Прометей: VFX-святыня

Опубликовано by AJIEHA . Размещено в CG Inspiration, Making of, Статьи

Первая часть истории о том, как создавался VFX для фильма «Прометей».

В истории современных визуальных спецэффектов определенно насчитывается некоторое число вселенных с характерными особенностями, которым можно смело поклоняться, например, мрачный антураж «Тайной комнаты», космолеты в «Бегущем по лезвию», внушительный строй имперских кораблей в «Звездных войнах» и, конечно же, потерпевший крушение звездолет в «Чужом» Скотта Ридли. Последнюю вселенную знают чуть ли не на зубок все серьезные художники по визуальным спецэффектам, но лишь избранные гении из MPC, Weta Digital и Fuel были допущены к святыне. Эти «счастливчики» отвечали головой за абсолютно достоверное воспроизведение таких сакральных ассетов, как карта помещений, звездолет и, конечно же, кресло пилота из «Чужого». Блогосфера все еще продолжает бурлить рассуждениями на тему символизма, не без помощи которого художники обострили внимание вокруг креационистических мифов, описывающих сотворение человечества, но даже самые суровые критики устыдятся, но признают, что аплодировали стоя визуальным спецэффектам «Прометея».

В статье мы достаточно подробно рассмотрим процесс создания некоторых секвенций фильма, а также работы художников, трудившихся под руководством Richard Stammers, именно благодаря такому творческому тандему воссозданная вселенная «Чужого» получилась такой величественно яркой и абсолютно незабываемой.

Первое промо к «Прометею»

Подробнее о коже

Небезызвестная Weta Digital создала целый ряд шотов для «Прометея», начиная с атак пришельцев и заканчивая медицинским отсеком, при этом ритуальное самоубийство Создателя доставляет особенно. Именно благодаря реалистичной коже Создатель получился таким убедительным. Для создания ближнего плана с персонажем такого класса Weta пришлось переплюнуть спецэффекты «Аватара» и еще глубже погрузиться в алгоритмы просчета подповерхностного рассеивания (пресловутое SSS). Начиная с «Аватара» Weta стала использовать свое новое секретное оружие – инструмент GI, благодаря которому все последующие проекты студии преобразились на глазах.

prometheus_01

Полураспад Создателя. Цифровой дублер Weta Digital должен был идеально походить на живого актера

Алгоритм просчета SSS в Weta Digital разработали еще во времена работы над первым «Властелином колец», но после «Аватара» этот алгоритм полностью себя исчерпал. В «Прометее», таким образом, использовалась совершенно новая SSS-система.

prometheus_02

Автор Bradford deCaussin, изображение из архивов Weta Siggraph 2011 (не из фильма). На этом рендер тесте, проведенном в PRman, особое внимание следует обратить на внутреннюю структуру тканей, пропускающих свет

При работе над «Аватаром» в Weta для просчета подповерхностного рассеивания  использовала двулучевую функцию отражательной способности (BSSRDF), в основе которой лежит двойная аппроксимация диффузии, необходимая для эффективной симуляции материалов с высоким подповерхностным рассеиванием таких, как, например, кожа пришельцев или людей, молоко или воск. Функция BSSRDF перехватывает лучи света, упавшие на кожу, например, человеческую, и многочисленно рассеивает их, перед тем, как отразить. Для симуляции рассеивания света под поверхностью полупрозрачного объекта можно использовать алгоритм Monte Carlo, но это серьезно скажется на времени рендера.

prometheus_03

В основе технологии подповерхностного рассеивания (SSS) лежит один незыблемый принцип: свет рассеивается под поверхностью кожи

После публикации на Siggraph в 2001 г. новаторской работы творческого тандема Jensen, Marschner, Levoy и Hanrahan ведущие студии мира стали использовать алгоритм SSS при создании всевозможных существ. Где-то в 2005 г. C. Donner и H.W. Jensen выяснили, что для более аккуратного рендера кожи необходимо многослойное подповерхностное рассеивание. В своем исследовании они использовали трехслойную модель кожи, при этом каждый слой обладал уникальными свойствами, а просчет производился с помощью комбинированных профилей рассеивания.

Кожа, как и любой другой целевой SSS-материал, выглядит так, как выглядит, из-за двух факторов – поглощения и рассеивания. Процесс поглощения и отражения света «проявляет» текстуру кожи и ее детали, а рассеивание сглаживает их. Технология SSS является аппроксимацией двух расчетов: точного математического и статистической модели, выраженной Linear Transport Theory (упрощенная, но все еще сложная задача). Среднее значение рассеянного и поглощенного света выражено коэффициентом рефракции, индексом распределения света, а также свойствами рассеянных и поглощенных частиц, с учетом того, что волны света разной длины распространяются по-разному.

