Глава 1 1 / Концепция 2 / Отличие Maya Xgen от Houdini
Глава 2: Грум и его симуляция в компьютерной графике. 1 / Волосы Disney «Рапунцель: Запутанная история» (Tangled, Disney, 2010) 2 / Грум: упрощённая блочная сетка волос «Суперсемейка» (The Incredibles, Pixar, 2004) 3 / Грум: гибридный подход — процедурно сгенерированная шерсть «Зверополис» (Zootopia, Disney, 2016)
Глава 3: Поэтапное создание прически в Xgen Maya 1 / Импорт геометрии и подготовка скальпа 2/ Создание гайдов 3 / Генерация волос и модификаторы 4 / Создание кос 5/ Рендер и настройка шейдера
Глава 4: Создание прически в Houdini 1 / Подготовка модели 2 / Создание масок 3 / Настройка гайдов 4 / Генерация волос 5/ Шейдинг и рендер
Глава 5: Симуляция прически в Maya Глава 6: Симуляция прически в Houdini
Глава 7: Заключение и сравнение качества симуляций
Глава 8: Словарь терминов, Источники изображений и библиография
Современные визуальные эффекты и анимация предъявляют высокие требования к правдоподобию и производительности симуляций поведения волос. Природное движение волос усиливает реализм персонажей, однако реализация такой симуляции требует мощных инструментов со сбалансированной системой расчётов. В индустрии CGI наиболее популярными средствами являются XGen (Maya) и Houdini: первый известен тесной интеграцией в экосистему Autodesk, что позволяет не выходя из программы анимировать персонажа и видеть полную картину отыгрывания героя в сцене, второй — гибкостью процедурных инструментов.
Тем не менее до сих пор остаётся неясным, какой из них обеспечивает более высокую степень реалистичности при оптимальных затратах на настройку и вычисления.
Основные задачи исследования
Первая задача — разработка эквивалентных пайплайнов создания стилизованной причёски в обеих программах. Это включает проектирование одной и той же причёски в Houdini с использованием процедурального подхода, а затем воссоздание этой же причёски в Maya XGen с использованием интерактивного инструмента. Оба пайплайна должны производить визуально идентичный результат на статичной сетке персонажа, чтобы обеспечить корректность последующего сравнения.
Вторая задача — реализация и оптимизация симуляции динамики волос для обоих пайплайнов. В Houdini это предполагает использование системы Vellum с настройкой constraint-ов (растяжение, изгиб, пластичность), а в Maya это требует использования Nucleus-системы с nCloth/nHair или альтернативными решениями. На этом этапе необходимо достичь физически правдоподобного поведения волос при различных внешних воздействиях (гравитация, столкновения, движение персонажа).
Третья задача — выполнить комплексное сравнение качества симуляции, включающее анализ стабильности решения, точности интерполяции волос, обработки столкновений и поведения под различными сценариями движения.
Симуляция стилизованных волос. «Храбрая сердцем». 2012. Pixar Animation Studios для Walt Disney Pictures
Симуляция стилизованных волос. «Моана». 2016. Walt Disney Animation Studios
Исследование станет документальным пособием о работе над волосами главного персонажа в проекте Sundancer — Дольфием. В нем будет подробно описан сложный процесс создания необычных, сияющих волос с использованием XGen и Houdini, а также раскрыто по шагам, как персонаж обрел свою уникальную прическу.
Мотивация данной работы обусловлена несколькими факторами. Во-первых, в современной индустрии визуальных эффектов и компьютерной анимации существует устойчивый спрос на качественные и удобные решения для работы с динамикой волос, особенно в контексте стилизованного контента, требующего творческого контроля. Во-вторых, несмотря на широкое распространение Maya XGen как устоявшегося стандарта, растёт интерес к Houdini как альтернативному решению благодаря его процедурной парадигме и мощным встроенным инструментам для физической симуляции. В-третьих, недостаток систематического сравнения этих двух подходов в контексте стилизованных волос создаёт необходимость в проведении такого исследования для информирования производственных решений.
Фундаментальные различия Maya XGen и Houdini
Иконки софтов (Maya и Houdini)
Выбор именно этих двух платформ обусловлен их доминирующей позицией в профессиональной индустрии и существенными различиями в методологии работы с волосами. Maya и Houdini представляют две диаметрально противоположные парадигмы: интерактивный подход XGen в Maya позволяет художникам манипулировать волосами в реальном времени через графический интерфейс, основываясь на направляющих кривых и модификаторах, в то время как Houdini предлагает полностью процедурный, узловой подход, который обеспечивает максимальный контроль через кодирование параметров и атрибутов.
Maya XGen основана на принципе интерактивного, ориентированного на художника подходе. XGen Interactive Grooming Splines (IGS) позволяет пользователям рисовать и напрямую манипулировать волосами в 3D-viewport-е, используя кисти и инструменты, напоминающие реальную технику стрижки волос. Система работает на основе направляющих кривых (guides), которые интерполируются для создания финального волосяного покрова. Модификаторы (clump, noise, curl) применяются последовательно к гайдам, создавая сложные прически через комбинирование простых операций. Ключевая особенность — немедленная визуальная обратная связь в viewport-е при каждом действии художника.
Houdini, напротив, реализует полностью процедурный, узловой подход. Вместо прямого манипулирования волосами художник создаёт сеть узлов (node graph), которая определяет параметры и поведение волос. Guide Groom SOP позволяет рисовать гайды, но основной контроль осуществляется через параметры узлов, маски атрибутов и кодирование логики. Это обеспечивает максимальную гибкость и возможность полной автоматизации процесса, но требует иного мышления и более высокого порога входа. Процедурный подход позволяет лучше масштабировать систему и переиспользовать компоненты пайплайна.
Симуляция волос. «Корпорация монстров». 2001. Pixar Animation Studios для Walt Disney Pictures
Также исследование позволит выявить сильные стороны XGen в быстром и интуитивном создании стилизованных причесок, а также преимущества Houdini в гибкости и детализированной физической симуляции. Это даст рекомендации по оптимальному выбору ПО для реализации задач в кино, играх и анимации, балансе между качеством и затратами ресурсов.
«Холодное сердце 2» (2019)
Симуляция стилизованных волос. «Моана». 2016. Walt Disney Animation Studios
Ожидается, что исследование выявит следующее:
XGen может показать лучшие результаты по скорости создания интерактивной причёски благодаря непосредственной визуальной обратной связи, однако может столкнуться с ограничениями при реализации сложных, высокоспециализированных эффектов.
Houdini может предоставить большую гибкость и контроль, но потребует более высоких навыков и планирования пайплайна на начальном этапе.
В отношении качества симуляции различия могут быть менее выраженными при правильной настройке обеих систем, однако каждая может лучше справляться с определёнными типами сценариев.
Результаты исследования будут полезны для студий VFX, независимых аниматоров и разработчиков игр при принятии решений о выборе инструментов для своих проектов.
«Холодное сердце 2» (2019)
