Несколько недель назад в российских кинотеатрах завершился прокат фильма «Время первых». Для тех, кто не успел посмотреть: это история о первом в мире выходе человека в открытый космос, который совершил советский космонавт Алексей Леонов. Визуальными эффектами для картины занималась студия CGF. Мы пообщались со специалистами по графике и IT и узнали, как создавались эффекты для космической картины, как устроена работа в студии, и какое оборудование используется в процессе съемок и на постпродакшне.

Как создавалась графика

CGF делала для «Времени первых» практически все: от начальной разработки до финальной цветокоррекции. Работа над фильмом началась в студии в конце 2014-го года ещё на этапе написания сценария. Специалисты CGF глубоко погрузились в тему: посещали музеи и предприятия космической отрасли, много общались с сотрудниками РКК «Энергия» (разработчик ракет и другой космической техники), НПО «Звезда» (разработчик шлюза, скафандров и других систем жизнеобеспечения), действующими космонавтами и летчиками-испытателями. Были изучены архивные материалы и уникальные кадры хроники исторического полёта, предоставленные Государственным архивом кинофотодокументов в Красногорске.

Первым результатом подготовительных работ стала компьютерная реконструкция выхода Алексея Архиповича Леонова в космос в виде простой анимации, где было достаточно точно воспроизведено положение космического корабля над Землёй и его ориентация, ведь корабль постоянно вращался во время полёта. Но, самое главное, на основании кадров хроники с двух камер, закреплённых на космическом корабле, была создана анимация космонавта в течение всех 12 минут 9 секунд, что длился выход.

Теперь у творческой группы фильма появилось точное понимание, что делал Леонов в конкретный момент времени и где относительно Земли и Солнца находился корабль «Восход-2». Располагая подробной реконструкцией, сценаристы вносили правки в сценарий, добавляя больше реализма там, где это требовалось по сюжету.

У первого режиссера «Времени первых» Юрия Быкова было чёткое представление о том, как выход в космос должен был выглядеть на экране. Для кинематографического драматизма некоторые вещи требовалось менять, чтобы это было интересно смотреть. Под его руководством сцена выхода была раскадрована, и каждый кадр он лично снабдил подробными комментариями, создав, таким образом, некую “партитуру действия”. Для самых ярких кадров создали концепт-рисунки. На основе этого в CGF модифицировали реконструкцию и расставляли виртуальные камеры с помощью собственной системы ViewGA, на выходе получив превизуализацию для монтажа и съёмок.

Поскольку сроки производства фильма были очень сжаты, то в CGF решили, что рациональнее всего создавать компьютерного космонавта только на общих планах, а все крупные и средние планы снимать с настоящим актером в скафандре. Ставка оказалась верной – Евгений Миронов отлично сыграл, а художникам не пришлось заниматься сложной и кропотливой работой по визуализации крупнопланового персонажа.

Для создания космического корабля “Восход-2” специалисты студии детально отсканировали настоящий спускаемый аппарат (СА), в котором летали герои фильма, а также шлюз для выхода в космос и один из космических кораблей серии “Восток”, которые находятся в музее РКК “Энергия”.

“Помимо модели мы сразу же получили точнейшие текстуры разнообразных элементов. И весь процесс сопровождался бесценными комментариями главного специалиста РКК “Энергия” Виктора Дмитриевича Благова, который является одним из создателей этих космических кораблей - что это за элементы, как они работают, из чего сделаны”, - рассказал Павел Безбородов, VFX супервайзор CGF.

В лаборатории ракетной техники аэрокосмического факультета МАИ студия получила возможность отсканировать и получить текстуры элементов ракеты-носителя, которые потом использовали для моделирования и шейдинга.

В создании ассета стартового стола площадки №1 (так называемый “Гагаринский старт”) художники CGF, в первую очередь, ориентировались на фотографии, которые доступны в интернете. А вот детали ферм, поддерживающих ракету, которые изменились с тех времён, уже рассматривали на архивных фотографиях и кадрах хроники.

