Avatar a Run for the Artefact: Goliáš a David počítačové animace - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

8. února 2010, 00.00 | Současný filmový hit za stovky milionů dolarů a krátká 3d animace, vytvořená talentovaným animátorem ve volném čase. Tvorba těchto dvou projektů se většině případů diametrálně odlišuje, zároveň ale vykazuje leckdy překvapivě podobný pracovní postup, o čemž pojednává tento článek.

Avatar Jamese Camerona, který již překonal svými tržbami historický rekord režisérova předchozího filmu Titanik, v současné době plní podle očekávání nejrůznější internetové portály i tištěná média. Od nejdražšího filmu všech dob a kandidáta na devět Oscarů se ani nic jiného neočekává. Články s informacemi o jeho tvorbě a dlouholetých přípravách jsou leckdy skutečně zajímavé a bylo by škoda, kdybychom si zde některé z nich nepřipomněli. Nicméně pro běžné uživatele 3D aplikací většinou nepřinášejí relevantní a v běžných podmínkách upotřebitelné poznatky, jelikož freelanceři ve většině případů nemohou disponovat hardwarovým a softwarovým vybavením takových studií, jako je například Weta Digital. Proto jsem do tohoto článku zařadil i naopak pro obyčejné smrtelníky přínosný a následování hodný příklad krátkého animovaného filmu, který je dílem jediného člověka, jenž dokázal svému dílku vtisknout skutečně neotřelý a originální rukopis. Ten pak společně s pečlivým zpracováním scén a osobitou animací stál za úspěchem tohoto šotu v soutěži, kterou vyhlásil server CG Society. Ale popořadě, nejdříve slibovaný Avatar.

Je nasnadě, že nejobtížnějším úkolem produkčního týmu okolo Jamese Camerona bylo vytvořit do té doby nevídané krajinné scenérie planety Pandora a neuvěřitelně realisticky působící modré domorodce Na'vi. Návrhy, koncepce a storyboard pro tento film vznikaly několik let, Cameron svůj nápad nosil v hlavě dlouhý čas. Převést tyto vize do digitálního 3D světa dostala za úkol společnost Weta Digital, jež se podílela na většině prací pro tento projekt, kterými byly hlavně právě realizace prostředí planety Pandora a jejích domorodých obyvatel. Studio tak vytvořilo 117 minut filmu z celkové stopáže 162 minut, což v praxi činilo přes 2 000 záběrů, počítáme-li i snímky, které nakonec byly z filmu vyřazené.

Jak už to u podobných velkých projektů bývá, hlavním výrobním nástrojem byla Maya, rozšířená o velké množství skriptů, a dále software společnosti Massive, který byl programátory taktéž rozšiřován o specifické nástroje kvůli nestandardním požadavkům náročného režiséra. Pro procedurální modelování stromů byl proto například vyvinut tzv. L-System, s jehož pomocí mohli modeláři efektivně vytvořit asi 2 000 různých variací stromů a rostlin o různém počtu polygonů, který se v průměru pohyboval od 20 000 do 100 000. Pro detailní záběry byly ale použity i high-poly modely kapradin o 1,2 milionu polygonů, přičemž byl skutečně každý z listů zvlášt vymodelován. Toto obrovské množství modelů však nebylo určeno pro simulace reakcí na mnoho různých fyzikálních jevů, jakými bylo například kapradí rozhoupané po kontaktu s běžící postavou či stromy ohýbané přistávajícím vrtulníkem, explozemi a podobně. K tomuto účelu byl speciálně vyvinut nástroj zvaný RnR, který dokázal při kolizích během krátké chvíle zaměnit tyto neanimovatelné síťové modely za jejich dynamické dvojníky. Nástroje společnosti Massive, které slouží například k simulaci davových scén a podobně, si můžete prohlédnout na jejich stránkách, na této stránce pak mají umístěna zajímavá demonstrační videa a tutoriály. Vývojáři dokonce napsali skripty, které určovaly specifické vlastnosti flóry podle druhu prostředí, ve kterém se ta která rostlina nacházela, což je jedno z mnoha prvenství, které tento film přinesl do světa CGI. V praxi to znamenalo, že byly použity nástroje ovládající například vlastnosti různých druhů lián nebo nízké vegetace, jejíž růst znemožňuje stín pralesních velikánů a podobně.

