Видеостены и быстрый рендер: как Unreal Engine используют в кино
Unreal Engine, вопреки мемам про производительность, считается одним из самых доступных и мощных игровых движков. Сегодня его используют не только в видеоиграх, но также при создании голливудских фильмов и популярных сериалов. Продюсеры, режиссёры и мастера по спецэффектам всё чаще задействуют движок ради повышения натуралистичности и ускорения производства фильмов. Рассказываем, как это происходит.
Да кто такой этот ваш Unreal Engine?
Unreal Engine — не новичок в игровой индустрии. Движок дебютировал в 1998 году, как основа для красивого и технологичного шутера с похожим названием — Unreal. По задумке программиста и бизнесмена Тима Суини, игра должна была показать все сильные стороны технологий компании, чтобы другим студиям захотелось лицензировать движок и создавать свои игры с помощью инструментов Epic. У шутера это хорошо получилось.
Особенно удалось детализированное освещение, эффекты и 3D-модели. Последние даже стали попадать на обложки игровых журналов. Это была редкость, ведь в те времена на обложки помещали крутые и заранее заготовленные CGI-картинки, а не модели «как есть».
Помимо красоты, движок Суини привлекал разработчиков доступностью. Инструментарий Unreal изначально проектировался для создания шутеров от первого лица с прицелом на дизайнеров уровней. Чтобы они могли работать самостоятельно, даже с минимальными навыками в программировании. Эта особенность пришлась по душе молодому Клиффу Блезински — в проекте Unreal он выступал в качестве дизайнера уровней. Позже он займёт пост творческого руководителя «оригинальной» трилогии Gears of War.
Клиффу нравилось, что теперь он может выполнять свою работу и «лишний раз не дёргать программистов». Это с одной стороны ускоряло разработку, а с другой — давало ему больше творческих возможностей для тестирования смелых гипотез и дизайн-решений. Если что-то не работало — Клифф быстро вносил изменения и продолжал тестировать игровой процесс.
В поздних версиях Unreal Engine эта особенность превратилась в отдельное направление — систему визуального программирования «блюпринт» (blueprints). Дизайнеры могут выставлять логику игры «ручками», прямо в меню и без программирования.
Оценили движок и сторонние студии. Большинство хитов Xbox 360 и PS3, вроде трилогий BioShock и Batman Arkham, а также серии Gears of War и Borderlands, были сделаны именно на движке Epic. В какой-то момент игр на третьей версии Unreal стало слишком много, из-за чего игроки начали жаловаться, что «все они выглядят одинаково». Современные игры на Unreal сильнее отличаются друг от друга. Из актуальных релизов можно отметить Fortnite, Stellar Blade, Mortal Kombat 1 и замечательную Clair Obscur: Expedition 33.
Технологичность, удобство, огромная библиотека фотореалистичных ассетов и грамотный маркетинг не только сделали Unreal Engine локомотивом игровой индустрии, но и обеспечили ему долгую жизнь — движок популярен более 25 лет. Инженеры Epic активно развивают и улучшают технологии, добавляют новые инструменты. В последние годы Unreal стал частью кинопроизводства. Движок заменяет авторам стандартные методы рирпроекции.
Нереальная рирпроекция
Кинематограф — подвижная и пластичная индустрия, в которой постоянно что-то меняется. Ради удешевления и ускорения производства с сохранением натуралистичности Голливуд идёт на различные ухищрения. Одно из таких ухищрений — рирпроекция (rear projection).
Это фрагмент видео или изображение, которое проецируется на статичный задник. Приём используют с 1930-х годов и применений у него масса. Часто рирпроекция становится основой для динамичного фона во время сцен с автомобильными погонями. Снимать такие сцены «на натуре» рискованно, поэтому «дорогих» актёров сажают в имитацию кабины автомобиля, а на задний план проецируют заранее заготовленную запись движущейся дороги и пролетающих мимо домов. Яркий пример — «золотые» фильмы про Джеймса Бонда.
Погони, снятые на статичном фоне, легко отличить от натурных или комбинированных (натура + рирпроекция). Герои фильмов изо всех сил изображают реальную тряску по ухабам и пригибаются на крутых поворотах, но глаз зрителя всегда улавливает небольшой рассинхрон между планами. Из-за этого кажется, что герои не едут по дороге, а скорее скользят над ней.
Другая область применения рирпроекции — фантастические фильмы вроде «2001 год: Космическая одиссея» Стэнли Кубрика, «Звёздные войны» Джорджа Лукаса и «Обливион» Джозефа Косински. Чтобы долго не искать натуру и не строить сложные декорации невиданных планет вручную, режиссёры использовали рирпроекцию. Так у актёров появилось понимание, в каком мире живут их персонажи, куда они двигаются и что находится вокруг.
