3D&2D Matte painting, композитинг и другие приемы фотореализма

В этой статье мы попытаемся разобраться, какие приемы компьютерной графики помогают дизайнеру создавать нереальную реальность для зрителя, то есть совмещать 2D-изображения и 3D-графику...

«Вот до чего техника дошла: вашу маму и тут и там показывают!» — поражался один мультипликационный персонаж. Правда, тогда чудеса техники объяснялись возможностью телевидения транслировать передачи в записи, а в наш век технического прогресса действительно становится все сложнее отличить реальные объекты от изображения, существующего лишь «внутри» компьютера. В этой статье мы попытаемся разобраться, какие приемы компьютерной графики помогают дизайнеру создавать нереальную реальность для зрителя, то есть совмещать 2D-изображения и 3D-графику.

Для начала давайте выясним, для чего, собственно, нужно совмещать 2D и 3D. Дорисовывать готовое фото и видео, возиться с деталями и нюансами, как вы узнаете из этой статьи, процесс хлопотный, но интересный, зачастую это единственно возможный способ создать задуманную автором картинку.

Сфера применения компьютерного монтажа нынче обширна: рекламные принты и ролики, кино, телевизионные программы, музыкальные клипы и многое другое. Успех работы складывается из множества деталей. Не имеет значения, в каком жанре мы работаем, важно окружение — оно не должно отвлекать, раздражать и уж ни в коем случае не вызывать чувство дискомфорта и мысль, что «что-то тут не так» или «так не бывает». Дизайнеры создают реальность, которую никто и никогда не видел. Пусть зритель точно знает, что на самом деле все не так, но он должен поверить, что этот автобус настоящий и летит (!) по настоящему городу, им управляет живой пилот и есть на свете горючее, которое заставляет этот автобус летать над улицами города!

Существует несколько способов создания цифровой картинки: сфотографировать что-либо и скачать фото на компьютер, нарисовать на планшете, использовать программу трехмерной графики или вообще отсканировать подходящую картинку. Логично, что кому-то пришла в голову идея смешать все это — к примеру фотографии, 2D- и 3D-графику.

Начнем с Matte paintings, что можно перевести как «виньетка, рисование по маскам». Эта технология применяется для оформления виртуальных пространств и создания фонов. Она может использоваться для создания объекта целиком или дополнения уже существующего.

Еще до того, как появилась компьютерная 3D-графика, так называли прием, при котором существующее изображение совмещалось со стеклом, покрытым рисунком.

Matte paintings — один из старейших трюков в кинематографе: впервые он был применен 1907 году Норманом Доуном (Norman Dawn (ASC)), художником фильма Missions of California. В те времена еще не строили масштабных макетов городов и снимали преимущественно в помещениях. В качестве декораций использовали стеклянные пластины, на которых рисовали всё, что требовалось по сюжету. Пластины — их могло быть две или даже десять — помещались параллельно друг другу на определенном расстоянии. Камера устанавливалась перед ними. На задней пластине был фоновый пейзаж, который оставался неподвижным, например нарисованные джунгли. На передней пластине рисовалось множество деталей, таких как растения, камни и т.п. — так создавался эффект перспективы. Между пластинами актеры разыгрывали пьесу. Рисунки выполнялись настолько тщательно, что зачастую зрители принимали их за реальность.

С развитием компьютерных технологий термин matte paintings приобрел иное значение. Теперь этот прием применяется на компьютерных планшетах для рисования, в 3D-графике и 3D-анимации. Matte painting в 3D — это изображения, в основе которых лежат предварительно отснятые фотографии или киноматериал. Дополняя и дорисовывая их, художник вживляет реальные объекты в виртуальный мир. Чаще всего сейчас matte paintings используют в кино, когда слишком дорого заказывать настоящие декорации. Делается это не только из соображений экономии, но и в тех случаях, когда другими средствами нужного результата просто не добиться, например физически невозможно снимать актеров на Луне.

