УДК 347.92

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


APPLICATION OF 3D-MODELING IN THE FILM AND VIDEO INDUSTRY

Application of 3D-modeling in the film and video industry
Nosov Magnitogorsk State Technical University
Student Institute of Construction, Architecture and Art, department of artistic treatment of materials

Abstract
The article provides an overview of the methods and applications of computer 3D-modeling in the film industry. Computer graphics, the use of special effects in the video industry is a popular and rapidly developing areas. The evolution of computer technology leads to new opportunities. The most striking embodiment of the computer graphics is the cinema. Fantastic images on the screen, the pictures that are impossible in real life: dinosaurs, superheroes, ruined cities, space battles are an integral part of modern video industry. In this article we discuss the features of special effects, the technical complexity of 3D-objects of the modeling process.

Keywords: 3D


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кизилов Е.Е. Применение 3D-моделирования в кино и видео-индустрии // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/01/77658 (дата обращения: 25.01.2017).

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 [14,15].

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 (high poly) и низкополигональные (low poly) 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 (normal map – 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 Motion Capture)  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 Motion Capture – 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.


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. Процесс создания 3D-графики в фильмах и играх.–URL:   https://videosmile.ru/lessons/read/protsess-sozdaniya-3d-grafiki-v-filmah-i-igrah.html
  12. Робертс С. Анимация 3D-персонажей. –  М.:
    НТ Пресс, 2006. –  264 с.
  13. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: Практикум. – М.: Высшая школа, 1999. – 224 с.
  14. Флеминг Б. – Создание трехмерных персонажей. Уроки мастерства: пер. с англ. / М.: ДМК, 1999. — 448 с.: ил.
  15. Чекмарев А. Средства визуального проектирования: учеб.пособ.: [электронный ресурс]/ А. Чекмарев.- СПб.: BHV, 1998.-400с. – URL: https://www.ozon.ru/context/detail/id/89835/


Все статьи автора «Кизилов Евгений Евгеньевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация