地把数以百万计的代码移植到了Linux下,而且正在编写更多的Linux代码。那么,Linux到底是如何从业余爱好走向专业图形环境的呢(图2)?

在1991年8月,Linus Torvalds开始公布尚是雏形的USENIX信息,后来,USENIX被人们命名为LINUX。Linus Torvalds曾说:“我只是在针对386和486做一个免费的操作系统,仅仅是个人兴趣,并不打算把它做成象GNU那样的大型专业操作系统。”

当时,IBM PC机也才仅仅出现了10年,而Windows 3.0也只不过刚刚崭露头角,大多数的PC用户仍然在使用MS-DOS操作系统。当时,Macintosh OS这个操作系统虽然被大众一致认为优于Windows,但是它实在是太昂贵了。相比之下,Windows价格更低,尤其是更适应各种机型,所以Macintosh OS当时还正面临着市场份额被Windows抢去的危机。

但是10年前,无论当时的PC采用的是Macintosh还是Windows,它们都不适合电影工业使用。大型的图形工作还是必须借助于强大的Unix工作站来完成。SGI,这个专门生产图形工作站的厂商,在当时盛极一时。

当时,SGI的服务器、工作站之所以能主宰电影工业,主要基于以下两方面的优势:一是它强大的数据处理能力(主要用于动画显示),二是能在屏幕上迅速显示清晰的图象。好莱坞这个市场也许只占了SGI总市场份额的10%,但是SGI公司却很愿意听取这些专业动画制作者们的意见,并尽可能满足他们的需要。也许这主要是因为电影工业恰恰是计算机高级性能与应用的一个最好的试验基地吧。

然而,没有人能够预料到Intel微不足道的PC芯片能够凭借SGI望尘莫及的大批量生产最终打败了它的竞争对手——工作站生产商。同时,PC游戏这个庞大的市场对于PC机图形能力的要求也大大激励着像Nvidia这样的PC硬件生产商不断改进他们的PC图形显示卡的功能,以超过工作站的性能。

在廉价的Intel芯片和PC显卡的双重夹击下,SGI一时乱了手脚,无奈之下,终于在1998年宣布了向PC转型的重要决策。由于当时SGI的一个UNIX操作系统版本——lrix不能在PC机上运作,1999年SGI开始专门研制基于NT的工作站。几个月后,SGI又一次做出重大改变,开始把Linux这一基于Unix同时又可用于PC机的操作系统加入进来。

虽然SGI已经开始向Windows靠拢,然而要让好莱坞的电影制作者们做出类似的转变却不是一件易事。在短短几年间,电影业界自己已经开发出了几千万行代码。但是这些代码只能与Irix兼容,不能与Windows兼容。这是因为Windows下的图形用户界面代码以及多任务处理代码与Irix下的代码是不一样的。要想把这么多代码移植到Windows NT下实在需要做太多的工作和太多的改动。但是有很多软件都可以在Linux下运行,其中包括我们上文提到过的Maya,一个顶级电影动画程序;此外还有Calypso,Maya的插件程序;以及ToonShooter——梦工厂自己的专门工具。

Windows的另一个缺陷就是支持性差。在SGI悉心聆听电影业的需求时,向来只被市场驱策的微软公司可不愿意这么干。于是电影制作人员意识到他们必须学会自给自足。为了能亲自参与到操作系统的开发大军中,以满足他们专业的高性能图形处需求,他们必须拥有获得源代码的途径,同时更重要的是,他们中的一部分人应该专门从事操作系统的的开发工作。很显然,把原有的程序代码移植到一个类似于Unix的操作系统要容易的多。于是源代码开放的Linux就成了他们理所当然的选择。

进入Linux

《泰坦尼克(Titannic)》,发行于1997年,是第一部在Linux下渲染特技效果的大片。该片的制作用的是DEC公司的基于Alfa的高性能服务器。在做出利用Linux制作《泰坦尼克》的大胆决策之前,Digital Domain——一个著名的特技工作室,早已证实了Linux可以与他们目前的SGI集群工作站兼容。今天,Linux集群工作站技术已臻成熟。举例来说,就是说SONY这样的摄影棚可以安装100台使用Linux 的英特尔渲染服务器,并且可以让它们在一个小时内同时工作。惠普等公司出品的Linux机器还预装了专门应用于摄影棚的软件。

在过去的两年里,Linux已经作为一个面向主流PC销售商(例如IBM、惠普、戴尔、康柏等公司)的独立行业出现了。Linux之所以能有市场,主要是因为人们已经广泛地接受了把它作为文件服务器的操作系统,此外,它还是Apache网络服务器的操作系统。据戴尔(Dell)公司介绍,目前他们销售的Intel服务器中的13%都采用的是Linux的操作系统。

