Технические решения при создании меха в «Кинг-Конге»

Создание меха в «Кинг-Конге»
 
Разработка гибкой системы меха и волос для Кинг-Конга представляла собой одну из важнейших проблем для создателей эффектов на Weta Digital. Поскольку облик Кинг-Конга изменялся в течение фильма, его мех должен был отражать это. Иногда он был чистым и ухоженным, а иногда - в грязи и листьях, сухой или насквозь промокший. Система создания волос должна была быть разработана так, чтобы учитывать эти изменения.
 sites/default/files/kongBanner.jpg
Мех Кинг-Конга требовал сложных технических решений.
 
Кинг-Конг не был единственным цифровым персонажем, который нуждался в гибкой системе волос. Все цифровые дублеры использовали ту же самую систему меха. Она применялась для Энн, моряков на корабле и для некоторых прохожих в Нью-Йорке. Даже шубы цифровых дублеров были сгенерированы системой меха Конга.
 
Системы волос применяются во многих фильмах и уже давно. Однако здесь мы рассмотрим, как Weta Digital реализовал ее нестандартным способом специально для фильма Кинг-Конг.
 sites/default/files/groom_tn.jpg
 
 
 
Генерация Меха
 
Система волос осуществлена как процедурное дополнение (DSO) к программе для RenderMan, разработанной Мартином Престоном. Система представляет собой отдельные участки, разбросанные по поверхности, из которых генерируются прямые волосы, а для их анимации используются деформеры (deformers).
 
Деформеры - это инструментальные средства для создания управляемых изменений. От простых, как создания шума или волн, до более сложных, сгибающих и групповых деформаций. Сгибающие деформации позволяют направлять волосы вдоль поверхности, а групповые являются кривой с произвольным числом регулируемых искажений вдоль волоса, который затрагивает соседние в пределах определенной области. На одном цифровом персонаже может быть несколько сочетаний объединенных деформеров, определяющих характеристики волос на отдельных частях тела. У Кинг-Конга, например, были различные группы деформеров для его рук, головы, груди и т.д.
 
Для управления мехом аниматоры должны управлять большим количеством атрибутов, используя карты текстур и переменные значения, такие как длина волос, плешивость, плотность, и другие параметры управления деформерами.
 
Используя группы деформеров, аниматоры могли быстро создавать и изменять вид меха Кинг-Конга, не изменяя его самого. Например, чтобы создать нужный изгиб волос, изменялся только параметр необходимого деформера. Это было важно, поскольку вид Кинг-Конга был выдуманный художниками и мог быть быстро и наглядно проверен.
 
В конечном результате DSO генерировал приблизительно от 3 до 3,5 миллионов волос для Кинг-Конга, хотя это значение могло сильно изменяться в зависимости от сцены.
 
Освещение Меха
 
Weta использовал метод освещения для волос, представленный на выставке "Siggraph 2002" Стивеном Мершнером (Stephen Marschner ). По этому методу была доработана специально для волос программа построения теней RenderMan, чтобы реалистично визуализировать и грубые темные волосы Кинг-Конга, и светлые ухоженные волосы Энн. Сначала эта программа использовалась для рекламы шампуней, и впоследствии была доработана для Кинг-Конга. Проблема была в том, чтобы доделать программу под грязный мех дикого животного.
 
Модель Маршнера
 
Статья Маршнера о визуализации человеческих волос базируется на точных измерениях рассеянного света от каждого волоска. Главный вывод статьи - то, что рассеивание волос представляется тремя основными факторами:
- первичная подсветка, которая является зеркальным отражением от поверхности группы волос;
- вторичная подсветка, отражение света проникающего в волосы;
- третья – свет, проникающий через волосы и отраженный от объекта.
 

sites/default/files/scattering2.jpg

 Для достижения реалистичного результата поделили каждое волокно волоса на прозрачные усеченные конусы с поглощающей свет внутренней областью. Поскольку волокно имеет круглую форму, то от расположения волос зависят свойства отраженного света. Расположение волоса создает разные световые эффекты в зависимости от осевого вращения. Это выражается в виде вспышки, каустики и вторичной подсветки.
 
Модель также в зависимости от первичной и вторичной подсветки делится на цвета. От первичной берется цвет освещения, а от вторичной цвет волос.
Реалистическая передача света через волосы
 sites/default/files/movie_tn.jpg
построения теней: три типа основных фактов
 
 
Специфические детали меха
 
В визуализации Кинг-Конга поглощение и отражение света рассчитывалось дважды. В одном случае программа построения теней рассчитывала заднюю подсветку – свет, отраженный от самой модели Конга. Во втором - свет от меха.
 
Если локон светлого волоса освещен сзади, он имеет свойство светиться. Темные волосы не наследуют эту черту, поглощая большую часть света. Как написано выше, есть также эффект каустики света, который может создавать отражение ярче, чем источник света.
 
Пропуская или поглощая свет через объем волос, создавалась маска цвета и прозрачности. RenderMan накапливал непрозрачность и цвет от полупрозрачных объектов и создавал глубокие тени.
 
Затем Weta нужно было получить грубые волосы, чтобы придать меху вид дикого животного. Чтобы это сделать, сначала добавили диффузию к волосам Конга для эффекта пыли. Затем изменили в произвольном порядке углы усеченных конусов на волосках, чтобы волосы выглядели ломкими и неопрятными. В конце добавили эффект тонкой масленой пленки и блеск для придания влажности.
 sites/default/files/occlusion_bind_tn.jpg
Использование Weta карты преграды было единственными средствами создать этот эффект на практике
 
Occlusion и тени
 
Для создания тени меха на Кинг-Конге Weta использовала комбинацию глубоких теневых карт и карт преграды. Как упомянуто, глубокие тени создавались при прохождении света через объем меха. Они состояли из тени от основного света и карты поглощения цвета между волос. В картах преграды сохранялись области затемнения между волосками и основанием (кожей).

 Сначала сохранялись данные о позе Кинг-Конга и виде его меха. Затем карту преграды рассчитывали для каждой точки на мехе. Эту карту использовала программа построения теней. В це