Эволюция технологий создания На’ви во франшизе «Аватар»

Данная работа посвящена эволюции технологий создания на’ви во франшизе «Аватар». В исследовании рассматриваются фильмы «Аватар» (2009) и «Аватар: Путь воды» (2022), между которыми прошло тринадцать лет развития цифровых визуальных эффектов.

На’ви сочетают в себе: актерскую игру, facial animation, сложный рендеринг и многое другое. При этом оба фильма решают схожую задачу: создать убедительного персонажа, который воспринимается как живой участник съемки, несмотря на полностью цифровую природу изображения.

Работа сосредоточена не на всех визуальных эффектах франшизы, а именно на эволюции технологий при работе над главными. Такой подход позволяет проследить, как за время между двумя фильмами изменились инструменты Weta Digital и Weta FX, и как эти изменения повлияли на изображение на’ви.

1. Сохранить актёрскую игру в цифровом персонаже

Главная задача команды Джеймса Кэмерона заключалась не просто в создании реалистичных CGI-персонажей, а в переносе мимики, эмоций, движений и пластики на цифровых На’ви.

По словам создателей, На’ви должны были выглядеть как полностью компьютерные персонажи, но при этом сохранять индивидуальность конкретного актёра.

2. Создать эмоционально убедительных персонажей

Главной задачей команды Weta Digital было создание полностью цифровых персонажей, которые сохраняли бы особенности актёрской игры и воспринимались зрителем как живые. В книге The Making of Avatar подчёркивается, что Кэмерон стремился не к стилизованной анимации, а к цифровому существу с полноценной драматической игрой.

До «Аватара» motion capture в основном фиксировал движения тела, однако для На’ви этого оказалось недостаточно. Основная проблема заключалась в лицевой анимации. Команда должна была передать мельчайшие сокращения мышц лица, движения губ, глаз и щёк, сохранив индивидуальную мимику конкретного актёра.

3. Объединить живую режиссуру и компьютерную графику

Кэмерон хотел снимать цифровой мир так же, как обычный фильм: работать с актёрами в реальном времени, выбирать ракурсы и двигать камеру непосредственно во время съёмки.

Это привело к созданию системы виртуального производства (Virtual Production).

Одним из главных достижений создателей «Аватара» стало внедрение технологий, которые позволили максимально точно перенести игру актёров в цифровую среду. Особую роль сыграла система Facial Capture. На головы актёров крепились специальные шлемы с миниатюрными камерами, постоянно фиксировавшими движения, с помощью точек на лице. Благодаря этому, персонажи могли воспроизводить не только основные эмоции, но и едва заметные изменения мимики, передавать посыл актёров, их чувства, что сделало На’ви более живыми и убедительными для зрителя.

Важным отличием «Аватара» от предыдущих CGI-персонажей стала система performance capture. Она объединяла:

1. захват движения тела;
2. facial capture;
3. запись голоса;
4. синхронизацию всех данных в единую
5. анимационную систему.

Ричард Бэйнем отмечал, что аниматоры больше не создавали игру персонажа «с нуля». Основой становилась уже существующая актёрская игра, которую затем адаптировали под анатомию На’ви.

При этом Weta не использовала данные motion capture напрямую. Захваченные движения служили основой для дальнейшей анимационной доработки. Это особенно касалось рук, плеч и пластики движений, поскольку пропорции На’ви значительно отличались от человеческих.

Не менее важной инновацией стала технология Virtual Camera. Она позволила Джеймсу Кэмерону работать с компьютерным миром практически так же, как с реальной съёмочной площадкой. Во время записи сцен режиссёр видел на экране уже не актёров в костюмах захвата движения, а готовых персонажей в виртуальном окружении. Это дало возможность выстраивать кадры, выбирать ракурсы и управлять камерой в реальном времени, сохраняя привычный процесс кинопроизводства даже в полностью цифровой среде.

Отдельной задачей стала работа с глазами. В книге «The making of Avatar» несколько раз подчёркивается, что именно глаза чаще всего выдают цифрового персонажа. Поэтому Weta Digital уделяла огромное внимание отражениям света, движению зрачков и влажности поверхности глаза. Даже небольшая ошибка делала персонажа «неживым». Команда пыталась избавиться от эффекта зловещей долины, когда персонаж выглядит почти человеком, но всё равно вызывает ощущение искусственности.

Сложной оказалась и работа с кожей На’ви. Она не должна была выглядеть как обычная текстура, нанесённая поверх модели. Художники создавали многослойную систему шейдеров, чтобы кожа реагировала на свет почти как настоящая: просвечивала в ярких сценах, меняла оттенки в тени, сохраняла объём и ощущение живого материала. Особенно это было важно в крупных планах, где зритель видел мельчайшие детали лица.

Кроме того, создатели уделяли большое внимание движению волос, хвостов и элементов костюма. В обычной анимации такие детали часто прорабатывались отдельно или упрощались, но в «Аватаре» они становились частью общей физики персонажа. Волосы реагировали на движение тела, хвост помогал удерживать баланс, а украшения и ткань должны были двигаться естественно вместе с персонажем. Из-за этого сцены требовали огромного количества вычислений даже по меркам своего времени.

В книге объясняется, что проблема была не только в самих волосах, а в том, как они взаимодействуют с движением тела На’ви. Обычная анимация волос для «Аватара» не подходила, потому что персонажи постоянно двигались очень активно: бегали, прыгали, ездили верхом, летали на банши. Если волосы двигались слишком плавно или с задержкой, CGI сразу начинал выглядеть искусственно.

