История развития груминга в зарубежном кинематографе
[2] Сериал «Корона» (2020), Framestore.
Что можно назвать предпосылками для появления CG-животных и груминга в кино?
Существует две основные причины: проблема эксплуатации животных (стоит вспомнить «Бен-Гур» (1925) Фреда Нибло или смерть пса Стронгхарта от ожога софитом) и трудозатратность процесса дрессировки или вовсе невозможность использовать нужное животное в съемочном процессе.
[3] Во время съемок фильма «Бен-Гур» (1925) режиссера Фреда Нибло погибло или было травмировано огромное количество лошадей.
Любое появление животных в зарубежном кино сейчас строго регламентировано.
Так, во второй половине XIX-ого века АНА (American Humane Association) вводит свод принципов, включающих в себя запрет на убийство и нанесение увечий животным, использование документальных кадров с подобной тематикой.
Современная компьютерная графика позволяет безопасно ввести любое живое существо в кино, его идентичную цифровую копию («Жинзь Пи» (2012) без угрозы жизни актёрам или же самому животному, дублируя реальность.
Груминг становится одним из важнейших элементов, влияющих на восприятие картинки. Качественная имитация меха заставляет зрителя верить в реальность происходящего, несмотря на порой совершенно нереалистичные действия персонажей («человеческая» анимация морды в «Короле Льве» (2019), размеры Кинг Конга в одноименном фильме).
[4] Доктор Дулиттл (1998), Jim Henson’s Creature Shop / Жизнь Пи (2012), Rhythm& Hues Studio. От укладки меха на аниматронике до Full-CG фотореалистичной шерсти.
Данный раздел посвящен анализу эволюции груминга в зарубежном кинематографе для дальнейшего углубленного понимания различных сторон развития технологии производства.
Лабиринт (1986) Digital Production
Несмотря на количество визуальных эффектов, «Лабиринт» может считаться первооткрывателем нового направления в CGI.
Сова, появившаяся в заставке фильма, известна как первое реалистичное существо, появившееся на экране при помощи визуальных эффектов.
[6] Анатомичное расположение и динамика перьев во время полёта совы в заставке к фильму «Лабиринт» (1986), Digital Production.
В данном случае каждое перо является полигональной плашкой с заданной кривизной, имитацией настоящего пера.
Важно отметить, что при отсутствии системы груминга как таковой, создатели учли не только анатомичное строение и расположение перьев, но и физические свойства — SSS (т.е. рассеивание света с учётом полупрозрачности пера).
Джуманджи (1995) Industrial Light & Magic
Изображение льва в фильме представляло собой комбинацию аниматроники и CGI, в то время как обезьяны представлены в Full-CG, что стало вызовом для Industrial Light & Magic.
Специально для Джуманджи и компания ILM разработала новую программу для создания реалистичных цифровых волос и шерсти, которая размещала волоски по поверхности модели в соответствии с сеткой.
Нюанс состоял в том, что направления каждого гайда приходилось изменять вручную.
[8] Джуманджи (1995), Industrial Light & Magic.
В гриве льва было более миллиона волосков, каждый из которых двигался индивидуально, из-за чего возникали проблемы в совмещении CG-графики и съемочного материала.
[9] Джуманджи (1995), Industrial Light & Magic. Технология создания меха обезьян: от модели и «наращивания» волос до шэйдинга и рендеринга шерсти.
Кошки против собак (2001) Rhythm& Hues Studios
Сложности в визуализации шерсти кота для студии Rhythm and Hues заключались в количестве меха, рендере белого окраса в разных типах освещения и самом персонаже.
Мистер Тинклс — белый кот, вид которого является привычным для зрителя (в отличии от того же Кинг Конга), а значит и заметить внедрение CG-технологий в кино гораздо легче.
Исследования и разработка меха персонажа начались с анализа живых кошек: поведения шерсти в движении и при соприкосновении с различными предметами, её внешних изменений в зависимости от источника света.
[11] Кошки против собак (2001), Rhythm& Hues Studios. Гайды, задающие направление роста меха, и итоговый рендер с настроенным шэйдером меха и постобработкой.
Проблема визуализации белого меха у животных при помощи визуальных эффектов заключается в невозможности в полной мере повторить физические свойства настоящей шерсти.
Если представить, что волос — это трубка, то волос черного цвета будет напоминать металлическую, легко отражающую поступающий свет. Светлый же волос напоминает цилиндр, который одновременно отражает свет и пропускает его через себя.
Сложность создания белого меха заключается в настройке отражения света между тысячами таких волосков в зависимости от дополнительных факторов в виде их жесткости и блеска.
Ещё одним важным исследовательским этапом стала динамика шерсти. Мех подвержен влиянию внешней среды, он рассыпается и собирается в движении, мнётся при соприкосновении с предметами.
[12-14] Кошки против собак (2001), Rhythm& Hues Studios. Компьютерная графика используется в шотах наряду с кукольной версией героя и его живым прототипом.
Хроники Нарнии (2005)
Для создания первой части Хроник Нарнии потребовалось участие сразу нескольких студий. Rhythm and Hues занялась разработкой около 90% всех визуальных эффектов, в том числе созданием full-CG льва Аслана.
Программное обеспечение студии для создания фотореалистичного меха существовало около двух десятилетий, но «Хроники Нарнии» заставили фундаментально пересмотреть подход Rhythm and Hues к работе.
