От концепта до финального кадра: кто и как создаёт компьютерную графику в фильмах

Как создаётся графика прямо на съёмочной площадке и как художники работают над фильмом ещё до того, как его начал снимать режиссёр.

Первый материал в этой серии — тут.

Создание визуальных эффектов — это длительный и технически сложный процесс, тяжёлая и кропотливая работа. Рассказываем об аниматорах, супервайзерах и целых департаментах художников, которые помогают нам, зрителям, с головой погружаться в пространство кино.

Не секрет, что сгенерированные на компьютере изображения сокращённо называются CGI. Они создаются не кистью художников, как было во времена рисованных мультфильмов, а с помощью специального программного обеспечения. Этот «софт» берёт на себя наиболее рутинные и трудоёмкие задачи по отрисовке отдельных элементов объектов, поэтому изображения CGI стоят в среднем дешевле, чем ручная прорисовка.

Упрощённо говоря, CGI — это просто любое сгенерированное 2D- или 3D-изображение без эффектов, постобработки и анимации (кроме простейших случаев, когда отдельные кадры размещаются так, чтобы создавалась иллюзия движения). Технически рисунок в Paint тоже можно назвать своего рода CGI. Но для того, чтобы оживить получившееся изображение, потребуются «визуальные эффекты» (VFX). Под этим названием понимается не только процесс создания сгенерированных персонажей и объектов, но и анимация, объединение их на одном экране, а также постобработка и наложение дополнительных эффектов. VFX-анимация отличается тем, что аниматор задаёт движение объекту в виртуальной среде, а не просто меняет друг за другом статичные кадры.

Для того чтобы нарисовать CGI-объект, художнику практически не требуется корректировка со стороны заказчика — только перед началом работы. А вот создание непосредственно визуальных эффектов (VFX) требует значительно больше времени и постоянной обратной связи как на этапе препродакшна, так и в процессе окончательного формирования кадра.

В общем, CGI является частью визуальных эффектов. Впрочем, нередко для фильма используются только эффекты, но при этом в кадре отсутствуют сгенерированные объекты.

Способов генерации CGI существует много, но практически все они делятся на три больших категории.

Первая — моделирование. Это то, что мы чаще всего понимаем под «рисованием». Правильнее сказать, что художник моделирует несуществующий объект, поверхность или персонажа. Кроме создания изображений с нуля, к моделированию можно отнести технологию омоложения лиц актёров без использования второго способа создания CGI: захвата движения (motion capture).

Под этим термином понимается процесс переноса реальных движений актёра на его цифровую модель. Когда необходимо отснять мимику актёра, этот процесс в английском языке называют «performance capture» (примерный перевод «захват мимики»).

Зачастую для «мокапа» актёр надевает специальный облегающий костюм, покрытый датчиками, которые отслеживают камеры на съёмочной площадке. Для захвата мимики на лицах актёров наносятся маркеры, которые считывают мельчайшие движения мышц. Данные с этих камер переносятся на трёхмерную модель скелета актёра с помощью специального программного обеспечения. Таким образом, аниматором становится не только специалист по визуальным эффектам, но и сам актёр.

Наконец, третий способ построения CGI — это использование «хромакея» — зелёного или синего экрана. Используя такой экран, аниматоры могут затем соединить (комбинировать) сцены, полученные из разных источников в разное время съёмок. Для этого специалисты по композитингу на этапе постобработки заменяют цвет экрана объектом, который нужен режиссёру.

Ранняя форма композитинга называлась «комбинированными съёмками» и представляла собой ручное объединение на плёнке кусочков кадров, снятых в разное время.

Впрочем, раньше художники комбинировали не только реалистичные изображения, но и нарисованные от руки картинки с реальными съёмками.

В студиях, которые работают с компьютерной графикой, есть множество специалистов от непосредственно художников до программистов. В разных компаниях принцип работы отличается, но в целом у всех студий штат сотрудников устроен примерно одинаково.

Ни одна компания не может обойтись без художественного отдела (Art department), поскольку именно здесь трудятся концепт-художники и иллюстраторы, которые передают видение режиссёра и содержимое сценарий в арты, по которым работает вся остальная команда. Концепт-художники могут отвечать как за раскадровку, так и за фотореалистичные иллюстрации, которые должны продемонстрировать, как будет выглядеть уже законченный кадр.

После согласования концепт-артов режиссёром и продюсерами к работе подключаются художники, которые создают так называемый «превиз» (pre-viz) — сокращение от «предварительной визуализации». В отличие от иллюстрированного концепта, который просто передаёт настроение сцены, «превиз» – это очень примитивное изображение будущего кадра с примерными визуальными эффектами. На основании предварительной визуализации художники и аниматоры начинают разрабатывать 3D-модели, а съёмочная группа планирует кадр с учётом будущих CGI-объектов.

Когда режиссёр начал снимать фильм, держа в голове «превизы», в дело вступают художники по ассетам (Asset Department). Ассеты — это заготовки текстур, моделей и анимации, которые переносятся из одного проекта в другой без потери целостного видения проекта. Ассеты применяют в работе все без исключения специалисты от художников по моделированию до разработчиков шейдеров и риггеров (специалистов, которые подготавливают модели персонажей и объектов к анимации).

Когда ассеты подготовлены, к работе приступают специалисты по созданию моделей объектов (моделирование). Для работы художники пользуются референсами — примерами CGI-объектов и визуальных эффектов из других фильмов или видеоигр.

Самый распространённый способ для описания персонажа или объекта является полигональная сетка. Упрощённо говоря, персонаж представляет собой множество точек, соединенных друг с другом гранями. Грани, которые образованы минимум тремя точками, называются полигонами. В этом и отличие полигональной сетки от каркасной, которая использовалась ещё в «Чужом»: каркасные модели не включают в себя информацию о гранях объекта.

В общем, чем больше полигонов приходится на модель персонажа, тем точнее он выглядит на экране. В общем, практически любой CGI-персонаж — это просто многоугольник с огромным количеством граней.

Прежде чем художник опишет персонажа миллионами полигонов, он сперва занимается скульптингом — созданием примитивной модели, в которой практически нет деталей. На эту основу накладываются простые текстуры и упрощённая анимация. Всё это делается для того, чтобы рассчитать топологию – то, как полигональная сетка описывает объект. Поскольку в ходе скульптинга и увеличения полигонов у персонажа примитив сильно искажается, топология объекта может нарушаться. Поэтому художнику, ответственному за скульптинг, необходимо периодически проводить ретопологию.

Когда модель персонажа или объекта подготовлена, её нужно подготовить к анимированию. Такой процесс называется риггингом: для этого художники привязывают модель персонажа к виртуальному скелету — ригу. С помощью такого скелета аниматору достаточно легко управлять моделью персонажа или изобразить эмоции благодаря «мышцам» такого скелета.

Одного виртуального скелета мало, чтобы компьютерное изображение выглядело убедительным. Необходимо наложить текстуры, указать, какие участки персонажа нужно окрасить и уточнить оптические свойства поверхности объекта: от полупрозрачности до преломления света.

Поскольку практически каждый новый проект требует новых подходов к работе, в крупных студиях есть отдел по исследованию и разработкам (Research and Development). Специалисты этого отдела создают новое программное обеспечение и инструментарий для выполнения таких задач, которые без специальных средств потребуют очень много времени. Зачастую в отделе RnD работают не сами художники, а программисты.

После того, как художники по моделированию закончат свою работу, в дело вступают аниматоры. Все сгенерированные на компьютере объекты, которые должны двигаться в кадре, необходимо анимировать.

Специалистов по анимации можно разделить на четыре категории. Первые — те, кто ответственен за движение CGI-персонажей. Вторые приводят в движение неодушевлённые объекты вроде разрушающихся мостов или сталкивающихся автомобилей. Третьи аниматоры работают над движением окружающей среды, а четвёртые заняты фоновой анимацией. Частицы в кадре, движение листвы на фоне — это как раз задача специалистов из последних двух категорий.

В настоящее время в кино не только объекты в кадре двигаются, но и находит своё применение виртуальная камера. Поэтому в крупных студиях давно есть специалисты, ответственные за «match move» — отслеживание движения (трекинг) виртуальной камеры. Задачей таких специалистов является симуляция перемещения реальной камеры, с которой могут работать все прочие отделы.

Кроме CGI-аниматоров, в студиях есть художники, которые моделируют и анимируют эффекты частиц и жидкостей. Для этого специалисты применяют процедурное моделирование и динамическое моделирование. FX-художники отвечают за адекватное воссоздание поведения на экране огня, воды, ткани, взрывов, волос и многого другого.

Симуляцией в сфере VFX называются все сцены, которые или невозможно, или бессмысленно анимировать покадрово вручную. Такие сцены симулируются по заданным алгоритмам. Хороший пример симуляций – это фильмы-катастрофы Роланда Эммериха, над которыми трудилась студия Uncharted Territory.

А в фильме «Безумный Макс: Дорога Ярости» Джорджа Миллера, несмотря на большое количество практических эффектов, симулировалась песчаная буря, в которой скрылись от преследователей герои фильма.

