Cómo funciona la luz y la magia industriales

Luz Industrial y Magia (ILM) es un nombre que evoca una reacción emocionada de la mayoría de los fanáticos del cine. Desde que George Lucas creó la compañía en 1975 para proporcionar efectos visuales para la primera película de Star Wars, ILM ha sido sinónimo de magia cinematográfica. De hecho, los efectos visuales creados por ILM han aparecido en ocho de las 10 películas más taquilleras de la historia. ¡ILM ha ganado 28 increíbles premios de la Academia:14 por mejores efectos visuales y otros 17 por logros técnicos!

Has visto el espectacular trabajo de ILM en películas como:

• "Guerra de las Galaxias"
• "El Imperio Contraataca"
• "El retorno del Jedi"
• Las películas de "Indiana Jones"
• Star Trek:Generaciones
• Star Trek:Primer contacto
• "Parque Jurásico"
• "El mundo perdido"
• "Hombres de negro"
• "Jumanji"
• "La Máscara"
• "Forrest Gump"
• "Tormenta"
• "La tormenta perfecta"
• "Star Wars:Episodio I:La amenaza fantasma"
• "Star Wars:Episodio II:El Ataque de los Clones"
• "Star Wars:Episodio III:La venganza de los Sith"
• Harry Potter y el cáliz de fuego
• Misión Imposible III
• Piratas del Caribe:El cofre del hombre muerto

ILM ha sido pionera en muchos efectos y procesos innovadores en los últimos 30 años. Sería difícil cubrir todo lo que ILM ha hecho en un solo artículo (o incluso en un solo libro), por lo que en este artículo nos centraremos en los increíbles y revolucionarios efectos de agua utilizados en "La tormenta perfecta" como un ejemplo de su trabajo. "La Tormenta Perfecta" brindó a ILM una oportunidad única:integrar agua artificial generada por computadora con agua real. Dado que el agua del océano que hace espuma, sopla y se agita es uno de los elementos más dinámicos de la naturaleza, ¡el desafío era inmenso!

Una escena de "La tormenta perfecta". Todo en esta imagen es generado por computadora por el equipo de ILM:¡el agua, el bote, el cielo e incluso los actores! ¡Este artículo le mostrará cómo lo hicieron!

En esta edición de Cómo funcionan las cosas , aprenderá cómo trabaja ILM con los cineastas, cómo planifican los efectos, cómo se crean los efectos y cómo se incorporan a la película. También aprenderá sobre simulaciones y sistemas de partículas.

Contenido

1. Gente de ILM
2. El proceso cinematográfico
3. Planificación de la película
4. Cómo funciona el agua
5. Océanos simulados y Maya
6. Detalles
7. Poniéndolo todo junto

Gente de ILM

Habib Zargarpour en su estación de trabajo

Puede pensar que es fácil para una empresa como ILM crear efectos generados por computadora (CG) para cualquier película. En realidad, es un proceso intenso que requiere enormes cantidades de investigación y mucho trabajo minucioso. ILM cuenta con una plantilla de más de 1000 empleados cualificados, que incluyen:

• Supervisores de efectos visuales
• Directores técnicos
• Desarrolladores de software
• Científicos
• Directores de arte
• Productores
• Maquetistas
• Animadores
• Editores
• Operadores de cámara
• Técnicos de escena

Cada una de estas personas tiene una impresionante variedad de habilidades. Por ejemplo, Habib “Particle Man” Zargarpour, el supervisor asociado de efectos visuales de “The Perfect Storm”, tiene una licenciatura en ciencias aplicadas e ingeniería mecánica y otra licenciatura en diseño industrial (consulte la barra lateral para obtener más información sobre Habib). Los enormes modelos de computadora que simulan el agua en "La tormenta perfecta" fueron investigados y escritos durante la producción de la película por un equipo que incluía a Habib, el científico John Anderson y muchas otras personas. Talento como este es la clave para la excelencia continua de ILM en efectos CG (generados por computadora).