Проблемы, возникшие в ходе создания потребовали новых решений в техническом пайплайне студии, в том числе и в департаменте груминга и динамики.
[16-17] «Хроники Нарнии» (2005) от Rythm& Hues Studio и «Хроники Нарнии: Покоритель зари» (2010) от студии MPC.
Референсный паспорт Аслана составлял около 20-ти особей взрослых львов, которые подходили под образ, нарисованный концепт-артистами.
Повторение черт, закреплённых в паспорте, является одной из важнейших задач груминга.
[18-19] Детализация гривы льва Аслана и работа с динамикой, благодаря которой мех реагирует на движение существа и прикосновения.
В гриве Аслана около 20 миллионов волосков, которые составляют 15 различных типов шерсти, как и у настоящих животных. Если проанализировать гриву, можно выявить определенные участки, на которых формируются клампы или, напротив, пучки волос расслаблены и сильно кучерявятся. Этот большой массив меха не однороден и индивидуален для каждого животного, и чтобы добиться максимальной схожести, грумеры использовали карты текстур, по которым выстраивали тот или иной тип шерсти в зависимости от его расположения.
[20-23] Хроники Нарнии (2005), Rhythm& Hues Studio. Пререндер и шейдинг тестируется вплоть до получения необходимого результата.
Рендер с учётом света из финальной сцены проводится, чтобы понять, правильно ли «работает» шерсть в условиях шота, так как все окружающие элементы влияют на отображение волосков (рефлексы, SSS, диффузия).
[24-26] Хроники Нарнии (2005), Rhythm& Hues Studio. Кривые технической анимации на хвосте кентавра и результат её динамики на гайдах.
Помимо создания шерсти грумерами, технические аниматоры параллельно работали над её динамикой, сравнивая движения гривы настоящих львов с анимацией их CG-прототипа.
Динамика длинных волос (грива, лошадиный хвост) представляла собой задачу, с которой студия раньше не сталкивалась, что дало толчок к созданию новых инструментов для имитации движения шерсти.
Понаблюдав за поведением гривы у реальных львов студия пришла к нескольким выводам: мех большинства животных жесткий и движение шерсти чаще всего происходит пучками.
Исходя из этого была создана кривая, которая зонировано управляет неким количеством гайдов, которые затем передают информацию о направлении и движении непосредственно на волосы.
[27-28] Хроники Нарнии (2005), Rhythm& Hues Studio. Визуализация гайдов и плашечных перьев в viewport.
[29] Хроники Нарнии (2005), Rhythm& Hues Studio. Финальный рендер грифона в шоте.
[30-32] Хроники Нарнии (2005), Rhythm& Hues Studio. Процесс создания волков.
Для съемок использовались не только CG, но и реальные волки, поэтому основной задачей студии SPI было создание реалистичного меха. Эффекта натурализма они добились благодаря окрасу меха: подшерсток оставался светлым, в то время как темный остевой волос ложился сверху, полностью копируя масть реального животного.
[33] Хроники Нарнии (2005), Rhythm& Hues Studios. Мех всех существ состоял из нескольких слоев: подшерстка и остевых волос.
На пушистый мех бобров сверху накладываются клампы из редких жестких волосков, которые поддерживают направление волос и их форму.
[34-36] Хроники Нарнии (2005), Rhythm& Hues Studios. Использование груминга для создания визуальных эффектов.
Превращение лиса в камень создано при помощи динамики меха в три этапа.
В первом шерсть движется, будто от ветра, во втором мех собирался в клампы, третья версия — окончательная: мех меняет цвет и собирается в жесткие пучки, имитируя твердость камня.
Ходячие мертвецы (2016), Жизнь Пи (2012) Rhythm& Hues Studios
[37-40] Эволюция груминга сериала «Ходячие мертвецы» и картины «Жизнь Пи». Сравнение CG тигров с реальным животным (внизу-слева).
Тигрица Шива стала первым полностью CG персонажем в 7-м сезоне сериала «Ходячие мертвецы».
[41] Жизнь Пи (2012), Rhythm& Hues Studios. Композитинг съемочного материала и 3D меха.
В фильме «Жизнь Пи» (2012) Rhythm& Hues Studios шагнули ещё дальше и создали копию реального бенгальского тигра, намного превосходящего Аслана из «Хроник Нарнии».
Перед разработкой Ричарда Паркера было отснято огромное количество материала с четырьмя большими кошками.
Основываясь на предыдущем опыте со львами, тигров поместили на заранее подготовленную площадку со спасательной шлюпкой, максимально повторяя условия, в которых персонаж будет фигурировать в дальнейшем.
[42-43] Жизнь Пи (2012), Rhythm& Hues Studios. Изменение вида меха от влияния внешних условий.
Wētā FX (ранее известная как Weta Digital) — новозеландская компания, основанная Питером Джексоном, Ричардом Тейлором и Джейми Селкирком в 1993 году для создания визуальных спецэффектов. В контексте груминга студия занимает передовое место благодаря разработкам программного обеспечения для создания меха и шэйдинга, а так же интеграции в такие пакеты, как Houdini FX, Autodesk Maya и Unreal Engine.
Пайплан компании строится на плагинах Yeti и собственных системах Wig («Кинг Конг» (2005)) и Barbershop («Приключения Тинтина: Тайна Единорога» (2011)), которые стали победителями Scientific/Technical Oscar в 2005-м и 2015-м году.
