Дисней представила собственную систему анимации волос HairControl +43


Одна из самых сложных проблем современной 3D-анимации до сих пор заключается в такой, на первый взгляд, простой вещи, как отрисовка волос. На самом деле создание прически — это одна из наиболее сложных и трудоемких операций, которую можно себе вообразить. Анимационные и игровые студии уже достаточно давно научились использовать реальных актеров для снятия их движений и придания реалистичности действиям персонажей. Тоже касается и животного мира, когда речь идет о «звериных» анимационных фильмах, даже если персонажей делают антропоморфными (как, например, в «Зверополисе»). Но если анимация шерсти или коротких «полубокс» стрижек еще кое-как дается художникам, то с длинными женскими прическами все крайне и крайне неоднозначно. По этой причине многим студиям и проектам приходится отказываться от реализма в своих работах и использовать более простую, «мультяшную» рисовку.


Фото: Disney Research

Компания Дисней (с учетом ее имперских амбиций на рынке) с таким подходом мириться не хотела, поэтому несколько дней назад публике был представлен новый метод трекинга и управления поведением волос анимационных персонажей. При этом разработка применима как и для рынка анимационных фильмов, так и для рынка геймдева. Основное отличие новой системы от устоявшихся практик: отказ от создания сетки «локонов» и переход к динамической системе с «якорями». В своем релизе специалисты Дисней рассказывают о новой системе генерации волос, которая базируется на принципе взаимодействия с центром масс и опорных точек внутри локонов.


Особенностью данной системы называют то, что она не требует колоссального увеличения вычислительных мощностей и в целом уже сейчас применима в производстве анимационных фильмов и видеоигр.

Специалисты Дисней признают, что для разработки новой системы им потребовалось сделать «шаг назад», чтобы переосмыслить существующие анимационные практики. Так, во главе угла новой системы стало отслеживание положения волос относительно фантомного центра масс локона, а так же их взаимодействия с рядом опорных точек. При достаточном уровне детализации данная схема позволяет задать центр масс и систему опорных точек для каждого волоса отдельно, что делает поведение прически максимально реалистичным. При этом рендер будет осуществляться по алгоритму вместо ручной анимации каждого участка вручную. С полной документацией по проекту можно ознакомиться тут.

В январе 2018 года на 80.lv был опубликован материал, который достаточно доступно объясняет, как сейчас делается анимация волос персонажей компьютерных игр (что применимо и для анимационных фильмов). Для этого активно используется система «направляющих», вокруг которых выстраиваются отдельные локоны, в итоге формирующие всю прическу персонажа:



После формирования сетки локонов их накладывают на модель головы персонажа от густых к редким, чтобы сформировать полноценную прическу. В целом, данная система позволяет выстроить достаточно реалистичную модель, которая выглядит очень и очень достойно, особенно, если вспомнить, какими были волосы в играх еще 10 лет назад:



Проблема в том, что выглядит это хорошо и приятно ровно до момента начала движения. Человеческий мозг очень многое «додумывает» за нас с вами, однако факт того, что волоски движутся не каждый самостоятельно, а целыми прядями, всегда бросается в глаза:


Анимация волос Цири, 2013 год

Цири была выбрана, как наиболее очевидный пример использования системы локонов со статичным каркасом для отрисовки волос. Если посмотреть на прически Трисс или Йеннифер, то это становится не так заметно и создается просто ощущение того, что волшебницы носят парики из комплекта причесок LEGO.

Конечно, намного больше внимания плавности и реалистичности анимации волос уделяется при создании фильмов. В пример можно привести картину той же компании Дисней под названием «Рапунцель». В этой сказке вообще все вращается вокруг волос главной героини, но по ходу просмотра зрителя не покидает ощущение того, что гигантская «грива» очередной диснеевской принцессы просто невесома, а временами живет по собственным законам физики.

Ситуация усугубилась бы еще сильнее, если бы изображение было более реалистичным и менее «мультяшным» в плане пропорций и рисовки. Тогда размер диссонанса от происходящего с волосами Рапунцель на экране превысил бы все удовольстве от просмотра даже у маленьких детей, не говоря об их родителях.

С уверенностью можно сказать, что ранние прототипы (либо полноценную разработку для внутреннего использования) Дисней обкатала еще на своем фильме «Моана». Кроме стандартных для Диснея песен и спасения мира, зрителям эта лента запомнилась еще и крайне реалистичным поведением волос главной героини:



Если понаблюдать за новой диснеевской принцессой, то можно заметить, что ее волосы, в отличие от более ранних работ студии, подчиняются не фантазии аниматора, а законам физики в привычном нам виде.