Durante nuestra visita a ILM, pasamos la mayor parte del tiempo hablando con Habib Zargarpour. Habib ha trabajado para ILM desde 1993. Se incorporó a la empresa como director técnico de "La máscara". Rápidamente se ganó una reputación como el "Hombre Partícula", debido a una nociva nube de gas verde que creó para una toma clave en "La máscara". La nube fue completamente CG, creada a partir de millones de diminutas partículas 3D.

El amor de Habib por las partículas continuó evolucionando mientras trabajaba en "Star Trek:Generations" y "Jumanji". Su trabajo con partículas se convirtió en la estrella de la película en "Twister" y aparece en escenas clave en "Star Trek:First Contact", "Spawn" y "Star Wars:Episode I". La creación de un maremoto para la escena final de "Snake Eyes" (una escena que cambió por completo en la versión final) convenció a Habib y a sus compañeros artistas de ILM de que se podía crear agua turbulenta realista completamente en CG. Su trabajo alcanzó alturas completamente nuevas con los sorprendentes sistemas de partículas desarrollados para "La tormenta perfecta". Habib usará el conocimiento obtenido de "La tormenta perfecta", así como de otras películas en las que ha trabajado, para crear efectos nuevos e increíbles para ILM.

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El proceso de la película

¡Todo en esta imagen es generado por computadora por el equipo de ILM!

Lo primero que sucede en la creación de cualquier película nueva es la decisión del estudio y el anuncio de que está comenzando la película. El estudio elige un director para la película, y él o ella comienza a buscar empresas para manejar los diversos componentes de la película.

En casi todas las películas actuales, los efectos generados por computadora (CG) juegan un papel importante, aunque es posible que ni siquiera los detecte cuando ve la película. Por ejemplo, en 90 planos de "La tormenta perfecta", todo está generado por computadora:el agua, los botes e incluso los actores, y todo parece totalmente real. ILM ofrece trabajos para una variedad de películas y presenta la capacidad de la compañía para proporcionar los efectos al director.

El director, en este caso Wolfgang Petersen de "La tormenta perfecta", se reunió con el equipo y acordó encargar los efectos visuales a ILM.

Una película normalmente sigue un patrón estándar de pasos a medida que se desarrolla. Los pasos son algo así:

• Se crea la historia y/o el guión.
• A partir del guión, el equipo crea un conjunto de guiones gráficos . Un guión gráfico es una colección de dibujos, palabras e instrucciones técnicas que describen cada toma. . Una toma es una parte de la película desde un único ángulo de cámara. Por ejemplo, si dos personas están hablando entre sí en una escena y la cámara cambia 10 veces de un lado a otro para mostrar las cabezas de los dos actores mientras hablan, esa única escena contiene 10 tomas. Una película típica puede tener 2000 tomas y se unen una tras otra para crear la película completa.

Una de las imágenes del guión gráfico de La tormenta perfecta.

• Luego, el equipo de filmación se divide en varios grupos:un grupo trabaja en el diseño y la construcción de los escenarios necesarios para la película. Otro grupo explora y se prepara para tomas en el lugar. Un grupo inicia el proceso de investigación y desarrollo de los elementos para todas las diferentes tomas generadas por computadora. Otro grupo trabaja en la preparación de todas las tomas que involucran acrobacias. Otro grupo trabaja en efectos especiales físicos, como animatrónicos; por ejemplo, el tiburón robótico en "Tiburón" era un modelo animado. Otro grupo trabaja en vestuario. El grupo de rodaje prepara las cámaras, luces, equipo de sonido, etc. para los diferentes planos. En "La tormenta perfecta", ILM tenía tres roles en el equipo. Primero, ILM desarrolló el guión gráfico animado en 3-D para la película. En segundo lugar, ILM creó las 90 tomas puramente generadas por computadora. En tercer lugar, ILM integró agua y otros efectos en 250 tomas que contenían actores en vivo o barcos filmados en una pantalla azul (consulte Cómo funcionan los efectos de pantalla azul para obtener más información).
• El proceso de filmación de todas las tomas de acción en vivo se llama producción. . La producción involucra a actores y especialistas que trabajan en el lugar o en los platós para obtener todo el metraje de la película.
• Una vez finalizada la fase de producción, la película entra en postproducción . En la posproducción, suceden muchas cosas diferentes:las partes de la película en las que se deben agregar efectos digitales se digitalizan. Se construyen tomas en las que los elementos generados por computadora y los elementos de acción en vivo se combinan en una sola toma. Se construyen tomas que contienen modelos en miniatura que también pueden incorporar acción en vivo o elementos generados por computadora. Todas las tomas CG están renderizadas. Las tomas acrobáticas se retocan para quitar cables, arneses de seguridad, etc. Las tomas se limpian y se corrige el color.
• Toda la película se ensambla a partir de todas las tomas.
• Se agregan la partitura musical y los efectos de sonido.
• La película se masteriza, duplica y envía a los cines (consulte Cómo funciona la distribución de películas para obtener más detalles).

