Vsebina
Najnovejši Pixarjev celovečerni film, postavljen na srednjeveški Škotski, priča o sposobnosti Pixarjevih znanstvenikov in umetnikov, da ustvarijo otipljiv svet.
Braveova pokrajina je bujna, vodilni lik Meridine dolge krpe skodranih las je tako divja kot ona, vsi liki pa nosijo kostume z več plastmi in detajli kot v katerem koli prejšnjem filmu. Tudi simulacija je zvezda filma.
Claudia Chung, ki je svojo kariero v Pixarju začela kot pripravnica leta 2001, je bila nadzornica simulacije v podjetju Brave. Chung se je udeležil kalifornijske univerze v Berkeleyju in stažiral v laboratoriju Johns Hopkins Applied Physics Lab v Marylandu, nato pa začel delati kot umetnik upodabljanja in tehnični direktor pri iskanju Nema.
Dodala je vlogo simulacijskega umetnika Ratatouilleu in tehničnega direktorja filma The Incredibles. Za Up je bila vodja blaga.
"Izziv tega filma je bil čista zapletenost in umetnost," pravi Chung. »Fergus je imel v kiltu ogrnjenih osem slojev blaga. In Merida ... ko smo pred tremi leti pogledali kolut zgodbe, smo prešteli, kolikokrat je spremenila kostume. In potem smo rekli: ‘Oh, pravkar si je strgala obleko. In, oh, spet ga je raztrgala. '"
Za Meridin prvenec je njena mama svobodomiselno dekle zavezala v steznik in jo oblekla v izjemno oprijeto obleko. Ko se Merida kasneje odloči pokazati svoje lokostrelske sposobnosti, raztrga obleko, da si da nekaj prostora za komolce.
Prvi film pri Pixarju z likom, oblečenim v kostum, ki je zahteval simulacijo tkanine, je bila kratka animacija "Geri's Game", ki je leta 1998 prejela oskarja. Za premikanje Gerijevega kostuma je Pixarjev starejši znanstvenik Michael Kass ustvaril reševalec blaga. Ko sta se višja znanstvenika Andrew Witkin in David Baraff pridružila Pixarju, so trije člani Pixarjeve raziskovalne skupine zgradili nov simulacijski stroj, ki so ga poimenovali FizT.
"Začeli smo od začetka, pri čemer smo uporabili znanje, ki smo ga morali opraviti vsi trije," pravi Baraff.
Simulator in sistem, ki so ga zgradili, sta obravnavala dinamiko las in krpe za like v za oskarja nominiranega filma Monsters, Inc, vključno s Sullyjevim krznom in Boojevo majico. Z nekaj evolucijskimi posodobitvami in eno izjemo je Pixar od takrat uporabljal FizT za krpo in lase pri vseh filmih.
Izjema je Brave, ki uporablja popolnoma nov lasni motor Taz, ki ga je Witkin razvil za ravnanje z Meridinim dolgim zapletom kodrastih las. Vendar bo FizT spet vozil sims za lase in krpo za like na prihajajoči univerzi Monsters.
Dokler ekipa Pixarja ni razvila FizT, so simulacijski sistemi tkanin običajno uporabljali zgodovino, da bi ugotovili, ali so regije tkanin medsebojno povezane.
V teh sistemih so vse napake na poti pogosto povzročile zapleteno krpo. Nove metode, ki so jih Pixarjevi znanstveniki razvili, da bi razpletli križišče, so privedle do dokumenta Siggraph 2003 in patenta. Vsi trije znanstveniki so leta 2006 prejeli nagrado za znanost in inženirstvo za razvoj sistema platna.