В этом разделе мы рассмотрим эволюцию технологий создания меха и шэйдинга в студии Weta. В дальнейшем в исследовании будут использоваться такие термины как «гайд», «деформер», «кламп». Значение слов указано в глоссарии.
WIG
Первым большим проектом студии стал «Кинг Конг» 2005-го года.
Изначально для создания Кинг Конга Weta планировала использовать плагин Joe Alter Shave для пакета Maya, но на практике он оказался неудобным и неповортливым для создания такого массива меха. Тогда студия создала собственный плагин — Wig c системой деформеров (в настоящее время этому названию можно дать такой аналог как «процедура»).
Деформер — инструмент, который влияет на волосы согласно своей задаче. Так, Weta представила несколько деформеров в новой системе:
[45-46] Сравнение визуализации процедур Debris& Mud, Wire Deformers, Misc Deformers в фильмах «Кинг Конг» (2005) и «Годзилла против Конга» (2021).
[47-48] Работа процедуры Debris& Mud в фильме «Планета обезьян: Война» (2017).
BARBERSHOP
Большой прорыв Weta совершает, когда заканчивает действующую до сих пор систему Barbershop, основанную на её прототипе Wig.
Проблема заключалась в том, что Wig могли управлять малое количество людей, плагин был непонятным в использовании. К тому же, он не предусматривал «предпросмотр» сгенерированных пучков волос, приходилось ориентироваться только на направления гайдов и кадры рендера, что занимало огромное количество времени.
Шерсть Снежка из фильма «Приключения Тинтина: Тайна Единорога» (2011) была сделана уже в новой системе, которая позволяла изменять направление и изгиб каждого волоска индивидуально не только при помощи процедур, но и вручную прямо во viewport.
При груминге гайдов происходит манипуляция не с кривой, а с точками примитивов. Таким образом, технология Barbershop обеспечила высокую скорость работы и увеличила возможность детализации шерсти.
[49-52] Приключения Тинтина: Тайна Единорога (2011), Weta Digital. Визуализация шерсти в Maya при помощи системы Barbershop.
На примере Снежка можно увидеть переход от прямых пучков волос к кучерявым. Его мех стал базой к дальнейшей разработке Короля Луи в фильме «Книга джунглей» (2016).
Как и при разработке кота Мистера Тинклса студией Rhythm& Hues Studios, создателям Снежка пришлось столкнуться с проблемой рассеиванием и поглощением света в белом мехе.
RenderMan Ray Tracer
Weta разработала новую модель шэйдинга для волос, основываясь на научной статье Стивена Маршнера «Light Scattering from Human Hair Fibers».
Её смысл заключается в том, что основная подсветка каждого волоса смещается к корню и принимает цвет света, что создает дополнительный объем меху. Вторичная подсветка смещается к кончикам и принимает цвет волос. Так появился новый шейдер для RenderMan, гибко подстроенный под системы Debris& Mud и Misc Deformers для визуализации жесткой шерсти гориллы.
Без этих процедур мех выглядел слишком лоснящимся и гладким, что противоречит образу Кинг Конга (на предварительном макете мех обезьяны был имитирован грязной свалявшейся шерстью яка). Наконец, был добавлен отдельный контроллер для контроля эффекта жирности волос и бликов.
Однако, этот шейдер потребовал определенных нюансов в настройке рендера, так как чёрный волос ввиду специфики цвета поглощает большую часть света.
[53] Демонстрация работы системы Маршнера.
В статье Стивена Маршнера любой волос имеет три этапа рассеивания света: 1) зеркальное отражение света от поверхности (блик); 2) пропускание волосом света (или уже известный нам SSS), отражение внутри и выход (трансмиссия) и 3) свет, проходящий через волос напрямую и создающий «силуэт», посредством подсвечивания волоска.
[54] Новый шейдер создавал рассеянный свет вокруг каждого волоска, что добавляло общей массе меха объем.
Эта проблема решается путем накопления цвета и непрозрачности по мере прохождения света через объем. Тени, создаваемые RenderMan накапливают непрозрачность и цвет от полупрозрачных объектов, но не подходят для передачи глубоких теней.
Таким образом, для создания глубоких теней была создана урезанная затемненная версия основного шейдера.
В «Книге Джунглей» Weta сосредоточила свою работу на сценах с королем Луи, гигантским орангутаном. Помимо плагина для создания более стилизованного кучерявого меха, студия использовала новый Renderman Ray Tracer, который позволил выгодно выделить пряди в сумрачной сцене (Луи выходит из темноты). Благодаря трассировке лучей свет отражается от плоскости волоса и создает эффект свечения и блика. Более светлые волоски подсвечиваются сильнее, имитируя флуоресцентное свечение.
[55-56] Книга Джунглей (2016), Weta FX. Этапы рендера меха.
[57] Книга Джунглей (2016), Weta FX. Финальный шот.
Реалистичное изображение меха в 3D
Процедурность меха в системе Barbershop заключается не только в изменении его фактуры и свойств.
Для создание зомби-медведя из 7-го сезона «Игры престолов» Weta использовала полноценный грум млекопитающего, спроецированный на разлагающееся тело.
Игра престолов, 7 сезон (2017)
В случае изменения степени разложения или переноса деталей мех перестраивается по точкам топологии, не теряя своей формы.
В дальнейшем эта функция позволит провести кропотливую работу над внешним видом Цезаря — главного героя кинофраншизы «Планета обезьян».
[60] Игра престолов, 7-й сезон (2017), Weta FX. Совмещение меха и геометрии тела.
