Прометей: VFX-святиня

147

Перша частина історії про те, як створювався VFX для фільму «Прометей».

В історії сучасних візуальних спецефектів виразно налічується деяке число всесвітів з характерними особливостями, яким можна сміливо поклонятися, наприклад, похмурий антураж «Таємної кімнати», космольоти в «Біжить по лезу», значний лад імперських кораблів в «Зоряних війнах» і, звичайно ж, потерпілий крах зореліт в «Чужому» Рідлі Скотта. Останню всесвіт знають мало не на зубок всі серйозні художники з візуальних спецефектів, але лише обрані генії з MPC, Weta Digital і Fuel були допущені до святині. Ці «щасливчики» відповідали головою за абсолютно достовірне відтворення таких сакральних ассетов, як карта приміщень, зореліт і, звичайно ж, крісло пілота «Чужого». Блогосфера все ще продовжує вирувати міркуваннями на тему символізму, не без допомоги якого художники загострили увагу навколо креационистических міфів, що описують створення людства, але навіть найсуворіші критики посоромлені, але визнають, що аплодували стоячи візуальних спецефектів «Прометея».

У статті ми досить докладно розглянемо процес створення деяких секвенцій фільму, а також роботи художників, які працювали під керівництвом Richard Stammers, саме завдяки такому творчому тандему відтворена всесвіт «Чужого» вийшла такою велично яскравою і абсолютно незабутньою.

httpvh://www.youtube.com/watch?v=_b9kaPee5Nw&feature=youtu.be

Перше промо до «Прометея»

Детальніше про шкіру

Відома Weta Digital створила цілий ряд шотів для «Прометея», починаючи з атак прибульців і закінчуючи медичним відсіком, при цьому ритуальне самогубство Творця особливо доставляє. Саме завдяки реалістичній шкірі Творець вийшов таким переконливим. Для створення ближнього плану з персонажем такого класу Weta довелося переплюнути спецефекти «Аватара» і ще глибше зануритися в алгоритми прорахунку підповерхневого розсіювання (горезвісне SSS). Починаючи з «Аватара» Weta стала використовувати своє нове секретне зброю – інструмент GI, завдяки якому всі наступні проекти студії перетворилися на очах.

Напіврозпад Творця. Цифровий дублер Weta Digital повинен був ідеально походити на живого актора

Алгоритм розрахунку SSS в Weta Digital розробили ще за часів роботи над першим «Володарем кілець», але після «Аватара» цей алгоритм повністю себе вичерпав. В «Прометеї», таким чином, використовувалася абсолютно нова SSS-система.

Прометей: VFX-святиня

Автор Bradford deCaussin, зображення з архівів Weta Siggraph 2011 (не з фільму). На цьому рендер тесті, проведеному в PRman, особливу увагу слід звернути на внутрішню структуру тканин, які пропускають світло

При роботі над «Аватаром» Weta для прорахунку підповерхневого розсіювання використовувала двулучевую функцію відбивної здатності (BSSRDF), в основі якої лежить подвійна апроксимація дифузії, необхідна для ефективної симуляції матеріалів з високим підповерхневим розсіюванням таких, як, наприклад, шкіра прибульців або людей, молоко або віск. Функція BSSRDF перехоплює промені світла, що впали на шкіру, наприклад, людську, і численно розсіює їх, перед тим, як відобразити. Для моделювання розсіювання світла під поверхнею напівпрозорого об’єкта можна використовувати алгоритм Monte Carlo, але це серйозно позначиться на часі рендера.

Прометей: VFX-святиня

В основі технології підповерхневого розсіювання (SSS) лежить один непорушний принцип: світло розсіюється під поверхнею шкіри

Після публікації на Siggraph в 2001 р. новаторської роботи творчого тандему Jensen, Marschner, Levoy і Hanrahan провідні студії світу стали використовувати алгоритм SSS при створенні всіляких істот. Десь у 2005 р. C. Donner і H. W. Jensen з’ясували, що для більш акуратного фонового шкіри необхідно багатошарове підповерхневе розсіювання. У своєму дослідженні вони використовували тришарову модель шкіри, при цьому кожен шар володів унікальними властивостями, а прорахунок проводився за допомогою комбінованих профілів розсіювання.

Шкіра, як і будь-якої іншої цільової SSS-матеріал, виглядає так, як виглядає, з-за двох факторів – поглинання і розсіювання. Процес поглинання і відбиття світла «виявляє» структуру шкіри і її деталі, а розсіювання згладжує їх. Технологія SSS є апроксимацією двох розрахунків: точного математичного та статистичної моделі, вираженої Linear Transport Theory (спрощена, але все ще складна задача). Середнє значення розсіяного і поглиненого світла виражена коефіцієнтом рефракції, індексом розподілу світла, а також властивості розсіяних і поглинених часток, з урахуванням того, що хвилі світла різної довжини поширюються по-різному.

