Применение 3D-моделирования в кино и видео-индустрии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение 3d-моделирования в кино и видео-индустрии

Кизилов Евгений Евгеньевич ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» студент института строительства, архитектуры и искусства

Аннотация

Статья посвящена обзору методов и способов применения компьютерного 3D-моделирования в кинопроизводстве. Компьютерная графика, применение спецэффектов в видео-индустрии является популярным и активно развивающимся направлением. Эволюция компьютерных технологий приводит к появлению новых возможностей. Наиболее ярким воплощением компьютерной графики является кинематограф. Фантастические образы на экране, картины, невозможные в реальной жизни: динозавры, супергерои, разрушенные города, космические баталии являются неотъемлемой частью современной видео-индустрии. В статье мы обсудим особенности создания спецэффектов, технические сложности процесса моделирования 3D-объектов.

Ключевые слова: анимация, кино, киноиндустрия, композитинг, компьютерная графика, моделирование, риггинг, текстурирование

Развиваясь, человечество всегда стремилось к совершенствованию способов воплощения в жизнь своего восприятия окружающего мира. Долгий путь развития компьютерной техники и программного обеспечения привел к появлению 3D-моделирования. Мощные программы компьютерной графики реализуют воплощение идеи в готовый, видимый результат, позволяют создавать объемные модели любого объекта с фотографической точностью. Сейчас, чтобы оценить достоинства и недостатки программы, нужно лишь создать в ней объемную модель реального объекта. Компьютерное моделирование широко распространено в различных сферах деятельности людей и зарабатывает огромную популярность. В киноиндустрии без 3D-моделирования уже сложно обойтись. Специалистов по 3D-моделированию не хватает и, именно поэтому, они всегда востребованы, а в дальнейшем спрос на них будет расти [1,11].

Фильмы без спецэффектов просуществовали сравнительно недолгое время. Человечество, открывшее для себя новый мир, быстро стало думать о том, как изобразить на пленке то, что раньше возможно было только лишь в их воображении. Сейчас ни один современный фильм не может обойтись без трехмерной графики.

3D-графика - это создание объемной модели при поддержке особых компьютерных программ. На базе чертежей, рисунков, тщательно подобранных описаний либо любых иных графических или текстовых данных 3D-моделлер создает объемное изображение объекта. В специально разработанной компьютерной программе, например: WINGS 3D, DAZ STUDIO и др. модель можно рассмотреть с разных сторон, интегрировать в абсолютно любую плоскость и в любое окружение [9,10,12]. Такая модель отличается фотографической точностью и помогает лучше представить, как будет выглядеть объект, воссозданный в жизни, привнести определенные коррективы.

Воплощение компьютерной графики в фильмах - огромнейший труд, над которым работают десятки и сотни специалистов. От сценаристов и режиссеров до целого «войска» художников: они моделируют объекты, текстурируют изображение, анимируют, занимаются риггингом и визуализацией героев и виртуального мира.

Основные этапы создания и визуализации 3D моделей в киноиндустрии.

1) Моделирование - создание трехмерных объектов и моделей.

2) Текстурирование - наложение текстур и материалов на трехмерные модели.

3) Риггинг (от англ. Rig - установка, оснащать) - изготовление виртуального «скелета», системы «кости» - «суставы» для последующей анимации персонажа.

4) Анимация - «оживление», имитация движений трехмерных персонажей.

5) Рендеринг (3D - визуализация) - визуализация созданной графики и запись.

6) Композитинг - объединение каждого отдельного элемента в финальную сцену. Например, внедрение 3D-сцен в отснятый видеоматериал, коррекция цветов и добавление эффектов. [2]

Способов моделирования огромное количество, и описать все в одной статье невозможно. Я затрону только самые используемые методы. В моделях для кинематографа в основном используют кривые поверхности (NURBS-моделирование) и полигоны (полигональное моделирование). Отличие полигонального моделирования только в том, что их проще всего визуализировать.