Единственным препятствием для повсеместного распространения данной системы является то, что она защищена авторским правом, а информация о разработке представлена в качестве «средства обеспечения своевременного распространения научной и технической работы на некоммерческой основе».

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта



Комментарии (40):

  1. Superl3n1n
    /#18886487

    Единственным препятствием для повсеместного распространения данной системы является то, что она защищена авторским правом, а информация о разработке представлена в качестве «средства обеспечения своевременного распространения научной и технической работы на некоммерческой основе».

    А как это понять?

    • bjornd
      /#18886693 / +3

      Смотреть можно, трогать нет. Как с раритетными автомобилями и чужими женами.

      • willyd
        /#18887681

        Только последнее не всегда правда.

        • mk2
          /#18887867

          Ну тут в принципе тоже. Если вы как-то получите доступ к HairControl, то сможете втихую использовать. А если об этом узнает Disney, то вломит.

          К тому же по ссылке — не программа и не код, а просто Research Paper — объяснение, что именно они делают.

          А касательно копирайта — нужно взглянуть, на что именно есть патенты. Если алгоритм не запатентован(что маловероятно), можно сделать свою открытую реализацию и вот тогда использовать всем.

          • ignorabimus
            /#18889051

            Алгоритмы в большинстве юрисдикций запатентовать нельзя. Что не мешает словесными ухищрениями маскировать алгоритмы под «способы/методы», и патентовать их не в лоб, так по лбу.

            Хотя, присоединяюсь к вопросу «а как это понять?». Без расмотрения конкретных патентов, определить, что можно, а что нет, невозможно в принципе.

            • JobberNet
              /#18889135

              Пару недель назад тут была статья от юриста советовавшего патентовать алгоритмы (похоже намекал на то, что предоставляет такие услуги).

              • ignorabimus
                /#18889915

                Можно ссылку, если несложно?

                По патентованию алгоритмов, в большинстве юрисдикций запатентовать можно продукт или процесс, т.е. либо что-то материальное, либо последовательность действий над материальным.

                Вот, например, выдержка из Правил составления и подачи заявок на изобретения и полезные модели (Украина)
                "…
                2.5. Не визнаються винаходами (корисними моделями) в значенні пункту 1.2 цих Правил власне:
                відкриття, наукові теорії та математичні методи;
                методи інтелектуальної, господарської, організаційної та комерційної діяльності (планування, фінансування, постачання, обліку, кредитування, прогнозування, нормування тощо);
                правила виконання фізичних вправ, проведення ігор, конкурсів, аукціонів;
                проекти та схеми планування споруд, будинків, територій;
                умовні позначення (дорожні знаки, маршрути, коди, шрифти тощо), розклади, інструкції;
                комп'ютерні програми;
                форма представлення інформації (наприклад, у вигляді таблиці, діаграми, графіка, за допомогою акустичних сигналів, вимовляння слів, візуальних демонстрацій, книг, аудіо- та відеодисків).
                ..."

    • silent_shout
      /#18889053

      «Смотрите как круто мы можем, но вам так нельзя — авторское право-с»

  2. vvzvlad
    /#18887765

    Какие-то они слишком тяжелые получаются. Обычные волосы больше воздухом тормозятся, нет?

    • Dvlbug
      /#18887787

      Смотря какие, у знакомой волосы, как у скандинавской валькирии, ими можно кастрюли до блеска начистить. Тяжелые и жесткие.

    • ragequit
      /#18887875

      Если ты про гифки из Моаны, то, ЕМНИП, на 2 и 4 кадрах волосы у нее были мокрые, отсюда и такая тяжесть.

  3. playermet
    /#18888131

    На второй гифке с Моаной дефект анимации. В момент когда волосы ударяют в лицо, между правой рукой и телом одежда резко дергается, хотя видимых причин нет.

    • willyd
      /#18888147

      Так вроде как плечо дернулось, если вы говорите о правой руке со стороны наблюдателя.

    • ragequit
      /#18888187

      Можно поставить эксперимент и попросить кого-нибудь ударить вас по лицу мокрой шваброй и заснять, дернетесь вы или нет :) Смотрел уже два раза этот мультфильм, помню этот момент очень хорошо. Дело в «мокрые волосы по лицу».