У цій статті ми говоримо саме про відповіді на запитання про таке явище, як дифузія, яка спостерігається, коли промінь світла падає на поверхню матеріалу (або теорія дифузії). Алгоритм Weta, який вони використовують для прорахунку фотореалістичних персонажів, дає куди більше задовільні результати буквально за секунди порівняно з математично коректним алгоритмом Monte Carlo, при використанні якого зображення буде рендеритись мінімум кілька годин. Саме тому відповідь на це питання настільки важливе.

«В «Аватарі» для прорахунку алгоритмів SSS використовувалася дипольна модель», — говорить Martin Hill, супервайзер по візуальних спецефектів в «Прометеї».

Прометей: VFX-святиня

Апроксимація світла

Згідно дипольної моделі світло апроксимується одним розсіювачем. Це прийнятий SSS-метод. При цьому зверніть увагу, що диполі розташовані на різній відстані від поверхні.

В рамках дипольного методу BSSRDF апроксимується шляхом поєднання точного рішення, існуючого для одиничного випадку розсіювання світла, з дипольним точковим джерелом дифузійної апроксимації, що імітує багаторазове розсіяння світла в реальному світі.

Якийсь час, на підставі досліджень з біофізики, присвячених дипольної моделі, вважалося, що світло розсіюється по поверхні, скажімо людської шкіри, випадковим чином. До недавнього часу дипольний метод сам по собі вважався досить точним. Він полягає у розташуванні двох точкових джерел світла поруч з поверхнею, один з джерел розташовується над поверхнею, інший під поверхнею, потім вони обидва об’єднуються для фінального аппроксимированного розсіювання, хоча математичні розрахунки зазвичай не мають ніякого відношення до діяльності художника по висвітленню в продакшені. Проблема ж полягає в тому, що збільшення швидкості при дипольном методі підповерхневого розсіювання негативно позначається на якості фонового. На думку Eugene d Eon з Weta час фонового можна прискорити без серйозних наслідків для бюджету, виділеного для рендера.

І, якщо в «Аватарі» Weta ще використовувала для фонового дипольний метод підповерхневого розсіювання, то в «Повстання планети мавп» змінила звичного підходу, використавши для просвечивающихся матеріалів типу шкіри метод квантованной дифузії, завдяки якій «на поверхні зберігається набагато більш висока деталізація порівняно з дипольним методом», — говорить Hill. «При цьому такі явища, як розсіювання та розсіювання світла все також відбуваються з таким пропускає світло матеріалом, як шкіра, однак, не губиться різкість, а деталізація зберігається на рівні пір, що раніше здавалося зовсім недосяжним».

Як це розуміти художникам:

Світлові відблиски на шкірі відразу ж забезпечують поверхню належним кількістю властивостей. Таким чином, створюється деталізація шкіри, розсіяне світло, за визначенням менш деталізований, оскільки він розсіюється під шкірою. Насправді ж шкіра володіє набагато більш складними властивостями. «При роботі над «Кінг-Конгом» ми брали модель з підповерхневим розсіюванням, а потім вручну додавали необхідну деталізацію», — пояснює Hill. І раніше в таких випадках нам завжди доводилося вдаватися до бубну, завдяки новому методу така потреба повністю відпала. При використанні нової QD-моделі підповерхневого розсіювання деталізація поверхні повністю зберігається, а необхідність створення додаткових текстур відходить на задній план.

Прометей: VFX-святиня

Порівняння моделей, дані з Siggraph 2011

Чудовим прикладом, що демонструє переваги нової підповерхневого моделі розсіювання, послужать людські губи. При використанні більш ранніх моделей губи виглядають восковими, нереалістичними, оскільки шкіра на губах значно відрізняється від шкіри в кутках рота, підборідді. Жирові тканини, кровоносні судини в шкірі губ, в корені відрізняються від, здавалося б, такий же шкіри і тканин на щоках, однак, нас же не дивує, наприклад, що шкіра губ і шкіра, скажімо, підборіддя по-різному виражають емоції. Крім того, біля губ зазвичай присутній чітко окреслений контур, який буде втрачено при рендері за дипольному методом.

Hill звертає увагу, що при фотографуванні шкіри актора, яка згодом буде використовуватися для створення текстур, «шкіра вже буде містити властивості підповерхневого розсіювання. Якщо до всього іншого ще і скористатися алгоритмом розрахунку розсіювання, ефект дифузії подвоїться».