NURBS-моделирование - математическая форма, используемая в 3D-моделировании для генерирования и изображения кривых и поверхностей.

Полигон -- многоугольник, являющийся минимальной поверхностью для визуализации в трёхмерном моделировании.

Чем выше количество полигонов имеет объект, тем выше детализация, качество и разрешение. На основе этого подразделяют высокополигональные (highpoly) и низкополигональные (lowpoly) модели. В производстве фильмов чаще всего используют высокополигональные модели, рендеринг которых, проводят по несколько недель, а то и месяцев.

Текстурирование - это не только подбор цветов и материалов для объемной модели, это огромная область деятельности, которой в кинематографе занимается художник по текстурам. Перед тем как передать работу художнику, моделлер делает текстурную развертку (UV-развертка) - двумерное изображение, которое содержит поверхность объемной модели. UV-развертки необходимы для того, чтобы текстура идеально ровно расположилась на модели без каких-либо ошибок.

Затем обрисовываются текстуры, которые присоединяются к модели. Создается целый комплект текстур: цвет, карта рельефа (displacement - создает реальный рельеф), карта нормалей (normalmap - создает видимость рельефа), карта бликов (specular), карта неровностей (bump), карта прозрачности (alpha) и многие другие. Таким образом, появляется полностью готовый визуальный образ локации или персонажа: от внешнего вида и волос до морщинок и эмоций; от рельефной местности до отдельных травинок и листьев.

В 3D моделировании риггинг - это процесс разработки и процедура подготовки персонажа к анимации, включающий в себя создание и установку внутри трёхмерной модели виртуального «скелета» - набора «костей» или «суставов», процесс установления систематической взаимосвязи между ними и значений всевозможных модификаций и видоизменений для каждой из этих костей.

Скелетная анимация, для которой и используется риггинг, удобна прежде всего тем, что позволяет управлять огромным количеством составных частей анимируемой фигуры (конечности, глаза, мышцы лица, губы и т.д.) с помощью сравнительно небольшого количества регулирующих частей - тех самых костей и их контролируемых характеристик.

Для того, чтобы трехмерная модель «ожила», в работу вступают специалисты-аниматоры. Основная цель аниматора - сделать движения модели максимально похожими на настоящие. Особенно это важно в тех фильмах, где в одном кадре 3D-персонажу необходимо взаимодействовать с реальными актерами.

Самым простым способом анимации - является анимация по ключевым кадрам. Художник-аниматор указывает положение модели в начальном и конечном кадрах движения, а положение в промежуточных кадрах определяется специальной компьютерной программой. Это несложный в реализации метод, но для создания сложных движений достаточно трудоемкий и требует большого умения аниматора для получения максимальной реалистичности персонажа.

Система активного захвата движений (технология MotionCapture) представляет совмещение движений реального актера, на котором надеты специальные датчики, считывающие перемещение, эмоции, действия, с движениями трехмерного персонажа. Этот метод очень облегчает работу аниматора, позволяя задействовать уже готовые движения актеров. Простейший пример MotionCapture - Голум, персонаж Энди Сёркиса в трилогии П. Джексона «Властелин колец».

Заключительный этап моделирования - итоговая визуализация полученных сцен - рендеринг. Существует только два типа рендеринга: рендеринг в настоящем времени и пострендеринг. В кинематографе в приоритете пострендеринг, ведь быстрота просчетов - далеко не основной фактор, на первом месте высокое качество картинки и графики. А именно, реалистичное качество виртуально созданного мира с правильным и четким сочетанием света и тени.

Композитинг - комбинированная съемка является последним этапом постпроизводства. И это не просто работа с цветом и слоями: композер-специалист, занимающийся композитингом, объединяет все части фильма в одно целое, внедряет в отснятый видеоматериал трехмерных персонажей и другие 3D-элементы, исправляет ошибки и убирает лишнее, работает над разными эффектами. Проще говоря, создает объединенную сцену реальности и созданного 3D-изображения, превращая все это в одну готовую реалистичную сцену. Специалист-композер является ответственным за конечный продукт -видеофильм [4].

