Статьи: Переводы

Властелин Колец

Последние достижения компьтерной графики позволили Weta Digital воссоздать Средиземье Толкиена

Лучшее подспорье в создании фантастического мира - это воображение. И немногие могут похвастаться такой богатой фантазией, как Дж. Р. Р. Толкиен, автор известной трилогии "Властелин Колец". Со времени выхода книги (1954) было продано 50 миллионов экземпляров, а читатели Amazon.com назвали трилогию лучшей книгой тысячелетия.

Идея экранизации этого легендарного опуса не давала спать очень многим. Было бы удивительно, если бы фильм смог передать атмосферу книги. Ведь для "Властелина Колец" характерна очень высокая плотность событий, персонажей, обстановки. Можно ли воссоздать в фильме мифическое Средиземье, где эльфы, маги, гоблины, орки, хоббиты живут, сражаются, рассказывают старинные предания, путешествуют по удивительным землям? 19 декабря, когда New Line Cinema выпустила на экраны первую часть трилогии - "Братство Кольца", - мы получили возможность узнать, насколько это удалось режиссеру Питеру Джексону. Следующие части трилогии "Властелин Колец" должны появиться в декабре 2002 и 2003 года.

 



В этом эпизоде актеров засняли на голубом фоне, а затем их изображения поместили на фон, отснятый в макете (верхний рисунок).
Герои убегают от огненного монстра. Съемки в макете. Фродо и Арагорн заменены компьютерными дублерами.

В "Братстве Кольца" хоббит Фродо Торбинс (Элиан Вуд) начинает свое путешествие, чтобы разрушить могущественное Кольцо. С ним в нелегкий путь отправились еще восемь героев: два человека - Арагорн (Виго Мортенсен) и Боромир (Син Бин); эльф Леголас (Orlando Bloom); гном Гимли (Джон Рис-Девис) и три хоббита - Сем (Син Остин), Пиппин (Билли Бойд) и Мерри (Доминик Монаган). Кроме того в фильме снимались такие звезды как Лив Тайлер (принцесса эльфов Арвен), Кейт Бланчетт (королева эльфов Галадриель) и Йен МакКеллен в роли мага Гэндальфа.

Вряд ли создание фильма стало бы возможным без многочисленных спецэффектов. Физические спецэффекты создавались в Новой Зеландии компанией Weta Limited и ее подразделением Weta Digital. Все три части снимались одновременно в Новой Зеландии. Съемки завершились в декабря 2000 года, но работа над спецэффектами для первой части (а их ни много, ни мало - 480) шла до октября 2001 года. Работа над следующими частями будет продолжаться на протяжении еще двух лет. "Этот фильм - мечта любого мастера спецэффектов", - говорит Джим Райгель, руководитель группы визуальных эффектов фильма. "Мы использовали макеты, пиротехнику, голубые экраны, реальные предметы и компьютерную графику. И объединили все в одном. Иногда "Братство Кольца" - цифровой фильм, иногда - традиционный, иногда - и то, и другое вместе".

Пейзажи в фильме тоже снимались по-разному. Некоторые мы снимали в Новой Зеландии, например, Хоббитанию. Для других мы создали 58 миниатюрных макетов, в которые вставляли голубые экраны и компьютерных персонажей.
Самые драматичные эпизоды первой части трилогии - в частности сцены в пещерах Мории и на поле битвы Мордора - все же создавались в основном средствами компьютерной графики. Единственный цифровой эпизод, созданный не в Weta Digital, а в Digital Domain - когда табун диких лошадей превращается в настоящий бурных поток, что позволяет Фродо и Ариен сбежать от прислужников Мордора.

 



Чтобы продумать перемещения камеры при съемках сцен с пещерным троллем, авторы просматривали в виртуальном симуляторе изображение тролля и актеров в соответствующем масштабе. Ящичек в руках оператора выполнял роль виртуальной камеры.