      • emmibox
        /#18889055

        Я не удивлюсь, если в процессе создания этой сцены, кто то на самом деле получил по лицу мокрой шваброй…

        vimeo.com/278730885

  4. Sonikelf
    /#18888599

    А может кто-то объяснять почему волосы? Проще? А то этих технологий по волосам уже штук 10 мне кажется.

    Честно говоря, вот они меня в персонажах беспокоят в последнюю очередь, зато всё остальное всё еще страдает, хромает и падает, даже при захвате через M :(

    • creker
      /#18889079

      Судя по играм современным, именно с волосами и главная проблема. Длинные прически, бороды. Все остальное делать уже научились.

      • Certik
        /#18891583

        Меня все еще кошмарят руки. Последнее время вроде получше, но все равно, никогда кисти рук не двигаются у людей так, как в играх/мультиках/не знаю чем еще. Не в смысле что «человек так пальцы согнуть не может», а в каких-то динамических характеристиках… То ли слишком плавно, то ли наоборот, но что-то с анимироваными руками не так.
        vimeo.com/209178353 с восьмой по 11ю секунды например можно обратить внимание на правую руку бабушки. или 1:09-1:12 левая рука моаны.

        • isden
          /#18893153

          Мне кажется, тут не в движениях дело (на мой взгляд все более-менее неплохо), а в отсутствии мелких деталей на руках, вроде вен, складок кожи и тп. Мозг видит, что вроде как что-то не как обычно и немного офигевает. Ну и пропорции частей рук еще, как-то не очень, мне кажется.

          • JobberNet
            /#18893315

            Пожалуй так, потому что движения рук — взяты с mation capture, а следовательно естественные.

          • creker
            /#18893721

            С деталями тоже проблем нет. Скорее именно анимация хромает. Motion capture ничего не гарантирует. Все зависит от точности установки, количества точек, как потом обрабатывали сырые данные. В любом случае, на руки особо точек не вешают, весь прогресс в лицевой анимации, куда все внимание игроков обращено.

          • Certik
            /#18895005

            Думаю что все-таки в движениях. В Моане действительно лучше с движениями и хуже с пропорциями. Если хотите пример получше — посмотрите на руки главной героини в Final Fantasy Spirit Within. Оно конечно старое, но зато сразу понятно что именно не так. Ну или понаблюдайте за тем как разговаривают друг с другом горожане в Обливионе (который игра).

  5. Alter2
    /#18888925

    Мы бедная инди студия, поэтому делаем мультфильмы только с лысыми персонажами.

  6. Ridmind
    /#18889059 / +1

    То есть из-за диснея, другие компании, выпускающие анимацию для игр и мультфильмов, не могут использовать эту технологию? Как минимум это глупое решение. Им самим не противно потом будет лет через пять играть в компьютерные игры и смотреть на убогую анимацию волос просто потому, что сами же и запретили использовать технологию? Иными словами, давайте вообще тогда защитим технологии сглаживания картинки, пусть будет у одной компании всё гладко и четко, а у остальных ступеньками с пикселями (как пример). А что, замечательно будет. Так же тупо, как и запретить использовать технологию волос. Какие же тупые люди, циничные, жадные и меркантильные, всё сделают ради того, чтобы создать искусственный тормоз в развитии технологий. Болваны. Авторское право… сами же бичи и нарушали авторские права, воруя мульты и переделывая их.

    • Arty_Fact
      /#18889439

      А почему вас другие технологии не беспокоят, но вот конкретная технология анимации волос зацепила?

      • JobberNet
        /#18889523

        Потому что это то, что можно увидеть своими глазами в играх и фильмах, если не будет копирастии.

        PS если вы не смотрите фильмов и не играете в игры, то вам лично — конечно пофиг.

        • Arty_Fact
          /#18889597

          То есть по-вашему в играх и фильмах никогда не использовали проприетарные технологии и вот создание новой технологии анимации волос ввергнет индустрию в хаос?

          • JobberNet
            /#18889631

            Всё зависит от Диснея:
            — возможно будет непозволительно дорого для всех кто не AAA,
            — а возможно вообще эту технологию не будут лицензировать сторонним компаниям.

            • Arty_Fact
              /#18889679

              Почему вы с Ridmind не учитываете, что это не единственно возможная технология и даже не первая? Я вот наоборот рад, что появляются новые технологии — это ведет к конкуренции, к уменьшению стоимости лицензирования и к улучшению технологий в целом.