Компьютерное моделирование меняет наше чувство связи между видеокамерой и реальностью вне фильма. Присутствие и того и другого уже не является абсолютно необходимым. Теперь «запечатлеть» то, что нельзя было увидеть в реальной жизни, стало намного проще. 3D-технологии преобразовывают изображение в пиксели, которые можно с легкостью редактировать, переделывать, изменять, трансформировать. Стирается грань между анимацией (которая создает образы там, где их вообще прежде не было) и монтажом (который занимается расстановкой фрагментов сцен и событий, запечатленных камерой).

Именно благодаря 3D-моделированию стало возможным показать то, чего не существует в реальности, воплотить на экране самые смелые идеи и фантазии. С освоением 3D-моделирования работниками киноискусства был совершен колоссальный прорыв в кинематографе.

спецэффект компьютерный аниматор кинопроизводство

Библиографический список

1. Верстак В. А. 3ds Max 8. Секреты мастерства. - СПб.: Питер, 2006 . -672 с.

2. Гусева Е. Н. Дидактические условия использования педагогических программных средств в процессе профессиональной подготовки будущих учителей/ дис. канд. пед. наук:13.00.08/Гусева Елена Николаевна; МГПИ:-Магнитогорск, 1999, - 168 с.

3. Гусева Е. Н. Математика и информатика: [электронный ресурс] учеб. пособие/ Е. Н. Гусева, И.Ю. Ефимова, И.Н. Мовчан, Л.А. Савельева. - 3-е изд., стереотип.-М.:Флинта, 2015-400с.-URL: lf5.com/Knigi/Nauka-Obrazovanie/Matematika/Matematika-i-informatika-148-103807

4. Гусева Е.Н. Имитационная модель «Центра социальной помощи семье и детям» //Перспективы развития информационных технологий. 2014. № 17. С. 17-22.

5. Гусева Е.Н. Имитационная модель строительной фирмы / Е.Н. Гусева // Вестник науки и образования Северо-Запада России. Том 1 № 4. Экономические и педагогические науки, 2015. С. 1-6.

6. Гусева Е.Н. Имитационное моделирование как среда компьютерной визуализации знаний/ Новые информационные технологии в образовании/ Материалы VII международной научно-практической конференции. Российский государственный профессионально-педагогический университет. 2014. С. 395-399.

7. Гусева Е.Н. Имитационное моделирование разработки рудника по добыче меди// Научные труды SWorld. 2013. Т. 11. № 4. С. 73-76.

8. Гусева Е.Н., Дружкина И.Ю. Проблемы формирования и развития навыков моделирования у учащихся среднего звена в рамках кружка по робототехнике/ Е.Н. Гусева, И.Ю. Дружкина //Современная педагогика. 2014. № 6 (19). С. 11.

9. Джон А. Белл 3ds max 6. Советы знатоков/ Джон А. Белл - М.: Вильямс. 2005.-304с.

10. Кулагин Б.Ю. 3ds Max 7.5. Актуальное моделирование, визуализация и анимация. -- СПб.: БХВ-Петербург, 2005. -- 496 с.

11. Робертс С. Анимация 3D-персонажей. - М.: НТ Пресс, 2006. - 264 с.

12. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: Практикум. - М.: Высшая школа, 1999. - 224 с.

13. Флеминг Б. - Создание трехмерных персонажей. Уроки мастерства: пер. с англ. / М.: ДМК, 1999. -- 448 с.: ил.

14. Чекмарев А. Средства визуального проектирования: учеб. пособ.: А. Чекмарев.- СПб.: BHV, 1998.-400с.

Размещено на Allbest.ur