Cómo Centropolis FX crea efectos visuales

El Patriot contiene una increíble variedad de efectos visuales creados por el equipo de Centropolis FX. Puede hacer clic aquí para obtener más información sobre la película.

Contenido

1. Comprender los efectos
2. Un ejemplo
3. Descripción general del proceso de efectos visuales
4. La Tecnología
5. Ejemplo 2
6. Ejemplo 3

Comprender los efectos

CFX comenzó su vida como empresa en 1996 y hoy cuenta con más de 100 empleados dedicados a la creación de efectos visuales digitales en una amplia variedad de películas de Hollywood. El equipo está formado por artistas, técnicos, productores y directores que trabajan juntos para crear escenas realistas, impactantes y totalmente convincentes para el público.

La palabra digital en la frase efectos visuales digitales significa que CFX utiliza principalmente hardware y software de computadora para crear sus efectos. El término general utilizado en la industria para lo que hace CFX es CG , abreviatura de generado por computadora . Por ejemplo, al hablar con los artistas, los escuchará decir cosas como "Toda la escena es generada por computadora", o "Todos son soldados generados por computadora" o "Los actores son reales, pero todo lo demás es generado por computadora". Los efectos generados por computadora hacen posibles personajes imaginarios como Godzilla, y también crean casi todos los efectos que solían hacerse usando modelos. Las ventajas de los efectos CG son su realismo, flexibilidad y costo relativamente bajo (en comparación con las alternativas).

El equipo de CFX trabaja con el director de la película tanto durante la filmación (producción) como después de la filmación (posproducción) para crear los efectos. La participación durante la producción ayuda al director a tomar decisiones creativas para que los efectos se puedan integrar en la película más fácilmente, y también permite que CFX agregue diferentes marcadores y otras funciones a cada escena para facilitar el trabajo de posproducción. Por ejemplo, en ciertas escenas, la cámara puede estar equipada con codificadores que permitirán una integración más fácil de los efectos que crea CFX. Durante la posproducción, el director trabaja mucho con CFX para asegurarse de que los efectos en cada toma tengan exactamente el aspecto adecuado para la película.

CFX utiliza una variedad de herramientas y técnicas para crear efectos visuales. Las diferentes capacidades de la empresa incluyen:

• Escaneo e impresión:CFX tiene el equipo para escanear películas a una resolución extremadamente alta (hasta 12 750 000 puntos por cuadro), almacenarlas, manipularlas digitalmente y luego volver a escribirlas en la misma resolución. Un escáner de película Kodak Cineon
• Animación y modelado de personajes en 3D:los artistas de CFX pueden crear y animar personajes de manera realista y luego integrarlos en escenas; todo, desde Godzilla hasta un pelotón de soldados británicos, se puede agregar a una película. CFX también puede crear barcos, agua, paisajes de fondo, nubes, banderas, edificios, vehículos, explosiones, etc. Estos elementos CG son totalmente realistas y se integran a la perfección en fondos CG o escenas filmadas. Soldados tridimensionales generados por computadora como estos juegan un papel importante en "The Patriot"
• Seguimiento de cámara en 3D:para colocar personajes en 3D en una escena filmada, debe haber un modelo de cómo se mueve la cámara y hace zoom cuando se filmó la escena. Este modelo se puede crear agregando codificadores a la cámara, o se puede crear después del hecho. En cualquier caso, CFX crea un modelo 3D de la escena y cómo se mueve la cámara dentro de ella.
• Rotoscopia:la rotoscopia es el proceso de delinear y "levantar" elementos de una escena filmada fuera del marco para que se puedan agregar otros elementos al marco, ya sea delante o detrás de los elementos rotoscopiados. Veremos varias demostraciones en las secciones siguientes. Una sección rotoscópica de una escena
• Pintura - La pintura implica la creación de escenarios imaginarios. También implica lo que alguna vez se llamó "aerografía", el proceso de agregar o eliminar elementos de una escena.
• Composición en 2D:la composición es el acto de agregar todos los elementos diferentes a una escena final. En los ejemplos a continuación, veremos que muchas escenas tienen una docena o más de capas que se agregan para crear la escena final.

