چگونه انیمیشن‌های پیکسار تکنولوژی‌های صنعت را دگرگون کردند؟ [قسمت دوم]

در قسمت اول مقاله، به بعضی از تکنولوژی‌ها و ابزارهایی اشاره کردیم که پیکسار طی سال‌ها در تک تک انیمیشن‌هایش استفاده کرده و همین موضوع یکی از دلایل مهم محبوبیت این استودیو و آثارش میان طرفداران بی‌شمار انیمیشن‌هاست.

مطلب پیشنهادی

نقد انیمیشن 2 Chicken Run | فرار مرغی سرآغاز ناگت

دنباله‌ای جذاب و خانواده پسند

بدون شک، هدف اصلی که پیکسار در تمام آثارش سعی در حفظ و گسترش آن دارد، به تصویر کشیدن طبیعی‌ترین شخصیت‌ها، چه کاراکترهای انسانی و چه موجودات دیگر بوده که بتواند به وسیله آن تاثیر بیشتری روی مخاطبان بگذارد. با توجه به نظرات طرفداران و منتقدان به نظر می‌رسد این استودیو تاکنون در انجام این امر موفق بوده است.

در صحنه‌ای از انیمیشن کوکو، استخوان لگن شخصیت ماما ایملدا مدام از دامن او بیرون می‌زد، بنابراین پیکسار با یک سیستم شبیه‌سازی کاملا جدید توسعه داد و هر مفصل را به‌صورت دیجیتالی با لایه‌ای از پارچه نامرئی پوشش می‌داد. تک تک انیمیشن‌های این استودیو با کارهای پرجزییاتی مانند آنچه گفته شد از نورپردازی غذا با دو منبع نور گرفته تا شبیه‌سازی موهای طبیعی، مرزهای انیمیشن‌های سه بعدی را جابجا کرده‌اند.

اگر قسمت قبلی مقاله را مطالعه کرده باشید، می‌دانید که در قسمت آخر آن به یکی از الگوریتم‌هایی اشاره کردیم که برای شبیه‌سازی امواج تیزتر استفاده می‌کرد که خطر سطح متلاطم اقیانوس را به تصویر می‌کشید. با این کار، پیکسار می‌توانست فیزیک جهان طبیعی را بهتر منتقل کند و شبیه‌سازی آب خود را به سطح بالاتری برساند. این شبیه سازی دقیق و واقع گرایانه به مشخصه اصلی پیکسار تبدیل شد و با موهای مجعد در انیمیشن «شجاع» ادامه یافت.

شخصیت مریدا موهای زیادی داشت که طول آن تقریبا به ۱ متر می‌رسید. اما فناوری شبیه‌سازی هنوز به فناوری منحصربه‌فرد موهای مجعد نرسیده بود، جایی که هر فر ساختار فنر مانندی دارد، اما حرکت کلی مو سبک و نرم است، طوری که به نظر می‌رسد جاذبه را به چالش کشیده است. اولین قدم پیکسار این بود که موهای مریدا را به صورت لایه‌هایی بسازد که هرکدام دارای فرهای متفاوتی بودند تا به آن تنوع ظاهری طبیعی دست پیدا کنند. سپس تیم سه سال را صرف ساختن یک شبیه‌ساز ویژه به نام Taz کرد که به اندازه کافی قدرتمند بود تا بتواند ۱۵۰۰ فر قرار داده شده با دست روی سر مریدا را کنترل کند.

«تاز» تمام فعل و انفعالات بین رشته‌های مختلف را به حساب می‌آورد و در عین حال مطمئن می‌شد که هر حلقه شکل خود را حفظ می‌کند. این سیستم همچنین اثر جاذبه را روی موهای مریدا تغییر داد و از ضریب گرانشی نزدیک‌تر به ضریب گرانشی روی ماه نسبت به گرانش روی زمین استفاده کرد. با گرانش کمتر، مو می‌تواند جرم خود را حفظ کند اما به روشی طبیعی جریان یابد و جهش پیدا کند. برای داشتن موهایی نرم، تیم نورپردازی از ترکیب پراکندگی زیرسطحی و سایه‌های رنگی برای تقلید از روش پیچیده پراکندگی موهای مجعد و انتقال نور استفاده کردند.