Цифровые технологии использовались также в предварительной визуализации и для того, чтобы сделать возможными стремительные перемещения камеры при съемках макетов. "Мы использовали все известные техники создания спецэффектов, как цифровых, так и аналоговых, ни одной не пропустили", - говорит Эллен Сомерс, исполнительный продюссер. "Как правило, в процессе съемки фильма есть три-пять, максимум семь эпизодов, для которых нужно разработать индивидуальное решение. В нашем фильме таких эпизодов 27". Учитывая сложность работы, Осборн, Райгель, Сомерс и другие создатели фильма определили несколько направлений, требовавших нового подхода: методы создания компьютерных персонажей, массовая анимация, техника захвата движения и подбора цвета.

Работа над героями фильма

Мы встретим в фильме троих громадных персонажей, созданных при помощи компьютерной графики: Стража ворот, похожего на громадного осьминога; трехметрового пещерного гоблина из Мории и огненного Балрога - гиганта, "состоящего из света и тьмы". Также мы увидим Горлума, бывшего хоббита, которого изуродовало влияния Кольца. В первой части он появляется лишь эпизодически, но во второй будет одним из главных персонажей.

Работа над всеми компьютерными персонажами начиналась с глиняных макетов. По словам Мата Айткена, руководившего созданием компьютерных моделей, были проработаны мельчайшие детали. Скажем, на макете Горлума можно было рассмотреть даже поры кожи.

 



Слева направо: сначала макет пещерного тролля отсканировали и преобразовали в NURBS-сплайн с высоким разрешением (3,7 млн контрольных вершин). Затем создается версия с низким разрешением (28 тысяч вершин). Следующий шаг: чтобы восстановить детали поверхности, создается карта смещения, в которой отражена разность между моделями с высоким и низким разрешением. И последний этап: карта смещения добавляется к модели с низким разрешением, и они рендерятся вместе с цветовыми картами.


Чтобы захватить даже мельчайшие элементы, использовался ручной сканнер, который сейчас продается как Polhemus FastScan. С его помощью получали густой массив точек, отображавших поверхность. Затем в Alias и PowerAnimator (Wavefront) на вершине массива создавалась NURBS-модель. Поскольку работать с моделями, содержавшими информацию о поверхности, было очень трудно, команда модельеров разработала новую технику на основе написанной в 1996 году В. Кришнамурти и М. Левоем статьи "Подгонка гладкой поверхности под густую полигональную сетку". Это позволило воспроизвести детали поверхности с меньшим разрешением. Модельеры создавали поверхность с меньшим разрешением приблизительно такой же формы, а затем выравнивали две поверхности, просчитывали растояния между ними и переносили данные в графический файл - карту смещения. После того как на карту смещения переносилась информация о поверхности с высоким разрешением, последняя уже была не нужна. Анимация, скиннинг, освещение прорабатывались на модели с низким разрешением, а при рендеринге применяли карту смещения. Это позволяло восстановить исходный вид. В NURBS-сплайне пещерного тролля с высоким разрешением было 3,7 миллионов контрольных вершин и 250 NURBS-поверхностей, с низким - 28 тысяч вершин. "Мы разработали эту технику в 1997-98 годах и очень беспокоились - будет ли она работать как следует. Автор статьи создал свою компанию "Paraform", но мыне смогли достать их разработки, когда они нам были нужны", - рассказывает Айткен.

Под поверхностью модельеры разместили каркас - "кости" и "суставы", -который использовали для анимации. Чтобы движения персонажей были реалистичными, группа разработки программного обеспечения написала несколько плагинов для Maya, чтобы мускулы сокращались и расслаблялись при движении, а кожа натягивалась так, как это происходит в действительности.

 



В этом эпизоде все герои - компьютерные. Поведение и внешность орков, карабкающихся по стенам, задано в поведенческой программе анимации Massive, а изображение отрендерено в Grunt от Weta Digital.


При проработке мышц сначала определяются точки их прикрепления к промоделированным костям, мышцам или другим NURBS-поверхностям. После этого плагин автоматически создает настраиваемую NURBS-поверхность, которая меняет свою форму при изменении положения точек прикрепления. "Плагин поддерживает объем мускула", - объясняет Ричард Адисон-Вуд, руководитель группы разработки программного обеспечения. "Кроме того, вы можете регулировать упругость мускула - ведь он может свободно висеть или дрожать от напряжения".