Большая часть ассетов была подготовлена в период съёмок и монтажа первоначальной версии фильма, в которой отсутствовал только выход в космос. Для съёмок этой сцены специалисты CGF готовы были выйти на съёмочную площадку, вооружившись собственной разработкой системы дополненной реальности и превизом. Но тут случилось неожиданное событие - на проекте сменился режиссер. Вместо Юрия Быкова пришел Дмитрий Киселев с совершенно новыми идеями: многое из ранее сделанного пришлось изменить, а кое-что создать заново.

“Слава Богу, это случилось до начала потокового производства шотов для фильма, но, тем не менее, имеющиеся ассеты пришлось сильно дорабатывать для крупных планов, плюс к этому появились новые объекты, ведь с визуальной точки зрения изменилось практически всё”, - вспоминает Павел Безбородов - “Сильно была расширена начальная сцена со спасением “дорогой советской техники” - самолёта МИГ-15. Вместо 2-х планируемых до этого кадров со стартом ракеты появилась целая огромная сцена, которая содержала порядка 70-ти шотов. Также появилась сцена посадки космического корабля с разрушениями, горением и тому подобным. Полностью был переработан выход в космос под новое видение Дмитрия Киселёва”.

Затем начался непосредственно сам процесс производства графики. Перед началом работы над каждой сценой проводилась обязательная встреча с режиссёром, так называемый “turnover”. Дмитрий Киселев подробно рассказывал, что именно хочет видеть и как все должно происходить. Все это обязательно фиксировалось на видео и рисунках, и только после этого специалисты приступали к работе.

“Дмитрий очень требователен, обладает прекрасным визуальным вкусом и удивительным чувством ритма, так необходимым для монтажа эффектных сцен. Он давал комментарии по делу, и в целом работа шла достаточно гладко, несмотря на эпизодические трения с нами в вопросах противостояния “реализма”и “драматизма”. Мы говорили: “У нас всё физически корректно!”, а он “А мне нужно, чтобы ТДУ летел влево по кадру, тогда будет эффектная склейка со следующим шотом под музыку!” Надо сказать, мы сами безумно одержимы качеством нашей работы, это нам временами даже мешает. Мы знаем все наши недоработки в фильме и очень переживаем, если не остаётся времени их исправлять”, - поделился Павел Безбородов.

По словам CGF, при создании фильма студия не ориентировалась на такие фильмы, как, например, “Гравитация”. “Во-первых, нами был выбран другой подход к съёмке космоса, во-вторых, мы не обладаем теми ресурсами, которые были у наших коллег - ни временными, ни человеческими, ни вычислительными. Наш фильм, в отличие от молвы, которая окружала его выход, никогда не позиционировался как “наш ответ Гравитации”, - пояснил Павел.

Одним из важных достижений студии стало создание собственной системы визуализации Земли из космоса. Под руководством главного супервайзера студии Сергея Невшупова был разработан эффективный шейдер, который позволяет получить фотореалистичное изображение нашей планеты в любой точке земного шара при любом положении Солнца, а также физически корректную толщину атмосферы в зависимости от высоты камеры. Он дает возможность использовать различные типы облаков на разных уровнях от поверхности Земли, комбинируя слои для достижения необходимой красоты кадра.

На этапе композитинга самой сложной задачей для студии была сцена выхода в космос. Для производства каждого финального шота требовалось большое количество подготовленных “запчастей” - маски на космонавта, зачищенные элементы каскадёрских креплений, рендеры шлема, защитного стекла и отражений в нём, Земли, космического корабля и фала. Так как в сцене свет изменяется от “космического полдня” и Солнца в зените до “космических сумерек”, требовалось внимательно следить за созданием необходимой атмосферы в кадре.