[61-62] Игра престолов, 7-й сезон (2017), Weta FX. От груминга до финального шота.
Круиз по джунглям (2021)
Что касается Проксимы из «Круиза по джунглям» (2021), то основной задачей для этого персонажа было создание неидеальной гладкой шерсти, присущей этому виду больших кошек, и повторение сложносоставного окраса. Для разнообразия и объёма волосяного покрова, мех персонажа состоит из двух слоев: очень короткого слоя и длинного остевого, который лежит поверх. Эффект растрепанности и правдоподобности был достигнут, однако, остевые волосы влияли на внешний вид пятен, создавая эффект мыльного контура.
[64-65] Круиз по джунглям (2021), Weta FX. Рандомизация направлений меха и размеров клампов на морде.
[66] Круиз по джунглям (2021), Weta FX. Один из первых тестовых рендеров внешнего вида Проксимы.
Weta продемонстрировали новый способ шэйдинга меха.
Пятна наносятся масками по слоям от основного оттенка шерсти до черного, создавая гармоничное соотношение оттенков и чёткие пятна, присущие ягуарам.
[67] Круиз по джунглям (2021), Weta FX. Процесс создания сложного окраса ягуара.
[68] Круиз по джунглям (2021), Weta FX. Демонстрация окраса в финальном шоте.
[69-70] Круиз по джунглям (2021), Weta FX. Пререндер модели и её вид с мехом в финальном шоте.
Планета обезьян (2011-2017)
Франшиза «Планета обезьян» совместила в себе все наработанные за годы технологии: в фильме присутствует мех разного типа в зависимости от вида обезьян, шерсть подвергается взаимодействию с самыми разными веществами (обезьяны мокнут под дождем, пачкают мех краской, валяются в грязи и снегу).
От фильма к фильму на визуализацию шерсти влияет множество факторов (от возраста примата до условий, в которых обезьяна находится), и подобное внимание к деталям для передачи реалистичности происходящего привело к получению Оскара в номинации «Лучшие визуальные эффекты» в 2012-м году.
[72-73] Планета обезьян: Война (2017), Weta FX. Демонстрация груминга меха и его коллизии с снегом.
Для убедительной имитации всех этих изменений, происходящих с трехмерной шерстью, специалисты студии Weta Digital проводили тесты с симуляциями, что, в конечном счете, позволило создать процедурный мех приматов, реагирующий на внешние условия.
Важно было подчеркнуть консистенцию снега, которая была не чем-то «пыльным или, наоборот, чрезмерно гранулированным», а похожая на мягкие подтаявшие хлопья.
Благодаря тестам непосредственно на груме с изменением плотности снега и его формы получилось создать достоверное изображение обезьян, живущих в заснеженных горах.
[74] Планета обезьян: Война (2017), Weta FX. Процесс подбора консистенции снега и заклампленности меха для передачи образа персонажа.
[75] Восстание планеты обезьян (2011), Weta FX. Визуализация частиц засохшей краски в мехе.
[76] Планета обезьян: Война (2017), Weta FX. Влияние симуляции жидкости на мех.
[77] Восстание планеты обезьян (2011), Weta FX. Краска влияет на мех, образует слипшиеся пучки шерсти, частицами остается на отдельных волосках.
Говоря же о шерсти Цезаря, стоит отметить ее внешнее правдоподобие, которое было создано благодаря плагину Barbershop.
Подобно реальным приматам, шерстяной покров персонажа имеет три слоя с разными гайдовыми системами: каждая из них имеет индивидуальную плотность, длину, толщину волосков и отвечает за определенные зоны.
Подобная детализация шерсти обоснована не только развитием технологий, но и развитием нарратива истории самого Цезаря. В первом фильме зритель видит его молодым шимпанзе, растущим в городских условиях, что накладывает свой отпечаток на визуализацию меха (гладкий и ухоженный). В картине «Планета обезьян: Война» вместе с возрастом персонажа изменяется и вид его шерсти.
Грязный, слипшийся, с седыми волосками — всё это отображает жизненные процессы, которые и придают фильму ощущение реальности.
[78-80] Планета обезьян: Война (2017), Weta FX. Состав меха приматов.
Мех Цезаря имеет несколько слоёв. Первым идёт основная масса шерсти, затем лицевой пух, присущий приматам, и длинные дополнительные волоски для создания хаоса, который добавляет ощущение пушистости и объёма меха.
[81-82] Восстание планеты обезьян, Weta FX. Демонстрация создания груминга.
[83] Восстание планеты обезьян, Weta FX. Эволюция груминга.
[84] Планета обезьян: Революция (2014), Weta FX. Эволюция груминга.
[85] Планета обезьян: Война (2017), Weta FX. Эволюция груминга.
Созданию шерсти Мориса в последней части фильма также уделялось значительное количество технических ресурсов со стороны художников по визуальным эффектам.
Было важно отследить, какие изменения происходят с длинным рыжим мехом в различных природных условиях и с разным освещением.
Имея опыт работы с орангутаном Луи из «Книги джунглей», специалисты провели ряд тестовых рендеров во всех локациях будущего фильма.
[86-87] Планета обезьян: Война (2017), Weta FX. Этапы создания груминга.
[88] Планета обезьян: Война (2017), Weta FX. Финальный рендер длинного меха с симуляцией снега.
[89] Планета обезьян: Революция (2014), Weta FX. Финальный рендер рыжего меха орангутана в тёмном освещении.