"Sistem dobesedno najde in izsledi vsa križišča in najde območja površine blaga," pravi Baraff. “Nato ugotovi, da je ta regija šla skozi to regijo. Običajno krpo držite narazen z vzmetmi med njimi. Sistem pa razume, da ločevanje ni vedno pravilno. Včasih je treba območje tkanine potisniti vzvratno. Naš sistem opravi geometrijsko analizo presečišča; sledi vsem vrsticam, da razume, kaj to pomeni. "
Razmrševanje krpe
Ponuja način vizualnega razmišljanja o tem matematičnem postopku: »Predstavljajte si, da imate dva kosa ravne tkanine, ki plavata v vesolju na centimeter narazen. Zdaj vrzite žogo na zgornji kos blaga in jo potisnite navzdol, dokler ne gre skozi spodnji del blaga. Če pogledate črto tega križišča, boste videli, da gre za krog. To je krog presečišča. Oba kosa blaga imata to simetrično območje znotraj kroga. In znotraj kroga so vse točke šle skozi drugo krpo. Točke iz blaga v regiji želijo pritegniti svoje prijatelje, se umakniti in izstopiti. Zunaj regije se platno želi potisniti narazen. "
Algoritem, ki ga je ekipa razvila za sledenje in analizo vseh križišč, določitev regij in odločitev, kaj storiti, je izjemno zapleten. "To je daleč eden najbolj zapletenih algoritmov, kar smo jih kdajkoli napisali, in jaz sem ljubitelj preprostosti pri programiranju," pravi Baraff.
»Le v hudih okoliščinah naredimo nekaj tako zapletenega. Ampak to je najboljše, kar si lahko omislimo. In dokler deluje, držimo roke stran od tega dela kode. Upam, da mi ne bo treba nikoli več napisati algoritma za tako geometrično zapleten problem, kot je ta.
»Opisal sem najpreprostejši primer. Takoj, ko naredite simulacijo zares, na koncu pridete do težjih primerov. Torej, obstaja še ena država. Če imate majhen kos blaga, ki je zmeden in ne ve, kaj storiti, ne bo naredil ničesar. Če gre po poti kode in ve, da je zmedena, ne bo pritegnila ali odganjala. Ne naredi ničesar, kar bi lahko poslabšalo težavo, «dodaja.
Hranjenje zveri
Kljub zapletenosti je simulacijski sistem FizT veliko manjši od programske opreme, ki ga obdaja, in se je manj spremenil. "FizT si lahko predstavljate kot jedrski reaktor v majhni zgradbi," pravi Baraff.
»A napaja ga 200 milijonov kilometrov cevi. Stvari, s katerimi se hranijo, prikrajšajo simulacijo. "
Posadka se je za The Incredibles osredotočila na modelarski cevovod. "Za pošasti smo morali dobiti nekaj, kar je delovalo," pravi Baraff. »Šest mesecev je trajalo, da smo ustvarili eno zanič majico. Za The Incredibles je bilo, o moj bog, veliko ton in več kot stokrat večje število oblačil. Preboleli smo, vendar simulator ni deloval tako dobro, kot smo želeli. "
Ena težava je bila v tem, kar so imenovali "izcedek". Sistem je imel generator vztrajnega polja (IFG), ki je lahko pregledal gibanje lika in dal kompenzacijsko silo. Ko denimo g. Incredible odleti z veliko hitrostjo, sistem učinkovito ublaži gibanje in dinamiko platna opira le na del sil. Ko pa se je lik ustavil, je trajalo predolgo, da se je krpa ustalila na svojem mestu.
"Ročno smo ga popravili za The Incredibles," pravi Baraff. “Nato smo se pri Ratatouilleu osredotočili na izboljšave simulatorja in dobili lepo preprečevanje iztekanja. Oblačila so se zaklenila na like na bolj nadzorovan način. " Zaščita pred odtekanjem se lahko zgodi samodejno ali pa animatorji lahko gibanje prikažejo bolj natančno.
Krojenje oblačil
Modelarji so oblačila za junake v Monsters, Inc prilagodili po 2D vzorcih, kot da oblačila šivajo ročno, in to nadaljevali za vse nadaljnje filme. Ko je umetnik simulacije Emron Grover začel kot pripravnik na Upu, ga je Pixar vpisal v resnični tečaj šivanja.
Baraff pojasnjuje, zakaj so bili 2D vzorci pomembni: »Pri 2D modelih dobimo popoln UV koordinatni sistem, ker so v ravnini vse oblike ravne. To je pomembno, ker je prava tkanina narejena iz ravnih kosov - vse je mogoče sploščiti. Ko pa modelirate v 3D, je mogoče, da boste naredili stvari, kot je krogla, ki se ne more poravnati. "
"Vsi vedo, da je to težko," pravi Baraff. »Tudi če lahko 3D model poravnate, skoraj vedno zahteva človekovo posredovanje, da bo popoln. Včasih morate narediti reze, da položite UV koordinate. In v primeru blaga, če pride do izkrivljanja, ni videti prav. Tako smo z 2D vzorci imeli ravne plošče. Sistem je sproti ustvaril gosto mrežo. In na mrežici smo imeli popoln UV koordinatni sistem. "
Vendar pa je iskanje in usposabljanje ljudi, ki so razumeli, kako ustvariti 2D vzorce, postalo nevzdržno; nabor spretnosti je bil preveč specializiran. Ta težava se je pojavila pri Braveu. "Kamen spotike je bil, kako najti ta neokrnjeni koordinatni sistem v 3D," pravi Baraff.