فقط دو ماه طول کشید تا کار موها در این صحنه تمام شود، وقتی مریدا پوشش سرش را عقب می‌کشد تا حجم کامل فرها را آشکار کند. اما این کار زمینه را برای پیکسار فراهم کرد تا در آینده تمام بافت‌های مو را در انیمیشن‌هایش نمایش دهد. در انیمیشن «ماشین‌ها» پیکسار از ردیابی پرتو در دوزهای کوچک برای ایجاد انعکاس و سایه‌ها در صحنه‌های پویا با وسایل نقلیه براق زیاد استفاده کرد. اما برای اکثریت قریب به اتفاق عکس‌ها، هنرمندان پیکسار همچنان بازتاب‌هایی می‌ساختند و سایه‌ها را با دست ترسیم می‌کردند.

این اتفاق با انیمیشن Monsters University یا همان «دانشگاه هیولاها» تغییر یافت. تیم نورپردازی می‌خواست به جای پرداختن به جنبه‌های مهندسی نورپردازی ایجاد چراغ‌های ترسناک جدید برای صحنه‌های هیولاهای ترسناک، زمان بیشتری برای تمرکز بر جنبه هنری اختصاص دهد. برای ساده‌تر کردن فرآیند، هدف آن بود که تقریبا همه چیز را ردیابی پرتو کنند: همه سایه‌ها و شکست‌های نور، حتی بازتاب‌های موجود در چشم یک شخصیت. این امر مستلزم بازنگری اساسی در سیستم نوری بود که استودیو از اولین انیمیشن «داستان اسباب بازی» استفاده کرده بود.

پیکسار یک سیستم جدید به نام «روشنایی جهانی» ساخت که توزیع طبیعی نور را در یک صحنه مدل‌سازی می‌کرد و همگی بر اساس فیزیک دنیای واقعی بود. اکنون، هر بار که یک هنرمند منبع نوری را در یک عکس قرار می‌دهد، کامپیوتر می‌داند که نور چگونه با عناصر دیگر حرکت و تعامل می‌کند و نقاط روشن، سایه‌ها و بازتاب‌های حاصل را شبیه‌سازی می‌کند. روشنایی جهانی به سیستم نورپردازی پیش‌فرض برای هر فیلم پیکسار تبدیل شد و باعث شد نور پیکسار بیشتر شبیه نوری باشد که در زندگی واقعی می‌بینیم. اما این مدل سناریوهای خارق‌العاده‌تری را به حساب نمی‌آورد، مانند آنچه در «Inside Out» دیدیم.

جوی، شخصیت اصلی Inside Out قرار است شبیه یک ستاره باشد. او از ذرات درخشانی تشکیل شده است که از پوستش تابش می‌کنند. این شخصیت باید هرجا که در صحنه ظاهر می‌شد نور زرد-آبی گرمی می‌تاباند و نور باید با حرکت جهنده او دنبال می‌شد، که اصلا آسان نبود، زیرا او به معنای واقعی کلمه یک توپ انرژی است. بنابراین تیم رندرمن پیکسار جلوه‌ای را ارائه کرد که آن را نورهای ناحیه هندسی یا «ژئولایت» نامیدند. این ابزار به هنرمندان نورپرداز اجازه می‌داد تا مدل شخصیتی را انتخاب کرده و آن را به منبع نور موبایل تبدیل کنند. به این ترتیب، نور جوی می توانست با او سفر کند. اگر او به سمت یک تکیه‌گاه برود، درخشش خود را بر آن می‌افکند و به شخصیت‌های دیگر نیز نور می‌افکند.