Иногда съёмочная команда может полностью отказаться от рирпроекции. В таком случае все «живые» съёмки происходят в павильоне с зелёными или синими задниками, как это было в «300 спартанцах» Зака Снайдера. Главное при работе с хромакеем — не прогадать с актёрами.
Именно на их воображение ляжет основная нагрузка. Вместе с режиссёром придётся продумать все детали фона и взаимодействий до того, как художники его «нарисуют» в финальной версии фильма. То есть сначала идёт основной материал с актёрской игрой в пустом пространстве, и только потом —детализированный фон и эффекты.
Основная проблема рирпроекции заключается в её статичности. Даже если на фон проецируется видеоролик, его нельзя изменить во время съёмочного процесса — поменять детали в кадре, скорректировать направление движения автомобиля или повысить количество объектов вроде травы и деревьев. Главная проблема «зелёного экрана» — в отсутствии ориентиров. Придётся полагаться на режиссёра и актёров, работая с камерой в условной пустоте.
Тут на помощь приходит Unreal Engine 5. Даже из дефолтных ассетов движка можно собрать фотореалистичную сцену в условном лесу или в горах, отредактировать освещение, изменить цветовую гамму и поменять объекты местами прямо во время съёмок. Остаётся только вывести картинку из движка на задний фон.
Виртуальный продакшн: как это работает?
Unreal Engine рендерит картинку в реальном времени. Художники собирают виртуальные декорации с помощью инструмента Sequencer по заранее заготовленным концепт-артам и раскадровкам. После готовый фон выводится на огромную видеостену из LED-мониторов (на съёмках «Мандалорца» мониторов было 1326). По сути, это крытая круглая арена диаметром около 20 метров. То есть в руках сферического Майкла Бэя оказывается податливая и пластичная рирпроекция. Наконец-то!
Другой нюанс — система трекинга. Она отслеживает положение камеры и меняет изображение. Камера перемещается вперёд — изображение перемещается за ней, чтобы не было рассинхрона позиции и фона. То есть интерактивное изображение на видеостене привязано к положению объектива. К положению актёра это движение тоже можно привязать. Чтобы движок сам переключал планы и манипулировал масштабом, подстраиваясь под сцену и актёрскую игру без необходимости в монтаже.
Например, можно выдать актёру предмет, имитирующий фонарик. Unreal определит его как источник света и будет подстраиваться под движения руки, отрисовывая лучи и проецируя их на декорацию условного тёмного леса. Если бы подобную сцену снимали на хромакее — свет и его движения пришлось бы «рисовать» вручную на этапе создания спецэффектов.
Дополнительный бонус такой системы — эффект параллакса. Он придаёт картинке глубину за счёт движения переднего и заднего плана с разной скоростью. Параллакс невозможно воспроизвести при использовании стандартной техники рирпроекции. Особенно это полезно в сценах погонь или поездок по масштабным декорациям.
Актёров можно поместить в любую локацию, спроецировать убедительные взрывы и добиться реалистичных рефлексов. Ничего не нужно представлять, имитировать и оставлять на более поздние этапы производства — всё происходит в павильоне. Работа режиссёра тоже становится проще — можно экспериментировать не только с предметами в кадре, но и с временем суток, погодными условиями и цветом.
Главный недостаток «виртуального продакшна» — в дороговизне. В сравнении с зелёными задниками и стандартными экранами для вывода рирпроекции, тысячи LED-мониторов обойдутся сильно дороже. Зато можно снимать разные фильмы, просто переключая проекты с локациями в Unreal, да и редактировать отснятый материал гораздо проще.
Для рендеринга картинки и вывода на видеостены нужно мощное оборудование. Более 15 лет для работы с графикой мастера спецэффектов использовали рендер-фермы с профессиональными видеокартами NVIDIA Quadro. Особенно была популярна Quadro FX 5800 с 4 ГБ видеопамяти GDDR3. Именно на ней были сделаны высокодетализированные сцены и эффекты революционного «Аватара» Джеймса Кэмерона.
Для современного производства и LED-панелей линейки Quadro уже не хватает. Голливудские студии используют «фермы» с GeForce RTX 4090 c 24 ГБ видеопамяти или GeForce RTX 4070 Ti SUPER с 16 ГБ видеопамяти для проецирования сцен. А для сложных симуляций вроде разрушения планет сегодня используют NVIDIA RTX 5090 на архитектуре Blackwell с 32 ГБ памяти.