Parte de una escena, filmada en una piscina de olas con una pantalla azul. Posteriormente, ILM agregó el resto de la escena usando agua, cielo, helicóptero y buzo generados por computadora.

Planificación de la película

Un fotograma de una animática. Una animática como esta ayuda al director y al equipo a comprender la dinámica y el aspecto de cada toma desde muchos ángulos diferentes.

Tras llegar a un acuerdo con Petersen, ILM nombró a un supervisor de efectos visuales, Stefen Fangmeier, para supervisar el proyecto. Fangmeier reunió a un equipo de 120 empleados de ILM para desarrollar las 340 tomas de efectos visuales necesarias para "La tormenta perfecta". Noventa de las tomas de la película están completamente generadas por computadora (incluidos los actores virtuales), y otras 220 tienen agua generada por computadora u otros elementos. De hecho, ¡solo dos de las tomas del océano tormentoso en toda la película son completamente reales!

La película está cuidadosamente planeada, toma por toma, para que coincida con la visión general que el director tiene de la película. ILM está involucrado incluso en esta etapa inicial, preparando un guión gráfico animado en 3D aproximado conocido como animatic. . Las animaciones permiten al director asegurarse de que la toma planeada funcionará, tanto visual como prácticamente.

Este es un buen ejemplo de cómo la animática puede cambiar el desarrollo de una toma. Muchos de los primeros planos de los barcos ocurrieron en una gigantesca piscina de olas cubierta, ¡de aproximadamente un cuarto de acre (1,000 metros cuadrados) de tamaño! Los barcos de tamaño completo estarían controlados por gimbals gigantes en la piscina durante el tiro. La cámara necesitaba moverse un poco para simular el movimiento de balanceo de otro barco para que coincidiera con el punto de vista de la cámara virtual utilizado en los efectos visuales. La posición originalmente planeada de la cámara no funcionó cuando se simuló:¡el movimiento de la cámara la habría llevado a través de una pared! Al modificar elementos como este en la fase de guión gráfico, los directores pueden evitar muchos peligros potenciales que podrían alargar el proceso de filmación y exceder el presupuesto proyectado.

Cómo funciona el agua

Resulta que el agua es una sustancia extremadamente complicada. Vaya a la playa un día y mire realmente el agua, y podrá comprender rápidamente lo complicado que es. Mira una ola acurrucarse en la playa. Verá, entre otras cosas:

• Las olas, bien lejos de la costa, que se convertirán en olas
• Las olas que se forman y se curvan hacia adelante
• El color y la translucidez de la ola a medida que el agua se adelgaza hacia la parte superior
• La espuma en la cima de la ola
• La espuma que retrocede que sigue a la ola y se disipa
• La espuma que se forma frente a la ola
• Las burbujas en el agua que forman parte de la espuma y la forma en que cambia aún más el color de la ola
• El agua se agita cuando cae la ola
• El movimiento del agua en la ola cuando golpea obstáculos
• Las interacciones entre múltiples ondas
• El agua que salpica en la cresta de la ola y cuando la ola cae
• Cambios en la ola (diferentes espumas y salpicaduras de agua) causados ​​por el viento

El trabajo de ILM era simular todos esos efectos tan de cerca que el agua artificial de ILM pudiera integrarse en agua real a partir de tomas en vivo y estaría completamente convencido de que todo era real.