Чтобы облегчить процесс, надо продумать итоговую картинку еще до начала съемки. Сделать ручной эскиз и определить, что будет реальное, а что — дорисовыванное на компьютере. Чаще всего реальными остаются объекты на переднем плане и главные герои. Если на экране, к примеру, птица пролетает непосредственно перед камерой, то проще снять живую, чем создавать анимацию, — высока вероятность, что движения «компьютерных» крыльев будут неестественными. Но если на заднем плане кружит огромная стая птиц, причем по определенной траектории, то ее легче нарисовать, чем заставить живых птиц лететь туда, куда хочет режиссер.

На этапе post-production особое внимание, как и при любом монтаже, следует уделить освещению, цветовой гамме и резкости всей сцены.

Композитинг (от англ. compositing — компоновка) — это добавление спецэффектов и доработка изображения с помощью 3D-графики, то есть построение изображения, состоящего из нескольких отдельных объектов или слоев, составление и способ наложения этих объектов и спецэффектов. Профессиональный композитинг включает также цветокоррекцию и редко обходится без применения хромакея, или «синего/зеленого экрана», — исключения составляют лишь случаи, когда вся сцена смоделирована в 3D.

По словам Брайана Бонджорно, вице-президента 525Studios (студии, специализирующейся на создании визуальных эффектов, находится в Санта-Монике, США), «композитинг похож на женитьбу: все зависит от взаимопонимания сторон-участников».

При композитинге преимущественно производятся два вида совмещения двумерной картинки и 3D: встраивание материалов фото- и видеосъемки в 3D-окружение и, наоборот, помещение 3D-объектов в реальный мир.

Для рекламного фильма понадобилось провести дирижабли и воздушные шары над Красной площадью. Сделать это в реальности никто бы не позволил. Поэтому созданные трехмерные модели были наложены на материалы видео- и фотосъемки

Первый вариант чаще всего применяется в архитектурной и интерьерной визуализации, когда художник наполняет пустую и скучную сцену людьми, животными и т.п. Подобный прием был использован в кино в уже старой (и, собственно, первой целиком созданной на компьютере) киноленте «Трон» (Walt Disney Pictures, 1982), в которой герои действуют в мире, полностью смоделированном на компьютере.

Может показаться, что поместить персонаж в 3D-сцену несложно. Действительно, он может занимать сравнительно небольшую площадь изображения, часто его никто и ничто не заслоняет, нужно просто поставить обтравленную картинку на место, и всё — дело сделано. Но проблема в том, что при этом реалистичным результат будет в одном случае из ста, и то если повезет. Персонаж, добавленный в 3D-сферу, скорее всего, будет выбиваться из «контекста». Если вы внимательно изучите полученный материал, то увидите, что сцена и персонаж освещены неодинаково, а яркость, контраст и цветность должны быть подправлены.
Высокопрофессиональная работа художников и специалистов по трехмерной графике позволила превратить солнечный день в пасмурный и органично совместить реально существующие и нарисованные элементы

Для того чтобы совместить 3D-графику и реальную съемку, используются самые различные приемы: выравнивание цветовой гаммы, уменьшение насыщенности, добавление еле заметного ореола вокруг объекта, зернистости, размытия по каналам, последующая общая корректировка гаммы и цветов и т.д.

На наш взгляд, первое действие по адаптации реального объекта к 3D-окружению — коррекция теней и света. Ориентируйтесь на тени от ближайших объектов: добавленный 3D-объект должен отбрасывать такие же или похожие. Дополните его рефлексами от окружения и, наоборот, добавьте отражения. Мы не будем подробно останавливаться на технической стороне вопроса — о рисовании отражений написано огромное количество пособий.

Если трехмерные объекты помещаются в реальный мир, то, во-первых, они должны быть уменьшены по мере приближения к линии горизонта, которая присутствует на двумерной картинке; во-вторых, на них должно распространяться освещение, которое было в момент съемки фотографии; в-третьих, объекты, добавленные в сцену, должны отбрасывать тень.

