Efni.
Nýjasta kvikmynd Pixar er gerð í Skotlandi á miðöldum og er vitnisburður um getu vísindamanna og listamanna Pixar til að skapa áþreifanlegan heim.
Landslag Brave er gróskumikið, aðalpersóna Meridu, sem er krullað hár, er eins villt og hún og allar persónurnar klæðast búningum með fleiri lögum og smáatriðum en í nokkurri fyrri mynd. Uppgerð er líka stjarna myndarinnar.
Claudia Chung, sem hóf feril sinn hjá Pixar sem starfsnemi árið 2001, var eftirlitsaðili eftirlíkingar hjá Brave. Chung sótti háskólann í Kaliforníu í Berkeley og var í starfsnámi hjá Johns Hopkins Applied Physics Lab í Maryland og hóf síðan störf sem listamaður í flutningi og tæknistjóri við Finding Nemo.
Hún bætti við hlutverki eftirlíkingarlistamanns á Ratatouille og tæknistjóra The Incredibles. Fyrir Up var hún klútblýið.
„Áskorun þessarar myndar var hinn flókni og listfengi,“ segir Chung. „Fergus lét draga saman tvö lag af klút í kiltið sitt. Og Merida ... þegar við skoðuðum söguspóluna fyrir þremur árum, þá töldum við fjölda skipta sem hún skipti um búninga. Og svo sögðum við: ‘Ó, hún reif bara kjólinn sinn. Og, ó, hún reif það aftur. ’“
Fyrir frumraun Merida reimaði móðir hennar frjálslyndu stelpuna í korselett og klæddi hana í einstaklega þéttan kjól. Þegar Merida ákveður seinna að sýna bogfimikunnáttu sína rífur hún kjólinn til að gefa sér olnbogarými.
Fyrsta myndin á Pixar með persónu í búningi sem krafðist klæðauppgerð var stutta hreyfimyndin ‘Geri’s Game’ sem hlaut Óskarinn árið 1998. Til að færa búning Geris bjó Michael Kass, eldri vísindamaður Pixar, dúkalausnara. Þegar háttsettir vísindamenn Andrew Witkin og David Baraff gengu til liðs við Pixar smíðuðu þrír meðlimir rannsóknarhóps Pixar nýja eftirlíkingarvél sem þeir nefndu FizT.
„Við byrjuðum aftur frá grunni og notuðum þekkinguna sem við öll þrjú þurftum að gera eftirlíkingu,“ segir Baraff.
Hermirinn og kerfið sem þeir smíðuðu meðhöndluðu hárið og klútdýnamíkina fyrir persónurnar í Óskarstilnefndu kvikmyndinni Monsters, Inc, þar á meðal skinn úr Sully og bol frá Boo. Með nokkrum þróunaruppfærslum og einni undantekningu hefur Pixar notað FizT fyrir klút og hár á hverja kvikmynd síðan.
Undantekningin er Brave, sem notar alveg nýja hárvél, Taz, þróuð af Witkin til að takast á við langa flækju Merida af krulluðu hári. FizT mun þó keyra aftur hár og klút fyrir persónur í komandi Monsters University.
Þangað til Pixar teymið þróaði FizT notuðu klæðauppgerðarkerfi venjulega sögu til að ákvarða hvort klæðasvæði kæmust saman.
Í þessum kerfum leiddu allar villur á leiðinni oft í flæktan klút. Nýju aðferðirnar sem Pixar vísindamennirnir hugsuðu til að leysa gatnamótavandann úr skorðum leiddu af Siggraph 2003 pappír og einkaleyfi. Allir þrír vísindamennirnir fengu vísinda- og verkfræðiverðlaun árið 2006 fyrir að þróa klútakerfið.
„Kerfið finnur bókstaflega og rekur öll gatnamótin og finnur svæði yfirborðs klútsins,“ segir Baraff. „Síðan ákvarðar það að þetta svæði hafi farið í gegnum það svæði. Venjulega heldurðu klút í sundur með gormunum á milli. Kerfið skilur þó að það að ýta í sundur er ekki alltaf rétt. Stundum þarf svæði af klút að ýta öfugt. Kerfið okkar gerir rúmfræðilega greiningu á gatnamótunum; það rekur allar línurnar til að skilja hvað það þýðir. “
Að flækja klút
Hann býður upp á leið til að hugsa þetta stærðfræðilega ferli sjónrænt: „Ímyndaðu þér að þú hafir tvö stykki af flötum klút sem svífa í geimnum með tommu millibili. Kastaðu nú bolta á efsta stykki klútinn og ýttu honum niður þar til hann fer í gegnum botnklútinn. Ef þú lítur á línuna við gatnamótin sérðu að það er hringur. Það er gatnamótahringurinn. Bæði klútstykkið er með þetta samhverfa svæði inni í hringnum. Og inni í hringnum hafa allir punktar farið í gegnum annan klútinn. Klæðapunktarnir inni á svæðinu vilja laða að kumpána sína, draga sig í gegn og komast út. Utan svæðisins vill klútinn rekast í sundur. “
Reikniritið sem liðið þróaði til að rekja og greina öll gatnamótin, ákvarða svæðin og ákveða hvað á að gera er ákaflega flókin. „Þetta er langflóknasta reikniritið sem við höfum skrifað og ég er aðdáandi einfaldleika í forritun,“ segir Baraff.