Зачастую эффекты дыма, огня, песка, снега или воды создаются с помощью симуляции движения частиц. Специалисты по визуальным эффектам сначала заставляют частицы мимикрировать под необходимую для сцены среду от водной глади до языков пламени, а затем накладывают на них геометрию и дополнительные эффекты, которые легко «обманывают» зрителя. Сыпучие материалы легче всего заменить такими частицами, однако для полноценной симуляции жидкостей или каких-либо искр нужно использовать чрезвычайно много частиц, что в свою очередь требует много времени на просчёты.

В работе над визуальными эффектами нередко требуется также симулировать освещение в кадре. Художник по свету должен уметь расставить источники света, совместить их с реальными съёмками и правильно смоделировать виртуальное освещение. Цель lightning-специалистов состоит в том, чтобы настоящий свет, снятый на съёмочной площадке, органично сочетался со сгенерированным освещением. А чем детальнее сцена, тем больше в ней материалов, которые отражают, поглощают или преломляют свет.

Соответственно, для расчёта движения световых лучей требуются большие вычислительные мощности. Поскольку в кино сцену не нужно просчитывать в реальном времени, как это делается в играх, специалисты по освещению значительно подробнее имитируют свет. Для этого у них на вооружении есть специальный софт и сложные алгоритмы построения трассировки пути света (path tracing).

За создание фонов и объектов вдалеке, которые не требуют полноценных 3D-моделей отвечают mattepaint-художники. Фактически они рисуют плоские спрайты неба, далёких гор, равнин и декораций, с которыми герои фильма напрямую не взаимодействуют. Причём художнику необязательно вручную рисовать такие объекты — нередко для решения этой задачи хватает обычной фотографии.

Наконец, когда трёхмерная сцена построена, её необходимо превратить в плоскую сцену на экране. Процесс получения изображений из трёхмерных моделей сгенерированных объектов называется 3D-визуализацией или 3D-рендерингом. В ходе работы настраиваются источники света или расставляются виртуальные камеры. Если статичную картинку возможно рендерить на обычном персональном компьютере, то для работы с видеофайлом нередко требуются мощности облачных вычислений.

Когда работа прочих отделов закончена, получившийся результат от живого действия до 3D-освещения, анимации и эффектов частиц требуется совместить в одном кадре. Эта задача ложится на плечи специалистов по композитингу.

О композитинге, как форме получения CGI, мы уже говорили. А VFX-композитинг — это в целом процесс объединения всех элементов сцены (как реальных, так и нарисованных художниками) в одном кадре. Элементы разбиваются на плоские слои, которые специалисты по композитингу обрабатывают, корректно располагают в пространстве и подвергают цветокоррекции.

Упрощённо говоря, слои сцены похожи на декорации в театре, которые из-за правильного взаимного расположения, заставляют зрителя поверить в реальность пространства спектакля.

Для того чтобы организовать работу всех специалистов, студии нанимают супервайзеров, которые не занимаются творчеством, зато отвечают за управление разрозненными отделами, контролируют бюджет и составляют расписание работы.

Например, VFX-супервайзер определяет необходимые для работы ресурсы, нанимает художников в команду, контролирует сроки работы, работает в тесной кооперации с координаторами производства. Координаторы, в свою очередь, отвечают за связь между специалистами разных отделов и контролируют выполнение плана работы.

Супервайзеры работают над проектом с самых ранних стадий производства и сотрудничают непосредственно с режиссёром и продюсером фильма. Кинематографисты часто пытаются поставить крайне сложные задачи, поэтому супервайзеру нужно уметь максимально упрощать пожелания клиентов.

Супервайзеры лично присутствуют на съёмках во время производства, чтобы контролировать, насколько снятый материал соответствует запланированным визуальным эффектам. Таким образом, грамотный супервайзер может организовать работу над визуальными эффектами ещё до окончания съёмок ленты.

Во время пандемии специалисты по визуальным эффектам работали из дома, а супервайзерам приходилось смотреть сырой съёмочный материал либо в кинозалах студий, либо также из дому без возможности быстро подсказать режиссёру, как следует отснять ту или иную сцену.

В зависимости от сложности производства супервайзеры могут работать над одним фильмом до двух лет.

Несмотря на прогресс нейросетей в работе художников, последнее слово остаётся за человеком. Поэтому такое количество самых разных VFX-специалистов оправдано сложностью работы и уникальными для каждого заказчика задачами.

И объединить под одной крышей эту разношёрстную компанию — настоящее искусство. А о том, в каких студиях работают все эти специалисты, мы поговорим в следующий раз.

Сообщество развивается при поддержке «Кинопоиска»

#лонг #cgi #vfx #графика