Эволюция технологий создания реалистичных птиц в кино

Самый сложный актёр в истории кино — это птица. Она не слушается режиссёра, не выходит на дубль по расписанию и не носит костюмы. Тем не менее, кино научилось заставлять её маршировать с ракетными ранцами и гнаться за джипами по пустыне. Как именно — и есть предмет этого исследования.

Сегодняшний зритель привык к фотореалистичной компьютерной графике и уже не замечает «цифрового происхождения» многих животных на экране. Но за этой незаметностью стоит сложная эволюция, которая почти нигде не описана как системный процесс. Интересно, как инженерная смекалка докомпьютерной эпохи постепенно уступала место процедурной симуляции — что при этом терялось и приобреталось.

Для визуального исследования отобраны четыре фильма, каждый из которых использовал принципиально иной метод создания птиц.

«Птицы» (1963) — докомпьютерный период: реальные животные, механические марионетки и натриевый процесс. «Бэтмен возвращается» (1992) — расцвет аниматроники: CAD-проектирование механических пингвинов, актёры в костюмах и ранняя CGI. «Люди-птицы» (2014) — переход к фотореализму: гибрид живого воробья и анатомически точной цифровой модели. «Джуманджи: Новый уровень» (2019) — современная симуляция: мускульная динамика Ziva VFX и процедурная генерация перьев для сотен страусов.

Исследование построено хронологически и делится на четыре раздела — по одному на фильм. Внутри каждого раздела — единая схема: сначала формулируется технологическая задача («как заставить птиц летать, маршировать или атаковать»), затем описывается конкретное решение, затем анализируется восприятие этого решения современным зрителем. Визуальный ряд последовательно демонстрирует: откуда взялись птицы в кадре (живые, механические, нарисованные, цифровые) и как они туда попали (схема оптической печати, управление аниматроником, рендер перьев).

Я использую три типа источников. Во-первых, книги — «The Making of Hitchcock’s The Birds» Тони Ли Морала (подробная история съёмок) и официальную книгу о создании «Бэтмена возвращается» Майкла Сингера (разбор аниматроники и CAD). Во-вторых, профессиональные VFX-издания — befores & afters, fxguide, технические брейкдауны студий Sony Imageworks и BUF. В-третьих, архивные интервью с мастерами спецэффектов (Стэн Уинстон, Марк Брейкспир), которые публиковались в отраслевых журналах.

Механические птицы Хичкока дали повторяемость действия, но их движение оставалось линейным. Аниматроника Уинстона добавила подвижность и масштаб, но сохранила «механическую» пластику. Фотореалистичный CGI в «Людях-птицах» решил проблему анатомической точности, но был слишком дорог для массовых сцен. Симуляция мышц и перьев в «Джуманджи» позволила создавать сотни птиц с органичной пластикой, но потребовала вычислительных мощностей, недоступных ещё десять лет назад. То, что казалось абсолютно нормальным в 1963 году, сегодня выглядит как артефакт. Исследование проверит эту гипотезу через сравнение кадров, брейкдаунов и бэкстейджей.

Отправной точкой для визуального исследования закономерно становится фильм, объединивший в себе сразу две роли: он задал жанровый канон фильма-катастрофы с участием животных и одновременно выступил полигоном для отработки докомпьютерных спецэффектов.

Этим фильмом стали «Птицы» Альфреда Хичкока (1963).

В «Птицах» создание нападающих пернатых решается с помощью комбинации реальных животных, сложных оптических процессов и ручного труда художников.

В этом разделе выделяются четыре основные технологические стратегии.

Проблема первая: быстро машущие крылья птиц делали невозможным использование обычного синего экрана из-за неизбежного цветного «фризинга» (fringing) по краям.

Для решения этой проблемы Хичкок обратился к студии Disney, которая предоставила в его распоряжение технологию натриевого процесса («желтого экрана») и одного из его изобретателей — Аба Айверкса.

Технология (получившая, кстати, технический «Оскар» в 1956 году) заключалась в использовании специальной камеры с призмой и освещении фона лампами узкого натриевого спектра. Это позволяло разделять световой поток и получать два изображения на разных пленках: идеальный черно-белый силуэт актера и его цветное изображение на черном фоне.

Уже на раннем этапе создатели осознали необходимость комбинирования живых птиц с механическими куклами для сцен прямого взаимодействия с актерами.

Большинство птиц в кадре были настоящими, специально выращенными для фильма.

Однако в сценах атак использовались механические марионетки: например, птица, которая врезается в телефонную будку, или та, что клюет мужчину на автозаправке, — это куклы, скользящие по тросику.