В этой статье мы говорим именно об ответе на вопрос о таком явлении, как диффузия, которая наблюдается, когда луч света падает на поверхность материала (или теория диффузии). Алгоритм Weta, который они используют для просчета фотореалистичных персонажей, дает куда более удовлетворительные результаты буквально за секунды по сравнению с математически корректным алгоритмом Monte Carlo, при использовании которого изображение будет рендериться минимум несколько часов. Именно поэтому ответ на этот вопрос настолько важен.

 «В «Аватаре» для просчета алгоритмов SSS использовалась дипольная модель», — говорит Martin Hill, супервайзер по визуальным спецэффектам в «Прометее».

prometheus_04

Аппроксимация света

Согласно дипольной модели свет аппроксимируется одним рассеивателем. Это принятый SSS-метод. При этом обратите внимание, что диполи расположены на разном расстоянии от поверхности.

В рамках дипольного метода BSSRDF аппроксимируется путем совмещения точного решения, существующего для единичного случая рассеяния света, с дипольным точечным источником диффузной аппроксимации, что имитирует многократное рассеяние света в реальном мире.

Какое-то время, на основании исследований по биофизике, посвященных дипольной модели, считалось, что свет рассеивается по поверхности, скажем человеческой кожи, случайным образом. До недавнего времени дипольный метод сам по себе считался достаточно точным. Он заключается в расположении двух точечных источников света рядом с поверхностью, один из источников располагается над поверхностью, другой под поверхностью, затем они оба объединяются для финального аппроксимированного рассеяния, хотя математические расчеты обычно не имеют никакого отношения к деятельности художника по освещению в продакшене. Проблема же заключается в том, что увеличение скорости при дипольном методе подповерхностного рассеивания отрицательно сказывается на качестве рендера. По мнению Eugene d’Eon из Weta время рендера можно ускорить без серьезных последствий для бюджета, выделенного для рендера.

И, если в «Аватаре» Weta еще использовала для рендера дипольный метод подповерхностного рассеивания, то в «Восстании планеты обезьян» изменила привычному подходу, использовав для просвечивающихся материалов типа кожи метод квантованной диффузии, благодаря которому «на поверхности сохраняется намного более высокая детализация по сравнению с дипольным методом», — говорит Hill. «При этом такие явления, как рассеяние и диффузия света все также происходят с таким пропускающим свет материалом, как кожа, однако, не теряется резкость, а детализация сохраняется на уровне пор, что раннее казалось совершенно недостижимым».

Как это понимать художникам:

Световые блики на коже сразу же обеспечивают поверхность должным количеством свойств. Таким образом, создается детализация кожи, рассеянный свет по определению менее детализирован, поскольку он рассеивается под кожей. В действительности же кожа обладает намного более сложными свойствами. «При работе над «Кинг-Конгом» мы брали модель с подповерхностным рассеиванием, а затем вручную добавляли необходимую детализацию», — объясняет Hill. И раньше в таких случаях нам всегда приходилось прибегать к бубну, благодаря же новому методу такая необходимость полностью отпала. При использовании новой QD-модели подповерхностного рассеивания детализация поверхности полностью сохраняется, а необходимость создания дополнительных текстур отходит на задний план.

prometheus_05

Сравнение моделей, данные с Siggraph 2011

Великолепным примером, демонстрирующим преимущества новой подповерхностной модели рассеивания, послужат человеческие губы. При использовании более ранних моделей губы выглядят восковыми, нереалистичными, поскольку кожа на губах значительно отличается от кожи в уголках рта, подбородке. Жировые ткани,  кровеносные сосуды в коже губ в корне отличаются от, казалось бы, такой же кожи и тканей на щеках, однако, нас же не удивляет, например, что кожа губ и кожа, скажем, подбородка по-разному выражают эмоции. Кроме того, у губ обычно присутствует четко очерченный контур, который будет утерян при рендере по дипольному методу.

Hill обращает внимание, что при фотографировании кожи актера, которая впоследствии будет использоваться для создания текстур, «кожа уже будет содержать свойства подповерхностного рассеивания. Если ко всему прочему еще и воспользоваться алгоритмом просчета рассеяния, эффект диффузии удвоится».