نور او با ساختار بدنش نیز هماهنگی دقیقی داشت. به عنوان مثال، هنگامی که او چیزی را برمی‌دارد، ما می‌بینیم که نور از میان انگشتانش ساطع می‌شود. این باعث شد که درخشش بیرونی باورپذیرتر به نظر برسد و سیستم نورپردازی پیکسار یک گام دیگر به جلو بردارد. عنصر طبیعت در انیمیشن «The Good Dinosaur» نقش بزرگ‌تری نسبت به دیگر آثار پیکسار بازی می‌کند، بنابراین سازندگان واقعا نیاز داشتند که چشم‌انداز شمال غرب آمریکا را به بهترین صورت نشان دهند. آنها به ویژه بر روی ابرهای عظیم و دائما در حال تغییر که در یک سفر تحقیقاتی مشاهده می کردند، متمرکز بودند.

به طور سنتی، فیلم‌های پیکسار از ابرهای مات استفاده می‌کردند، به این معنی که هنرمند ابرها را روی صفحات پس‌زمینه نقاشی می‌کرد. اما «دایناسور خوب» به طور کامل در بیرون اتفاق افتاد و تقریبا در همه صحنه‌ها ابر وجود داش، بنابراین آنها برای اولین بار تصمیم گرفتند که ابرهای کاملا حجیمی ایجاد کنند. این بدان معناست که این ابرها اشیایی سه بعدی هستند می توانند در اطراف حرکت کنند، مانند یک شخصیت یا مجموعه‌ای از صحنه‌ها. اما برخلاف یک کاراکتر یا مجموعه، یک شی حجیم سطح مشخصی ندارد و فقط از میلیاردها ذره ریز تشکیل شده است. تیم ابرسازی یک کتابخانه عظیم از آنچه که «قطعات لگوی ابری» نامیده می‌شود، ساختند. آن‌ها این اشکال حجمی را به هم پیوند دادند تا ابرهای عظیمی از هر نوع ایجاد کنند: ابرهای بارانی، ابرهای استراتوس و ابرهای کومولوس.

با وجود ابرها در صحنه، بینندگان می‌توانند در حین حرکت دوربین به داخل و اطراف فرم‌های سه‌بعدی حرکت کنند و این جهان را بسیار فراگیرتر می‌کند. به گفته مایکل استوکر، انیماتور ناظر انیمیشن «Finding Dory» ساختن شخصیت هنک احتمالاً سخت‌ترین کاری بود که پیکسار تا به حال در آن مقطع ساخته بود. ساختن او در انیمیشن «در جست‌ و جوی نمو» قطعا ممکن نبود. بیشتر شخصیت‌های چهار یا دو پا، مانند انسان‌ها، مفاصل و محدودیت‌های مشخصی برای حرکت‌شان دارند، اما اختاپوس‌ها اسکلت یا ساختار مشخصی برای حرکتشان ندارند. برای به دست آوردن این انعطاف‌پذیری شدید، پیکسار مجبور شد در کل رویکرد خود برای ساخت شخصیت تجدید نظر کند.

این کار با فرایند تنظیم شخصیتی آغاز شد، یک تکنیک در انیمیشن رایانه‌ای که در آن یک شخصیت در دو قسمت نشان داده می‌شود. درحالی‌که انسان‌ها آرنج‌هایی را مشخص کرده‌اند که خم می‌شوند، آرنج هنک باید در طول شاخک او حرکت می‌کرد، بنابراین مهندسان پیکسار یک دکل مخصوص ساختند که از یک استوانه به‌عنوان آرنج هنک استفاده می‌کرد و بر عملکرد منحنی خاصی برای تعیین نحوه حرکت آن عضله تکیه داشت. این به انیماتورها اجازه می‌داد تا به حرکت چرخشی کلیدی شاخک‌های اختاپوس وفادار بمانند. سازندگان همچنین به شبکه‌ای بین شاخک‌های هنک نیاز داشتند تا با هر حرکت صاف و گسترده شود، بنابراین تیم شخصیت‌سازی کنترل جدیدی برای تنظیم عمق تار ایجاد کرد. این به پیکسار اجازه داد تا به پیچیده‌ترین شخصیت خود تا به امروز جان ببخشد.