Viewga – российская система дополненной реальности для кино

К сцене выхода Алексея Леонова в открытый космос у CGF был особенно трепетный подход. Ее снимали с помощью системы дополненной реальности Viewga – ее в российской студии создавали с нуля. По словам специалистов CGF, разработка собрала все лучшее из дорогих зарубежных аналогов и многие из них смогла превзойти.

“Изначально подобной технологией мы хотели воспользоваться еще на фильме “Он Дракон” в 2014 году. Во всем мире существовало всего две аналогичные системы. Одну из которых специально для нас привезли из-за границы и продемонстрировали. Нам очень понравилось как это все работало. Мы видели в этой технологии большой потенциал. Но в результате не смогли ей воспользоваться из-за очень высокой стоимости”, - рассказывает Вячеслав Тютюгин, ведущий разработчик CGF. -
“Проведя небольшое исследование в области виртуальной и дополненной реальности и изучив технологии, решили сначало собрать простую систему отслеживания объектов по специальным оптическим маркерам. В дальнейшем это переросло в наше устройство виртуальной камеры. Ей было отснято большое количество Full CG кадров в фильмах “Он Дракон” и “Экипаж”. И только уже на проекте “Время первых” во время разработки сценария было предложено сделать, на базе нашей виртуальной камеры, полноценную систему дополненной реальность для кинопроизводства”.

Система состоит из датчиков положения, датчиков поворота колец объектива, операторского рига, устройства захвата и воспроизведения видео, компьютера и самостоятельно написанного программного обеспечения. К Viewga можно подключить любую камеру, с которой привык работать оператор. В итоге он, режиссер и любые другие участники съемочной группы уже на этапе съемки могут видеть на мониторе, как именно снимаемая сцена будет выглядеть после постпродакшна. Картинка с камеры совмещается с компьютерной графикой в реальном времени, и все это движется вместе с оператором.

“Трекинг осуществляется с помощью оптических датчиков. Их перед началом съемки специалисты развешивают по всему павильону, а затем измеряют положение и углы наклона каждого каждого при помощи тахеометра. Этап подготовки долгий, но затем потраченное время компенсируется с лихвой: если оптические датчики никто не трогал, то в павильоне с помощью Viewga можно снимать хоть целый год – точность позиционирования абсолютная, со временем она не падает”, - рассказал Вячеслав Тютюгин.

Для определения положения основной камеры датчику со встроенной в него дополнительной мини-камерой нужно «видеть» хотя бы один оптический сенсор, а максимальная точность достигается в том случае, если в зоне видимости три сенсора.

Кроме того, Viewga оснащена инфракрасными диодами, то есть распознает даже те маркеры, которые находятся в полной темноте – им не нужна дополнительная подсветка, которая может негативно повлиять на качество освещения в снимаемой сцене.

Разработка системы продолжается и сейчас. Ближайшая задача – полностью избавиться от проводов. Микрокомпьютер, который объединит реальную картинку с виртуальной, будет расположен прямо на риге, а готовое изображение будет передаваться по беспроводному каналу на расстояние до километра.

“Операторы, которые впервые сталкиваются с Viewga на съемочной площадке, остаются в полном восторге”, говорит Вячеслав Тютюгин. - “Если раньше они просто видели актера и хромакей, а в работе ориентировались на указания режиссера и специалистов по графике, то теперь они могут видеть будущую графику прямо на мониторе. Это упрощает и ускоряет работу, движения камеры становятся более точными и плавными. Результат – еще более фотореалистичное изображение в кино”.

39 550 “человекочасов”, 200 специалистов и 160 ТБ данных

Фильм «Время первых» снимался на камеры RED с разрешением 5К и 6К, причем большая часть сцен записывалась сразу в стерео, чтобы затем можно было создать максимально качественную 3D-картинку. Исходные материалы заняли 120 ТБ дискового пространства, затем добавились еще 40 ТБ – это все то, что впоследствии было сделано специалистами по графике.

