Как приручить 3D: Главные прорывы в современной анимации

Обсудить0

От «Истории игрушек» до «Человека-паука». Российские аниматоры рассказывают о секретах, успехах и громких провалах иностранных коллег.

Этапы развития 3D-мультфильмов комментируют Михаил Бажуткин, технический директор студии «Аэроплан» (создатели «Фиксиков»), Денис Алымов, продакшен-супервайзер студии «Паровоз» (мультсериал «Сказочный патруль»), а также Станислав Метельский, художник-постановщик CG Factory (студия отвечала за CGI во «Времени первых», «Движении вверх», «Бен-Гуре», «Экипаже», «Викинге» и «Хардкоре»).

Общие тренды

Михаил Бажуткин: С каждым анимационным фильмом технологии совершенствуются понемногу, резких скачков почти никогда не бывает. Как правило, новые технологии обкатываются большими компаниями не на полном метре, а на короткометражках. Среди действительно интересных можно назвать «О птичках» (2000), «Песочник» (2016) Pixar или «Бумажный роман» (2012) Disney (о нем ниже). Изменения картинки касаются в основном совершенствования рендера (процесса получения изображения). Если взять два фильма, вышедших через 5 или 10 лет, прогресс будет очевиден. Сегодня гонка технологий в этом направлении почти остановилась: рендер уже стал вполне фотореалистичным, специалисты научились хорошо делать ткань, воду и другие эффекты. Поэтому в Голливуде теперь стараются делать фильмы-шоу, где главное не только технические новации, но и размах действия.

«О птичках»«О птичках»

Денис Алымов: Сейчас 3D-анимация уже стала своего рода промышленным стандартом. Если раньше мы по два года ждали, когда выйдет новый фильм Pixar, то теперь просто не успеваешь следить за всеми анимационными лентами, которые появляются в прокате. Надо признать, что этой индустрией движут технологии, и до сих пор воплощение творческого замысла в 3D — это всегда технологический вызов.

Этапные фильмы

«История игрушек» (1995)

Что было нового: все

Михаил Бажуткин: «История игрушек», которую выпустила Pixar, была первым полнометражным анимационным 3D-фильмом. И это был настоящий прорыв. До него уже было сделано множество короткометражек с использованием 3D, но это были больше зарисовки — часто абстрактные, экспериментальные, не та персонажная анимация, к которой мы привыкли в 2D. До «Истории игрушек» вообще люди не знали о таком формате, им не с чем было сравнивать. Фильм смотрелся здорово: это был прорыв в визуализации и анимации различных типов персонажей. Графика по меркам того времени казалась очень реалистичной, были хорошо проработаны различные материалы моделей. Появлялись даже персонажи с волосами! Множество локаций и массовка делали «Историю игрушек» очень похожей на обычный фильм. Выход «Истории игрушек» показал, что создание полнометражного 3D-фильма возможно в том числе с точки зрения организации процесса работы над ним, так называемого pipeline.

Этот фильм стал важным для меня, он определил мою профессию. Когда я увидел «Историю игрушек», персонажную анимацию Pixar, я понял, что очень хочу этим заниматься.

«Корпорация монстров» (2001)

Что было нового: мех и тени

Михаил Бажуткин: Технологии развивались, и через 6 лет Pixar выпустила «Корпорацию монстров», где у персонажей появился полноценный мех с динамикой и мягким затенением. В те годы, чтобы получить тень от объекта, использовали простой трюк: просчитывали сцену с точки зрения источника света (это примерно как если бы в условную лампочку вставили камеру). Только в результате получалась не картинка в цвете, а так называемая карта глубины, на которой видно расстояние от точки на объекте до источника света.

Затем при финальном просчете картинки с помощью полученной карты делался замер: затемняется ли текущая точка объекта другим объектом или нет? Если в сцене 10 источников света, делалось 10 таких карт. Причем, для того чтобы получить мягкую тень, достаточно было применить к каждой карте эффект размытия (blur) с нужным значением. Но эта технология также имела и множество недостатков: требовала довольно много предварительных расчетов, не давала качественной и реалистичной тени, размытие было однородным по всей длине. В общем, все это плохо работало для меха и полупрозрачных объектов.

