Трансформеры: прогресс в твердотельных поверхностях.
Билл Дезовиц (Bill Desowitz) рассказывает о производстве спецэффектов для Трансформеров, где Industrial Light & Magic (ILM) использовала доселе невиданные по сложности моделинг и анимацию.
Исполнительный продюсер Steven Spielberg (Стивен Спилберг) дал зеленый свет производству Трансформеров, только после того, как его заверили, что Industrial Light & Magic справится с CG-частью культовых роботов от Хасбро (Hasbro). Имелось в виду, что зрители должны поверить в существование 9-ти метровых автоботов и десиптиконов. Рассматривая как сложность моделей, так и сложность их межсоединений, легкая подделка здесь не проходила. Поэтому, анимированная модель Оптимуса Прайма (Optimus Prime) состояла не из 51 части (как в оригинале), а из 10 108. На довершение, также были смоделированы и машины, что в сумме с режиссером Майклом Бэйем (Michael Bay) составило ядерную смесь [смесь это даже не то слово, поскольку во время просмотра такое ощущение, что на экране полная каша из стали, грязи и живой плоти, к тому же вид – изнутри].
К счастью, ILM подключила к решению задачи Скота Фаррара (Scott Farrar, руководитель визуальных эффектов), Скота Бенца (Scott Benza, руководитель анимацией), Гилмара Коча (Hilmar Koch, руководитель CG и гуру в освещении) и остальных членов команды. На их плечи ложилась не только задача по созданию 14 компьютерных персонажей со всеми их индивидуально контролируемыми автомобильными частями (от масляного фильтра до дворников, от поршней до деталей салона), но и создание новой системы, которая бы могла справиться с невиданными требованиями к визуализации. В данной ситуации выручила дружелюбная платформа Зено (Zeno platform), которая с легкостью конвертирует файлы сцен из разных программ.
"По существу – это было мастерски сделанное произведение искусства: твердотельное моделирование роботов, вручную нарисованные текстуры, а также работа над шейдерами" – говорит Коч. "Правда, огромная часть разработки состояла просто в получении средств, которые бы позволяли в любой момент возвращаться назад и усовершенствовать освещение, для того чтобы роботы правильно выглядели. Значительным новшеством было создание текстур сверхбольшого разрешения и обеспечение возможности гибридной визуализации, которая бы объединяла метод визуализации с и без помощи трассировки лучей. Внутренним новшеством является возможность использовать средства улучшения освещения на любом этапе. Процесс освещения был упрощен таким образом, что каждый робот имеет свою систему освещения, которая с легкостью добавляется в общую структуру освещения, т.е. художник, работает со светом как с объектом, который можно перемещать из сцены в сцену. Все это является вспомогательными средствами для точного моделирования трансормеров с возможностью гибридной визуализации геометрии. Зено позволяет работать с готовыми блоками, используя drag-and-drop (перетащил и бросил) освещение, что намного удобнее чем вводить все вручную."
Коч, также добавил, что пришлось значительно увеличить вычислительную мощность: "Уровень детализации роботов, которую хотел видеть Майкл, требовала от нас не просто сложных моделей, а таких, которые я до этого за всю жизнь не встречал. Такое количество геометрии и текстур невозможно было бы обработать, не используя 64-битные вычисления. Поэтому модернизация рендерфермы ILM была как нельзя кстати. Если честно, то я поражен, что нам удалось все это сделать, потому что нагрузка на оборудования была поистине недетской: это терабайты данных и изображений, которые визуализировались каждую ночь."
Что касается твердотельного моделирования роботов, Коч пояснил, что они имели два или три человека, делавших необходимые фотографии со всех углов, которые потом доставлялись в ILM. "В данном случае мы использовали доступное коммерческое ПО для сшивания изображений большого разрешения, которые потом натягивались на упрощенные версии моделей. Для того чтобы роботы выглядели верно мы, сначала, испытывали освещение на обычных серых и серебряных сферах до тех пор, пока они не вписывались в окружение. Если достигали успеха в освещении сферы, то в большинстве случаев, мы могли поставить на ту же самую позицию любую сложную модель (трансформера). Такая настройка освещения работала как в теории, так и на практике. Таки образом, если сфера выглядит как надо, то оставалось просто перетащить на ее место робота."
Для Фаррара, маньяка реалистичности, Трансформеры и в самом деле символизируют новую эру сверх реалистичных твердотельных поверхностей. "Это нужно визуализировать не смотря на ужасную сложность",– повторял он. Для примера, на 10 108 частей Оптимуса Прайма припадало 1.8 миллионов полигонов и 2000 текстур. Это одна из причин, по которой в ILM была разработана система динамической оснастки персонажей, чтобы аниматоры могли работать с большим числом частей, взаимодействующих по ходу работы с другими анимированными секциями. "Скажем, вам нужен крупный план," – говорит Фаррар, – "и аниматору нужны только рука, плечо и голова. Он, для упрощения себе жизни, просто выделяет нужную ему область и работает только с ней."