В 2019-м году студи предприняла попытку импортировать готовый мех из программного пакета Maya в Unreal Engine с целью поиска производительного рендера.
[90] Импорт меха обезьяны из франшизы «Планета обезьян» в движок Unreal Engine.
Интеграция в UNREAL ENGINE
Meerkat (2020)
Один из последних экспериментов Weta FX — Meerkat (2020), анимационный ролик с использованием технологий Unreal Engine (системой груминга и real-time рендером). Этот проект — возможность для VFX-специалистов и независимых криэйторов попробовать инструменты движка в контексте готовой сцены с готовой анимацией и настраиваемым светом.
Специалисты Weta изучили структуру меха в движке, его реакцию на погодные условия, отображение при различном освещении (отслеживают проникновение света и качество бликов), для внедрения полученной информации в обновление плагина для Unreal Engine.
Следующей была система шэйдинга, которая схожа с системой настройки шэйдинга в Weta (пятна ягуара Прокисмы). Проводилось тестирование работы пигментов на свету в зависимости от созданных масок и самого света.
Этот тест был челленджем «Удастся ли интегрировать мех в Unreal, при этом сохранив качество кинопродакшена?» и команде Weta FX удалось продемонстрировать силу стандартных инструментов Unreal Engine на заданном уровне.
[92] Meerkat (2020), Weta FX. Волосы были созданы в Yeti и импортированы в Unreal для дальнейшей работы.
[93] Meerkat (2020), Weta FX. Окрас суриката в UE5 изменяется посредством увеличения или уменьшения прозрачности масок.
Если посмотреть на белые пятна маски вокруг глаз, то при значении данного параметра 0 темные пятна вокруг глаз будут отсуствовать на финальном рендере, при значении 1 пятна будут очевидны.
[94-95] Meerkat (2020), Weta FX. Каждый из цветов (синий, зелёный, красный) отвечает за свой оттенок шерсти.
[96-97] Meerkat (2020), Weta FX. Применение оттеночных масок на мех.
[98] Meerkat (2020), Weta FX. Финальный шот.
Помимо меха Weta так же тестировали импорт перьев, состоящих из плашек. Текстуры в UE дают возможность имитировать реальное перо, его прозрачность и волокнистость.
[99-100] Meerkat (2020), Weta FX. Визуализация системы груминга плашечных перьев в Maya.
[101] Meerkat (2020), Weta FX. Финальный шот.
Технология груминга развивается, но работу усложняет время, отведенное на рендер. Дело в том, что современные рендера обрабатывают не просто картинку, а просчитывают каждый волосок отдельно.
Однозначное приемущество Unreal Engine заключается в real-time рендере, который моментально выводит изменения параметров на экран, в отличие от таких программ как Houdini и Maya.
Tippet Studio — американская компания по производству визуальных эффектов, сыгравшая ключевую роль в создании визуальных эффектов в четырёх из пяти фильмах саги «Сумерки».
Студия разрабатывала CG стаю оборотней, начиная с первых превращений в части «Новолуние» до финальной битвы в «Рассвет, часть 2», что поспособствовало созданию собственного инструмента для создания трехмерного меха.
Специалисты разработали десять особей с визуальными индивидуальными особенностями (от окраса шерсти, до различной пушистости и его длины).
[102] Сумерки. Сага: Рассвет — Часть 1 (2011), Tippet Studio.
FURATOR
Для достижения достаточного уровня реалистичности волчьей шерсти Аарон Бурланд, технический арт-директор проекта, создал собственный (и до сих пор действующий) инструмент для груминга в студии Tippet — Furator.
Furator на основе программного пакета Maya отличается нодовой системой, которая позволяет добавлять процедуры изменения свойств меха (курчавость, длина) с помощью масок, а затем объединять их в единую систему шерсти.
Этот инструмент оказался не таким гибким в использовании, но помог добиться нужного эффекта богатой и плотно набитой шерсти.
Ещё одним полезным дополнением стал инструмент Scraggle, позволяющий изменять силу интерполяции между гайдами и создавать иллюзию густого подшерстка, сохраняя слой редких жестких волос сверху.
[103-105] Демонстрация работы системы Furator.
Одним из ключевых наблюдений, которые выявили специалисты студии Tippet, была сложносоставность меха.
Свойства меха и его вид кардинально меняются от кончика носа к хвосту, что побудило создание зонированной системы не только для шерсти, но и для динамики (в зависимости от жесткости и длины волоса его симуляция будет разной).
Касаемо груминга, то деление на зоны происходит следующим образом: лапы и морда у носа отличаются короткой, бархатной шерстью, на шее мех удлинялся, создавая пышный воротник, брюхо собиралось в большие клампы, такие же пушистые, как и на хвосте, спина оставалась умеренной длины.
[106] Сумерки. Сага: Рассвет — Часть 1 (2011), Tippet Studio. Детализация проработки меха на морде.
РАЗНООБРАЗИЕ ОКРАСОВ ШЕРСТИ
Имитация окраса волка является сложной задачей из-за неравномерности оттенков не только по площади тела, но и самих волосков.
У большинства животных подшерсток имеет светлый цвет, к середине волос темнеет к тому оттенку, который мы видим обычно, а на кончике вновь высветляется. Помимо такой разницы в основном массиве меха, важно учитывать существование остевого волоса с похожей настройкой цвета.
Для воспроизведения этого эффекта было создано три разных набора текстур: для однотонного меха, пёстрого и двухцветного.