سازندگان پشت سومین فیلم «ماشین‌ها» می‌خواستند بر جزئیات پیری شخصیت‌های قهرمان، مانند قدیمی‌ترین آن‌ها لوئیز نش تأکید کنند. سطح هر خودرو از چندین لایه تشکیل شده است: رنگ پوسته فلزی با پوشش شفاف، برچسب‌های ماشین، کثیفی و گلی که در بالای آن ترکیب شده است. اما به طور سنتی، زمانی که پیکسار یک شی با بافت دقیق را از یک عکس دورتر نشان می‌داد، تمام جزئیات کوچک در یک پیکسل ادغام می‌شدند و سطح جسم را بیش از حد صیقلی نشان می‌داد.

بنابراین پیکسار فناوری به نام bump roughness mapping را توسعه داد که در عکس‌های دورتر، آنچه را که شبیه برجستگی‌های نزدیک به نظر می‌رسد به زبری سطح تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، لوئیز بافت خراش‌های شفاف کت خود را حتی در عکس های متوسط و گسترده حفظ می کند. را توسعه داد که در عکس‌های دورتر، آنچه را که شبیه برجستگی‌های نزدیک به نظر می‌رسد به زبری سطح تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، لوئیز بافت خراش‌های شفاف کت خود را حتی در عکس‌های متوسط و گسترده حفظ می‌کند.

این فناوری فقط برای ماشین‌ها قابل اجرا نبود، همانطور که در «شگفت‌انگیزان ۲» دیدیم، پیکسار می‌تواند از روش ناهمواری برای حفظ جزئیات روی انواع اشیاء سه‌بعدی استفاده کند. شبیه‌سازی لباس در «کوکو» همیشه یک مسئولیت بزرگ بود. این انیمیشن بیش از هر ویژگی دیگر پیکسار به پارچه نیاز داشت و بسیاری از صحنه‌ها شامل تحرکات زیادی می‌شدند. علاوه بر این، شخصیت‌ها نه فقط انسان، بلکه اسکلت بودند. استخوان‌ها همه این شکاف‌ها را دارند که در آن لباس‌ها می‌توانند به هم برسند و با یکدیگر برخورد کنند، و برخوردهای زیادی را برای شبیه‌ساز Fizt پیکسار ایجاد کنند.

بنابراین استودیو سه سال وقت خود را صرف ساخت یک برنامه جدید تشخیص تصادم پیوسته کرد، که به رایانه کمک کرد به‌طور خودکار مسائلی مانند جمع شدن پارچه در اطراف دست اسکلت یا گیر کردن روی زانوی استخوانی را حل کند.

انیماتورها همچنین مفاصل اسکلت‌ها را به صورت دیجیتالی با مواد نامرئی فوق کششی پیچیده کردند تا وقتی استخوان‌ها از هم جدا می‌شوند، شلوار به آن مانع نامرئی برخورد کند و در شکاف‌ها گیر نکند. این یک راه حل خلاقانه برای یک مشکل منحصر به‌فرد بود، اما زمینه را برای شبیه‌سازی پارچه‌های پیشرفته‌تر در آینده فراهم کرد. مد هم بخش بزرگی از «شگفت انگیزان» بود، اما در فیلم اول، کت و شلوار شخصیت‌ها لباس واقعی نبود. آن‌ها الگوهایی بودند که روی بدن شخصیت‌ها سایه انداخته بودند، به همین دلیل است که در برخی نماها، پارچه بیشتر شبیه پوست است و لوگوی Incredibles به روش‌های غیرواقعی کشیده می‌شود. برای فیلم دوم، سازندگان فیلم می‌خواستند لباس‌هایشان با حرکات فراوان شخصیت‌هایی مثل الستی‌گرل (خانم شگفت‌انگیز) بهتر عمل کند.

