梦工厂采用Linux制作动画
梦工厂SKG拥有超过200台Linux桌面和400台Linux服务器，不仅是动画电影的领先制片商，也是Linux的主要用户。梦工厂动画采用三条制作流程线：位于英国布里斯托的阿德曼工作室（小鸡快跑），位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的PDI/梦工厂（怪物史莱克，蚁哥正传）以及位于加利福尼亚州格伦代尔的梦工厂传统动画部门（通往黄金国，埃及王子）。每个制作单位都有自己的动画技术。阿德曼工作室以定格动画闻名，PDI/梦工厂以CG（计算机图形）闻名，而格伦代尔的梦工厂则以传统技术闻名。
我们参观了格伦代尔工作室，那里正在制作主要的动画电影小马王。小马王讲述了一匹野马在美国西部荒原的冒险故事，计划于2002年夏季在国内上映。
有些人想知道Linux如何在桌面上取代Windows，因为像Microsoft Office（Word、Excel和Access）这样的主流桌面应用程序在Linux上不可用。但是，如果您是动画电影制作人员，您的大部分日常工具已经在Linux上可用，并且专门为Linux移植甚至制作的工具数量正在以惊人的速度增长。
梦工厂通过三条途径采用Linux：新开发、移植和第三方供应商移植。技术主管Ed Leonard表示：“大幅降低成本是将动画师转移到Linux的主要动机之一。但是，真正重要的是我们动画师的生产力。对我们来说，重要的是把故事讲好，而不是底层技术。” 使用Linux为动画师节省了时间，因为Linux PC的性能比被替换的五年旧电脑快得多，即使那些SGI IRIX工作站是非常强大的机器。Leonard补充说：“Microsoft软件在我们整体业务中继续发挥关键作用，但Linux特别适合动画制作流程线。”
动画师的桌面与高管或秘书的机器不同。动画师需要一台高性能工作站，配备双头、高性能图形系统以及用于电影制作的专用软件。对于典型的计算机用户来说，动画师的软件工具可能很陌生。让我们一起了解梦工厂的制作周期，看看Linux是如何使用的（见表1）。
一部动画长片始于一个故事构想。制作需要两年时间。在名为视觉开发（vizdev）的预制作阶段，会创作许多不同形式的艺术作品，包括油画，以捕捉电影的精髓和外观。有些艺术作品的细节和真实感甚至超越了最终成片中的一般水平。
故事板在外观上类似于漫画书，是在纸上手绘草图，以帮助可视化关键的制作镜头。然后，艺术家使用Alias|Wavefront的3D动画软件包Maya中的自定义插件创建动画故事板电影。虽然动画故事板缺乏成品动画的质量，但它显示了场景的上下文、摄像机视图并有助于角色开发。通过使用动画故事板，制作人员可以在电影进入制作阶段之前，以动态方式可视化电影的各个部分。所有这些预制作内容都不会出现在电影中。它被用作稍后制作真实电影的指南。
场景规划确定要构建的角色、背景和特效。动画、背景和特效是独立的部门。这些部分稍后将使用合成软件组合在一起。
对于角色动画，使用ToonShooter扫描纸质草图。制作软件主管Derek Chan解释说：“ToonShooter是我们为Linux编写的内部工具。它捕获艺术家用来为电影计时的低分辨率640×480线条画。” 这款Linux拍摄台软件创建于一年多前，已部署在三个动画部门。Chan说：“对这款Linux软件的需求非常迫切，我们提前交付了它。梦工厂现在有60个单元在生产中。”
ToonShooter 屏幕截图
ToonSketch让艺术家无需纸张或扫描仪即可快速完成类似拷贝台风格的工作。高级软件工程师Nhi Casey演示说：“我们在Wacom平板电脑上素描，就像在纸上一样。它速度快，并且可以无限次撤消。” 软件主管Jim Mainard补充说：“你可以使用重影来查看前后的帧。这比容易堆积的纸张更方便动画师使用。” 利用重影，动画师可以描摹或参考相邻帧。
