Simulazioni.

Quando si parla di sim nel mondo dei vfx, ci si riferisce alle simulazioni. Queste sono modelli matematici applicati agli oggetti in scena e simulano fenomeni fisici come gravità, attrito, frizione, fluidodinamica, ecc.

Le sims sono fondamentali poichè vanno a diminuire il carico di lavoro dell’animatore, sopratutto se si tratta di molti oggetti. Le formule matematiche applicate rendono il render definitivo più realistico di una classica animazione a mano. Nel mondo dei vfx, comunque, se una cosa sembra corretta, è corretta. Non conta se le forze in gioco non sono corrette, l’importante è il look definitivo.

Sims e Hardware.

Per esempio, immaginiamo un cubo sospeso in aria. Gli applichiamo una massa e un forza gravitazionale; a questo punto eseguiamo una sim e osserviamo come il cubo precipita e collide con il terreno. Una simulazione del genere richiederebbe molto più tempo all’animatore e in più potrebbe non risultare realistica se creata a mano. Un altro aspetto da considerare è la “folla”. Se dobbiamo simulare interi eserciti o migliaia di palline è necessario un software che faccia le cose per noi, altrimenti avremmo bisogno di migliaia di animatori.

Grazie alla complessità dei modelli matematici, ci sono tante variabili in gioco. Queste vengono mappate a slider o input box permettendo all’utente di modificare le forze in gioco. Nella simulazione del cubo vista precedentemente, l’utente potrebbe modificare i coefficienti di attrito del cubo o del pavimento cambiando radicalmente la simulazione. Un animatore avrebbe dovutto animare l’intera scena, il nostro software invece, con le nuove variabili, calcola i nuovi step con una ulteriore simulazione.

Le simulazioni sono di solito sempre complesse. Gli animatori spesso non conoscono le leggi matematica che legano il movimento di un vestito sotto l’effetto del vento, della turbolenza e di compressioni e trazioni. Generalmente sono solo le variabili in gioco a venire modificate, saranno i diversi modelli matematici a simulare tutto.

Nel cinema odierno vediamo sempre più simulazioni fatte a computer: edifici che collassano, oggetti che si distruggono, esplosioni, inondazioni, ecc. Rispetto all’animazine tradizionale, le simulazioni richiedono migliaia di processori per ottenere risultati in termini brevi. L’hardware e le render farm sono quindi essenziali in una post produzione avanzata: non solo i render, infatti, ma anche le simulazioni richiedono una buona potenza di calcolo.

Grazie all’nvidia negli ultimi anni stiamo assistendo a una rapido passaggio dai calcoli effettuati in cpu a simulazioni effettuate in gpu. Ebbene si, grazie a cuda, l’nvidia sta portanto la computer grafica verso livelli sempre più alti aumentando la precisione dei dettagli e diminuendo i tempi di calcolo.

Nel prossimo articolo vedremo i sistemi particellari.

2d e 3d.

Il multiplane compositing è un ponte tra il 2d e il 3d. Si tratta, in termini più generici, di compositare immagini bidimensionali utilizzando un envirovment 3d e un programma di compositing. Le immagini vengono poste l’una davanti all’altra in uno spazio 3d di fronte ad una camera virtuale. I differenti piani vengono allontanati e avvicinati alla camera per rappresentare la vera distanza dal piano di visione. Gli oggetti più vicini saranno più vicini alla camera mentre gli oggetti di sfondo saranno più lontani. Le immagini possono essere dei mattepainting o cgi; caratteristica fondamentale per un corretto multiplane compositing è la prospettiva. I piani in scena dovranno ospitare texture prospetticamente corrette rispetto alla camera virtuale. Gli oggetti vicini soffrono maggiormente di questo problema e una minima variazione del piano può portare ad una resa negativa di tutta la scena. Le immagini di sfondo hanno una maggiore flessibilità, montagne e cieli possono essere mossi notevolmente senza intaccare la visione finale di scena. E’ importante considerare che questo tipo di compositing è generalemtne usato per creare animazioni in grandi scene dipinte dove vengono aggiunti elementi in cgi ( cascate, fuoco, luci ). L’asse focale è infatti perpendicolare ai piani e i movimenti permessi sono carrellate e pan. Le carrellate sono spesso visibili in video di motion graphics realizzati in after effects e meno tipici negli effetti visivi. I pan invece permettono una visione graduale della scena.

Pan e HDR.

Un’altro compositing utilizzato molto nei vfx è il compositing su hdr. Supponendo di dover animare una navicella aliena in un deserto, è opporturo crare una imagine sferica e poi animare in 2d o 3d la navicela all’interno della scena.