Между тем, был достигнут некоторый прогресс в еще более реалистичном освещении. "Мы разработали очень специфические источники, такие как ключевые и заполняющие источники, не включая полное освещение, которое есть у каждого робота," – продолжает Фаррар.– "Так вот, добавили мы их. Но потом мы добавили и тени, и ограничения, и флаги, так что наши роботы были освещены и так и сяк специфическими суженными источниками с экранами, регулирующими поступление света. Я хотел, чтобы вы увидели действительно больших ребят. Поэтому если робот падал на колени перед камерой, он задевал ключ слева от него и становился там темнее, также он задевал ключ справа и включалось объемное свечение."
"Мы хотели, чтобы это походило на работу с реальными материалами: алюминий, нержавеющая сталь, медь, бронза. Но проблема компьютерной графики в том, что мы должны были все время немножко подстраивать шейдеры, потому что на установку света на одном из роботов, каждый металл реагировал по-своему. Требовалось множество подстроек. Допустим, настроили мы свет для дневного экстерьера с помощью ключевого источника за спиной трансформера, а камера немножко повернулась в другую сторону, и опять наново ставим свет уже для фронтального освещения. И подгоняем таким образом каждую сцену с чуть отличающимся освещением".
С цветом такие же проблемы. В зависимости от времени суток, цветовая температура изменяет внешний вид машины. К примеру, Джаз (Jazz), серая машина, мог иметь разные оттенки серого. "Конечно можно было использовать в качестве справочной информации фотографии, но у нас объекты подвижны, что значительно усложняло работу," – утверждает Фаррар.– "Мы записали каждую позицию камеры для соответствующих отражений окружающей среды, плюс использовали таблицу цветов Макбэт (Macbeth), которой мы должны были строго следовать, хотя могли и сжульничать. Таким образом, мы начали с огромным количеством справочных фотографий для каждой машины и, как видите в некоторых крупных планах, сделали металлические блики на краске. Все это было сделано на компьютере и полностью дублировало реальный мир, включая прозрачный слой лакокрасочного покрытия с несколькими доводочными покрытиями и как результат специфические отражения и преломления."
"Мы вытянули максимум из визуализации отражений, но это заслуга не только моделеров, но и художников, делавших слои краски и рельефа (bump). Конечно, впоследствии, мы обстреляли как машины, так и роботов. Оптимус – хороший пример. По нему произвели заслуживающий внимания выстрел спереди в середину груди, которая включает противопожарную заслонку, стекла кабины со стеклоочистителями. Так вот, под руководством Рона Вудолла (Ron Woodall, ведущий художник) были добавлены такие детали как следы плавления, царапины и масляные пятна. Он и его команда предоставили текстуры рельефа, упростив, таким образом, жизнь моделерам, которым не пришлось исправлять модель."
"Теперь о глазах, которые тоже заставили нас попотеть. У нас были необычные наброски Майкла и творческий персонал. Т.е. глаза были 2D и как только мы получили их в 3D, сразу попробовали анимировать – настроение у меня сразу упало. Невозможно было отличить сфокусированные на объекте глаза и не сфокусированные. Если резко переводить взгляд, то даже не понятно где зрачок. Мы привыкли к тому, как глаза выглядят в жизни, поэтому мы поместили (усовершенствованную) внутреннюю трубочку со светом внутри, чтобы легче следить за зрачком. Также мы поместили то, что я назвал лезвия Норелко (Norelco), такие штучки (около 50 частей) вокруг зрачка, которые могут открываться и закрываться. Так мы могли получить некоторые эмоции без введения сотен частей для щеки и других металлических кусочков вокруг глаз, которые бы помогали щуриться, а также симулировать подмигивание и вздрагивание. В качестве испытателя выступил Шершень (Bumblebee). Я знал, какие материалы нужны и мы достигли чего-то потрясающего – как только он стал реалистичным для меня и начал проявлять артистичность даже в наклоне головы."
Фаррар собирал команду разработки существ, которая не только успешно произвела на свет персонажей, но также придумала более шустрый стиль боя Ниндзя (Ninja). "Скот Бенца провел месяцы тестов – технология захвата движений (MoCap), анимация по ключевым кадрам, основанная на пленках с примерами, которую мы сами сделали для исследования движений. Мы хотели добиться более интересного поведения во время боя, а не просто топтания на месте."
Что касается жестких поверхностей, Фаррар подчеркивает, насколько сложными были групповые сцены с трансформацией или без нее. "Когда они впервые встречают Шиа Лe Беф (Shia LaBeouf) на узкой улочке ночью – визуализация происходила со скоростью один кадр за 36 часов со значительным расходом системной памяти."
Но еще одно большое достижение, по словам Фаррара, усовершенствовало симуляцию, особенно с движущейся камерой. "Все материалы, которые были слоями для сцены выглядели реалистично, этому способствовали текстуры и возможность улучшения их освещения. Мы еще не на вершине мастерства симуляции, но, как руководитель, я полагаю, что мы ее достигнем. Так как картинка уже сейчас становиться фотореалистичной. Что подтолкнет к дальнейшему развитию, я думаю, что увеличение таланта. Это сложная и очень непредсказуемая задача. Ее потянет не каждый мастер. У нас есть пара таких мастеров, которые могут делать практически все. И осветить могут, и разобрать на части, и скомпозить, и, возможно, частичную визуализацию проделают."
"Что я вижу, так это то, что художники учатся наблюдать за реальным миром, реальной жизнью и постоянно ссылаются на то красивое и замысловатое в нем, на то, что так трудно воссоздать. Почему так? Я думаю, это все зависит от восприятия художника."