Není bez zajímavosti, že původním záměrem režiséra Jamese Camerona bylo kromě modrých postav vytvořit i džungli téže barvy, což sice vypadalo v záběrech poměrně věrohodně, ale výsledný efekt byl příliš plochý a vizuálně nezajímavý, bylo tam zkrátka příliš modré barvy, včetně odlesků a podobně. Takže početný tým lidí pokrýval za využití nástroje Maya Paint Effects realisticky vyhlížejícími texturami flóru tak, aby se její vzhled opět přiblížil vzhledu našeho subtropického pralesa, což byl v mnoha případech úkol stejně těžký, jako realizace kompletního finálního záběru. Stejně opatrně a s citem postupoval tým s tvorbou Cameronem požadovaného efektu biosvětélkování některých rostlin a živočichů, které při počátečních vizualizacích změnilo prales v noční Las Vegas. Jak řekl jeden z VFX supervizorů Guy Williams, jedním z důvodů pro tak precizní práci na pandorské džungli byly vizuálně perfektně vytvořené postavy hlavních představitelů, s jejichž dokonalostí nekorespondovaly počáteční zkušební záběry počítačem generovaného pralesa, takže do něj bylo dodatečně přidáno další velké množství modelů a textur. Dokladem této mravenčí práce modelářů a animátorů Wety Digital jsou hmyzí obyvatelé pandorské džungle, jejichž počet se počítal na desetitisíce, přičemž divák měl díky jejich nepatrné velikosti komára až vosy šanci zaregistrovat pouhý zlomek z nich. Sám Cameron jich z celkového počtu 20 tisíc zahlédl pouhých dvacet, požádal proto Williamse, aby byl počet hmyzí havětě zvýšen na 60 tisíc, aby měl divák možnost zahlédnout alespoň šedesát z nich. Ruku v ruce s tak obrovským množstvím renderovaných sítí samozřejmě přichází nutnost nalézt optimální řešení pro jejich dokonalé osvětlení a zároveň časově přijatelný rendering finálních snímků. Pro splnění těchto požadavků lidé z Wety Digital primárně použili k osvětlení HDRI fotografie reálných scén, pořízených z velké části na Novém Zélandu, a dále shadery (stínovače) typu Ambient Occlusion, z jejichž pomocí dokáží odborníci věrně napodobit výpočetně náročné klasické globální osvětlení.

Tolik tedy v krátkosti k výrobě hollywoodského velkofilmu, na němž pracovala po několik let celá armáda lidí, kteří měli k dispozici high-end nástroje a jejichž pracovní postup si můžete prohlédnout ve videu Making of Avatar na zajímavých stránkách CG RECORD.net. Pojďme se teď ale blíže podívat pod pokličku tvorby našeho druhého projektu. Pokud jste někdy přemýšleli o realizaci vlastního krátkého animovaného filmu, mohli byste se nechat inspirovat pracovním postupem loňského vítěze mezinárodní soutěže o nejlepší individuální video, kterou vypsal server cg society.org a jejíž tématem byla postava tajného agenta. Mladý francouzský student CG školy ESTEI v Bordeaux-Aurelien Rantet-má na tomto grafickém portálu umístěn nejen svůj originálně pojatý vítězný animovaný snímek Run for the Artefact, ale i zajímavý článek o jeho tvorbě, v němž shrnuje nejdůležitější aspekty, které jsou pro práci na podobném projektu potřeba.