Система хранения данных CGF состоит из четырех больших хранилищ, внутри которых установлены жесткие диски Seagate Enterprise NAS, Enterpirse Capacity, Ironwolf Pro и объемом 6, 8 и 10 ТБ. Суммарную емкость хранилищ составляет на данный момент примерно до 800 ТБ. Проблемы с отказоустойчивостью решены в том числе и за счет перехода на качественного производителя дисков.

В случае с фильмом «Время первых» у специалистов по графике был полный доступ ко всем исходным материалам фильма, хранившимся на СХД. Сотрудники московского офиса могли очень оперативно получать нужные фрагменты по 10-гигабитному оптическому каналу.

Если же говорить о машинах, на которых создается графика, то это самосборные станции на базе Linux. Самые сложные просчеты выполняются на мощных видеокартах NVIDIA Quadro M6000.

“В общей сложности на работу ушло 39 550 “человекочасов”. Грубо говоря, если бы проектом занимался один специалист, то ему бы пришлось трудиться без сна, еды и отдыха более 4,5 лет. В реальности же было задействовано порядка 200 человек”, - рассказал Аркадий Дубинин, СTO CGF.

Большая студия – большие планы

Студия CGF занимается не только российскими проектами. Специалисты по графике давно работают и с иностранными фильмами, в том числе голливудскими. Первым зарубежным проектом, участия в котором студия добилась самостоятельно, стал «Аполлон 18». Сразу после него CGF пригласили делать графику в финальной сцене фильма «Хроника».

Далее сотрудники студии создавали облик кровопийц из фильма «Президент Линкольн – охотник на вампиров», делали эффекты в популярном сериале «Человек в высоком замке», рисовали открывающую и закрывающую сцены в «Бен-Гуре», и это далеко не полный список дорогих голливудских проектов, к которым CGF имеет прямое отношение.

На сегодняшний день флагманским проектом студии является фильм «Напарник», в котором одним из главных героев является годовалый ребенок, обладающий разумом и навыками взрослого человека. Специалисты по графике создают полностью компьютерного персонажа, ведь заставить настоящего малыша играть на съёмочной площадке практически невозможно. По большому счету, это и есть единственный визуальный эффект картины, но, по словам художников студии, задача настолько сложная, что даже лучшие в мире специалисты по компьютерной графике из студии Industrial Light & Magic подходят к её решению крайне осторожно. До сих пор нарисовать полностью реалистичного человека в кино не смог никто.

Дальнейшие планы CGF очень масштабны – студия собирается расширить сферу своей деятельности, включив в нее анимацию и VR/AR. Уже работает собственная онлайн школа подготовки специалистов VFX и организован летний лагерь в Болгарии для школьников, где им будут преподавать азы компьютерной графики. И глядя на то, что уже сделано, сомневаться в будущих успехах студии точно не приходится.

2017-05-25

Я очень рад что вообще не смотрю русские фильмы и в этот раз прошел бы мимо, если бы не картинка к статье, которая вызвала у меня чувство "неужели это кадр из фильма сделанного  в 2017 году?". И только для того чтобы исключить все подозрения вызывающие желания ругаться я перешел чтобы убедится что это все же черновой кадр. Я так и не понял, но если вот этот пластиковый солдатик с пластиковой фиговиной должна были вызвать восторг нашими заслугами в космонавтики, то лично у меня она вызвала отвращение к заслугам в 3D эффектах. Америка сорок лет назад полет на луну круче сняли. А огонь в конце, когда фиговина входит в атмосферу напомнил мне больше комикс или даже газпром, что не вяжется со стилем который показывали в самом начале ролика.Я специально сейчас на ютубе кадры приземления из Гравитация посмотрел и у меня мозг нигде не испытал чувство чего-то лишнего.

2017-05-25

[quote]Если же говорить о машинах, на которых создается графика, то это самосборные станции на базе Linux.[/quote] Теперь я знаю куда тыкать носом тех, кто говорит, что Linux не используется для 3D-графики.

2017-05-25

*профессиональной графики.