Un gran elemento del proceso de planificación de "La tormenta perfecta" involucró la investigación del agua y otros objetos que el equipo necesitaba emular con efectos generados por computadora. En "La tormenta perfecta", el equipo estaba creando un entorno oceánico completo junto con botes simulados, actores, boyas, etc. ¡La gran cantidad de conocimientos necesarios es increíble! Estas son algunas de las cosas que investigaron Habib Zargarpour y su compañero ILMer John Anderson:

• Todos los efectos del agua discutidos anteriormente
• Los diversos tipos de olas
• Niebla
• Formas del casco
• Características de flotabilidad
• Viento
• Densidad del agua y tensión superficial

Una buena comprensión de cómo el viento, el agua y los objetos sólidos interactúan entre sí fue esencial para la creación de un mar realista. Además de la física de los objetos, el equipo observó cuidadosamente y notó cómo la luz afectaba la apariencia del agua y la niebla. Todo este conocimiento se puso a prueba cuando comenzaron a crear su océano virtual.

Océanos simulados y Maya

En este océano simulado, puedes ver olas grandes y pequeñas, ondas y espuma que parecen completamente realistas .

John Anderson, científico interno de ILM, desarrolló una simulación sofisticada del océano que podía manipularse para crear el tipo de mar embravecido que necesitaba "La tormenta perfecta". La simulación necesitaba manejar todo, desde ondas, agua tranquila, hasta olas del tamaño de un edificio de 10 pisos.

El conjunto de reglas científicas que simula el modo de actuar y reaccionar del agua se denomina, genéricamente, dinámica de fluidos . La dinámica de fluidos gobierna todo, desde el flujo de aire sobre un ala hasta cualquier tipo de agua en movimiento, así como la forma en que la miel sale de un frasco:¡es un campo muy amplio! Una simulación de agua bien hecha obedece muy bien las leyes de la física del agua y es increíblemente precisa en la forma en que sigue las leyes de la dinámica de fluidos. Sin embargo, también debe tener en cuenta el "aspecto" del agua en diferentes condiciones de iluminación, además de integrar el agua en tomas en vivo.

La simulación dinámica de fluidos básica proporcionó la base para el cuerpo del océano y se conoció como el agua del fondo. en la película. La forma en que el océano interactúa con los objetos de cuerpo rígido, como los barcos, permitió al equipo comprender exactamente cómo se movería cada objeto en el mundo real en las mismas circunstancias.

El modelo del Andrea Gail (el barco principal de la película) es en sí mismo una maravilla, con objetos en el barco, como cables y boyas, que también reaccionan al viento y al movimiento del océano.

Además, para ayudar a capturar el movimiento ondulante de un océano tormentoso, ILM colocó una cámara virtual en la simulación en un segundo barco. La cámara virtual apuntó a un objeto de destino invisible ubicado en el bote que era el foco de la toma. La cámara virtual tenía un cierto grado de libertad que emulaba la dificultad que tendría una persona sosteniendo una cámara mientras intenta mantenerse enfocada en un objeto que se mueve. Este método se utiliza en varias tomas para mejorar el realismo.

La mayor parte del trabajo de modelado 3D real se llevó a cabo utilizando un paquete de aplicación de software comercial llamado Maya , realizado por Alias|Wavefront. Lo bueno de Maya es que contiene un lenguaje de programación completo, C++, que permite a los animadores y diseñadores escribir sus propios complementos personalizados. El equipo de "The Perfect Storm" en ILM escribió más de 30 complementos para Maya para esta película. También escribieron varias aplicaciones independientes para aspectos específicos, como sombreadores y sistemas de partículas, de las escenas del océano.