Combinadas, estas técnicas permiten que un equipo de efectos visuales cree casi cualquier cosa que el director pueda imaginar. ¡Es un increíble conjunto de herramientas!

Un ejemplo

Un cuadro típico de la toma original

La forma más fácil de entender lo que puede hacer un equipo de efectos visuales es mirar un ejemplo. ¡El primer ejemplo que usaremos involucra una sorprendente cantidad de técnicas para cambiar completamente el paisaje de un campo boscoso a un pueblo costero! Esta es una toma de la película "The Patriot".

Para tener una idea de la transformación total, eche un vistazo a estos dos videos cortos. El primero muestra el plano original tal como se filmó. El segundo muestra la escena tal como aparece en la película:

• Video de la toma tal como se filmó
• Video de la toma tal como aparece en la película

La toma llega como una película, y el primer paso es escanear esta película en forma digital para que pueda ser manipulada. El escaneo se realiza cuadro por cuadro (la película se filma a 24 cuadros por segundo), y luego cada cuadro se almacena como una imagen individual a todo color con una resolución de 2048 por 1556 píxeles. La sección de video que se muestra en los dos videos anteriores tiene una duración de 20 segundos, o alrededor de 480 cuadros.

Primero, se puede hacer una variedad de cosas en la toma original para limpiarla, corregir el color, etc. Dado que la cámara recorre la escena en esta toma, el siguiente paso es construir un modelo 3D de la cámara para que todos los efectos visuales que el equipo creará encajen exactamente con la escena original.

Uno de los primeros pasos para agregar efectos visuales a la escena es la rotoscopia. Un artista se sienta frente a una computadora y, cuadro por cuadro, describe la parte de la toma original que se utilizará en la versión final. Se utilizarán los parapetos, una parte del campo y varios de los soldados que corren, pero se eliminará la explosión que se ve a la izquierda y todo lo demás. El artista delineará estos elementos y esencialmente los "levantará" fuera del marco.

Otro equipo de cámara ha creado una toma del océano; en este caso, ¡el océano no está lejos del estudio CFX en Hollywood! Una vez que la toma del océano se limpia y se corrige el color, se puede integrar con la escena rotoscópica:

La escena rotoscópica añadida a la toma del océano

Este video muestra el campo reemplazado por agua.

Otro artista del departamento de pintura ha estado trabajando en una pintura mate del pueblo. Esta es una imagen digital de alta resolución creada con un paquete de pintura/ilustración.

Una vez que se agrega la ciudad, la escena se ve así:

Este vídeo muestra el pueblo integrado en la toma

En esta toma hay una serie de barcos que rodean la ciudad y disparan contra ella. Los barcos son todos generados por computadora. Cada uno se modela y luego se agrega a la toma:

La máscara para los barcos Los barcos se sumaron a la toma

Este video muestra los barcos en el agua

El disparo de cañón para los barcos es su propio efecto independiente que se crea por separado y luego se agrega al disparo.

Cañones disparados desde los barcos

Este video muestra el fuego de los cañones de los barcos

Se agrega una variedad de otros efectos a la toma, que incluyen cosas como humo sobre la ciudad, gente en la ciudad, una gran explosión a la derecha, etc.

El paso final del proceso es componer todos los diferentes componentes de la toma (el primer plano rotoscópico, el agua, el pueblo, la gente del pueblo, los botes, el fuego del cañón, el humo, la explosión, los pájaros que vuelan por encima, etc.) capa por capa para crear la toma final como aparecerá en la película. Una vez compuesta digitalmente, la toma se vuelve a escribir en la película para que pueda empalmarse en la película.

Este montaje de video muestra todos los efectos

Las imágenes pequeñas utilizadas aquí no le hacen justicia a la toma:cuando ves "El patriota" en una pantalla gigante en un cine, puedes ver el increíble detalle que se ha agregado para que esta toma parezca totalmente realista.