Что подходит для кожи человека, конечно же, подходит и для кожи пришельца…

С Создателями, с точки зрения воссоздания кожи пришельцев, Weta пришлось изрядно повозиться, поскольку актер был одет в грим-костюм из силиконовых накладок. Hill поясняет: «Нам выдали образцы используемого силикона. Мы просветили его лазером изнутри, выяснив, что он рассеивает свет на 6, 7, 8 см, на большие расстояния. И если мы банально накрутим параметр Translucency, для имитации такого подповерхностного рассеивания, то в результате кожа на его пальцах, крыльях носа, бровях и губах будет выглядеть слишком воскоподобной».

«Мы вырезали вены в образцах силикона, через которые затем пропустили чернильно-масляный раствор с учетом сердечного ритма», — говорит Martin Hill, супервайзер по VFX в Weta.

В качестве референса для вен Weta использовала отснятые образцы силикона. «Мы вырезали вены в образцах силикона, через которые затем пропустили чернильно-масляный раствор с учетом сердечного ритма», — отмечает Hill. «Полученный результат мы осветили соответствующим образом, а затем отсняли. В процессе мы заметили, что вены, расположенные на поверхности, в корне отличаются от вен, находящихся внутри тканей. Нам пришлось понять, как работают вены, которые расположены в 2 см от поверхности по сравнению с теми же, но в 1 см от поверхности».

prometheus_06

Базовая кожа Создателя на первом этапе примененного эффекта

prometheus_07

Один из процедурных слоев

prometheus_08

Финальный кадр, до того, как субстанции попала в вены

Новый QD-подход был оптимизирован для продакшена, при этом время рендера увеличилось незначительно. Команда Weta применила свою новую BSSRDF QD-модель подповерхностного рассеивания, расширив облачный алгоритм точечной интенсивности, что также позволило замерить и использовать свойства подповерхностного рассеивания реальных материалов, что позволяет создавать более точные профили и быстрее достигать поставленных целей. При использовании же дипольного метода подповерхностного рассеивания мелкие детали часто пропадали, а затем их приходилось воссоздавать вручную.

Создатель

Еще в начальных кадрах Создателя представляют нам как такого  совершенного человека идеального телосложения с алебастровой кожей. «Он прилетел на планету, известную нам как Земля, чтобы населить ее», — подчеркивает  Hill, — «он выпивает черную вязкую жидкость органического происхождения, которая весьма эффективно разрушает его изнутри».

prometheus_09

Справа органическая субстанция попадает в вену

С первых же кадров зритель видит, что происходит с инженером на молекулярном уровне, видит, как под воздействием модифицирующей субстанции распадается ДНК Создателя. «Мы видим, как его ДНК, перестраиваясь, модифицируется в ДНК населения Земли, так зарождается жизнь на планете», — он говорит.

CG-супервайзер Thelvin Cabezas воссоздал цифровую версию Создателя со всеми характерными свойствами материала, а также освещение водопада Деттифосс в Исландии. Команда аниматоров под руководством Michael Cozens, используя FACS-систему Weta, смогла оживить Создателя, а также наделить его даром речи. «Так мы продемонстрировали, что, несмотря на трудности, мы можем показать первым планом цифрового гуманоида, таким, как его увидел Ридли», — говорит Hill.

prometheus_10

Поведение органической субстанции управляется с помощью карт displacement

Скотт собирался снимать всю секвенцию с загримированным актером в силиконовом костюме в Исландии, и, хотя, в самом фильме первым планом показывается всего один Создатель, изначально в секвенции были и другие. «Мы планировали добавить в секвенцию несколько шотов с помощью 3D-технологий», — подчеркивает Hill. «Но из-за низкой детализации кожи, плохого освещения в день съемок, а также тем, что весь фильм снимался в стерео, на деле оказалось очень сложно добавить в секвенцию визуальных эффектов, необходимых для начального распада Создателя, которые при этом идеально бы вписались в отснятый материал. Мы переговорили с Richard Stammers, главным супервайзером по VFX, предложив ему сделать полностью цифрового Создателя, на что он ответил «Справитесь ли?». А дальше нам пришлось серьезно поднапрячься, чтобы сделать цифрового Создателя, идеально вписавшегося в отснятый материал с точки зрения света, материалов и похожести на актера в силиконовом косюме».

