Podręcznik Grafika komputerowa i wizualizacja

15.9.Łączenie filmu fabularnego i grafiki komputerowej

Modelowanie i animacja twarzy jest przykład wykorzystania grafiki komputerowej w filmie fabularnym.

Prezentowane rysunki pokazują, że nawet tak skomplikowane elementy jak ludzkie twarze mogą być „dorysowane” z pomocą grafiki komputerowej. Rysowanie realistycznej ludzkiej twarzy jest jednym z najtrudniejszych zadań. Każdy z nas, od dzieciństwa obcuje z widokiem twarzy i nawet najdrobniejsze błędy – niezgodności z oczekiwaniem będą natychmiast zauważone. Model wykorzystywany w Matrixie opierał się na siatce trójkątów (ok. 10 milionów) uzyskanej na podstawie trójwymiarowego skanowania twarzy aktora. Model składał się z dwóch warstw – warstwy geometrii (kształtu) o małej rozdzielczości i warstwy o dużej rozdzielczości opisującej właściwości odbiciowe powierzchni skóry. Na podstawie zdjęć z 30 kamer umieszczonych wokół głowy aktora zbudowano analityczny model BRDF opisujący odbicie dla każdego trójkąta siatki. Wykorzystano przy tym mapowanie przesunięć (displacement mapping) dla większych szczegółów i mapowanie nierówności (bump mapping) dla mniejszych szczegółów.

Rys.15.16. Modelowanie twarzy. a) Neo, „Matrix reaktywacja”, z lewej grafika komputerowa, z prawej zdjęcia aktora.
b) Agent Smith,  „Matrix reaktywacja”, grafika komputerowa.
Zdjęcia pochodzą z prac: Borshukov G., Lewis J.P.: Realistic Human Face Rendering for „The Matrix Reloaded”,
SIGGRAPH 2003 Sketch #2,
Mihashi T., Tempelaar-Lietz C., Borshukov G.: Generating Realistic Human Hair for „The Matrix Reloaded”,
SIGGRAPH 2003 Sketch #4.
Copyright law as fair use, dozwolony użytek  w celach edukacyjnych.

Jednym z dodatkowych problemów, na który warto zwrócić uwagę jest rysowanie (i modelowanie) włosów postaci. W przypadku postaci Matrixa każdy pojedynczy włos był w pierwszej fazie pracy zamodelowany niezależnie przy użyciu NURBS. Następnie zostały wykreowane prymitywy do modelowania i analizy cienia w rysowaniu układu włosów. Dodatkowo zostało użyte modelowanie wolumetryczne.

Oczywiście warto byłoby wspomnieć także o innych filmach, w których wykorzystano grafikę komputerową. Jedną z najciekawszych realizacji jest trylogia Władca Pierścieni, a szczególnie postać Golluma. Efekt widoczny na ekranie uzyskano dzięki połączeniu zdjęć aktora i symulacji komputerowych. Wielkie sceny batalistyczne we współczesnych filmach powstają raczej dzięki symulacjom komputerowym. We wspomnianej trylogii, w jednej ze scen bitwy gdzie walczy sześciotysięczna armia orków zatrudnionych było tylko 175 statystów.

Bez grafiki komputerowej nie mogłyby powstać nie tylko takie filmy jak Diuna, Avatar, Matrix i Władca Pierścieni, ale także Star Trek, Park Jurajski, Terminator 2, Głębia, Titanic, Wodny Świat, Obcy oraz wiele, wiele innych. I to nie tylko ze względu na kreowanie nieistniejących stworów lub rejestrowanie niemożliwych do wykonania ewolucji. Oglądając w kinie przepiękne widoki, niczym nieskażonej i bajecznie kolorowej roślinności, bezkresne tafle szmaragdowego morza czy perfekcyjnie romantyczne zachody słońca warto zastanowić się, kiedy kończy się filmowanie naturalnych krajobrazów, a kiedy zaczyna komputerowa wizja reżysera.