Пример карт глубины из документации к программе RenderMan. Фото: renderman.pixar.comПример карт глубины из документации к программе RenderMan. Фото: renderman.pixar.com

И тогда в Pixar разработали новый формат для хранения карт глубины теней — deep shadow maps. Для записи каждой точки в такой карте учитывались так называемая глубина (то есть удаленность от камеры или источника света), прозрачность и цвет объектов, попадающих в луч света, проходящий через нее. В результате при финальном просчете картинки удалось получить качественные тени для волос, дыма и стекла.

Подобную технологию спустя много лет стали также применять и для записи не только теней, но самих отрендеренных объектов. Только в этом случае используется луч, идущий от камеры, а не от источника света. Финальная сборка изображения, записанного в этом формате, получила название deep image compositing. Эта технология позволила просчитывать выборочно любые объекты, включая дым, и автоматически собирать их вместе без использования традиционных слоев. Это позволило гибко работать с очень сложными сценами.

«Последняя фантазия» (2001)

Что было нового: уровень отрисовки и анимации цифровых персонажей

Станислав Метельский: В интересном анимационном фильме может и не быть технического прорыва. Хороший пример — «Как приручить дракона». И может быть наоборот, когда прорыв есть, но художественные достоинства фильма спорные.

Например, в 2001 году вышла «Последняя фантазия» студии Square Pictures. Для того времени с точки зрения графики, визуальных решений, проработки персонажей фильм был на удивительно высоком уровне, он до сих пор смотрится очень убедительно. Режиссер «Фантазии» Хиронобу Сакагути ставил себе задачу сделать совершенное в техническом воплощении кино и смог ее выполнить: индустриальный мир будущего, космические корабли, а также персонажи были отрисованы очень хорошо. Но фильм провалился в прокате, что еще раз говорит о том, что зрителю интересна не только технологическая составляющая. Современный зритель, когда смотрит анимационный фильм, очень скоро, может, уже на 10-й минуте, понимает его визуальный язык, привыкает к нему и начинает следить историей.

«Ледниковый период» (2002)

Что было нового: трюки с изображением шерсти

Денис Алымов: Кроме Pixar, одним из первопроходцев в 3D-анимации была студия Blue Sky. Она также занималась разработкой технологий, строилась вокруг ресерч-департамента (Pixar, например, разработала, развивает и поддерживает технологию визуализации RenderMan). Мне очень нравились ранние фильмы Blue Sky, такие как «Ледниковый период». Для него, например, придумали технологию, как сделать персонажа с шерстью — тогда возможности и инструментария воспроизвести реалистичное поведение волос не было. На поверхности было пророщено большое количество плоскостей с текстурами, но персонаж выглядел так, будто покрыт шерстью. И эту технологию благодаря ее интересной стилизации мы используем до сих пор, хотя прошло уже больше 10 лет.

Кроме того, если вы внимательно присмотритесь, то заметите, что в «Ледниковом периоде» в некоторых сценах на заднем плане просто залит плоский цвет и торчит одна треугольная елка. У создателей фильма не было возможности создать детализированный фон, но они понимали, что в этот момент все внимание зрителей приковано к герою на переднем плане, а потому в принципе и не нужно особой проработки заднего.

«Суперсемейка» (2004)

Что было нового: трюки с анимацией волос

Михаил Бажуткин: Изображение волос довольно долго было сложной проблемой для 3D-анимации. Как воссоздать их физические характеристики, динамику, правдоподобно показать, как они реагируют на свет? До какого-то момента попытка отрендерить волосы давала довольно плачевные результаты. Чтобы решить эту проблему и получить более правдоподобное освещение волос, студия Pixar придумала своего рода симуляцию: волосы автоматически конвертировались в геометрическую сетку (так называемую изоповерхность) по форме прически, и затем она использовалась для финального расчета освещения волос.