Na začátek je jistě potřeba citovat slova mladého Francouze, jenž díky své vlastní zkušenosti připomíná, že pokud se autor animovaného projektu chce vyhnout zmatečnému přebíhání mezi jednotlivými fázemi tvorby a z toho vyplývající následné frustraci, neměl by podcenit vypracování co možná nejpodrobnějšího konceptu a storyboardu, bez kterého se ostatně neobejde žádný dobrý projekt. Nemajíce žádné zkušenosti začal totiž Aurelien překotně modelovat bez jasného konceptu první scénu (v jeho šotu jsou celkem čtyři), aby po krátkém čase zjistil, že to je absolutně špatný postup. Dobrá rada hlavně pro všechny mladé a netrpělivé tvůrce, kteří uvažují například o vlastním showreelu a chtěli by tuto fázi produkce přeskočit. Další zjištěním bylo, že pokud má k dispozici pro vlastní práci i následný rendering jediný počítač a času pouhé dva měsíce, musí upustit od původně zamýšlených velkolepých akčních scén, které by obsahovaly množství vizuálních efektů.

Aurelien, jehož původním záměrem bylo vytvořit vážný příběh, se tedy nakonec vydal cestou originálně a humorně pojaté stylistické postavičky svého agenta, kterému se jeho akce občas vymyká kontrole, což z něj činí pravý opak filmových hrdinů. O to hrozivěji ovšem vyhlížejí jeho protivníci, byť podobně humorně stylizovaní, vždyť ten největší a nejhrozivější z nich vypadá jako velká pračka. Přes zmiňovanou stylizaci bylo ovšem potřeba vymodelovat mnoho objektů o různých stupních obtížnosti, což samo o sobě je na jednoho člověka úctyhodný výkon.

Právě originalita jednoduchého konceptu však umožnila autorovi vyhnout se časově náročnému modelování příliš složitých postav a objektů o mnoha dílech a vysokém rozlišení, ultra-realistickým texturám a shaderům, stejně jako střídáním mnoha kamerových pohledů. Podobně jako u Avatara i zde čas potřebný k testovacím a finálním rederingům vylučoval použití výpočetně náročného globálního osvětlení (Global Illumination), doplněného o zpřesňující metodu jeho výpočtu, která se nazývá Final Gather. Tento typ osvětlení využívá renderovací modul Mental Ray, jenž je implementován do 3ds Maxe od jeho šesté verze jako druhý vykreslovací nástroj vedle implicitního rendereru Scanline, jehož ale Mental Ray převyšuje svými možnostmi tvorby globálního osvětlení i realisticky vyhlížejících materiálů, čemuž ovšem samozřejmě odpovídají i delší časy potřebné pro vykreslení scén.

Proto Aurelien použil pro nasvícení standartní světla typu MR area spotlight a MR area omni, která ve většině případů rozmístil do klasického tříbodového systému jako světlo hlavní, výplňové a zadní, jež zvýrazňuje obrysy postav a objektů. Dle jeho slov taktéž nezbýval čas na zkoušení různých rozšiřujících pluginů pro tvorbu takových vizuálních efektů, jako jsou exploze a dým, k tomuto účelu naprosto postačily implicitní částicové systémy, které 3ds Max obsahuje. Jak vyplývá z předchozích řádků, tak právě Autodesk 3ds Max a Adobe After Effects byly dvě aplikace, které Aurelien pro produkci tohoto filmečku použil, aniž by k tomu potřeboval množství dodatečných pluginů a skriptů. Taktéž pro vdechnutí života svému hrdinovi se tvůrce musel spolehnout na animaci pomocí ručního klíčování jím nastavených kostí (bones), neměl zde k dispozici na rozdíl od tvůrců Avatara možnost aplikovat zachycené pohyby (motion capture) na již hotový a přednastavený kosterní systém, u Maxe zvaný Biped.

Tolik tedy v krátkosti k tvorbě dvou projektů, jež se přes propastné rozdíly v prostředcích, které měly obě strany k dispozici, musely řídit stejnou základní ideou. A tou je nutnost používat takové pracovní postupy, které vám usnadňují práci a v co největší míře optimalizují a urychlují produkci filmu. Ať už jste ochotni investovat do svého díla jakoukoliv částku.

Informace o filmu Avatar byly čerpány ze serveru cg society.org, stejně jako informace o krátkém filmu Run for the Artefact.