Если вам нужна мощная сборка для управления видеостенами, специалисты DigitalRazor соберут для вас голливудского монстра с процессором Threadripper 9000-й серии и профессиональными графическими ускорителями RTX 4000 Ada на 20 ГБ или RTX Pro 6000 c 96 ГБ памяти. Такой GPU-сервер сможет красиво разрушить любую галактику (не по-настоящему).
Disney — популяризатор «виртуального продакшна»
Компания Disney всегда шла на острие прогресса, внедряя в производственный процесс фильмов сложные технологии вроде ротоскопирования (оригинальный «Трон»), проработанной 3D-анимации («Рождественская история») и видеостен. Во время съёмок «Изгой-один. Звёздные войны: Истории» компания дала возможность режиссёру Гарету Эдвардсу снять часть сцен в павильоне с LED-экранами. За отрисовку окружения тогда отвечал Unreal Engine 4.
Джон Фавро, режиссёр «Железного человека» и «Книги джунглей», решил перенять опыт Эдвардса, двигаясь немного в ином направлении. «Книгу джунглей» снимали на синем хромакее. Команде приходилось долго думать о том, каким будет окружение в финальной версии и как добиться от юного Нила Сети, игравшего Маугли, нужной игры в пустом павильоне.
Авторам пришлось строить «черновые» декорации — возвышенности и бассейны, имитирующие водоёмы. Фавро хотел, чтобы хромакей двигался вслед за актёром, но это было невозможно. В итоге авторы частично использовали яркие видеопанели, чтобы создать более реалистичное освещение и блики.
Работая над следующим фильмом, «кинематографической» адаптацией «Короля Льва», Фавро учёл опыт «Книги джунглей». Весь фильм был снят без натурных съёмок, прямиком в модифицированной версии движка Unity. Команда специалистов разработала специальное «виртуальное режиссёрское кресло», чтобы Фавро в любой момент мог надеть VR-шлем и погрузиться в сцену будущего CGI-фильма.
Дальше команда меняла детали, освещение и сами сцены на ходу, опираясь на комментарии Джона. Долго объяснять художникам, какие эффекты нужны и как предметы должны располагаться в кадре, тоже было не нужно — цвет, свет, объекты и операторские приёмы уже были добавлены в черновую версию. Рендерилась картинка «по старинке» на видеокартах NVIDIA Quadro, но с большим объёмом памяти. Те же видеокарты использовались при создании других фильмов Disney — «Мстители: финал» и «Звёздные войны: Скайуокер. Восход».
Во время работы над сериалом «Мандалорец» Джон столкнулся с проблемой. Интерактивный метод «Короля Льва» хорошо работал с полностью виртуальным окружением и трёхмерными моделями, на которые авторы «натянули» мимику актёров. Но для комбинации «живых» съёмок и спецэффектов «виртуальное режиссёрское кресло» не подходило.
Тут пригодился опыт команды «Изгоя-один». Модифицированный движок Unity сменили на Unreal Engine 4, а «виртуальное кресло» на «виртуальный продакшн». Команда использовала большой павильон с видеостенами из тысячи LED-панелей, а рендер окружения в реальном времени взял на себя новый движок. Технологию назвали The Volume.
Особенно Джон Фавро выделяет работу с бликами и светом. Шлем Мандалорца — зеркальная поверхность, отражающая всё, что есть на съёмочной площадке. Если бы кадры с главным героем снимали на «зелёном экране» — художникам по спецэффектам пришлось бы вручную «вычищать» зелёные блики и рисовать новые с нуля, сжигая связки из Quadro беспощадным финальным рендером.
Именно поэтому в фильмах, снятых на хромакее, авторы стараются свести металлические и зеркальные предметы к минимуму. LED-панели выступают ещё и в качестве мощных осветительных приборов — свет идёт вместе с декорациями, его не нужно выставлять и настраивать отдельно.
«Инновационному» процессу съёмок даже посвятили отдельный документальный сериал «Галерея Disney: Мандалорец». Там Фавро, в числе прочего утверждает, что большая часть сцен, снятых на фоне видеостен, вошла в финальный монтаж практически без обработки. Не стоит верить ему на слово. Судя по кадрам со съёмочной площадки, Джон дозированно использовал и построенные вручную декорации, и даже хромакей.