Como puede imaginar, crear una escena como esta requiere mucho tiempo. Aunque la toma solo aparece en la pantalla durante 20 segundos, se dedican cientos de horas a los efectos visuales para crear una imagen visual rica y convincente. En este video, varios de los artistas que trabajaron en la toma describen cuánto duró la toma. Es un proceso asombroso que involucra a todo un equipo de personas, ¡y este proceso puede repetirse varios cientos de veces en una sola película! En "El patriota", 150 tomas de la película involucran efectos visuales como estos.

Resumen del proceso de efectos visuales

Una película típica puede tener de 1000 a 1500 tomas . Una toma puede durar uno o dos segundos, o entre 30 y 60 segundos. En "El patriota", el plano más largo que manejó el equipo fue de unos 1.000 fotogramas. Una escena determinada de una película puede filmarse con varias cámaras diferentes para que haya vistas amplias, primeros planos, cambios de perspectiva, etc. En la película final, estos diferentes puntos de vista se mezclan para crear la escena. Por lo tanto, una sola escena puede contener docenas de tomas individuales. Al unir todas las tomas en el orden correcto, crea la película completa.

Las películas de Hollywood normalmente se filman en película de 35 mm a 24 fotogramas por segundo. El primer paso del proceso de efectos visuales es decidir a cuáles de las tomas se les deben aplicar efectos visuales. Por ejemplo, en "El patriota", 150 de las tomas de la película requirieron efectos visuales. Los rollos de película para estas tomas se envían a CFX para escanearlos. CFX utiliza un escáner Kodak Cineon con una resolución de hasta 4096 puntos (4096 X 3112 puntos por fotograma). "The Patriot" se escaneó a una resolución de 2K (2048 x 1556 puntos por fotograma), y las 150 tomas y todos los archivos intermedios consumieron alrededor de 1,6 terabytes de espacio en disco.

Una vez que se digitaliza, una toma puede pasar por varios artistas tridimensionales. Una gran parte de los efectos realistas generados por computadora es la creación de modelos y personajes en 3D, un proceso que incluye varios pasos. Estos incluyen:

• Seguimiento 3D:el departamento de seguimiento usa marcadores agregados a la escena para crear un modelo 3D de la escena y luego una cámara 3D. El objetivo es que la cámara 3D imite exactamente el movimiento de la cámara real para que los elementos 3D agregados a la escena se vean bien y se muevan correctamente a medida que la cámara se mueve en la escena real.
• Modelado 3D:un modelo 3D es una colección de formas que forman el exterior del objeto que se está modelando. Por ejemplo, los soldados de "El patriota" se forman a partir de una combinación de esferas, cilindros y otras formas que se moldean en la pantalla de la computadora en la configuración exacta para parecerse a un soldado.
• Configuración en 3D:la configuración es el proceso de agregar un "esqueleto" de huesos y articulaciones a un modelo en 3D para que las diferentes formas del modelo se muevan correctamente entre sí. En algunos casos, los huesos y las articulaciones se crean a mano. En otros casos provienen de captura de movimiento datos (ver abajo). Captura de movimiento Para recopilar datos de captura de movimiento, un actor está equipado con un traje que tiene marcadores reflectantes o luces en cada articulación. El actor se mueve en un escenario especial y las cámaras tridimensionales observan al actor desde varios ángulos diferentes. Luego, el software de computadora puede rastrear todos los marcadores y, con la ayuda de un técnico, unirlos en una figura de palo que duplica con precisión el movimiento del actor. La figura de palo son los huesos y las articulaciones que luego controlan y animan un modelo 3-D. Este video muestra la transformación de los datos de captura de movimiento en un soldado realista. Se captura una variedad de poses y actividades diferentes para brindar variedad, como se muestra en este video de cuatro soldados.
• Animación en 3D:en el proceso de animación, un artista coreografía el movimiento de un personaje en 3D.
• Pintura en 2D:cualquier equipo de efectos visuales utiliza mucho la pintura. Con la pintura, el equipo puede crear pinturas mate para fondos; pintar cables, arneses, soportes y otros equipos de seguridad; pintar sobre los "agujeros" que a veces se crean con la rotoscopia; retoque cosas como el césped que tiene huellas de cortadora de césped (vea el Ejemplo 2 a continuación)
• Composición en 2D:la composición es el proceso de agregar todas las diferentes capas de una toma para crear la toma final. En el ejemplo mostrado en la sección anterior, las capas compuestas incluían la pieza rotoscópica de la toma original, el agua, la pintura del pueblo, los botes en el agua, los cañonazos de los botes, la gente del pueblo, el humo sobre el pueblo y una nueva explosión. El artista de composición incorpora todos los elementos en el orden correcto para que se superpongan correctamente para crear la toma final.