Detalles

Para hacer el agua superior (crestas en las olas, la niebla y la espuma y todos los millones de gotas de agua en cada salpicadura), ILM se basó en gran medida en sistemas de partículas . En el mundo que te rodea, todo está hecho de partículas de alguna manera. Esencialmente, una partícula es un componente de un objeto más grande. Su cuerpo, por ejemplo, está hecho de trillones de células que trabajan juntas, y cada célula es una partícula. Cada célula, a su vez, está formada por billones de átomos, y cada uno de los átomos es también una partícula. En cosas como el agua, el polvo, la nieve y la lluvia, todo el efecto visual que ves proviene de la interacción de billones de partículas. Todos reaccionan entre sí, con otros objetos, con la gravedad y con el aire y el viento para crear los patrones que vemos.

Los modelos realistas deben manipular una gran cantidad de partículas si quieren parecer auténticos. Calcular y mostrar la ruta que debe seguir cada partícula es la clave para crear una versión CG convincente de un sistema de partículas. La cantidad de operaciones informáticas necesarias para rastrear cada partícula es enorme y puede dar lugar a escenas que requieren días de tiempo de cálculo por toma. , usando salas llenas de computadoras de alta velocidad!

En los gráficos generados por computadora, la mayoría de los objetos 3D son solo una representación visual de un objeto real. En otras palabras, no se construyen hasta el nivel atómico para que coincidan exactamente con el objeto original. Hacer objetos tan detallados va mucho más allá de las capacidades de procesamiento y las limitaciones de tiempo de los sistemas actuales. Por lo general, el objeto es simplemente un caparazón o un marco sin nada dentro. La mayoría de las veces, no importa, siempre que el objeto parezca real. Pero si el objeto tiene que cambiar drásticamente durante la toma, por ejemplo, una ola del océano que se eleva y salpica sobre otro objeto, entonces tiene que haber una manera de representar ese cambio de manera realista.

En "La tormenta perfecta", ILM logró esta hazaña mediante el uso de múltiples sistemas de partículas. Integrado directamente en la simulación del océano hay un sistema de partículas que crea millones de partículas cada vez que una ola choca con un objeto, ya sea un bote, una persona u otra ola. Al sistema de partículas se le asignan propiedades, o comportamientos, que le indican a cada partícula cómo debe actuar después de ser emitida por el sistema.

Otra parte integral de la simulación que afecta el comportamiento de las partículas es el modelo de colisión . En pocas palabras, el modelo de colisión le dice a cada partícula, así como a cualquier otro objeto en la escena, qué hacer cuando entra en contacto con la superficie de otro objeto o con otra partícula.

Echemos un vistazo a una ola rompiendo sobre Andrea Gail y cómo los modelos mayas la simulan:

• La ola crece y se forma. (parte de la simulación del océano)
• Choca con el Andrea Gail. (un objeto de cuerpo rígido colocado en la simulación del océano)
• El impacto hace que la ola rompa sobre el bote. (el sistema de partículas emite millones de partículas)
• A medida que el agua de la ola se esparce, se separa continuamente en gotas cada vez más pequeñas. (A cada partícula se le han asignado las propiedades particulares del agua, que incluyen la dinámica de la tensión superficial frente a las fuerzas externas).
• Algunas de las gotas eventualmente se convierten en niebla y se las lleva el viento. (una vez más, siguiendo las leyes físicas asignadas a las partículas y usando simulación aerodinámica para calcular las fuerzas del viento)
• La mayor parte del agua cae sobre la cubierta del Andrea Gail y vuelve al océano, creando espuma. (Las partículas siguen las reglas del modelo de colisión al llegar a la superficie del objeto Andrea Gail).

Las computadoras están realizando todos esos cálculos individualmente para cada partícula que está rastreando. Al controlar con precisión las reglas aplicadas a cada partícula, todo puede parecer totalmente realista cuando se ve como un todo.