Що підходить для шкіри людини, звичайно ж, підходить і для шкіри прибульця…

З Творцями, з точки зору відтворення шкіри прибульців, Weta довелося неабияк повозитися, оскільки актор був одягнений у грим-костюм з силіконових накладок. Hill пояснює: «Нам видали зразки використовуваного силікону. Ми просвітили його лазером зсередини, з’ясувавши, що він розсіює світло на 6, 7, 8 см, на великі відстані. І якщо ми банально накрутимо параметр Translucency, для імітації такого підповерхневого розсіювання, то в результаті шкіра на його пальцях, крилах носа, бровах і губах буде виглядати занадто воскоподібна».

«Ми вирізали вени в зразках силікону, через які потім пропустили чорнильно-масляний розчин з урахуванням серцевого ритму», — говорить Martin Hill, супервайзер по VFX в Weta.

Як референса для вен Weta використовувала відзняті зразки силікону. «Ми вирізали вени в зразках силікону, через які потім пропустили чорнильно-масляний розчин з урахуванням серцевого ритму», — зазначає Hill. «Отриманий результат ми висвітлили відповідним чином, а потім відзняли. В процесі ми помітили, що вени, розташовані на поверхні, в корені відрізняються від вен, що знаходяться всередині тканин. Нам довелося зрозуміти, як працюють вени, які розташовані в 2 см від поверхні в порівнянні з тими ж, але в 1 см від поверхні».

Прометей: VFX-святиня

Базова шкіра Творця на першому етапі застосованого ефекту

Прометей: VFX-святиня

Один з процедурних шарів

Прометей: VFX-святиня

Фінальний кадр, до того, як субстанції потрапила у вени

Новий QD-підхід був оптимізований для продакшену, при цьому час фонового збільшилася незначно. Команда Weta застосувала свою нову BSSRDF QD-модель підповерхневого розсіювання, розширивши хмарний алгоритм точкового інтенсивності, що також дозволило заміряти і використовувати властивості підповерхневого розсіювання реальних матеріалів, що дозволяє створювати точні профілі і швидше досягати поставлених цілей. При використанні ж дипольного методу підповерхневого розсіювання дрібні деталі часто пропадали, а потім їх доводилося відтворювати вручну.

Творець

Ще в початкових кадрах Творця представляють нам як такого досконалого людини ідеального статури з алебастровою шкірою. «Він прилетів на планету, відому нам як Земля, щоб населити її», — підкреслює Hill, — «він випиває чорну в’язку рідину органічного походження, яка досить ефективно руйнує його зсередини».

Прометей: VFX-святиня

Праворуч органічна субстанція потрапляє у вену

З перших же кадрів глядач бачить, що відбувається з інженером на молекулярному рівні, бачить, як під впливом модифікуючої субстанції розпадається ДНК Творця. «Ми бачимо, як його ДНК, перебудовуючись, модифікується в ДНК населення Землі, так зароджується життя на планеті», — говорить він.

CG-супервайзер Thelvin Cabezas відтворив цифрову версію Творця з усіма характерними властивостями матеріалу, а також освітлення водоспаду Деттіфосс в Ісландії. Команда аніматорів під керівництвом Michael Cozens, використовуючи FACS-систему Weta, змогла оживити Творця, а також наділити його даром мови. «Так ми продемонстрували, що, незважаючи на труднощі, ми можемо показати першим планом цифрового гуманоїда, таким, як його побачив Рідлі», — говорить Hill.

Прометей: VFX-святиня

Поведінка органічної субстанції управляється за допомогою карт displacement

Скотт збирався знімати всю секвенцію з загримованим актором в силіконовому костюмі в Ісландії, і, хоча, у самому фільмі першим планом показується лише один Творець, спочатку в секвенції були й інші. «Ми планували додати в секвенцію кілька шотів за допомогою 3D-технологій», — підкреслює Hill. «Але з-за низької деталізації шкіри, поганого освітлення в день зйомок, а також тим, що весь фільм знімався в стерео, на ділі виявилося дуже складно додати в секвенцію візуальних ефектів, необхідних для початкового розпаду Творця, які при цьому ідеально вписалися в відзнятий матеріал. Ми переговорили з Richard Stammers, головним супервайзером за VFX, запропонувавши йому зробити повністю цифрового Творця, на що він відповів «Впораєтеся?». А далі нам довелося серйозно попрацювати, щоб зробити цифрового Творця, ідеально вписавшегося в відзнятий матеріал з точки зору світла, матеріалів і схожості на актора в силіконовому косюме».