[107-112] Эволюция груминга волков от первого появления волков в «Сумерки: Новолуние» (2009) до «Сумерки. Сага: Рассвет — Часть 2» (2011), Tippet Studio.
СПЕЦИФИКА РЕНДЕРА
Несмотря на производительность вычислительных мощностей Renderman всё ещё невозможной остаётся имитация шерсти в полном объёме животных.
Для решение этой проблемы, специалисты уменьшают количество волосинок в несколько раз, опираясь на создание полноценного цифрового образа.
На каждого волка в «Сумерках» приходится около четырех миллионов волосков, что далеко от реального количества с сотнями миллионов шерстинок у взрослой особи.
[113] Серия фильмов «Сумерки», Tippet Studio. Реальное количество волос на рендере.
Из-за количества персонажей в сценах (одновременно в ней могло присутствовать около 10-ти волков) было принято решение во много раз сократить количество волос.
[114] Сумерки. Сага: Рассвет — Часть 2 (2011), Tippet Studio. Рендер меха множества особей в одной сцене.
[115] Сумерки. Сага: Рассвет — Часть 1 (2011), Tippet Studio. Использование motion blur сглаживает мех, визуально создавая эффект мягкости и пушистости.
Таким образом, CG-технологии создания и рендера груминга позволяют создать реалистичное изображение существ, не копируя
В последнее время MPC (Moving Picture Company) называют «лабораторией персонажей» за созданное количество фотореалистичных существ.
Основанная Майком Лаквеллом в 1970-м году как компания по созданию рекламных роликов, к 1983-ему году MPC стала известна как студия визуальных эффектов.
Запатентованная MPC система для создания меха — Furtility — является одной из передовых систем груминга, с помощью которой были созданы такие персонажи как Рипичип и Аслан из «Хроник Нарнии: Принц Каспиан» (2008), многочисленные животные из фильмов «Книга джунглей» (2016) и «Король Лев» (2019).
[116-117] Доисторическая планета (2020), MPC. Новый взгляд на внешний вид доисторических существ.
СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ FURTILITY
Ни одно готовое программное обеспечение не могло решить проблему с созданием длинного меха мамонтов из кинокартины «10 тысяч лет до нашей эры». Тогда студия MPC создала новую систему меха — Furtility.
Furtility — плагин цифрового груминга для Autodesk Maya, который так же, как и Furator работает с нодовой системой, но встроен непосредственно в интерфейс программы.
Из-за размера доисторических животных длина волоса должна быть впечатляющей, а значит, и количество точек в кривой гайда соответствующее. Для правильной динамики и плавного скручивания пучка в кламп каждому гайду потребовалось около 34-ех точек, а значит и время, затраченное на рендер одного кадра составляло порядка 16-ти часов на кадр.
Благодаря гибким функциям плагина специалистам визуальным эффектов удалось создать не только цифровые волосы, но и высокую траву с верёвками, а также вписать в мех кусочки грязи и соломинки травы.
[118] 10 тысяч лет до нашей эры (2008), MPC. Furtility позволила создать достоверные слипшиеся пряди волос мамонтов.
[119] 10 тысяч лет до нашей эры (2008), MPC. На рендеринг стада из 50-ти особей мамонтов из-за огромного количества волос уходило около недели на один кадр.
3D ГРУМИНГ И СЪЕМОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
Перья для пегаса из «Битвы титанов» были также сделаны с помощью Furtility.
Если крылья грифона из «Хроник Нарнии» (состояли из плашек, которые имитируют форму каждого пера, то инструмент MPC позволяет создать настоящее перо, выращивая волоски по подготовленной кривой, а затем визуализируя его при помощи специального шэйдера.
[120] Битва титанов (2010), MPC. Фрагмент со съемок эпизода.
Розовые липучки на плече лошади — отметки для дальнейшего трекинга, захвата движения в кадре и присоединения 3D крыла к съемочному материалу посредством композитинга.
[121] Битва титанов (2010), MPC. Совмещение съемочного материала с CG крыльями.
НОВАЯ СИСТЕМА ШЭЙДИНГА МЕХА
В процессе работы над животными из «Книги джунглей» Furtilita потребовала введение новых апдейтов, которые координировал ведущий художник по шерсти — Габриэл Арнольд.
Для создания выразительных шрамов от ожогов грумеры воспользовались картой плотности, убирая мех на этих участках и создавая эффект проплешин.
Комбинация карты плотности с отрисованными текстурами создала иллюзию того, что шрамы застарелые и обожженная тёмная кожа уже начала зарастать мехом.
[122] Книга джунглей (2016), MPC. Разработка шрамов и обожженной кожи на морде Шер-Хана.
[123] Король Лев (2019), MPC. Детализация груминга на морде Шрама.
Подобная техника использовалась и при создании дефектов на морде Шрама из «Короля Льва» (2019).
Чтобы шерстяной покров обеих персонажей выглядел как можно более реалистичным, MPC обновил свою систему шэйдеров меха и создал цветовые палитры на основе работы меланина — естественного пигмента волоса.
[124] Книга джунглей (2016), MPC. Груминг тигра и финальный вид шерсти Шер-Хана в шоте.
По задумке Шер-Хан и Шрам должны выглядеть устрашающе, но не вызывать отвращения у зрителя. За референсы были взяты грязные, ободранные тигры и львы из дикой природы, украшенные боевыми шрамами.