Последнее поколение рендеров уже позволяет обходиться без подобных симуляций, и то, что раньше имитировали путем сложения результатов разных вычислений, сейчас рассчитывается по законам физики. Например, для «Рапунцель: Запутанная история» в 2010-м студия Disney разработала специальную программу Dynamic Wires.

«Холодное сердце» (2013)

Что было нового: снег и уровень драматургии

Станислав Метельский: Это тот самый случай, когда технологический прорыв в анимации сочетается с увлекательной драматургией. Когда Disney выпустила мультфильм в прокат, с ним показали множество роликов о том, как в проекте делали симуляцию снега, решения каких сложных геометрических задач это потребовало. Но, когда смотришь фильм, тебя увлекает рассказанная в нем история, перестаешь замечать сложные операции со снегом, как он прилипает или падает. И если бы все было сделано попроще, то фильм бы не пострадал: такие технологии — это своеобразная вишенка на торте.

«Город героев» (2014)

Что было нового: свет и тени

Михаил Бажуткин: Анимационные студии достаточно долго использовали карты глубины. Окончательный переход на новую технологию path tracing (трассировка пути) произошел только в «Городе героев» Disney и в «В поисках Дори» Pixar (2016). Ее использовали и мы в полнометражных «Фиксиках» (2017).

Сначала ее раннюю версию, технологию ray tracing (трассировка лучей), использовали только для расчета реалистичных теней и преломлений света. Но затем с ее помощью стали считать и отражение света. Условно говоря, солнечный луч прошел через окно, отразился, попал на стену, отразился от нее, попал на стол и т. д. Технология позволила считать до 10 таких отскоков. До этого подобное освещение имитировалось вручную. Человек, который работал над ним, сначала ставил основные источники света, потом делал расчеты и видел, что персонаж оказался недоосвещен или остался темный угол и т. д. Тогда он в меру своего вкуса и опыта создавал дополнительные источники света; порой для одной сцены их создавалось несколько десятков. А в «Городе героев» специалисты могли поставить источник света за окном и практически только с его помощью осветить всю сцену.

Сейчас технологию path tracing используют все студии, включая Sony, Blue Sky и Illumination. Интересно, что в Pixar и Disney занимаются развитием этой технологии независимо друг от друга, несмотря на то что Pixar является подразделением Disney. Мы в «Аэроплане» используем ее с 2014 года, с того момента, как Pixar выпустила коммерческую версию своей программы для рендера (RenderMan) с поддержкой этой технологии.

«Тролли» (2016)

Что было нового: гармония технологии и сюжета

Станислав Метельский: Есть примеры, когда интересное визуальное решение работает на содержательную сторону фильма. В этом фильме DreamWorks действие происходит в шерстяном мире, главные герои тоже будто сваляны из шерсти, объекты в каждой локации состоят из ворсинок, их прямо хочется потрогать, но это не шерсть ради шерсти, не хвастовство расчетами и количеством работы. Когда смотришь фильм, понимаешь, почему весь мир заключен в эту фактуру, эти визуальные решения не выпирают, а работают на воплощение замысла. То же самое можно сказать про то, как Pixar использует двумерную анимацию для передачи чувств или состояний — например, во вставках в «Рататуе» (2007), где описывается вкус сыра, или в «Головоломке» (2015) в сцене, где персонажи попадают в мир подсознания, в котором все упрощено — в этом случае визуал сопряжен с идеей.

«Монстры на каникулах 3: Море зовет» (2018)

Что было нового: анимация одежды

Денис Алымов: В компьютерной графике есть множество технологий — скажем, симуляция поведения жидкости, динамики волос и тканей, — которые требуют серьезных вычислений. Особенно сложно было раньше, когда для них требовались большие технические мощности. Один кадр мог считаться сутками, а в одной секунде экранного времени таких кадров 24. Поскольку у анимационных студий, в частности в нашей стране, таких возможностей не было, они вынуждены были придумывать способы, как обойти эти вычисления, получив при этом схожий результат. Это называют фейками.