在2000年,IBM在开发拓展Linux方面投入了13亿美元的资金。惠普公司也把靶子瞄准了利用Linux为电影工业服务,并且协助梦工厂为他们自己的工作室配置操作系统。现在,几大公司都提供Linux服务器、桌上型电脑,以及掌上电脑。

在服务器以及集群工作站上取得Linux的成功比起下一步所要做的——在个人电脑取得Linux的成功----要简单的多。后者最主要的困难就是视频性能。Linux缺乏Windows所具有的高性能显卡驱动程序。于是任务就落在了多媒体界的领袖人物Daryll Strauss身上,目前他正在VA Linux的一个部门工作。(Strauss先前曾经在Digital Domain工作室参与了实现《泰坦尼克》集群工作站。)他说:“在18个月里,我们做了10个驱动程序:3Dfx Voodoo 3/4/5、ATI Rage 128/128 Pro/Radeon、 Matrox G400, 以及 Intel i810/i815”。为各种驱动程序创建共同代码确实能节省不少时间(图3)。

除了这些公开源代码的加速驱动程序外,许多商家还提供了专门的Linux加速驱动程序。Linux工作站的买主们现在可以有许多显卡可供选择。Nvidia为他们的各种显卡提供Linux驱动程序,其中包括Quadro2 Pro(大约价值650美元,有时候与Compaq的桌上型电脑捆绑在一起出售)、GeForce3(大约400美元)。去年,惠普公司推出了Visualize fx5和Visualize fx10两种Linux图形驱动程序。惠普公司不光提供驱动程序,还提供它自己的X server。IBM的工作站上一般都提供ATI Fire GL4显卡。IBM只制造FireGL芯片,而FireGL显卡的制造却是由ATI向Diamond Multimedia公司要求制作的。DM公司让德国的一个工作小组专门为它编写Linux驱动程序。虽然最新的3DLabs 显卡还没有专门的加速驱动程序,但是今后Linux对它的支持却是一定会实现的。

Linux革命

各个电影工作室在采用Linux方面处于各个不同的阶段。

梦工厂SKG在为动画制作配制Linux系统方面走在最前列。它拥有200多个Linux个人电脑系统,还有400多台Linux服务器。PDI(在帕罗阿尔多的梦工厂)在制作《怪杰史瑞克(Shrek)》时主要使用它自己的应用软件,而没有等待流行商业软件的出台。曾经制作《The Road to El Dorado》和《Prince of Egypt》的位于格伦代尔的梦工厂摄影棚目前正在使用Linux制作新作《Spirit, Stallion of the Cimarron》,预计2002年夏季这部影片将上映。

梦工厂总共采用了三条途径通往Linux:移植、新开发以及鼓励第三方商家移植流行的商业软件,如Maya,Shake等。梦工厂总共保留了大约300万行自己的代码——几乎所有的都已经移植到了Linux下。同时它还让加利福尼亚格伦代尔的梦工厂建起一个纯粹的Linux工作室来开拓自己的电影生产。

Pixar动画工作室是一个刚刚开始向Linux转型的工作室。主管研究与开发的副总裁Darwyn Peachey说:“这是一个在计算机制图业将取代SGI的新平台。自从去年以来,我们的工作已经取得了很大的进步。而且就算我们取得更大的进步也不会让人感到奇怪的。”

作为硬件平台的SGI正在被慢慢的被高性能的PC所取代,但是SGI公司却不会消亡。SGI正在积极支持Linux,一方面从硬件入手,另一方面通过有了辅助的AliasWavefront的Linux接口入手。由于Linux可以在PC机、SGI以及SUN上运行,它使得电影工作室可以只支持一个操作系统。

类似于梦工厂,Pixar工作室在移植现有的代码方面需要做大量的工作。Pixar于五月份已经完成了它的所有内部软件——总共大约二百万行代码——的Linux接口工作。自从1999年以来,RenderMan命令行工作就在Linux上实现了。而Rnderman渲染软件,一个专门和Linux Maya一起用的软件,目前正处于Beta测试阶段。Peachey说:“移植工作进行的很快,平均一个开发日大约能完成2000行。往Linux上移植比较容易,而要想往Windows上移植可就很困难了。”

Pixar工作室拥有500台桌上型电脑并且使用多台Sun的服务器来构成集群工作站。其中大约有30台Linux机器用作软件开发,20台用于生产电影。到秋天,将至少有100台Linux桌上型电脑用于电影制作。Pixar工作室的下一部电影《Finding Nemo》(预计2003夏年上映)将主要使用Linux系统开发。

ILM(Industrial Light & Magic)公司目前仍处在移植代码阶段,可能会在他们的下一部影片《After Star Wars, Episode II》(2002年5月上映)的制作中使用Linux。研究与发展主管Andy Hendrickson说:“我们预计在10月份把我们现有的600多台桌上型电脑的20%和20%的工作站集群替换为Linux PC机。为了防止对系统的过分冲击,我们将同时支持Irix和Linux。目前我们正在做大量的扫除工作,查看现有的500多万行代码,以决定到底哪些值得移植,哪些将被丢掉。”ILM公司既使用他们自己的专门工具,同时还使用诸如Maya、SoftImage之类的商业软件。