Интересен тот факт, что для спутанной шерсти на щеках Шер-Хана и гривы Шрама специалисты визуальных эффектов MPC исследовали строение такой прически, как дреды. Она помогла понять как работает пучок спутанных в локоны волос, которые образуются естественным образом.
[125] Король Лев (2019), MPC. Финальный вид шерсти Шрама в шоте.
[126] Король Лев (2019), MPC. Груминг гривы Шрама.
[127] Король Лев (2019), MPC. Тестирование шэйдера гривы персонажа в разных типах глобального освещения.
[128-133] Разнообразие существ с мехом и перьями, представленных в фильме «Книга джунглей» (2016), MPC.
[134-139] Разнообразие существ с мехом и перьями, представленных в фильме «Король Лев» (2019), MPC.
ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ HOUDINI FX
Из-за того, что животные в фильме разговаривают MPC пришлось много экспериментировать с объемами меха. При открытии пасти шерсть с шеи не должна пересекаться с мордой и проникать в неё, в некоторых зонах её и вовсе укоротили для того, чтобы был виден отыгрыш анимации на морде.
Дополнительной задачей была визуализация коллизии — Маугли часто касается бедра или шеи CG животных, зарывается пальцами в их шерсть. Помимо прикосновений, большой частью работы стало улучшение системы симуляция меха в Houdini FX.
[140] Книга джунглей (2016), MPC. Коллизия меха с объектом (цифровым даблом ладони актёра) посредством композитинга.
[141] Книга джунглей (2016), MPC. Финальный шот.
Можно сказать, что MPC вывела свою технологию на совершенно новый уровень, предоставив отделу технической анимации полную интеграцию груминговой системы Furtility в Houdini FX.
Благодаря этому, в процесс создания цифрового меха можно сразу включить его тестирование в симуляции, и тем самым предсказать поведение шерсти (то, как волосы будут развеваться на ветру, как они соберутся в клампы при влиянии мокрой среды и т. п.). Такое усовершенствование рабочего процесса даёт грумерам более высокий уровень контроля над динамикой волос.
[142] Король Лев (2019), MPC. Динамика гривы, развевающейся на ветру.
СОЗДАНИЕ РЕАЛИСТИЧНЫХ СУЩЕСТВ
Последним выдающимся проектом студии в сфере груминга стал проект отдела естествознания компании BBC на стриминговой платформе Apple TV+ — «Доисторическая планета», заработавший множество наград за лучшие визуальные эффекты.
[143] Доисторическая планета (2020), MPC. Совмещение перьев и шерсти.
Документальный сериал пересматривает внешний вид динозавров, согласно сегодняшним представлениям о них, и задачей MPC было воплотить эти изменения визуально.
[144] Доисторическая планета (2020), MPC. Пуховая шерсть детёныша тиранозавра.
[145] Доисторическая планета (2020), MPC. Совмещение перьев и шерсти.
[146] Доисторическая планета (2020), MPC. Полностью оперенные динозавры.
Framestore — одна из самых больших студий Европы, основанная в 1986 году Уильямом Сарджентом и Шэрон Рид. Framestore был удостоен двух наград Научно-технической академии и 14-ти премий Primetime Emmy. Первый «Оскар» студия получила в 2008-м году за лучшие визуальные эффекты в фильме «Золотой компас». В то же году картина была удостоена премии BAFTA.
Пайплайн студии строится на программном обеспечении Houdini FX, что позволяет Framestore работать с передовыми технологиями создания визуальных эффектов и принимать активное участие в их развитии.
ГРУМИНГ МИФОЛОГИЧЕСКОГО СУЩЕСТВА
Одной из первых больших задач в сфере груминга для Framestore было создание реалистичных перьев и меха для мифологического существа — гиппогрифа Клювокрыла.
Персонаж не раз появляется в кадре крупным планом Клювокрыл изображен крупным планом, в дневном свете, поэтому важным условием в процессе создания персонажа было внедрение его в мир Гарри Поттера с помощью движения перьев и шерсти.
Детальные исследования шерсти лошадей и перьев хищных птиц привели Клювокрыла к привычному нам образу — смеси гарпии и серой в яблоках лошади.
[147] Гарри Поттер и Узник Азкабана (2004), Framestore. Клювокрыл со сложенными крыльями.
[148] Гарри Поттер и Узник Азкабана (2004), Framestore. Демонстрация грамотной рассадки перьев на крыле.
Сложности в создании мифологических существ заключается в нестандартной анатомии и габаритах.
Так, размах крыльев Клювокрыла в сложенном состоянии составлял около 20-ти футов, но во время полёта их длину пришлось увеличивать до 28-ми футов.
Помимо этого, важно учитывать визуализацию меха и перьев в разных световых условиях, которые кардинально сказываются на их внешнем виде.
[149] Фантастические твари и где они обитают (2016), Framestore. Полупрозрачные перья птицы-грома Фрэнка пропускают свет.
СОЗДАНИЕ ФОТОРЕАЛИСТИЧНОГО ДАБЛА
Несмотря на наличие аниматроника, в кинокартине «Боевой конь» (2011) потребовался полноценный дабл для лошади в батальной сцене.
[150-151] Боевой конь (2011), Framestore. Реалистичная динамика гривы и хвоста в движении дополняет образ, неотличимый от настоящей лошади.
[152] Боевой конь (2011), Framestore. Финальный шот.