Например, если нужно было показать бушующий океан, мы думали, как разбить картинку на более простые слои, чтобы, когда ее соберем, это выглядело так, будто все просчитали по-честному.

Подобные уловки применяются до сих пор — например, с технологией симуляции одежды, которая после машинного просчета требует большого количества доработок, где в каждом отдельном случае есть множество нюансов. Например, в «Тайне Коко» (2017) аниматоры Disney столкнулись с такой проблемой: как посадить одежду на скелеты, сделать так, чтобы кости ее не зажимали. Для этого им пришлось создать специальные технологии сглаживания.

«Тайна Коко»«Тайна Коко»

В новых «Монстрах на каникулах» аниматоры Sony и вовсе придумали специальный фокус для изображения одежды в ситуациях, когда персонаж очень быстро перемещается. Они просчитали положение одежды в нескольких позах, компоновках, а затем их перемешали, и получилось очень убедительно. Но это не честные просчеты, а трюк. Нечто более похожее на то, что применялось в двумерной анимации, например в «Томе и Джерри».

«Человек-паук: Через вселенные» (2018)

Что было нового: использование искусственного интеллекта, изощренная стилизация под низкие технологии, возвращение дорогостоящего ручного труда, обилие визуальных цитат

Михаил Бажуткин: Сегодня, когда в 3D-анимации в целом удалось добиться реалистичного изображения, им уже никого не удивишь. К тому же это стало скучно — картинка усреднилась, фильмы стали похожи друг на друга. Так художники снова вернулись к экспериментам со стилем, которые были в двумерной анимации. Началось все с опытов с контурами. Еще в 2002 году появилась программа Jot, которая создавала контуры объектов, имитируя руку художника. Потом довольно долго в этой стилистике ничего не выходило, а в 2012 году Disney выпустила короткометражку «Бумажный роман», в которой художники попробовали в 3D-анимации воссоздать контуры и заливки, подобные тем, что получаются, когда рисуют вручную.

«Бумажный роман»«Бумажный роман»

Сегодня 3D-анимацию делать дешевле и быстрее, чем рисовать традиционную 2D: и специалисты появились, и софт подтянулся. Но желание делать более артовые, близкие к искусству фильмы осталось. Был, например, проект Sony «Снупи и мелочь пузатая в кино» (2015), в котором стилизовали 3D под 2D.

Такая игра интересна и зрителю, что доказывает «Человек-паук: Через вселенные». Чтобы стилизовать 3D-анимацию под рукотворную графику, в нем использовались как ручной труд аниматоров (а это очень трудоемкая работа), так и технологии искусственного интеллекта. Я читал, что процесс работы над анимацией в этом фильме занял в четыре раза больше времени, чем обычно. Кроме того, в одной секунде вместо стандартных 24 кадров использовали 12, то есть каждая фаза движения персонажа здесь выдерживается два кадра. Движения персонажей от этого получаются немного рваными (такой прием нередко используется в 2D-анимации). Даже если зритель не знает о технической стороне, он все равно это замечает.

Денис Алымов: Сейчас анимация стала фотореалистичной. Но так она вплотную подходит к обычному кино с актерами, и тогда ее новизна, оригинальность теряются. Чтобы этого избежать, художники сегодня часто, наоборот, намеренно уходят от фотореализма. В «ЛЕГО Фильме» 2014 года от Warner Bros. использовалась лимитированная анимация, когда на одну секунду фильма рисуется меньше принятых 24 кадров. В этом случае движение становится не совсем плавным, но это позволяло имитировать технологию стоп-моушен (так снимались традиционные кукольные мультфильмы), как будто аниматоры действительно перемещали настоящих человечков из «Лего» и снимали это на камеру.

Мне очень близка история «Человека-паука: Через вселенные», когда перед фильмом проводят серьезное исследование и придумывают, как сделать, чтобы анимация выглядела необычно.