Работая над визуализацией интерьеров для компании Bosco Sport, художники подбирали фоновые изображения, фотографии «посетителей» и совмещали их с трехмерной графикой. Важно было подобрать параметры освещения трехмерной сцены и условия фотосъемки таким образом, чтобы у зрителя не возникало ощущения разнородности частей итогового изображения

При невыполнении хотя бы одного из этих условий работа будет выглядеть неестественно и зритель ни за что не поверит в реальность того, что видит на картинке.

Скорее всего, выявится множество проблем, снова и снова вынуждающих прибегать к описанным ранее действиям по моделированию, установке света и т.д. А посему необходимо заранее позаботиться о соответствии освещения, размеров и расположения объектов реальным съемкам. Но самое главное — это расстояние, пресловутое «третье D», то есть перспектива. К сожалению, в отличие от рассчитанного компьютером 3D-изображения, на пленке или на рисунке нет никакой информации о глубине, ее необходимо создать вручную тем или иным образом. Например, накладывая друг на друга различные слои или задавая в специальной программе плоскости горизонта и предметов (а это весьма нелегкая и творческая задача).

Подспорье в установке света — уже имеющиеся в 3D-программах схемы освещения. Они позволяют принимать во внимание при визуализации такие характеристики освещения, как географическое расположение (страна и город), точная дата и время суток при съемке. Учитывая эти данные, программа использует схему освещения, соответствующую положению солнца в заданное время.

Мы не устаем говорить о том, что в 3D-графике и моделировании важна подготовка. Подготовительные работы, предваряющие собственно монтаж, можно разделить на несколько этапов.

На первом этапе вам придется исследовать исходную картинку (снимок) по ряду показателей:

* - свет, количество, расположение и яркость источников;
* - фокусное расстояние, другие параметры камеры;
* - тени — их глубина, резкость;
* - яркость, контраст, цветность;
* - глубина фокуса.

На втором этапе следует поправить исходную картинку, если это необходимо. Во-первых, исправить вертикали. В частности, в архитектурной визуализации принято выдерживать вертикальные линии на изображении. С точки зрения оптики подобный подход неточен, однако у заказчика не должно возникать и тени сомнения, какие из линий здания вертикальные, а какие — наклонные по замыслу архитектора. Безусловно, следует избавляться от бочкообразных эффектов, создаваемых многими короткофокусными объективами. Но, например, при обработке картинок, которые будут использоваться в рекламе, следовать этому правилу необязательно: здесь вертикали намеренно заваливают или создают бочкообразное искажение, чтобы углубить перспективу или, наоборот, создать эффект шпионской камеры.

Следующий этап подготовки — планирование монтажа. Если фото- или видеосъемка выполняется специально для данной работы, то хорошо бы предварительно сделать наброски на компьютере. Но, как бы ни старался оператор следовать задаче, реальность вносит свои коррективы. Расположение объектов в сцене, их перекрытие друг друга, варианты пересечения теней и рефлексов, отражения и преломления окончательно станут понятными, только когда исходные фото- или видеоматериалы уже будут готовы.

Надо заметить, что хотя совмещение 2D/3D и экономит средства и позволяет создавать сногсшибательные в своей реалистичности (или нереальности) монтажи, есть немало спецэффектов, которые до сих пор делаются по старинке, с помощью макетов, кукол, огромных декораций и массовок. Этому есть множество объяснений, начиная со следования традиции и заканчивая недостаточными возможностями современных программ и использующих их художников. Например, в блокбастере «Люди в черном» одного и того же инопланетянина играет то кукла, то компьютерный персонаж. А вот летающая китайская закусочная в фильме «Пятый элемент» — просто компьютерный кентавр: верхняя часть — это декорация, а мотор внизу — компьютерная графика.