prometheus_11

Финальный эффект, создаваемый с помощью процедурных шейдеров

Начнем с того, что цифровой дублер Weta должен был быть идеально похожим на актера в грим-костюме с силиконовыми накладками. «С помощью наших риггов мускулатуры и кожи мы можем полностью воссоздать цифрового гуманоида со всеми микродвижениями мышц, сухожилий, подкожным жировым слоем и пр. Но в нашем случае актер был весь в накладном гриме, что сглаживало микродвижения, нам пришлось также «приглушить» все это в ригге, добавив, при этом, немного реалистичности, теряющейся из-за грима. Мы хотели создать реалистичного гуманоидного персонажа, без лишних телодвижений, не характерных для актера в силиконовом гриме».

prometheus_12

Ригг скелета

prometheus_13

Мышечная система

prometheus_14

Создатель с тканями, жировой прослойкой и сухожилиями

prometheus_15

Финальный рендер

Актер, игравший Создателя, был полностью увешан силиконом, что практически лишало его каких-либо характерных черт. «Мы решили полностью отказаться от маркерной системы, поскольку Риддли хотел по возможности использовать в фильме как можно больше отснятого материала, что значительно осложняло матчмувинг персонажа, поскольку его играл актер в костюме с силиконовыми накладками, поведение которых значительно отличается от поведения нашей мускулатуры», — говорит Hill.

Самооперирование

В одной из сцен Элизабет Шоу, прорвавшись в медицинский отсек, решает сделать себе кесарево сечение, узнав, что внутри нее развивается необычный плод. «Когда мы увидели превизы», — вспоминает Hill, — «наши челюсти так и отвисли, мы смотрели и пытались понять, шутят ли ребята или действительно предлагают это использовать». «Вы не шутите? Эти секвенции такие же жуткие, как и кадры разрывающего живот жертвы фейсхаггера в первом фильме».

prometheus_16

Цифровой трилобит и плацента с характерным эффектом объемного подповерхностного рассеивания

К счастью, актриса Noomi Rapace, игравшая Элизабет Шоу, изучала технику танца живота для своей предыдущей картины. «Актриса, лежа на хирургическом столе, достаточно правдоподобно отыграла все конвульсии, в итоге мы отсняли довольно интересный материал», — говорит Hill. «Мы нанесли на нее маркеры, поскольку впоследствии нам было необходимо произвести довольно реалистичный матчмувинг. При этом использовать 2D без последствий для стерео было невозможно».

Скотт хотел, чтобы все инструменты в медицинском отсеке выглядели соответствующим образом, не вызывая никаких сомнений. «Они задали им практически паукообразные движения», говорит Хилл. «В поисках референсов мы обратились к промышленному машиностроению, роботам по производству автомобилей, использовав и переработав их движения. Рана Шоу, как и кровь, была полностью цифровой. При этом мы старались использовать максимум отснятого материала, который затем репроецировали на геометрию».

Студия Neal Scanlan была ответственна за аниматронную версию детеныша трилобита. «Этот персонаж, его движения получились неправдоподобно реалистичными», — говорит Hill. Для некоторых шотов Weta использовала отснятый футаж «ребенка», полностью заменяя его в других. При этом необходимо было понимать, что актрисе нужно было с чем-то работать в этих сценах. «Местами нам приходилось добавлять реалистичности вручную», — говорит Hill. «В фильме плацента трилобита полностью цифровая. Но был момент, когда мы создали реальный прототип детеныша трилобита с плацентой, от которого нам затем пришлось отказаться, в силу того, что подповерхностное рассеивание не происходило должным образом, не видно было крови и околоплодной жидкости в плаценте».

И, если внешняя поверхность живота Шоу была спроецирована, то внутренние и внешние края быстро затягивающейся раны в брюшной полости были полностью цифровыми. «Мы безумно хотели, чтобы вводимые в брюшную полость зажимы выглядели правдоподобно опасными», — говорит Hill. «Поэтому мы немного изменили их дизайн, а скалпель модифицировали с помощью пневматического сверла, попросили актрису как можно лучше имитировать конвульсии, чтобы создать видимое ощущение того, какую силу и усилия необходимо приложить, чтобы сначала ввести хирургические инструменты, а затем извлечь плод».

 «Когда мы увидели превизы, наши челюсти так и отвисли, мы смотрели и пытались понять, шутят ли ребята или действительно предлагают это использовать», — Martin Hill, супервайзер по VFX  в Weta.

Журналист: Алена

Особая благодарность: Дену

Вас могут также заинтересовать:

Тэги: , , , ,


Присоединяйтесь к нашему сообществу вКонтакте и читайте свежие новости и статьи о мире 3D