Перед тем, как снять фильм — нужно снять фильм
Чтобы упростить съёмки «Книги джунглей», команда Фавро создала предварительную визуализацию (превиз) фильма с черновой графикой. Помог им в этом игровой движок Unity. У авторов не было цели воплотить итоговый результат — картинка была далека от фотореализма. Скорее походила на видеоигру середины двухтысячных, чем на полноценный фильм.
Подобные превизы создают для всех больших блокбастеров с обилием эффектов — от «Властелина колец» до «Мстителей» и «Стражей галактики». Их цель — заставить сценарий, концепт-арты и раскадровки двигаться, чтобы сцены складывались в последовательности, дать режиссёру возможность проверить концепцию и выявить потенциальные слабые места картины.
Превизы не всегда создают на основе графики. Также распространён смешанный метод с фрагментами репетиций живых актёров. Чаще всего его используют во время ранних стадий производства драматического кино. Например, режиссёр Дэмьен Шазелл снял двухчасовую черновую версию фильма «Вавилон» у себя на заднем дворе вместе с женой. Вместо профессиональной камеры он использовал смартфон.
Визуализацию «Книги джунглей» транслировали в VR-очки, чтобы у всех участников была возможность разобраться, с чем они работают, погрузиться внутрь сцен и ощутить эффект присутствия. Сам Фавро называет эту визуализацию «многопользовательской игрой про съёмки фильма». Во время съёмок «Мандалорца» Фавро тоже использовал интерактивный превиз в VR.
Почему он, а не я?
«Виртуальный продакшн» хорошо себя показал не только в работах Фавро, но и в «Стражах галактики 2», «Тор: Рагнарёк» и девятом эпизоде «Звёздных войн». Сейчас процесс встроен в рабочие пайплайны всех ведущих студий по разработке спецэффектов — Industrial Light & Magic, WetaFX, Framestore, Method Studios. Ещё технологией часто пользуются режиссёры музыкальных клипов и телепередач. Есть мнение, что в будущем именно видеостены с Unreal Engine станут основным способом съёмок кино.
Но слухи о гибели «зелёного экрана» преувеличены. Да, всё больше авторов сейчас используют видеостены и рендеринг в реальном времени, но хромакей остаётся фаворитом. Всё дело в дешевизне съёмочного процесса основного материала с живыми актёрами. Для финализации картинки есть художники и рендер-фермы.
Если вы не готовы использовать LED-панели и предпочитаете хромакей — понадобится производительная рабочая станция или полноценная рендер-ферма для отрисовки сложных сцен в 3D. Специалисты DigitalRazor помогут с выбором правильной конфигурации, соберут рабочие станции и GPU-серверы с официальной гарантией.
Пока Фавро снимает актёров на фоне LED-панелей за счёт Disney, другие авторы стараются соблюдать баланс. Часть сцен снимают на хромакее, а более сложные сцены, требующие мелких рефлексов в глазах актёров и реалистичных реакций — на фоне видеостен. Яркий пример — недавний «Супермен» Джеймса Ганна.
Вступительную сцену полёта снимали с «минимумом графики». Актёра Дэвида Коренсвета подвесили на тросы на фоне LED-панелей, только проецировали на них не рендер из движка, а кадры живой природы, снятые с дрона.
Похожим образом снимали воздушные бои в российском блокбастере «Воздух» — авторы проецировали на панели фоны из Unreal, карты местности и реальные кадры, снятые с борта самолёта в формате 360 градусов.
Рендеринг «Воздуха» происходил на компьютерах с процессорами AMD Ryzen 9 и видеокартами NVIDIA RTX 3090 Ti с 24 ГБ памяти GDDR6X. После окончания пост-продакшена команда перешла на RTX 4090 для работы над следующим проектом.
Мэтт Ривз снял большую часть своей версии «Бэтмена» на фоне LED-панелей с рендерингом окружения в Unreal Engine 4, не забывая при этом про хромакей. Панели давали нужный свет во всех сценах, но выделяли костюм мрачного супергероя. Он казался слишком матовым и выбивался из общей картинки.
В отличие от Фавро, Ривз не стал вставлять полученные сцены «как есть». Пришлось использовать дополнительные источники освещения, чтобы создать реалистичные блики. Часть света добавили уже на этапе пост-продакшена.
«Ускорение» 3D-анимации
Unreal Engine 5 помогает не только в производстве кино, но и при создании сложной 3D-анимации. Принцип тот же, что и в поздних работах Фавро, но без LED-панелей. Авторам не нужно ждать несколько дней, пока завершится процесс рендеринга одной секунды фильма, чтобы посмотреть результат и понять, что он не работает. Движок Epic позволяет собирать сцены и быстро вносить изменения без страха «сломать» проект.