»Ko smo ugotovili, da smo težavo precenili, češ da potrebujemo popoln sistem UV teksture, je bilo naenkrat lažje narediti. Potrebovali smo nekaj blizu, vendar ne povsem enako. Novi sistem, imenovan 3D Cloth ali C3D, je bil glavni razvoj simulacije krp v zadnjih nekaj letih. Preizkusili smo ga na Toy Story 3, saj smo imeli razkošje, da ga preizkusimo, vendar se nanj ni bilo treba zanašati. Vedeli smo, da ga bomo potrebovali za pogumne. "
Modelarji, ki delajo na Brave, bi morali ustvariti 22 kostumov za Merido, hkrati na Fergus obleči devet ali deset simuliranih oblačil, oblikovati tri obleke za Elinor, ustvariti popolne kilte za trojčke, tri gospodje in njihove sinove ter zgraditi 29 modularnih oblačila za terciarne like, ki bi ustvarila 94 unikatnih kostumov. To je omogočil sistem C3D.
Poleg odprtja oddelka za kostume 3D-modelarjem je C3D prinesel tudi prednosti v celotnem cevovodu. Prej, ker je sistem mrežo generiral sproti, je vsakič, ko se je oblika spremenila, ustvaril novo mrežo.
Torej, ko se je spremenilo oblačilo, ustvarjeno z 2D vzorci, se je moralo spremeniti tudi senčenje.
"Ljudje so poskušali senčiti čim pozneje, ker so se bali, da bi se oblačilo spremenilo," pravi Baraff. »C3D nam je omogočil, da prekinemo to verigo. Lažje spreminjate senčenje, ko stvari gredo naprej. Modelarji ustvarijo mrežo z najnižjo ločljivostjo, mi pa samodejno nadgradimo za simulacijo. Senčniki zasenčijo to lepo mrežo z nizko ločljivostjo in njihovi podatki se prenesejo v mrežo z večjo ločljivostjo, ki se lahko upogne, deformira in naguba. "
Modelarji, ki uporabljajo C3D, ustvarjajo oblačila s štirikotniki, z robnimi zankami, da teselatorju sporočijo, kje so šivi, pikado in zbiranja. "Sistem model tesselira v trikotno mrežo in to simuliramo," pravi Grover. »Modelarji oblačila gradijo na telesih likov, kar pomeni, da si lahko prilagodijo primerno prileganje. Ko preizkusijo model, umetniki simulacij zaženejo FizT, da sprostijo krpo in vidijo, kako izgleda.
"Na začetku smo Meridino obleko prikrojili v obe smeri, da ugotovimo, katera je hitrejša in katera je bila videti najbolje," pravi Grover. "Po prvi podaji na Merido smo ugotovili, da je 3D zdržal, če smo to storili pravilno, in je bil nekoliko hitrejši." In večinoma je ekipa Brave ostala pri 3D modelih, čeprav so v nekaj primerih umetniki simulacij zasnovali hibridni 2D / 3D pristop.
"Smešno je," pravi Baraff. "Za" Geri's Game ", ki je imela prvo simulacijo krpe v Pixarju, preden sva z Andyjem Witkinom prišla tja, sta Gerijevo jakno oblikovala v 3D. Z Andyjem sva rekla, da obstaja boljši način; v 2D je bilo nekaj ključnega, kar nam je dalo poseben videz blaga. Vsi so rekli: 'Kaj? Oblikovali boste oblačila v 2D? ’Toda v letih 2007–2008, ko smo vedeli, da je Brave na obzorju in da bodo kostumi zapleteni, smo spremenili način izdelave oblačil iz blaga. In ljudje so rekli: "Kaj? Boste modelirali v 3D? «Le malo ljudi se je spomnilo, da smo to počeli v 3D pred mnogimi leti.«
Obiščite uradno spletno stran Brave