Un equipo de efectos visuales es responsable de todas las tomas de efectos en una sola película. En CFX, un equipo consta de un productor, varios supervisores (por ejemplo, un supervisor de 3D, un supervisor de 2D, etc.) y varios artistas. Una de las primeras tareas del equipo es el proceso de investigación y desarrollo. Por ejemplo, en la producción de "El patriota", se dedicó una buena cantidad de tiempo de investigación y desarrollo a crear soldados y luego grupos de soldados que se vieran realistas cuando se agregaran a una escena. Luego, el equipo usa lo que crea durante el proceso de I + D para manipular los disparos de los que es responsable. Este no es un proceso rápido:se tarda aproximadamente un año en crear una película.

Con la ayuda de los supervisores y los artistas del equipo, así como del director de la película, el trabajo del productor es mirar todas las tomas, comprender qué quiere cambiar el director en cada una y luego estimar la cantidad de tiempo que tardarán todas. las tareas tomarán. A partir de estas estimaciones, se crea un programa de producción enorme en una herramienta como Microsoft Project y el equipo ejecuta según este programa.

Relaciones de aspecto

La película de 35 mm que se usa para filmar películas es la misma que se usa en una cámara de 35 mm. En lugar de estar empaquetada en pequeños rollos de 24 o 36 fotogramas, la película viene en rollos grandes, pero es exactamente lo mismo. Una cámara de cine expone la película a una velocidad de 24 fotogramas por segundo.

La película de 35 mm tiene 35 mm de ancho e incluye los agujeros de rueda dentada a lo largo de ambos bordes. Tiene 24 mm de ancho de película utilizable una vez que se resta el espacio para los orificios de las ruedas dentadas. Por lo tanto, un cuadro típico de una película podría ser de 24 mm por 18 mm; tiene una relación de aspecto de 4:3 cuando se dispara.

Cuando se proyecta en una pantalla de cine, la relación de aspecto es mucho más amplia, por ejemplo, 16:9. Esto es mucho más ancho que la relación de aspecto 4:3 de la película. Para compensar, una cámara de cine utiliza una lente anamórfica especial que comprime una imagen de 16:9 en una película de 4:3. Si miras la película, por lo tanto, un cuadro de una película se ve extraño:todo es alto y delgado. Una vez que la película se proyecta a través de una lente similar (pero invertida) en el cine, se extiende hasta su ancho completo de 16:9 y se ve normal en la pantalla.

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La Tecnología

Drew McKeen junto a las máquinas SGI Onyx

Los efectos visuales digitales al nivel de Hollywood requieren una infraestructura tecnológica increíble que incluye tanto hardware como software. La sala de máquinas de CFX muestra cuán extensa es la inversión en hardware. El equipo necesita grandes cantidades de hardware por cuatro razones:

• La película escaneada y las diferentes capas que crea el equipo requieren cantidades gigantescas de espacio en disco. Un solo fotograma de una película, una vez escaneado y almacenado en un disco, consume del orden de 10 megabytes de espacio en disco. Todas las tomas de "The Patriot" juntas consumen 1,6 terabytes (billones de bytes) de espacio en disco.
• Los artistas individuales necesitan máquinas de escritorio de alta gama para trabajar y renderizar sus modelos y capas individuales.
• El renderizado requiere recursos de CPU masivos. Para renderizar cualquier figura animada en 3D o cualquier efecto como agua o humo, la CPU debe generar millones de polígonos, líneas, puntos, etc. y luego iluminarlos correctamente. ¡Y debe hacer esto una y otra vez para cada fotograma de la toma! Por ejemplo, en "El patriota" ciertas escenas incorporan cientos de soldados y cosas como botes, tiendas de campaña, banderas, etc. Cada uno se mueve de forma independiente, según modelos matemáticos expresados ​​en forma de miles o millones de píxeles, cada uno de los cuales se calcula específicamente.
• Composición:la composición combina docenas de capas en una sola toma. Debido a la resolución involucrada (millones de píxeles y decenas de millones de bytes por cuadro) y las capas, tanto la carga de trabajo de la CPU como los requisitos de almacenamiento son inmensos.

¡Todo esto significa que la sala de máquinas de CFX es un lugar increíble!

Las máquinas de escritorio se almacenan en la sala de máquinas para facilitar el mantenimiento y las actualizaciones. La granja de procesamiento de Linux formado a partir de unidades de escritorio de PC estándar Algunos de los muchos discos duros que forman el espacio de disco en línea disponible en CFX

Este recorrido rápido en video de la sala de máquinas le muestra el alcance del equipo necesario para que el equipo de CFX haga su trabajo.

Los caballos de batalla en CFX son una colección de máquinas SGI Onyx. Estas máquinas contienen múltiples procesadores y canalizaciones de gráficos especializados que aceleran las tareas de renderizado y composición. Por lo general, un artista de composición utilizará un Onyx como su máquina de "escritorio", y otros artistas también ejecutarán tareas de renderizado en segundo plano en ellos. También hay una granja de procesamiento de Linux formado a partir de docenas de máquinas de escritorio PC. Estas máquinas trabajan juntas para subdividir y ejecutar tareas de renderizado.

Ejemplo 2

Una gran parte de "The Patriot" son las escenas de batalla, y resulta que la mayoría de las escenas de batalla contienen soldados generados por computadora. Una buena parte del proceso de investigación y desarrollo de esta película involucró la creación de soldados individuales y luego grupos de soldados que se verían realistas y convincentes en la película.

Crear soldados generados por computadora que se vean realistas en un teatro no es fácil porque el ojo humano es extremadamente sensible a la repetición y la duplicación. Las personas también son muy buenas para detectar movimiento artificial, incluso a distancia.

Para crear grupos realistas de soldados generados por computadora, el equipo de CFX comenzó con actores reales capacitados para actuar en recreaciones de guerras revolucionarias. Estos actores fueron equipados y luego filmados en un escenario de captura de movimiento. Los datos de captura de movimiento permitieron al equipo crear figuras de palos que actúan de varias maneras realistas:caminar, cargar armas, caer, etc. Por ejemplo, este video muestra los datos de captura de movimiento de cuatro soldados que realizan diferentes actividades.

El equipo desarrolló estas figuras de palo con modelos tridimensionales de soldados y luego creó cuatro variaciones diferentes (para ambos ejércitos) con diferentes alturas y anchos:

Luego, se aplicaron los diferentes modelos de soldados a los datos de captura de movimiento para animarlos, y luego los soldados se formaron en grupos.

Datos de captura de movimiento, marco de alambre, modelo sólido y soldado final Datos de captura de movimiento, marco de alambre, modelo sólido y soldado final Datos de captura de movimiento, marco de alambre, modelo sólido y soldado final Datos de captura de movimiento, marco de alambre, modelo sólido y soldado final Un grupo de soldados

Estos dos videos muestran el proceso:

• Este video muestra la transformación de una estructura alámbrica a un soldado realista.
• Este video muestra a los cuatro soldados integrados en un grupo.