Прометей: VFX-святиня

Фінальний ефект, створюваний з допомогою процедурних шейдерів

Почнемо з того, що цифровий дублер Weta повинен був бути ідеально схожим на актора у грим-костюмі з силіконовими накладками. «За допомогою наших риггов мускулатури та шкіри ми можемо повністю відтворити цифрового гуманоїда з усіма микродвижениями м’язів, сухожиль, підшкірним жировим шаром і пр. Але в нашому випадку актор був весь в накладному гримі, що сглаживало мікрорухи, нам довелося також «приглушити» все це в ригге, додавши, при цьому, трохи реалістичності, теряющейся з-за гриму. Ми хотіли створити реалістичного гуманоидного персонажа, без зайвих рухів, не характерних для актора в силіконовому гримі».

Прометей: VFX-святиня

Рігг скелета

Прометей: VFX-святиня

М’язова система

Прометей: VFX-святиня

Творець з тканинами, жировим прошарком і сухожиллями

Прометей: VFX-святиня

Фінальний рендер

Актор, який грав Творця, був повністю обвішаний силіконом, що практично позбавляло його яких-небудь характерних рис. «Ми вирішили повністю відмовитися від маркерної системи, оскільки Редл хотів по можливості використовувати у фільмі як можна більше відзнятого матеріалу, що значно ускладнювало матчмувинг персонажа, оскільки його грав актор в костюмі з силіконовими накладками, поведінка яких значно відрізняється від нашої поведінки мускулатури», — говорить Hill.

Самооперирование

В одній зі сцен Елізабет Шоу, прорвавшись в медичний відсік, вирішує зробити собі кесарів розтин, дізнавшись, що всередині неї розвивається незвичайний плід. «Коли ми побачили превизы», — згадує Hill, — «наші щелепи так і отвисли, ми дивилися і намагалися зрозуміти, жартують хлопці чи дійсно пропонують використовувати». «Ви не жартуєте? Ці секвенції такі ж жахливі, як і кадри разрывающего живіт жертви фейсхаггера в першому фільмі».

Прометей: VFX-святиня

Цифровий трилобит і плацента з характерним ефектом об’ємного підповерхневого розсіювання

На щастя, актриса Noomi Rapace, грала Елізабет Шоу, вивчала техніку танцю живота для своєї попередньої картини. «Актриса, лежачи на хірургічному столі, досить правдоподібно відіграла всі конвульсії, в результаті ми відзняли досить цікавий матеріал», — говорить Hill. «Ми нанесли на неї маркери, оскільки згодом нам було необхідно провести досить реалістичний матчмувинг. При цьому використовувати 2D без наслідків для стерео було неможливо».

Скотт хотів, щоб всі інструменти в медичному відсіку виглядали відповідним чином, не викликаючи жодних сумнівів. «Вони поставили їм практично павукоподібні руху», говорить Хілл. «У пошуках референсов ми звернулися до промислового машинобудування, роботам по виробництву автомобілів, використавши і переробивши їх руху. Рана Шоу, як і кров, була повністю цифровий. При цьому ми намагалися використовувати максимум відзнятого матеріалу, який потім репроецировали на геометрію».

Студія Neal Scanlan була відповідальна за аниматронную версію дитинча трилобита. «Цей персонаж, його руху вийшли неправдоподібно реалістичними», — говорить Hill. Для деяких шотів Weta використовувала відзнятий футаж «дитини», повністю замінюючи його в інших. При цьому необхідно було розуміти, що актрисі потрібно було з чим працювати в цих сценах. «Місцями нам доводилося додавати реалістичності вручну», — каже Hill. «У фільмі плацента трилобита повністю цифрова. Але був момент, коли ми створили реальний прототип дитинча трилобита з плацентою, від якого нам потім довелося відмовитися, в силу того, що підповерхневе розсіювання не відбувалося належним чином, не видно було крові і навколоплідної рідини, плаценти».

І, якщо зовнішня поверхня живота Шоу була спроецирована, то внутрішні і зовнішні краї швидко затягається рани черевної порожнини були повністю цифровими. «Ми дуже хотіли, щоб вводяться в черевну порожнину затискачі виглядали правдоподібно небезпечними», — говорить Hill. «Тому ми трохи змінили дизайн, а скалпель модифікували за допомогою свердла, попросили актрису як можна краще імітувати конвульсії, щоб створити видиме відчуття того, яку силу і зусиль необхідно докласти, щоб спочатку ввести хірургічні інструменти, а потім витягти плід».

«Коли ми побачили превизы, наші щелепи так і отвисли, ми дивилися і намагалися зрозуміти, жартують хлопці чи дійсно пропонують це використовувати», — Martin Hill, супервайзер по VFX в Weta.

Журналіст: Альона

Особлива подяка: Подіну