Подход Джона во время виртуальных съёмок «Короля Льва» был очень похож на работу с анимационным фильмом в 3D. В рамках сцены можно поместить камеру куда угодно, отрегулировать её с помощью мыши, расставить персонажей в нужном порядке, задать им анимации, а после — сменить ракурс.
Похожим образом режиссёр Гинтс Зилбалодис работал над оскароносным мультфильмом «Поток». Только его сделали не в Unreal, а в Blender без использования рендер-ферм и затратного процесса постобработки. Оказывается, оскароносный мультфильм можно создать на обычном компьютере. Да, рендеринг будет не таким быстрым. Но ничто не может ограничить настоящего творца. Собрать такой компьютер можно самостоятельно в конфигураторе DigitalRazor.
Итеративный подход не только ускоряет производство, но и позволяет аниматорам раз за разом улучшать результат — добавлять новые детали и убирать те, что не укладываются в визуальный язык ленты. Например, пионеры 3D-анимации Pixar создали трудоёмкие сцены из «В поисках Дори» именно в Unreal. В процессе они разработали несколько вариаций каждой сцены. Лучшие попали в финальный монтаж.
К тому же в Unreal проще работать с анимацией. В движке есть продвинутые инструменты для работы с данными, полученными в процессе захвата движений (motion capture). Живых актёров одевают в костюмы с датчиками-трекерами и «снимают» анимацию с натуры, чтобы потом перенести её на 3D-модели персонажей. Технология часто применяется в ААА-играх, вроде Mortal Kombat 1, The Last of Us и Death Stranding.
В производстве большой анимации захват движений тоже используют. Яркий пример — альманах Netflix «Любовь, смерть и роботы». Эпизоды с фотореалистичной графикой создавали с помощью богатого инструментария Unreal Engine. Авторы использовали не только «отснятые» движения и мимику, но и платформу MetaHuman. Epic разработала её для создания фотореалистичных лиц в играх (особенно в кат-сценах на движке), трейлерах-синематиках и кинопроизводстве.
Яркие примеры видеоигр, использующих MetaHuman — Mortal Kombat 1, Senua’s Saga: Hellblade II и Clair Obscur: Expedition 33. Во всех трёх играх лица персонажей, их кинематографические анимации и реакции — одна из важнейших составляющих атмосферы. Избранные эпизоды сериала «Любовь, смерть и роботы» с визуальной точки зрения похожи на перечисленные игры, вернее, на сюжетные ролики из них. Даже авторы жалеют, что к сериям нельзя добавить интерактивные перестрелки.
Другие примеры анимации, созданной в Unreal — мультфильм «Аллахьяр и легенда о Мархоре», детский телевизионный сериал Zafari и рекламный мини-сериал «Ева. Связь сквозь время» от компании МегаФон. Анимацию для последнего создавали с помощью захвата движения.
Соло-левелинг в анимации на Unreal Engine
Инструментарий и богатая функциональность Unreal Engine позволяет не только снимать и «дорабатывать» кино в составе большой команды, но и создавать CGI-фильмы в одиночку. В 2021 году VFX-художник и режиссёр игровых синематиков Сава Живкович выпустил короткометражку Irradiation.
Небольшой фильм, вдохновлённый работами Дени Вильнёва, Дэвида Финчера и Стэнли Кубрика, был полностью создан в Unreal Engine 4 за три месяца без этапа предварительной визуализации. Сава занимается компьютерной графикой с 2008 года. Хотя, по признанию режиссёра, он всегда хотел снимать кино. В Irradiation он вложил весь накопленный опыт и с помощью анимации рассказал яркую историю, используя уже готовые ассеты (модели и фоны).
Сава отмечает скорость Unreal и возможность «приступать к производству без создания и настройки моделей». При этом режиссёр видит и недостаток этого подхода. «Он ограничивает потенциальную визуальную уникальность вашего фильма, так как все, у кого есть эти ассеты, будут создавать что-то похожее». Живкович считает, что данный недостаток можно компенсировать уникальным авторским видением: сюжетом, режиссурой и спецэффектами.
Для самостоятельной работы с Unreal Engine 5 нужен подходящий компьютер. Если хотите создавать свои 3D-фильмы, DigitalRazor поможет подобрать мощное и эффективное решение. Наши рабочие станции из бюджетной линейки идеально подойдут для рендера особо «тяжёлых» сцен с сотнями ассетов. А для VFX-студий у нас есть мощные GPU-серверы, которые значительно сокращают время рендеринга и экономят бюджет.