Nhi Casey，高级软件工程师
为了保持传统赛璐珞动画的外观，梦工厂将手绘前景角色。扫描部门使用大型自动进纸扫描仪以高分辨率（2k像素宽）格式捕获每个手绘帧。对于埃及王子，他们处理了超过一百万张纸。
ScanLevel，一个基于IRIX的应用程序，将图像保存为专有的压缩栅格格式。Mainard说，一旦扫描仪的驱动程序完成，预计今年晚些时候将切换到Linux版本的这款软件。ProcessLevels，一套专有的基于Linux的工具，执行对比度增强以去除纸张的颜色，即将背景驱动为白色并加深线条画。它还可以自动去除倾斜和光学畸变。
数字InkAndPaint工具获取扫描的线条图并添加颜色。明星画家Tina Staples展示了她使用InkAndPaint（一个内部Linux应用程序）的技巧。它的工作方式有点像GIMP或Photoshop，但专门用于各种桶填充图像操作。Leonard开玩笑说，这有点像打了类固醇的数字填色游戏。Tina绘制一帧的速度非常快，我们不得不要求她放慢速度，以便我们跟上她的操作。Tina惊呼：“我们现在速度太快了！使用Linux使我的速度提高了一倍，我们每周都能完成配额。”
Tina Staples，明星画家
InkAndPaint 屏幕截图
InkAndPaint具有按区域自动填充、修饰工具和自动补间功能。“随着场景的推进，自动化会失效”，Mainard说。“需要一个好的操作员来为多条线相交的区域着色。” 如果做得不好，你会看到颜色在帧与帧之间的交点处变化而产生的爬行效果。“线条汇聚处的颜色很难自动化，但我们希望在自动填充方面做更多开发”，Mainard说。“Tina使用InkAndPaint的速度太快了，这几乎无关紧要。”
InkAndPaint用Linux PC取代了双头Octane工作站。左侧显示器用于绘画，而右侧显示器显示标记指南。Leonard指出，他们早期克服了许多Linux图形问题，例如覆盖平面，以获得流畅的屏幕性能。这（以及在Wacom平板电脑驱动程序上的工作）已经回馈给开源社区。
大多数背景都是使用传统工具（如油画）或数字工具（如Macintosh Photoshop）手工绘制的2D图像。背景图可能非常大。Mainard说：“在埃及王子中，有些背景图有六到八英尺宽。” ScanBackground，一个基于IRIX的程序，通过36英寸Tangent扫描仪将这些背景数字化。扫描算法将大型背景拼接在一起。
需要展示透视变化的背景在Maya中以3D方式创建。颜色可以是投影纹理（纹理贴图）或绘画。对于3D绘画，梦工厂过去使用Studio Paint，这是Alias|Wavefront的另一款产品。但是，他们正在转向wpaint，这是一款由PDI/梦工厂开发的专有Linux应用程序。
特效部门创建诸如灰尘、火焰、液体、烟雾和粒子等有机特效。负责高级研发未来电影的高级软件工程师Galen Gornowicz一年来一直在为一部未宣布的动画电影开发技术。“我一直在开发一个可以实时渲染的海洋场景。有一些专有系统可以做到这一点，但我们是在Maya之上运行一个插件”，Gornowicz说。Linux带来的生产力提升是一个巨大的优势。“使用旧系统，我们在渲染类似场景时会去吃午饭。而且，水模型是在命令行执行的，不像现在这样是交互式的”，他指出。
Galen Gornowicz，高级研发未来电影的高级软件工程师
Gornowicz说：“我们使用Maya进行特效制作，以及包括为Linux开发的Calypso水等一系列插件。” 梦工厂发现Calypso中的水太逼真了，太像电影完美风暴了。Gornowicz正在努力修改水的外观，以匹配电影的视觉开发图像。开发Maya插件涉及编写MEL脚本用于简单特效，或使用C/C++用于更复杂或高性能的插件。当使用编译后的插件时，会使用解释型的MEL脚本（有点像JavaScript）来创建一个菜单选项并将插件连接到Maya。任何函数都可以通过MEL脚本调用。插件没有main()函数。