Станислав Метельский: Этот фильм с технической точки зрения великолепен, просто уникален, но использованные в нем технологии подчинены смелым сценарным и визуальным решениям, поэтому и работают. Студия Sony еще до того, как у проекта появились режиссеры и даже, кажется, сюжет, пригласила поработать над ним испанца Альберто Миэльго.

Это один из моих любимых художников с неповторимым, очень узнаваемым стилем, значительно отличающимся от того, что обычно мы видим на проектах крупных студий. Миэльго позволили собрать свою команду, он проработал над фильмом два года, после чего его отстранили от проекта. В Sony сказали, что его видение Человека-паука очень расходится со студийным (повлияло, видимо, и то, что «Человек-паук» — это марка, известная франшиза с огромной фан-базой). Но удивительно, что наработанный им материал был использован. Участие Миэльго (в результате он значится как художественный консультант фильма) чувствуется в каждом кадре.

Интересно и то, как в «Человеке-пауке» используется стилистика комиксов: мы видим контуры, типографские паттерны с точками, полностью темных персонажей в контражуре — это сознательное упрощение и уплощение картинки в сторону двумерности.

Трехмерность — это же как пластилин. Интересен не он сам по себе, а то, что из него можно вылепить. И сам по себе 3D зрителя уже не увлекает, ему интересно наличие контекста, нравится играть в референсы, отгадывать, откуда они взяты и что за ними стоит.

Тупиковые технологии (2004—2009)

Михаил Бажуткин: Был период, когда студии экспериментировали с mocap-технологией вместо ручной анимации. Mocap — это motion capture, захват движения человека: актер в датчиках играет дубль, а специальные камеры снимают показания, затем программа анализирует эти данные и восстанавливает движение, после чего оно дорабатывается и корректируется. Это в общем-то непростой процесс, в ходе которого на любом этапе могут произойти искажения. Неудачным примером использования тотального mocap был «Полярный экспресс» (2004) Sony, где эта технология сочеталась с неприятным фотореалистическим дизайном персонажей.

В следующем фильме «Дом-монстр» (2006) студия Sony эти ошибки исправила, стилизовав облик героев, а движения были доработаны вручную.

Необычное, но удачное использование подобной технологии было в фильме «Лови волну!» (2007) той же Sony. В некоторых сценах для имитации съемки с плеча использовался mocap движений камеры настоящего оператора. Использовали mocap и в «Аватаре» (2009), где, правда, было много ручных доводок анимации лиц персонажей. Однако, судя по всему, эта технология так и не прижилась. Когда в крупных студиях научились хорошо делать ручную анимацию, то отказались от mocap. Вместо этого аниматоры сами себя записывают на камеру или снимают актеров озвучания за работой и потом на основе этого делают вручную анимацию персонажа, что и дешевле, и надежнее, чем mocap.

Смотрите также

Не только Миядзаки: С чего начать смотреть аниме

13 августа 2018

Золушки без принцев: Как анимация реагирует на дух времени

17 июля 2018

«Оскар-2019»: Лонг-лист анимационных фильмов

25 октября 2018

Свинья в паутине: Кто есть кто в «Человеке-пауке: Через вселенные»

15 декабря 2018

Главное сегодня

В роли президента: «Слуга народа» и еще 5 главных сериалов Украины

20 апреля

Что общего у Вестероса и СССР: Историк отвечает на вопросы об «Игре престолов»

20 апреля

Джинн с Соником: 25 самых интересных проектов кинорынка

20 апреля

Что смотреть дома: «Отверженные», «Любовницы», «Власть» и «Стекло»

20 апреля

Кит Харингтон: «Джон Сноу почти что эмо»

19 апреля

ММКФ-2019: Звезды на красной дорожке

19 апреля

Создатель «Игры престолов» проиграл Джейсону Момоа в хлопки

19 апреля
Комментарии
Чтобы оставить комментарий, войдите на сайт