为了实现高清晰电影的快速播放,ILM已经把Irix下的与Quicktime兼容的播放器移植到了Linux。总的说来,那些可以用来观看Real、Quicktime、MPEG-2以及AVI格式的播放器在320X240象素以上效果并不怎么好。但是对于Linux来说,根据Hendrickson的说法:“我们已经可以让每秒24幅画面的电影在1280 X700的象素的情况下在常规大小的显示器上播放了。我们希望不久的将来就能实现2000X1000象素的播放。”ILM还打算把他们的播放器,内部文件格式、以及批任务调度程序的源代码公开。

事实上,不仅仅是美国的摄影棚在做通向Linux的移植工作,在世界的其他地方也是如此。Double Negative,环球影视公司在伦敦的一个分部,曾经制作了《Bridget Jones's Diary》、《The Nutty Professor II》、《Pitch Black》和《碟中谍2( Mission Impossible II)》.等一些著名的影片。

去年,Double Negative被指派同时为两部电影制作一个纳粹德国的斯图卡式轰炸机队。其中一部片名是《Captain Corelli's Mandolin》,另一部叫做《兵临城下(Enemy at the Gates)》。制作工程师领导人Lan Chisholm指出:现在根本没有还在飞行的斯图卡。这种飞机是50年前生产的,现在根本找不到任何零件。影片中的斯图卡是由特技制作人员用Linux下的Maya制作出来的。为了制作爆炸等特技效果,他们还使用了同样在Linux下的Shake软件。

在Linux得到实际应用之前,Double Negative一直使用Irix而没有用Windows。Chishom说,不用NT可以简化Linux过渡。他说:“我们有一个大的实例渲染软件,这是我们室内开发工具之一。我们在一个潜水艇影片里就用的是它。此外还有许多基于Linux的室内工具。工程师Adrian Banton说:“Linux就像在一个Irix的盒子上面。我可以在家中也使用同样的软件,而且有绝对的透明性。”Double Negative创作室目前已经拥有14台使用Linux的双处理器PC。

小一些的后期制作公司同样也正在向Linux转变。地处加利福尼亚电影城的Hammerhead Productions公司的作品包括《Showgirls》,《Dr Doolittle II》,《The Fast and the Furious》,《X-Men》,和《Deep Blue Sea》。这家公司的四位创始人曾经在PDI的洛杉矶分部工作过,知道它在六年前关门大吉了。Hammerhead公司已经把他们的工具移植到了Linux下,并且开始使用Linux下的RenderMan渲染软件。该公司股东之一Thad Beier说:“我们使用GIMP,它是Linux下公开源代码的唯一软件,是由本行业的公司支持的,例如Rhythm & Hues公司 和 Silicon Grail公司。”GIMP是一个与Photoshop类似的图像编辑软件 ,每个频道可以提供16比特(64比特RGBA)。这是利用别人已有的公开代码的一个典型。

好莱坞的Silicon Grail公司是以其在《Men in Black》, 《Prince of Egypt》,《Deep Blue Sea》等几部影片中使用的Chalice合成工具而闻名的。Rayz,它的最新的合成工具,最初就是专为Linux设计的。Silicon Grail公司从Kodak公司得到了Cineon电影转化科技,Rayz1.2版本还增加了CineSpeed、Cineon grain、以及de-grain工具。该公司总裁兼创立人Ray Feeney同时还是圣莫尼卡的视图效果协会(VES)的主席。VES已经成为电影技术家们的一个焦点,它为电影界的Linux运动指明了发展方向,同时为业界提供了一个分享经验的论坛。它的下一次会议是在10月份。(见www.visual-effects-society.org.)

而在别处,发起于伦敦的英国皇家摄影学会的数据成像正在发起一场利用基于Linux的软件来完成的高清晰度电视到长片电影的转换。技术主管Simon Burley说:“我们的软件只能在Linux下运行,我们依靠XFree 86 version 4里的直接渲染基础设施来实现实时预览。”

虽然Linux下的商业动画软件有不少,但是非线性编辑软件并不多。Linux一直对于火焰以及燃烧工具很谨慎。Avid Technology,顶尖的NLE出售商,并不提供Linux版本,但是据称目前正在考虑这个问题。然而,它的软件部门已经公开宣布要开发Linux对Softimage 3D和Softimage XSI的支持。然而,Linux正在一步步的将这个以保密著称的行业推向一个公开化和互相合作的新水平。一些工作室开始互相共享一些代码。

在支持你自己的同时支持他人正是Linux想要做的,正是它为好莱坞和全球的电影工业带来了一场革命的风暴。