"Чтобы соединить несколько NURBS-поверхностей в одну, то есть осуществить то, что иногда называют скиннингом, был написан второй плагин" - продолжает Адисон-Вуд. После этого соединенные поверхности ведут себя как единое целое.

Третий плагин контролировал движение кожи на мышцах и костях. "Программа следит за пространством между кожей и прилегающим к ней мышцам и костям", - объясняет Адисон-Вуд. "Пространство между кожей и мышцами можно представить как "жировую прослойку" из множества деформированных кубов". Плагин оценивает параметры этой прослойки и поддерживает заданный объем и соотношение разных частей мускула. В действии это выглядит так: если герой наклоняется, сгибаясь в пояснице, мышцы и жировая прослойка на животе выпячиваются и растягивают кожу. Карты параметров, похожие на текстурные карты в шкале серого, определяют степень растяжения для разных участков кожи.

Все окутано дымом:

Восьмиметровое чудовище Балрог состоит из потоков огня, вырывающихся из глубокой расщелины, его кожа покрыта черными трещинами, он окутан облаком дыма. Чтобы создать этого огненного демона, Грей Хорсфилд, глава группы, создающей окружающую среду, использовал специальные 2D-карты - спрайты. На них были нанесены состоящие из 100-150 кадров клипы с нарисованным или заснятым огнем. Спрайты были преобразованны в текстурные карты для частиц, которые и создавали общее очертание огня. "У нас было около 5 тысяч изображений огня, собранных в клипы и классифицированных в зависимости от его поведения", - рассказывает Хорсфилд. "Мы хотели, чтобы огонь, вырывающийся из "кожи" Барлога по-разному вел себя в разных местах".

 



Чтобы создать нижний кадр, актеров сняли на голубом фоне (верхняя фотография), а затем смонтировали с компьютерными персонажами и рисованным фоном. Компьютерные воины, каждый из которых действует независимо, были отрендерены, а затем размещены в кадре (средняя фотография, справа).


Чтобы поток огня, направляемый частицами, двигался в правильном направлении, оно задавалось в Maya, а затем движение огня контролировалось специальным скриптом в зависимости от экранной скорости и расположения ключевых кадров. Подобный метод использовался и при создании дыма, окутывающего Барлога, только изображение огня было заменено дымом. Потом слои, количество которых иногда достигало 33, объединялись и рендерились с помощью Shake от Nothing Real.

"Нам удалось достичь такого результата, потому что мы прорабатывали этот персонаж при замедленном в 5-10 раз движении", - рассказывает Хорсфилд. "При такой скорости мы могли контролировать движение частиц. А когда обработка была завершена, мы снова возвращались к нормальной скорости".

А танцы будут?

Хореография персонажей и движение камеры прорабатывались с помощью новой техники предварительной визуализации. Например, в эпизоде, в котором герои сражаются с пещерным троллем в пещерах Мории, группа предварительной визуализации сначала засняла движение человека, выполняющего роль тролля, и актеров, которые должны сражаться с ним. Потом живых актеров заменили компьютерными персонажами и установили соответствующий масштаб: рост тролля - три метра, хоббита - чуть больше метра, людей - около двух метров. Затем дополнили хорегорафию, используя технику, которую режиссер-аниматор Рэндалл Уильям Кук называет методом шахматных фигур, чтобы определить распределение блоков. Закончив с хореографией, Кук и Джексон спланировали движение камеры, просматривая трехминутный эпизод в виртуальном симуляторе.

"Сначала я хотел использовать виртуальный симулятор, чтобы быть как бы в гуще событий", - рассказывает Кук. "Это придавало некоторую интерактивность и спонтанность. Битва разворачивалась на небольшом пространстве, и я хотел, чтобы у зрителя было это ощущение замкнутого пространства".

Чтобы спланировать перемещение камеры, Кук и Джексон одевали "очки" виртуального симулятора и двигались, держа в руках ящик. Движение ящика захватывалось и к его положению привязывалась виртуальное камера. Изображение из виртуальной камеры передавалось в очки, и аниматоры могли экспериментировать, чтобы найти оптимальное положение.