              • Ridmind
                /#18890035

                При написании коммента, я думал над этим. И ответ прост. Если тебе запрещено использовать чужую технологию, то ты конечно будешь искать другие решения и пути выхода, НО, что если именно эту технологию можно допилить и именно твои сотрудники в компании сумеют её реализовать ещё более глубоко? Не? Иными словами, твоя компания на несколько лет раньше смогла бы реализовать весь потенциал в полном объеме, в отличии от конкурента, посчитавшего, что она уже совершенна… В моём понимании, любая открытая технология, не только должна быть общедоступной, но и обязана пройти через всех, дабы совершенствоваться и радовать каждого, даже конкурента. И конкуренция никуда не исчезнет, каждый будет пытаться превзойти оппонента, путем улучшения уже существующих техник. Так же, никуда не денется разработка альтернативных решений, оно останется в приоритете для крупных компаний, чьи выгода должна заключаться не просто в высасывании бабла и сидении на куча говна, а в продвижении своего собственного имени в сфере различных наработок и веток технологий, что приводит лишь к признанию, притоку высококлассных специалистов(мозгов), денежных вложений в компанию (инвестиций) и так далее. А так, с таким отношением, с такими реалиями жизни, где каждая скотина тянет одеяло на себя и жадная как сука с пеной у рта, можно лишь просто пойти и выброситься в окно из-за недоразвитости общества в целом, тупизма, алчности и полного абсурда. Возможно в будущем, на первом месте будут стоять более важные вещи, но на данный момент, на первом месте стоит «Я и всё что я имею», а вокруг пусть царит хаос и говно, всё равно, что ходить с чистыми мытыми руками, но при этом пожимать грязные руки других, грязь так или иначе на твоих руках остается. Или же, иметь свой красивый дом из окна которого, помойки конкурентов, ты доволен и рад, что у тебя не так, как у них, однако, ты дышишь этой вонью и видишь серое говно каждый день и выглядишь так же убого, что и с домом или без. Утрировано наверно через чур, попытался объяснить как мог. p.s. Однако, всё вышесказанное не относится как истина в последней инстанции и не применима во всех кругах общества или мира в целом. Но, отражает всю суть большинства узколобых компаний, людей, работающих там, целые пласты обществ, руководителей и так далее. Так же, просто поделился своим видением более развитого и продвинутого мира, путем общих усилий, а не созданием искусственных тормозов и стопорением прогресса десятками лет, кто знает, сколько вообще осталось веков до конца концов.

                • Arty_Fact
                  /#18890095

                  Спасибо за развернутый ответ!
                  К сожалению, не могу согласиться. Разработка стоит денег, создание новой технологии — это бешеные затраты. Что её должно мотивировать раздать, грубо говоря, свои деньги другим? Зачем вливать миллионы денег, если можно дождаться, пока кто-то другой создаст новую технологию?

                  • GeekberryFinn
                    /#18890955

                    Можно продавать за разумные деньги, например, за какой-то процент от прибыли, но не устраивать монополию.

    • Alexsey
      /#18889633

      Справедливости ради: xgen они в свое время таки выпустили. Другое дело что с момента выхода research paper прошло 8 лет на тот момент. Ну и никто не знает во сколько это обошлось автодеску.

      А так — учитывая какие они бабки вбухивают в Disney Research, было бы странно ожидать что они свои технологии сделают доступными для всех.

  7. Senya_Ocean
    /#18889061

    норм

  8. f66
    /#18889067

    По видео понятно, как наращиваются густые локоны по определённому количеству «направляющих», и по ним же анимируются. А как быть со сложными причёсками? У модельки на видео анимация распространяется только на свисающий хвостик, но ведь могут быть и всевозможные переплетённые болтающиеся косы и прочие извращения мира красоты. Для них придётся тоже собирать сетку, но уже с революционно-новыми опорными точками?

    • Certik
      /#18891593

      Вы же если в реальном мире косу заплетете и начнеете ей трясти — она будет вести себя как единая веревка из волос + кисточка на конце. Значит, скорей всего, можно анимировать косу как веревка+кисточка.

  9. atamanenko
    /#18889077

    Очень хочу открытую, ну или хотя бы платную, но альтернативную реализацию

  10. ElvenSailor
    /#18889533

    про платную, но альтернативную реализацию:
    Раз уж тут упомянули Цири — как раз в третьем «Ведьмаке» была возможность включить Nvidia HairWorks, и таки результат был весьма приличным.

    • creker
      /#18893761

      Таки у Цири и остальных персонажей волосы не используют HairWorks. Все ограничивается только Геральтом и шерстью монстров.

      В любом случае, спасибо амд, у нас есть замечательный и открытый TressFX.