„Aðeins við skelfilegar kringumstæður gerum við eitthvað svona flókið. En það er það besta sem okkur dettur í hug. Og svo framarlega sem það heldur áfram að halda, þá höldum við höndum frá þeim kóða. Ég vona að þurfa aldrei aftur að skrifa reiknirit fyrir eins flókið vandamál eins og þetta.
„Ég lýsti einfaldasta málinu. Um leið og þú gerir eftirlíkinguna fyrir alvöru endar þú með erfiðari mál. Svo, það er eitt ríki í viðbót. Ef þú ert með lítinn klút sem er ringlaður og veit ekki hvað þú átt að gera, gerir hann ekki neitt. Ef það fer niður kóðaslóðann og veit að það er ruglað mun það ekki laða að eða hrinda frá sér. Það gerir ekki neitt sem gæti gert vandamálið verra, “bætir hann við.
Að fæða skepnuna
Þrátt fyrir flækjuna er FizT eftirlíkingarvélin mun minni en hugbúnaðurinn í kringum hana og hefur breyst minna. „Þú gætir hugsað þér FizT sem kjarnaofn í lítilli byggingu,“ segir Baraff.
„En það er fóðrað með 200 milljón mílna pípu. Það sem nærir það dvergar eftirlíkinguna. “
Fyrir The Incredibles einbeitti áhöfnin sér að fyrirmyndarleiðslunni. „Fyrir skrímsli þurftum við að fá eitthvað sem virkaði,“ segir Baraff. „Það tók okkur hálft ár að búa til einn ömurlegan bol. Fyrir The Incredibles var það, ó góður minn, við höfum tonn af stöfum og meira en hundrað sinnum fleiri flíkur. Við komumst í gegnum það en hermirinn virkaði ekki eins vel og við vildum. “
Eitt vandamálið var það sem þeir kölluðu „oozing.“ Í kerfinu var tregðusviðsrafall (IFG), sem gat skoðað hreyfingu persónunnar og miðlað uppbótarkrafti. Þegar Mr Incredible flýgur af stað á miklum hraða, til dæmis, myndi kerfið á áhrifaríkan hátt tóna niður hreyfinguna og byggja klútdýnamíkina aðeins á broti af kraftinum. En þegar persónan stoppaði tók það langan tíma fyrir klútinn að koma sér fyrir á sínum stað.
„Við löguðum það handvirkt fyrir The Incredibles,“ segir Baraff. „Svo fyrir Ratatouille einbeittum við okkur að endurbótum á hermi og fengum ágætis andstæðingur-úða. Fatnaðurinn læstist á persónurnar á stýranlegri hátt. “ Andstæðingur-oozing getur gerst sjálfkrafa, eða hreyfimyndir geta keyframe hreyfingu fyrir meira fíngerð.
Að sníða föt
Módelmenn höfðu sérsniðið fötin fyrir persónurnar í Monsters, Inc úr 2D mynstri eins og þau væru að sauma föt með höndunum og héldu áfram að gera það fyrir allar síðari myndir. Reyndar, þegar eftirlíkingarlistarmaðurinn Emron Grover byrjaði sem starfsnemi í Up, skráði Pixar hann í alvöru saumakennslu.
Baraff útskýrir hvers vegna 2D mynstur voru mikilvæg: „Með 2D módelum, vegna þess að öll formin eru flöt í planinu, færðu fullkomið UV hnitakerfi. Þetta er mikilvægt vegna þess að raunverulegur klút er búinn til úr flötum bútum - allt er hægt að fletja. En þegar þú gerir líkan í þrívídd er mögulegt að þú búir til hluti eins og kúlu sem getur ekki flatt. “
„Allir vita að þetta er erfitt,“ segir Baraff. „Jafnvel þó að þú getir flatt þrívíddarmódel þarfnast það alltaf mannleg afskipti til að gera það fullkomið. Stundum verður þú að skera niður til að setja upp UV hnitin. Og ef um er að ræða klút, ef þú færð röskun, þá lítur það ekki út fyrir að vera rétt. Svo með 2D mynstrin vorum við með flat spjöld. Kerfið myndaði þéttan möskva á flugu. Og við vorum með fullkomið UV hnitakerfi á möskvanum. “
Hins vegar varð óforsvaranlegt að finna og þjálfa fólk sem skildi hvernig á að búa til 2D mynstur; kunnáttusettið var of sérhæft. Þetta vandamál kom til tals hjá Brave. „Ásteytingarsteinninn var að finna leið til að fá þetta óspillta hnitakerfi í þrívídd,“ segir Baraff.