渲染，即生成计算机生成对象的图像，可以在用户的工作站本地完成，也可以在梦工厂渲染农场完成。渲染农场在三个冰箱大小的SGI Origin 2000服务器（具有8-16个CPU）上接受队列中的作业或作为优先级渲染作业。
SGI 渲染农场
Linux 渲染农场
在PDI/梦工厂，用于怪物史莱克的渲染农场拥有1000多个处理器，其中80%是Linux，20%是IRIX。甚至在收购PDI之前，格伦代尔的梦工厂就已经在使用Linux进行渲染。他们拥有运行IRIX的旧Origin 200服务器，但正在转向更便宜的奔腾计算机。格伦代尔渲染农场的规模是PDI/梦工厂的一半，因为传统动画比CG的CPU密集程度低。VA Linux提供了格伦代尔的第一批Linux渲染计算机，证明了英特尔PC的能力。梦工厂正在构建一个新的渲染塔，由双1GHz P3 2GB RAM计算机组成，这些计算机封装在1RU（1.75英寸）的机箱中，堆叠了41个单元高。这个冰箱大小的单元正在取代占用40-50英尺数据中心机架空间的计算机。
合成部门将所有部分组合在一起：角色、背景和特效。他们还对前景对象进行遮罩处理，例如角色部分站在岩石后面的情况。Mainard解释说：“梦工厂使用Director的深度修改版本，该版本最初由剑桥动画开发。这款软件类似于Shake，一款流行的商业合成软件包，但已针对X-sheet的使用进行了修改。” X-sheet是帧时序列表，也是动画师传统上喜欢的工作方式。梦工厂的所有工具都经过修改以支持X-sheet。Director还特别支持以正确的分辨率和正确的抗锯齿渲染InkAndPaint图层。
艺术家主要以四分之一分辨率和1k宽的图像工作。对于电影发行，最终渲染以2k完成，对于IMAX发行，则以3k或4k完成。最终渲染将帧输出为TIFF文件到输出服务器，输出服务器将其传递给Cineon Lightening胶片记录仪序列号1。激光胶片记录仪以大约3fps的速度打印每通道16位的2K帧。Mainard说：“一旦一个序列完成，我们就会使用一系列Perl脚本将其拍摄出来，这些脚本为胶片记录仪准备数据。处理后的胶片会以彩色样片的形式返回，通常每天都有。”
Leonard说：“Linux非常适合游戏，但从SGI的丰富图形API移植需要时间。” “HP、IBM和SGI已经为我们提供了良好的Linux解决方案。” Leonard说戴尔也“明白了”，并将更多地扩展到Linux领域。当被问及为什么我们没有看到AMD CPU时，Leonard说：“英特尔上的Linux为多家供应商的高端工作站市场提供了强大而一致的平台。这就是为什么我们不追求像Alpha上的Linux、FreeBSD或专有UNIX解决方案之类的东西。” Leonard补充说：“HP对Linux的支持非常棒。我们每天从他们那里获得两个补丁。” 梦工厂现在购买廉价的备用PC，而不是维护合同。Leonard说，“一次性渲染”将使梦工厂能够每两年而不是五年更换一次桌面和渲染农场。
梦工厂既使用根据其动画制作需求量身定制的内部开发程序，也使用商业上可用的动画软件。梦工厂内部有三百万行代码，其中大部分最初是为SGI IRIX操作系统开发的。Linux比Windows更类似于IRIX，因此，移植如此大量的代码要容易得多。Linux Maya（下个月将在此处进行评测）是一款商业软件包，在其制作中发挥着重要作用。
梦工厂的每条动画流程线（阿德曼工作室、PDI/梦工厂、梦工厂传统动画部门）都有能力每18到24个月制作一部主要的动画电影。由于Linux的经济性，梦工厂正在格伦代尔建造第四条CG制作流程线。新的流程线将于明年年初投入生产，将完全基于Linux，使用英特尔IA-64和奔腾4处理器。我们可以期待更多像怪物史莱克和小马王这样的电影由Linux驱动，并期待梦工厂SKG带来更多令人惊叹的动画。