FC HAIR FILTERS И ИНТЕГРАЦИЯ МЕХА В HOUDINI FX
На появление собственной системы волос fcHairFilters студию Framestore сподвигла разработка белых медведей из фильма «Золотой Компас» в 2007-м году.
fcHairFilters — это нодовая система груминга, совместимая с программой Houdini FX, в которой работает пайплайн студии. Помимо работы с зачёсом под реалистичного белого медведя перед грумерами стояла задача совмещения меха и тяжелых лат. Позже автоматизированное решение проблемы динамики меха найдётся в плагине Fibre для реалистичной коллизии шерсти с предметами.
Работа fcHairFilters заключается в ручной или автоматической рассадке гайдов по поверхности геометрии и их точной процедурной настройки поэтапно.
Первоначально рассаживаются гайды, по которым формируются пучки детализированного грума; после проведения настройки по длине меха, количеству и силе сжатия клампов информация передается на генерящийся мех.
Эта система позволяет процедурно настраивать внешний вид меха и добиваться максимально приближенного к реальности и детализированного вида.
[153] McDonalds #ReindeerReady (2018), Framestore.
[154-155] McDonalds #ReindeerReady (2018), Framestore. Сравнение этапов груминга с гайдами, задающими направление меха, и финального рендера.
[156] Корона (2020), Framestore. Реалистичное изображение шерсти оленя.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МЕХОМ FIBRE
[157] Тимми Фейл: Допущены ошибки (2020), Framestore. Визуализация деформации меха при имитации прикосновения.
Fibre — инструмент, позволяющий детально работать с динамикой меха в зависимости от его физических свойств. Этот плагин создает реалистичное движение волос и шерсти при взаимодействии с водой, ветром, одеждой или другими персонажами.
[158] Stags & Stripes, Creating Photoreal Characters (2021), Framestore.
Default Deformer — деформер, встроенный в программу Houdini FX. При влиянии симуляции на гайды пучки меха проникают друг в друга.
Отличительной чертой Fibre (или Custom Deformer) является отсутствие этого проникновения. Инструмент считывает расположение каждого пучка и создаёт эффект коллизии (скольжения), не давая им пересекаться и сохраняя изначальную форму.
[159] Леди и Бродяга (2019), Framestore. Каждому пучку назначается свой id, который выделяется индивидуальным цветом.
Таким образом, каждый пучок волос имеет свой id (порядковый номер), для удобства выделяется индивидуальным цветом.
При влиянии симуляции такие пучки не рассыпаются и не смешиваются друг с другом, сохраняя выразительную форму клампа, заданную кучерявость, т. е. свои свойства, и реалистично реагируя на влияние ветра, воды или движения существа.
[160] Леди и Бродяга (2019), Framestore. Итог динамики Fibre — шерсть, сохраняющая свои свойства, но реагирующая на внешние симуляции.
[161] Stags & Stripes, Creating Photoreal Characters (2021), Framestore.
[162] Stags & Stripes, Creating Photoreal Characters (2021), Framestore. Деформация меха под влиянием симуляции ветра с помощью системы Fibre.
СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЬЕВ В HOUDINI FX
Для создания колибри из рекламы для бренда Purdey в программе Houdini FX были созданы самые настоящие перья.
Процесс создания оперения состоит из следующих этапов. Первый — груминг гайдов, задающих направления роста перьев по всему телу птицы, второй — создание плашек на каждом гайде для поддержания общей формы объёма перьев, третий — процедурное изменение длины и формы плашки, четвёртое — непосредственно создание пера, каждое из которых соответствует размеру и положению заданной конкретно ему плашки.
[164-167] Hummingbird (2019), Framestore. Процесс создания перьев в программе Houdini FX.
Профиль пера строится по кривой, процедурно меняется и задаётся параметрами Houdini FX, которые задаются вручную.
Это позволяет настраивать не только абрис, но и количество выдающихся волосков, плотность их сжатия, кривизну пера.
[168] Hummingbird (2019), Framestore. Работа с процедурной настройкой пера в программе Houdini FX.
[169] Hummingbird (2019), Framestore. Детализация груминга колибри.
ЭВОЛЮЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ 3D МЕХА
Framestore является создателем множества CG существ, среди которых особое место занимают белые медведи. Именно поэтому, эволюция изображения 3D шерсти будет рассмотрена на примере трёх картин: «Золотой компас» (2007), «Темные начала» (2019) и «Тимми Фейл: Допущены ошибки» (2020).
[170-172] Сравнение детализации груминга.
[173-175] Золотой компас (2007)/Темные начала (2019)/Тимми Фейл: Допущены ошибки (2020), Framestore. Эволюция груминга и шэйдинга меха.
Для создания эффекта тяжелых лат и примятой шерсти в «Золотом компасе» были созданы две отдельные генерации меха, в то время как в «Тёмных началах» в работу вступила система динамики меха.
И если в предыдущих картинах работа над динамикой шла на больших масштабах тела, то в фильме «Тимми Фейл: Допущены ошибки» Framestore сконцентрировался на движении отдельных пучков волос, реагирующих на прикосновение ладони мальчика.
[176-178] Золотой компас (2007)/Темные начала (2019)/Тимми Фейл: Допущены ошибки (2020), Framestore. Эволюция деталей на морде белого медведя.
Тонкая работа с референсами привела к эволюции клампов и уточнению нюансов на морде, которая часто появляется крупным планом.
Увеличение внимание к деталям, работа над шэйдером белого меха и появление плагина Fibre — всё это позволило Framestore создать медведя, неотличимого от реального.