 



Massive в действии. Воины Урук-хая шумят, поэтому не натыкаются друг на друга. Они также видят противника и используют это для принятия решения.


Компьютерные персонажи в фильме молчат, за исключением разве что Горлума, да и тот сказал всего несколько слов. Но несмотря на это аниматоры создали схему движения губ для каждого героя. "Хотя персонажи и не разговаривают, но движение губ дополняет мимику" - сказал Кук.

Команда из 12 аниматоров создала в Maya ключевые кадры для персонажей, а также редактировала движения компьютерных дублеров, Горлума, а также основные движения в программе поведенческой анимации Massive. "При работе с ключевыми кадрами компьютер работает на аниматора" - говорит Кук. "В Massive - все наоборот".

Анимация массовых сцен

Massive - детище Стивена Регелуса. Эта программа генерирует агентов искуственного интелекта, соответствующих окружающей среде. Регелус рассказывает: "Они выбирают, какое движение сделать, как его сделать и изменяют его на ходу". Во время разработки программы планировалось, что она будет создавать батальные сцены с участием 70 тысяч воинов, каждый из которых будет агентом Massive со своим собственным "мозгом". Но кроме этого, программа помогает анимировать компьютерных дублеров и большие скопления персонажей.

Регелус начал работу над Massive в 1996 году по запросу Джексона. Когда программа была завершена, отдел массовых сцен Weta Digital приступил к созданию искуственного интеллекта и тел персонажей, библиотек движения и разных вариантов внешнего вида. Прошло два года, прежде чем стало возможным использование Massive в съемках фильма.

Агенты создаются посредством примитивов, имеющих определенные физические качества. Чтобы сделать возможным симуляцию физических явлений, в программу встроен специальный модуль. Поэтому, например, воины вполне правдоподобно падают на землю. Поскольку нужно было добиться, чтобы каждый агент (воин, гоблин, компьютерный двойник) отличался от других, создатели программы разработали набор инструментов: предметы одежды, различные оттенки цвета кожи и т.д. для разных типов агентов. В Massive множество разных вариантов характеристик агентов. "Для каждого агента существуют десятки переменных", - объясняет Регелус. "Мы можем изменять комплекцию и интеллект, мы можем изменять практически все, что угодно - от чистоты обуви до агрессивности." Тела агентов объединяются в одно целое при рендеринге, для чего используется Grunt, - специально разработанный для этой цели Джоном Аллитом рендерер.

Одновременно с созданием тел агентов, разрабатывались и их движения. "Сначала мы определили движения, которые будет совершать каждый агент и разделили их по типам. Например, воины наносят удары, уклоняются от них, отходят, ставят блоки", - рассказывает Регелус. "И все эти действия могут отличаться, в зависимости от конкретной ситуации".

Это значит, что нужно захватить сотни движений, ведь у каждого типа агентов их от 150 до 350. Движок смещения движений позволяет агентам изменять движение на ходу: хватать другого агента или направлять на него оружие. Учитываются и непроизвольные движения одной конечности при изменении положения другой. Это сложное взаимодействие контролируется приложением Tree Planner.

Искусственный интеллект агента представляет собой сеть из 6-8 тысяч узлов ввода-вывода информации, узлов-правил и узлов нечеткой логики. Агенты могут "видеть" изображение окружающей их обстановки, "слышать" звуковые колебания, определять, где есть опора под ногами, и отвечать на эти раздражители на основе нечеткой логики, что позволяет приблизить их поведение к человеческому. У каждого агента свой уникальный искусственный интеллект и он по-своему взаимодействует с окружающей средой. Агенты принимают решения со скоростью показа фильма - например ударить орка в грудь, когда его оружие находится в определенном положении и сам он наиболее уязвим.

С помощью Massive в "Братстве Кольца" анимировались тысячи воинов. Эта же программа позволяла компьютерным дублерам бежать по крутым лестницам или оркам дразнить главных героев и карабкаться по колоннам в пещерах Мории. Агентов можно расставить внутри больших кругов, нарисованных на земле, построить их в ряды или колонны. "А после того, как мы их расставили, мы просто даем им волю", - говорит Регелус.