„Þegar við áttuðum okkur á því að við höfðum ofmetið vandamálið með því að segja að við þyrftum fullkomið útfjólublátt áferðarkerfi, allt í einu varð auðveldara að gera það. Við þurftum eitthvað nálægt, en ekki alveg það sama. Nýja kerfið, sem kallast 3D Cloth eða C3D, hefur verið helsta þróun á klúthermi undanfarin ár. Við prófuðum það á Toy Story 3, vegna þess að við höfðum þann munað að prófa það en þurfa ekki að treysta á það. Við vissum að við þyrftum það fyrir hugrakkan. “
Módelmenn sem vinna að Brave þyrftu að búa til 22 búninga fyrir Merida, setja níu eða tíu hermdar flíkur á Fergus samtímis, móta þrjá kjóla fyrir Elinor, búa til full kilt fyrir þríburana, þrjá herra og syni þeirra og byggja 29 mát flíkur fyrir háskólapersónur sem myndu framleiða 94 einstaka búninga. C3D kerfið hjálpaði til við að gera það mögulegt.
Auk þess að opna búningadeildina fyrir þrívíddar líkanaframleiðendur, framleiddi C3D ávinning um alla leiðsluna. Áður en kerfið myndaði möskvann á flugunni myndaði það nýtt möskva í hvert skipti sem lögunin breyttist.
Svo þegar flík búin til með 2D mynstri breyttist skyggingin líka.
„Fólk reyndi að skyggja eins seint og mögulegt var vegna þess að það óttaðist að flíkin myndi breytast,“ segir Baraff. „C3D leyfði okkur að brjóta þá keðju. Það er auðveldara að gera skyggingar þegar hlutirnir ganga. Módelarar búa til minnstu upplausnarmöskvana sem þeir geta og við uppfærum sjálfkrafa til eftirlíkingar. Skyggingin skyggir á þessi fallegu möskva með lága upplausn og gagnaflutningur þeirra á möskvana með hærri upplausn sem getur beygst, aflagast og hrukkað.
Módelarar sem nota C3D búa til flíkur með fjórhyrningum og nota kantlykkjur til að segja tessellator hvar saumar, pílukast og safnast saman. "Kerfið tessellates líkanið í þríhyrningslaga möskva, og það er það sem við líkjum eftir," segir Grover. „Fyrirsæturnar byggja fötin á líkama persónanna, sem þýðir að þeir geta sniðið réttan passa. Þegar þeir hafa tessellað fyrirmyndina hlaupa eftirlíkingarlistarmenn FizT til að slaka á klútnum og sjá hvernig hann lítur út.
„Í upphafi sniðum við Merida-kjólinn báðar leiðirnar til að sjá hverjir voru fljótari og hverjir litu best út,“ segir Grover. „Eftir fyrstu sendingu á Merida komumst við að því að þrívíddin hélst ef við gerðum það rétt og það var aðeins hraðskreiðara.“ Og að mestu leyti hélt Brave áhöfnin við 3D módelin, þó að í nokkrum tilvikum hafi uppgerðarmennirnir hugsað tvinn 2D / 3D nálgun.
„Það er fyndið,“ segir Baraff. „Fyrir„ Geri‘s Game “, sem var með fyrstu klæðauppgerðina hjá Pixar, áður en Andy Witkin og ég komum þangað, gerðu þeir Geris jakka í 3D. Andy og ég sögðum að það væri betri leið; það var eitthvað lykill í 2D sem gaf okkur sérstakt útlit á klút. Allir sögðu: ‘Hvað? Þú ætlar að móta föt í 2D? ’En 2007-08, þegar við vissum að Brave væri á næsta leiti og að búningarnir yrðu flóknir, breyttum við því hvernig við byggðum klæðafatnað okkar. Og, fólk sagði: ‘Hvað? Þú ert að fara að gera fyrirmynd í þrívídd? ’Fáir mundu að við höfðum gert þetta í þrívídd fyrir mörgum árum.“
Farðu á opinberu Brave síðuna