این کار با ساخت لباس‌های دیجیتال واقعی که روی پوست شخصیت‌ها قرار می‌گرفت، مانند لباس‌های معمولی شروع شد. مرحله کلیدی بعدی دستکاری مختصات UV روی لباس بود. در «شگفت‌انگیزان ۲»، فناوری به نام مقیاس‌بندی سه‌بعدی اشعه ماوراء بنفش، جزئیات یک پارچه را هنگامی که کشیده یا فشرده می‌شود، حفظ می‌کرد. پیکسار همچنین راهی برای استفاده از نقشه ناهمواری برآمدگی (bump roughness mapping)، فناوری «Cars 3» برای دست نخورده نگه‌داشتن جزئیات نورانی بسیار ظریف، حتی زمانی که الستی‌گرل بدن خود را به اندازه‌های بسیار بزرگی گسترش داد، پیدا کرد. این امکان را برای الستی‌گرل فراهم کرد تا یک کت و شلوار کاملا جدید که بافت درخشان و ظریف خود را در تمام حرکات بسیار انعطاف پذیر حفظ می‌کند، داشته باشد.

چهارمین انیمیشن «داستان اسباب‌بازی» به لطف همه صحنه‌هایی که در فروشگاه عتیقه‌فروشی اتفاق می‌افتد، و در نتیجه همه اسباب‌بازی‌ها، مسائل مقیاس را مطرح کرد. بیش از ۱۰۰۰۰ عتیقه در این فروشگاه وجود داشت و پیکسار باید راهی برای برنامه‌ریزی تک تک آن‌ها با سطوح مختلف فرسودگی پیدا می‌کرد. انیماتورها با اختصاص دادن سه سن مختلف به عتیقه‌ها، با این چالش مقابله کردند: نسبتا جدید، سن متوسط و بسیار پیر. سپس کامپیوتر جزئیات سطح اقلام را متناسب با آن سنین، از خراش های کوچک روی بشقاب‌های چینی گرفته تا فرسودگی و پاره شدن روی فرش‌های قدیمی، ارائه می‌دهد. توانایی افزودن جزئیات به بسیاری از اشیاء مختلف چیزی است که به دنیای «داستان اسباب بازی ۴» پیچیدگی بصری و جذابیت بخشیده است.

پیکسار سهم خود را از شخصیت‌های منحصربه‌فرد داشته است، اما پدر فیلم «Onward» تنها از یک جفت پا تشکیل شده است. بقیه بدنش فقط با یک ژاکت، جلیقه و دستکشی که روی آن انداخته شده است پر می‌کند، که باعث می‌شود متحرک کردنش مشکل شود. پاهای پدر را می‌توان مانند یک شخصیت سنتی با استفاده از فیلم‌های مرجع فیلم‌برداری شده در مقابل یک صفحه سبز، جفت و متحرک کرد. اما نیمه بالایی او هیچ پوسته یا ساختاری در زیر آن نداشت، بنابراین در بسیاری از نماها نیاز به شبیه‌سازی داشت، نه انیمیشن. به عنوان مثال، بازوها فقط باید به اطراف می چرخیدند، حرکتی که با شبیه‌سازی باورپذیرتر است.

حرکات پر کردن بدن شخصیت پدر در Onward بر اساس یک سیم حجمی بود، شبیه‌سازی چیزی با حجم، در حالی که لباس‌های بالای آن تا حد زیادی با شبیه‌سازی پارچه استاندارد کنترل می‌شدند. پیکسار همچنین تعامل بین سیم‌های حجمی و سیم‌های پارچه‌ای را بهبود بخشید تا حدی اگر لباس Dad را فشار می‌دادید، ترکیباتش به‌طور باورپذیری له می‌شد، و برعکس، اگر روی آن فشار می‌دادید، لباس از حالت خارج می‌شد. پیکسار نیاز داشت تا شخصیت‌های نوازنده‌اش را وادار به نواختن ساز کند، به‌ویژه جو، که باید حرکات پیچیده و سریع نواختن پیانو را پشت سر می‌گذاشت.