Nel prossimo articolo vedremo le simulazioni – SIMS.

Depth e 3D.

Il depth compositing letteralmente vuol dire compositing per profondità. Nel mondo dei vfx, questo tipo di compositing permette una migliore e più semplice integrazione degli elementi 2D nella pipeline 3D scelta.

L’idea è aggiungere un ulteriore canale alle nostre immagini RGBA che permetta di memorizzare informazioni di profondità. In principio e oggi per consuetudine si utilizza la x e la y per identificare un asse in un sistema bidimensionale; la terza dimensione, la z, definisce la profondità di scena. Il depth compositing può prendere anche il nome di z-compositing e generalmente tra artisti vfx il canale z identifica un canale di profondità. Le nostre immagini diventano così RGBAZ.

Depth e Floating Point.

La maggior parte dei programmi di compositig interpreta correttamente questo canale e permette un compositing più facile evitando di utilizzare clipping o black hole nei frame da compositare più lontani. Un canale di z si presenta come un gradiente bianco nero. Più un pixel è bianco, più è vicino alla nostra macchina da presa, più è nero più si allontana. Questo spazio è normalizzato da 0 a 1 e spesso si utilizzano piu di 8 bit per definire meglio le variazioni intermedie. Un’altra tecnica consiste nell’utilizzare frame in floating point dove il valore di intensità di uno dei componenti rgb rappresentà la distanza in unità virtuali dalla camera. Con questo metodo è più facile definire messe a fuoco in post grazie a valori di profondità non normalizzati ma uguali alla reale distanza dalla mdp degli oggetti nella scena virtuale.

Quando si compositano frame completamente virtuali, il depth compositing è molto piu semplice e richiede meno lavoro. Nel caso di compositing su scene preesistenti, si ricorre al rotoscoping. Le montagne, dietro le quali dovranno volare dei jet in cgi, dovranno essere individuate e mappate a un livello di depth giusto: lo sfondo quindi assume una posizione ben precisa dalla mdp e il software sà cosa sta davanti e cosa sta dietro.

Nel prossimo articolo vedremo il multiplane compositing.

Compositing e stili.

Negli articoli precedenti abbiamo visto l’utilità dei differenti pass. Il numero elevato di pass e i differenti metodi di compositing rendono il look finale dell’immagine molto vario. Le principali azioni che entrano in gioco sono le variazioni sui singoli pass e sull’immagine definitiva.

Ogni compositore utilizza tecniche differenti per blendare i pass; se ogni compositore lavorasse in modo indipendente su ogni shot , sicuramente il film non avrebbe un look unico ma una serie di sequenze con colori differenti.

Senior Compositor.

Per questo motivo, in un workflow di lavoro, un senior compositor si occupa di definire le linee guide da seguire. Gli altri compositor rispetteranno queste linee e applicheranno le dovute modifiche negli shot dove l’illuminazione varia ( interni, esterni,ecc).

Le linee guide permettono di avere un color gradig uniforme senza notare gli stili dei diversi compositori.

Nel prossimo articolo vedremo il depth compositing.

Reflection e Fisica.

Il pass di reflection è l’ultimo pass che vedremo in questo primo esempio di multipass compositing. Nel reflection pass si isolano le riflessioni dell’oggetto all’interno della scena e/o rispetto ad altri oggetti. Generalmente il pass viene creato con una riflessione pura al 100%. Un oggetto fisicamente non può avere una propria texture se riflette completamente. Infatti il reflection pass, nel caso in cui il materiale abbia caratteristiche fisiche, elimina totalmente qualsiasi texture “diffuse”. Il pass di reflection in post viene sommato, in alcune circostanze può essere compositato con uno screen: metodo che vedremo più in là.

Dirt Pass.

Oltre ai pass precedenti ce ne sono altri, indispensabili per rendere una immagine perfettamente fotorealistica. Uno di questi è il pass di dirt o di “sporco”. In passato spesso gli effetti visivi nei film non ottenevano il giusto realismo poichè le texture e i modelli erano rispettivamente troppo puliti o perfetti. Nella realtà tutti sappiamo che l’erosione e l’usura in generale degradano gli oggetti, se non vogliamo infatti creare un macchinario industriale appena assemblato, dobbiamo necessariamente aggiungere elementi di sporco alle texture e malformazioni agli oggetti evitando così forme assolutamente perfette con spigoli senza smussature.

Nel prossimo articolo vedremo l’importanza del controllo di compositing.