Una gran parte del proyecto fue "vestir" a los soldados, un proceso realizado mediante el mapeo de texturas de diferentes telas y equipos en los modelos 3-D. En "The Patriot", los soldados generados por computadora solo se ven desde cierta distancia, por lo que no fue necesario incorporar a los modelos elementos avanzados como la dinámica de la tela y las expresiones faciales. Si lo hubieran hecho, la carga computacional, que ya es severa debido a la cantidad de soldados, habría aumentado drásticamente.

La siguiente toma muestra cómo se agregan grupos de soldados a una escena. Aquí está la escena tal como fue filmada:

La toma original

Este video muestra la toma tal como se filmó.

Si mira con atención, puede ver una serie de arbustos en el campo lejano, así como algo tan mundano como las huellas de una cortadora de césped en la hierba en primer plano. Los efectos visuales de esta escena involucraron todo, desde cambiar el cielo hasta rehacer el césped, quitar los arbustos y luego agregar dos ejércitos. Las siguientes imágenes muestran el proceso.

Quitar los arbustos Rehaciendo el cielo Agregar el ejército a la izquierda

Este video muestra cómo se agrega un grupo de soldados a la toma.

El tiro final con dos ejércitos

Este video muestra la toma tal como aparece en la película.

Estos pequeños archivos MPEG no tienen forma de mostrar la riqueza y profundidad de la escena final tal como aparecería en un teatro, ni demuestran el realismo de los dos ejércitos. Cuando ves la escena en un teatro, ¡es asombroso!

Ejemplo 3

Un fotograma de la toma original

Este ejemplo muestra cómo el director de la película puede mirar una escena y decidir cambiarla por completo usando efectos generados por computadora. En este caso, el equipo de filmación filmó una escena en una calle de Charleston, Carolina del Sur.

Este video muestra la toma tal como fue filmada. Los actores iban vestidos con ropa de época, y la calle se cubrió con una capa de tierra para ocultar el asfalto y retroceder en el tiempo. Compárelo con este video de la toma final tal como aparece en la película:¡la transformación es asombrosa!

El director tomó la decisión de transformar el final de esta toma en algo completamente diferente:en lugar de edificios en el lado izquierdo de la calle, lo que el director quería era un muelle, como este:

El aspecto final de la toma

Para crear este efecto, CFX hizo lo siguiente. Primero, usando rotoscopia, los actores y la pared fueron sacados del marco de la toma original:

Se agregó un nuevo cielo para formar el telón de fondo de la nueva escena:

Los modelos de los barcos atracados se filmaron contra una pantalla verde, se rotoscopiaron y luego se agregaron a la toma, y ​​se agregaron varios edificios (tanto modelos reales como generados por computadora) a la derecha:

Se agregaron varias cajas y barriles al muelle para romperlo, e incluso hay una nueva nube en el cielo si miras por encima de los edificios:

Se crearon banderas CG y se agregaron a los barcos:

Todo esto crea la imagen final:

Estos videos son interesantes:

• Video de la toma final tal como aparece en la película
• Video que muestra modelos de barcos en una pantalla verde
• Video que muestra la capa de bandera CG para los barcos
• Un montaje de video que muestra todos los efectos

Una transformación de escena como esta muestra hasta dónde puede llegar un director para obtener el aspecto y el estado de ánimo adecuados para una toma. Alrededor del 90% de la escena es diferente de lo que se filmó originalmente. La magia de CFX es que el equipo puede trabajar junto con el director para crear realidades completamente nuevas que se ven totalmente creíbles y convincentes en la pantalla. La cantidad de esfuerzo que se necesita para trabajar a este nivel es enorme, pero como se puede ver en una película como "El patriota", ¡los resultados finales son espectaculares!

Enlaces de socios

• Maquillaje Creature Effects:una entrevista con Matt Rose y Chad Waters

Enlaces

• El sitio web de CFX
• Sitio web oficial de EL PATRIOTA
• Tecnología cinematográfica:una buena descripción general
• Cómo funcionan los efectos especiales de pantalla azul