Чтобы камера могла стремительно перемещаться, как в этой сцене с Вратами Аргонавтов, специалисты Weta создали объемные пространственные модули и круговые проекции.

Но, конечно, всего этого нельзя было бы получить без материальной базы, за которую отвечает Джон Лабри. В распоряжении студии 800 процессоров, из которых 420 работают с Linux и входят в состав системы рендеринга. Около 90% - двухпроцессорные SGI-системы на базе Intel. Кроме того есть около 50-ти 330-тых SGI (из них половина используют Red Hat Linux, остальные - NT 4), 125 рабочих станций SGI Octane, 2 файловых сервера Origin 2000 и 3 - Network Appliances и от 15 до 20 компьютеров Macintosh. При работе над фильмом на цифровых носителях хранилось 46 террабайт информации. Среди использовавшегося программного обеспечения стоит упомянуть Photoshop (Adobe), Matador (Avid), After Effects (Adobe), Liberty Paint (Chyron), Eddie (Softimage), Maya (Alias| Wavefront), 3D Equalizer (Science-D-Visions), Com motion (Puffin), Shake (Nothing Real), Houdini (Side Effects Software), RenderMan (Pixar Animation Studios), а также 3ds max (Discreet), который применяли для предварительной визуализации. Кроме того, в работе использовались программы, написанные специально для этого фильмами сотрудниками студии и независимыми разработчиками.

Например, техника захвата движения актеров, передачи его компьютерным персонажам измененного размера и монтажа в реальном времени была разработана для Weta Digital компанией Giant Studios. Эта техника позволяла захватывать движение актеров на площадке 23 на 9 метров. Подбор цвета в фильме осуществлялся компанией Post House из Гамбурга при помощи программного обеспечения ColorFront, созданного в Будапеште. Благодаря ему, можно добиться единства цвета в эпизодах, которые снимались в разное время суток, разными камерами и при разных погодных условиях. Или получить плавный переход от яркого солнечного дня к полутемному подземелью, где преобладают серые тона. Можно даже сделать глаза светлее или изменить цвет помады. "Мы можем изменить внешний вид любой сцены", - говорит представитель Post House Питер Дойл. "Это положило начало абсолютно новой технологии создания фильмов", - поддерживает его Сомерс, - "Я думаю фильмов, в которых основная часть работы осуществляется в студии, будет все больше".

Вейн Стейбл, отвечающий за 3D-эффекты, присоединился к Weta семь лет назад, когда компания находилась в небольшом доме, а ее персонал состоял из трех человек. Он считает, что самое главное для сотрудников Weta - возможность проявлять инициативу и творчество в работе. "Я не видел ни одного фильма, где эффекты были бы такими разнообразными". И в подтверждение своих слов приводит насыщенные спецэффектами сцены: битва с Балрогом; батальные сцены; 3D-фон, позволяющий быстро менять план и ракурс; салют на юбилее Бильбо Торбинса. Когда работа над "Властелином Колец" начиналась, в Weta Digital было 14 человек. Сейчас их - 252. Студия выросла, и не только в количественном отношении.

"Мы научились очень и очень многому", - говорит Стейбл. - "И теперь можем поднять создание фильма на новый уровень". И хотя этот фильм только появился на экранах, коллектив уже движется дальше. В следующем фильме они будут работать с Горлумом, главным компьютерным персонажем. Он почвится почти в 400 кадрах, к тому же это самый разговорчивый из компьютерных героев. Кроме того, предстоит создать еще не одну батальную сцену.

"Горлум не позволяет нам забыть, что произойдет, если мы прекратим движение вперед", - говорит Стейбл. Думаем, поклонники Толкиена с ним согласятся.

Барбара Робертсон - старший редактор Computer Graphics World.
Computer Graphics World, декабрь 2001.

19711 Автор:
Актуальность: 267
Качество: 267
Суммарный балл: 534
Голосов: 8 оценки
Зарегистрируйтесь, чтобы добавить комментарий.
Эту страницу просмотрели: * уникальных посетителей