Особенно сложной была главная коса На’ви, через которую они соединялись с существами Пандоры. Она должна была выглядеть как часть живого тела, а не как отдельный объект. Из-за этого аниматоры отдельно настраивали её гибкость и поведение в движении.

Несмотря на высокий уровень реализма, технологии первого фильма имели ограничения. Facial capture фиксировал только основные группы движений лица, поэтому часть микроэмоций аниматоры дорабатывали вручную.

Кроме того, система performance capture работала преимущественно в сухом павильоне. Все взаимодействия с водой, мокрыми поверхностями и сложными симуляциями создавались уже отдельно на этапе CGI.

Также рендеринг требовал огромных вычислительных мощностей. В книге отмечается, что обработка отдельных кадров занимала много часов даже на вычислительных фермах Weta Digital.

К моменту производства второго фильма студия Weta Digital была переименована в Weta FX, а её инструменты значительно обновились. Основная задача осталась прежней — сохранить актёрскую игру внутри цифрового персонажа, однако теперь На’ви должны были убедительно существовать в гораздо более сложной среде: воде.

Главным технологическим изменением стало усложнение всей системы performance capture.

Наиболее сложной задачей фильма стала разработка системы захвата движения под водой. Ранее motion capture практически не использовался в полноценных подводных сценах, поскольку инфракрасные камеры плохо работают через толщу воды и теряют маркеры.

Для фильма была создана новая система съёмки:

— над водой использовались инфракрасные камеры; — под водой снимали специальные ультрафиолетовые камеры; — данные объединялись в единую систему и выводились на экран Кэмерона

Ричард Бэйнем отмечал, что особенно сложными были сцены на границе воды и воздуха, поскольку актёры постоянно пересекали две разные среды.

Из-за бликов и отражений обычная система motion capture давала ошибки, поэтому Weta FX пришлось создавать новый pipeline обработки данных.

Сначала съёмочная группа пыталась решить проблему с помощью чёрных шариков, покрывавших поверхность бассейна. Подобный метод использовался в другом фильме Кемерона — «Бездне» 1989 года. Они должны были уменьшить количество отражений, однако быстро выяснилось, что такой метод мешает работе камер: чёрный материал поглощал слишком много света, из-за чего система хуже фиксировала движения актёров.

Тогда команда заменила их белыми пластиковыми шариками. Они рассеивали свет иначе и значительно снижали количество бликов, при этом не мешая камерам захвата движения. Именно это решение позволило стабилизировать работу системы motion capture в подводных сценах.

Для «Аватара: Путь воды» студия Weta FX полностью переработала систему лицевой анимации На’ви. Если в первом фильме использовалась классическая FACS-система, основанная на наборе готовых выражений лица, то во втором фильме студия перешла к новой технологии под названием APFS (Anatomically Plausible Facial System).

По словам ведущего VFX-супервайзера Джо Леттери, старая система постепенно начала создавать слишком много ограничений. FACS хорошо работал для отдельных эмоций, но хуже справлялся с живой речью и сложными переходами между выражениями лица. Чтобы добиться естественной анимации, художникам приходилось создавать сотни дополнительных facial shapes. Иногда их количество доходило почти до тысячи для одного персонажа. Из-за этого анимация могла выглядеть слишком «резиновой», особенно во время диалогов.

Главное отличие новой системы заключалось в том, что аниматоры получили контроль не над отдельными эмоциями, а над самим поведением лица. Теперь компьютер рассчитывал, как разные участки лица связаны друг с другом во время речи и мимики.

Также во втором фильме появился инструмент Deep Shape. Благодаря стереокамерам на шлемах актёров система создавала объёмную реконструкцию лица прямо во время performance capture. Аниматоры могли рассматривать цифровую мимику практически с любого ракурса, без искажений обычной камеры facial capture. Это особенно помогало при работе с губами, глазами и сложной артикуляцией.

Новая система оказалась важна не только для обычных На’ви, но и для омоложения персонажей. Например, мимика Сигурни Уивер переносилась на молодую Кири, а игра Стивена Лэнга — на более молодую версию Куоритча. Благодаря APFS Weta FX смогла сохранить узнаваемую актёрскую игру даже при сильном изменении возраста и анатомии персонажа.

Сравнение технологий создания На’ви в фильмах «Аватар» и «Аватар: Путь воды» показывает, что основная эволюция произошла не в концепции персонажей, а в точности передачи человеческой игры через цифровое изображение.

В первом фильме Weta Digital создала базовую систему performance capture, объединив motion capture, facial capture и виртуальное производство. Главной задачей стало сохранение актёрской мимики внутри полностью цифрового персонажа. Для этого студия разработала новую систему лицевого захвата, сложный шейдинг кожи и инструменты виртуальной камеры.

Во втором фильме Weta FX не изменила сам принцип создания На’ви, а значительно усложнила уже существующие технологии. Facial capture стал фиксировать микродвижения лица с большей точностью, а системы шейдинга и симуляции позволили персонажам убедительно взаимодействовать с водой.

Главным изменением стала интеграция воды непосредственно в pipeline создания персонажей. Если в фильме 2009 года На’ви существовали преимущественно в сухой цифровой среде, то в «Пути воды» симуляция жидкости стала частью самого персонажа: кожи, глаз, волос и движений.

Таким образом, эволюция технологий На’ви между двумя фильмами заключается не в смене подхода, а в постепенном устранении ограничений первой системы performance capture и повышении реалистичности цифрового актёрского исполнения.