Эволюция создания кожного покрова цифровым персонажам.

— Концепция — Пираты Карибского моря: Сундук мертвеца (2006) — Загадочная история Бенджамина Баттона (2009) — Малефисента (2014) — Мстители: Война бесконечности (2018) — Алита: Боевой ангел(2019) — Гемини(2019) — Убийца(2023) — Современные разработки — Итоги визуального исследования

Создание фотореалистичного, убедительного цифрового человека — одна из основополагающих целей компьютерной графики. Ее полное достижение можно считать вершиной индустрии визуальных эффектов, которой никому еще не удалось достичь в полной мере.

За миллионы лет существования человеческий глаз искусно научился замечать малейшие мимические движения, улавливать эмоции и отличать живое от не живого. Именно поэтому, смотря на цифровых людей, человек способен заметить фальшивость. При чем зачастую невозможно понять, по каким признакам мозг вывел такое суждение.

Приближенные к человеку, но не до конца убедительные образы попадают в «зловещую долину»¹ и, как следствие, вызывают отторжение. Одним из неудачных примеров цифрового человека можно считать Короля Скорпионов из «Мумия возвращается» 2001 ( реж. — Стивен Соммерс)

¹ Зловещая долина — феномен человеческого восприятия, описанный японским учёным-робототехником и инженером Масахиро Мори в 2012 году, при котором наблюдается резкое отторжение человекоподобных объектов при их приближении к границе полного человекоподобия. Подобная реакция может быть объяснена чувствительностью к восприятию мертвого, поэтому неудачные варианты цифровых людей воспринимаются человеком так же, как труп.

Кожа представляет из себя нечто большее, чем материя, обтягивающая геометрию головы. Супервайзер фильма «Алита: боевой ангел» Ник Эпштейн (Weta Digital) отмечает несколько ключевых характеристик, без которых было бы невозможно создать убедительную кожу цифрового человека.

Во-первых, это альбедо карта — базовый цветовой параметр, который определяет рассеянный цвет или отражательную способность поверхности. Карта, по своим характеристикам напоминающая карту диффуза, однако не содержащая в себе, например, рисованных цветом теней, которые зачастую добавляют 3D-артисты, а представляющая из себя исключительно собственный цвет объекта. По своей природе цвет нашей кожи — это не просто одинаковый заливочный тон, а комбинация тонов, меняющихся от температуры или настроения. К этой характеристике также относятся покраснения и естественные изменения цвета лица, например, приток и отток крови.

Третьим пунктом является технология SSS (subsurface scattering) — подповерхностное рассеивание. Научная работа «A Practical Model for Subsurface Light Transport» («Практическая модель подповерхностного рассеивания света») 2002 года (Хенрик Ванн Йенсен, Стивен Р. Маршнер, Марк Левой, Пэт Ханрахан) сделала прорывной шаг на пути к развитию компьютерных технологий. Подповерхностное рассеивание представляет из себя способность полупрозрачных твердых тел пропускать внутрь себя лучи и преломлять их на нерегулярные углы в случайном направлении. Это эффект, возникающий при выставлении ладони против света, — оранжевый ореол по контуру пальцев. Подповерхностное рассеивание не зависит от творческого решения — это четко выверенные параметры для разных твердых тел, в том числе и для кожи.

Четвертая неотъемлемая характеристика качественной симуляции кожи — правдоподобность изменений в динамике. Если стоит задача скопировать внешность определенного актера, необходимо максимально точно перенести особенности его мимики, чтобы обеспечить похожесть. Помимо правильности лицевого рига для реалистичной симуляции кожи необходимо учитывать толщину кожи и влияние на нее мускул и жировой прослойки. Все эти нюансы обеспечивают восприятие сознанием лица цифрового персонажа как человеческого.

Целью визуального исследования является разбор примененных к созданию кожи методик и выявление параметров, по которым они эволюционировали с течением времени.