Sin embargo, la simulación no siempre "se ve bien" o le da al director exactamente lo que quiere. Por ejemplo, la cantidad de rocío que sale de la proa del Andrea Gail puede no ser tan fuerte como Petersen desea. En tales casos, ILM ajustaría los cientos de parámetros de los simuladores para rociar partículas adicionales en secuencias muy precisas. También objetos invisibles especiales, llamados emisores , a menudo se utilizan para crear efectos ambientales, como niebla y neblina.

Los sombreadores son herramientas sofisticadas que analizan la luz, la densidad y el color de la superficie de un objeto y determinan exactamente cómo aparecerá. Utilizados junto con los sistemas de partículas, los sombreadores crearon gotas de agua que no eran simplemente puntos blancos, sino objetos translúcidos convincentes.

El nivel de complejidad que los sistemas de partículas agregaron a cada toma es asombroso. ¡En algunas de las tomas con ondas grandes, la cantidad de partículas por cuadro se puede medir en miles de millones! Calcular y renderizar gráficos tan detallados lleva una cantidad de tiempo increíble, y el espacio en disco necesario para almacenar las imágenes superó el utilizado por "Star Wars:Episodio I".

Poniéndolo todo junto

Una versión sombreada de Andrea Gail

Una vez que se han bloqueado los conceptos básicos mediante la simulación y los sistemas de partículas, se planifican todos los detalles. ¡Esto es lo que hace la diferencia! Sin todos estos detalles exactos en su lugar, la toma se vería realista pero aún se sentiría mal, lo que haría que te dieras cuenta intuitivamente de que la escena estaba usando efectos CG. Probablemente hayas visto esto en otras películas; tal vez las sombras no eran del todo correctas o la coloración de la parte generada por computadora no coincidía exactamente con la parte real.

Es sorprendente ver todas las diferentes capas que ILM creó para cada toma:

La versión coloreada y texturizada de Andrea Gail Primer plano que muestra los actores CG y las boyas El océano simulado. Tenga en cuenta que el movimiento del barco en este océano debe coincidir completamente con el movimiento de las olas para que sea realista. Escorrentía de una ola rompiendo sobre el barco en un cuadro anterior Una ola de partículas creada por el movimiento del barco en el agua La salpicadura creada por el bote al chocar contra una ola Modelo de iluminación del barco Un cuadro de la toma final con todos los elementos integrados juntos

En las tomas totalmente generadas por computadora, no es necesario hacer nada más. Pero muchas de las tomas combinan CG y acción en vivo. La mayor parte de la acción en vivo se filmó en un tanque de agua con una pantalla azul a su alrededor, en el escenario 16 de los estudios Warner Bros. (el tanque interior más grande del mundo). La pantalla azul tiene una cuadrícula de puntos rojos en cuadrados blancos, llamados objetivos en él, que se utilizan para alinear el punto de vista de la cámara virtual con la cámara en vivo. La mayoría de los objetivos tuvieron que eliminarse manualmente cuadro por cuadro, lo que resultó en un proceso largo y arduo.

Los elementos generados por computadora tienen corrección de color y se mezclan con las imágenes en vivo. Algunas escenas requieren un poco de habilidad de CG (agregar ondas o aumentos de CG) para enmascarar elementos en vivo no deseados. Se combinan patrones adicionales de niebla y espuma en cada marco. Finalmente, todos los elementos en vivo y generados por computadora se combinan para formar la toma completa.

Las tomas se montan juntas y se estrena la película. Vas al cine, o alquilas el lanzamiento en VHS o DVD de "La tormenta perfecta", y te sorprenden los efectos meteorológicos más sorprendentes y realistas jamás creados, sin poder distinguir qué es real y qué es generado por computadora. Y ese es el mayor cumplido que ILM podría pedir.

Para obtener más información sobre ILM, "La tormenta perfecta", efectos visuales y sistemas de partículas, consulte estos enlaces interesantes:

• ILM
• Warner Bros
• Alias|Frente de onda
• Cámara de partículas (¡Descargue una demostración del sistema de partículas con el código fuente completo!)
• Introducción a los sistemas de partículas
• Una breve historia de los sistemas de partículas
• Simulación de flujo turbulento utilizando partículas de vórtice

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