Одна из самых сложных проблем современной 3D-анимации до сих пор заключается в такой, на первый взгляд, простой вещи, как отрисовка волос. На самом деле создание прически — это одна из наиболее сложных и трудоемких операций, которую можно себе вообразить. Анимационные и игровые студии уже достаточно давно научились использовать реальных актеров для снятия их движений и придания реалистичности действиям персонажей. Тоже касается и животного мира, когда речь идет о «звериных» анимационных фильмах, даже если персонажей делают антропоморфными (как, например, в «Зверополисе»). Но если анимация шерсти или коротких «полубокс» стрижек еще кое-как дается художникам, то с длинными женскими прическами все крайне и крайне неоднозначно. По этой причине многим студиям и проектам приходится отказываться от реализма в своих работах и использовать более простую, «мультяшную» рисовку.
Фото: Disney Research
Компания Дисней (с учетом ее имперских амбиций на рынке) с таким подходом мириться не хотела, поэтому несколько дней назад публике был представлен новый метод трекинга и управления поведением волос анимационных персонажей. При этом разработка применима как и для рынка анимационных фильмов, так и для рынка геймдева. Основное отличие новой системы от устоявшихся практик: отказ от создания сетки «локонов» и переход к динамической системе с «якорями». В своем релизе специалисты Дисней рассказывают о новой системе генерации волос, которая базируется на принципе взаимодействия с центром масс и опорных точек внутри локонов.
Особенностью данной системы называют то, что она не требует колоссального увеличения вычислительных мощностей и в целом уже сейчас применима в производстве анимационных фильмов и видеоигр.
Специалисты Дисней признают, что для разработки новой системы им потребовалось сделать «шаг назад», чтобы переосмыслить существующие анимационные практики. Так, во главе угла новой системы стало отслеживание положения волос относительно фантомного центра масс локона, а так же их взаимодействия с рядом опорных точек. При достаточном уровне детализации данная схема позволяет задать центр масс и систему опорных точек для каждого волоса отдельно, что делает поведение прически максимально реалистичным. При этом рендер будет осуществляться по алгоритму вместо ручной анимации каждого участка вручную. С полной документацией по проекту можно ознакомиться тут.
В январе 2018 года на 80.lv был опубликован материал, который достаточно доступно объясняет, как сейчас делается анимация волос персонажей компьютерных игр (что применимо и для анимационных фильмов). Для этого активно используется система «направляющих», вокруг которых выстраиваются отдельные локоны, в итоге формирующие всю прическу персонажа:
После формирования сетки локонов их накладывают на модель головы персонажа от густых к редким, чтобы сформировать полноценную прическу. В целом, данная система позволяет выстроить достаточно реалистичную модель, которая выглядит очень и очень достойно, особенно, если вспомнить, какими были волосы в играх еще 10 лет назад:
Проблема в том, что выглядит это хорошо и приятно ровно до момента начала движения. Человеческий очень многое «додумывает» за нас с вами, однако факт того, что волоски движутся не каждый самостоятельно, а целыми прядями, всегда бросается в глаза:
Анимация волос Цири, 2013 год
Цири была выбрана, как наиболее очевидный пример использования системы локонов со статичным каркасом для отрисовки волос. Если посмотреть на прически Трисс или Йеннифер, то это становится не так заметно и создается просто ощущение того, что волшебницы носят парики из комплекта причесок LEGO.
Конечно, намного больше внимания плавности и реалистичности анимации волос уделяется при создании фильмов. В пример можно привести картину той же компании Дисней под названием «Рапунцель». В этой сказке вообще все вращается вокруг волос главной героини, но по ходу просмотра зрителя не покидает ощущение того, что гигантская «грива» очередной диснеевской принцессы просто невесома, а временами живет по собственным законам физики.
Ситуация усугубилась бы еще сильнее, если бы изображение было более реалистичным и менее «мультяшным» в плане пропорций и рисовки. Тогда размер диссонанса от происходящего с волосами Рапунцель на экране превысил бы все удовольстве от просмотра даже у маленьких детей, не говоря об их родителях.
С уверенностью можно сказать, что ранние прототипы (либо полноценную разработку для внутреннего использования) Дисней обкатала еще на своем фильме «Моана». Кроме стандартных для Диснея песен и спасения мира, зрителям эта лента запомнилась еще и крайне реалистичным поведением волос главной героини:
Если понаблюдать за новой диснеевской принцессой, то можно заметить, что ее волосы, в отличие от более ранних работ студии, подчиняются не фантазии аниматора, а законам физики в привычном нам виде.
Единственным препятствием для повсеместного распространения данной системы является то, что она защищена авторским правом, а информация о разработке представлена в качестве «средства обеспечения своевременного распространения научной и технической работы на некоммерческой основе».
Автор: Crossover