Материал был подобран в соответствии с резонансными случаями создания в компьютерной графике лиц гуманоидных персонажей.

В качестве одной из первых точек, важных для развития технологии, стоит рассмотреть одного из лучших удавшихся цифровых персонажей — Дейви Джонса, сыгранного Биллом Найи.

К моменту создания фильма, одна из таких значимых технологий, как Sss, была доступна в использовании. Однако многие возможности все еще оставались слишком сложными в исполнении.

В фильме отыгрыш персонажа был основан на технологии blend shapes, представляющую из себя заготовленные положения геометрии (подъем бровей, движения губами и т.д.), сочетая которые, аниматоры добиваются повторения отыгрыша актера. У Дейви Джонса таких заготовленных движений было около семи сотен.

Многим кажется удивительной убедительность Дейви Джонса, но стоит отметить, что его правдоподобность в большей степени обеспечена дизайном персонажа. Множество факторов обезопасило Дейви Джонса от попадания в «зловещую долину». Во-первых, герой не является человеком в полной мере — наше сознание не знает в точности как выглядит существо с щупальцами на лице, поэтому вид персонажа не вызывает диссонанс. Во-вторых, щупальца закрывают область которая чаще всего выдает фальшивость симуляции — шею. В-третьих, остальные участки тела так же закрыты, а руки (не менее сложные в своем изображении) и вовсе не появляются. Подобный герой идеально подходил для создания в компьютерной графике.

Таким образом, дизайн Дейви Джонса побудил создателей применить компьютерную графику и дал возможность избежать искажения восприятия. Данный персонаж может показаться не значимым в контексте исследования цифровой кожи человекоподобных существ, однако Дейви Джонс служит убедительным вариантом кожного покрова на ранних стадиях развития технологии, к тому же с отрабатыванием свойств полупрозрачного твердого тела. Дейви Джонс послужит отличным примером для сравнения с более современными цифровыми персонажами.

История о человеке, чей жизненный цикл идет в обратную сторону стала настоящим испытанием для творческой команды работавшей над фильмом «Загадочная история Бенджамина Баттона» (реж. — Дэвид Финчер). Все участники проекта, от продюсера Сеан Чаффин до Брэда Питта, сыгравшего главную роль, были уверены, что подбор актеров разного возраста с похожими чертами лица не может являться решением поставленной задачи. Так возникла необходимость создать цифровую версию Брэда Питта.

Создание цифровой копии реального человека — трудоёмкий процесс с множеством нюансов, по большему счёту зависящий от достоверного изображения характеристик лица актера — особенности кожного покрова, мышц и мимических особенностей.

Финчер хотел сохранить уникальные черты отыгрыша Брэда Питта и был против того, чтобы давать аниматорам волю на интерпретацию роли.

Для создания 3D-модели актера с возрастными изменениями лицо Брэда Питта было отсканировано технологией MOVA Contour. Десятки камер снимали с актера данные, в том числе и мимические особенности при различных эмоциональных выражениях. Данные впоследствии были перенесены на модель с возрастными изменениями, что придало ей характерные мимические особенности и позволило сохранить поведенческие подсказки актера в игре.

Для отыгрыша старческих особенностей тела было задействовано три актера, которые снимались в специальных капюшонах с маркерами для упрощения дальнейшего трекинга головы.

Стоит отметить, что усложненный необходимостью сходства с Брэдом Питом цифровой персонаж получился максимально правдоподобным и избежал отторжения зрителями. Его образ не отвлекает от истории — это именно то, чего добивалась творческая команда. К тому же образ вобрал в себя все лучшие технологии симуляции кожи, доступные на 2009 год. Карты дисплейсмента и подповерхностного рассеивания уже успели стать доступной технологией. Создатели старались максимально улучшить возможности динамических изменений и сделали все возможное, чтобы уловить мимику актера.

«Это было захватывающе и очень весело, но процесс можно значительно усовершенствовать», — отозвался о проделанной работе Дэвид Финчер.