در ابتدا، تیم سعی کرد از شبیه‌سازی برای کنترل فعل و انفعالات بین انگشتان جو و کلیدها، با تکیه بر سیستم برخوردی مانند آنچه برای پارچه در «کوکو» استفاده شده است، استفاده کند. اما سیستم برخورد کار نکرد، زیرا انگشتان جو برای کلیدهای پیانوی کامپیوتر بسیار سنگین بودند.

بنابراین، به جای شبیه‌سازی حرکت، جیسون دیویس، مدیر فنی شخصیت‌‌سازی، چیزی را توسعه داد که آن را دکل تماس با انگشت نامید. هنگامی که یکی از انگشتان جو روی کلیدی فشار می‌آورد، دکل زاویه صحیح چرخش کلید را محاسبه می‌کرد، بنابراین به نظر می‌رسید که جو آن را فشار می‌دهد. تیم‌های مدل‌سازی و ریگینگ همچنین ۲۹۲ کنترل به دست جو دادند، از جمله متغیرهایی که قبلا هرگز از آن‌ها استفاده نمی‌کردند، حتی یک کنترل برای هر تاندون اضافه کردند تا تنش در دست جو هنگام نواختن را منتقل کند. این سطح از کنترل دست و مچ باعث شد که اجراهای او روی صفحه پرشور و قانع کننده به نظر برسند، با سطحی از واقع‌گرایی که مرزهای حرکت انسان را در انیمیشن جابجا کرد.

«لوکا» در مورد یک هیولای دریایی است که می‌تواند به انسان تبدیل شود و سازندگان فیلم باید این دگرگونی را به شکلی روان نشان دهند. آن‌ها همچنین می‌خواستند به انیماتورها این قدرت را بدهند که تمام جزئیات آن تغییر را دیکته کنند، مانند اینکه دگرگونی از کجا شروع می‌شود و سرعت رخ دادن آن. پیش از این، تنظیمات مربوط به این نوع جزئیات باید از طریق انیمیشن انجام می‌شد، سپس به تیم جلوه‌ها می‌رفت، و تنها پس از آن انیماتورها می‌توانستند ببینند که همه آن‌ها پس از رندر چگونه است. اما برای Luca، آنها یک دکل تبدیل ایجاد کردند، بنابراین انیماتورها می‌توانستند جنبه‌های مختلف تغییر را یکی یکی تنظیم کنند و نتیجه را درست در مقابل خود ببینند.

به این ترتیب، آن‌ها توانستند زمان عبور از لایه‌های تغییرات در پوست انسان به فلس‌های چرخاننده و لکه‌های اختاپوس در پوست هیولای دریایی را زمان‌بندی کنند. این یک روش جدید برای ساده کردن کل فرآیند تولید و کنترل هنری بیشتر در دستان انیماتورها بود.

از این گذشته، پیکسار در درجه اول به فناوری به عنوان یک ابزار داستان گویی نگاه می‌کند. چه ایجاد نوع جدیدی از نور برای انتقال بهتر احساسات شخصیت‌ها و چه بازاندیشی در مدل‌های ابری برای ایجاد حس قوی‌تری از مکان به مخاطبان، نوآوری‌های فنی پیکسار همیشه در ابتدا در خدمت داستان‌های آن بوده است، و این کلید رکورد استودیو در خلق نوآوری‌های پیشگامانه و آثار دوست داشتنی است.

مطلب پیشنهادی

نقد انیمیشن Migration – خانواده‌ اردک‌های ماجراجو

زندگی بدون هیجان ارزش نداره!