Аниматроников привязывали леской, а в одной из сцен к их лапам крепили магниты, чтобы удерживать их на металлической крыше. Это было обусловлено необходимостью контролируемых действий животных, которые невозможно было бы получить при съемке живых птиц.

Сложность заключалась в монтаже и последующей «ручной» доработке кадров: так, для сцены нападения на детей на беговой дорожке потребовалось более 400 планов с эффектами. Так, ротоскопистка Милли Уайнбреннер вручную обводила каждую птицу для создания масок.

Хичкок назвал финальный кадр (с отъезжающим автомобилем и скоплением птиц) самым сложным за всю работу над картиной, и это неспроста.

Он был составлен из 32 отдельных экспозиций на одной пленке. Основой служил мэтт-пейнт Уитлока, затем в кадр многократно допечатывались отдельно отснятые группы птиц. Каждую группу размещали в новой части кадра, создавая иллюзию бесконечной стаи. У создателей физически не было такого количества птиц, поэтому многократная экспозиция стала единственным способом достичь нужной плотности.

Комплекс технологий, задействованных в «Птицах»: комбинация натриевого процесса, механических марионеток, многократной печати и живых птиц позволила создать ранее невозможные сцены для докомпьютерного кино.

Однако с позиции современного зрителя эти же решения неизбежно считываются как «неестественные», как артефакт: движение птиц остаётся механическим и повторяющимся (марионетка скользит по тросику), оптический композитинг не решает проблему теней и цветовой температуры (птицы выглядят «вклеенными»), а многократная печать порождает заметные дублирующиеся силуэты в финальном кадре.

Вторым этапом исследования становится фильм Тима Бёртона «Бэтмен возвращается» (1992).

Если Хичкок стремился показать в своих фильмах летающих и атакующих птиц, то перед командой, работавшей над «Бэтменом», стояла другая задача — сделать пингвинов управляемыми солдатами, способными носить ракетные ранцы, синхронно маршировать и взаимодействовать с людьми. Для этого потребовалось уже новое технологическое решение, объединившее четыре подхода одновременно: живых птиц, аниматронику, актёров в костюмах и раннюю компьютерную графику.

Создатели фильма сознательно отдали приоритет реальным животным для крупных планов. В распоряжении съемочной группы находились 12 королевских пингвинов и 30 африканских пингвинов. С ними работали опытные дрессировщики, которые использовали технику «стайки»: роль вожака исполняла марионетка, а живые пингвины подражали ее движениям. Этот метод позволял синхронизировать поведение десятков птиц в кадре.

Дрессировка строилась на системе пищевого поощрения — за правильно выполненное действие пингвины получали рыбу. Это позволяло научить их двигаться в нужном направлении и оставаться в кадре столько времени, сколько требовалось для дубля.

В батальных сценах, когда требовалось показать реакцию птиц на взрывы и другие спецэффекты, дрессировщики использовали вспышки света и резкие звуки, к которым пингвины постепенно приучались.

Кстати, про марионетку: она получилась настолько реалистичной, что однажды в конце съемочного дня сотрудники обнаружили спящего около нее пингвина. Можно сказать, птица косвенно подтвердила качество аниматроника.

Для реализации замысла Бёртона студия Stan Winston Studio (известная по «Чужим» и «Терминатору 2») разработала 30 полноразмерных механических марионеток-пингвинов — по 10 особей трёх различных видов: черноногие, королевские и императорские пингвины. Для каждого аниматроника требовалось около 200 механических деталей, управляющих головой, шеей, глазами, крыльями и клювом.

Новаторским стало то, что механические части армии пингвинов были полностью спроектированы на Macintosh с использованием технологии CAD (компьютерного проектирования). Это был один из первых и удачных опытов студии Stan Winston с подобным инструментом, и он позволил добиться небывалой точности деталей — все компоненты идеально подходили друг к другу ещё до начала физической сборки.

Для ходьбы и массовых сцен потребовались живые актёры, чьи движения были естественнее механики аниматроников. Поэтому, помимо роботов, для фильма изготовили шесть полноценных костюмов пингвинов, внутри которых находились актёры маленького роста. Как объяснял член команды Stan Winston Studio Крис Свифт, механические куклы были немного крупнее настоящих пингвинов, а для ещё более крупных версий привлекли карликов. Головами и хлопающими крыльями управляли кукловоды, но ходьбу осуществляли сами актёры. Поэтому, если в кадре пингвин ходил и размахивал плавниками, это почти наверняка был человек в костюме.

Масштабная сцена выхода армии пингвинов в город стала одной из первых в кино, где CGI-животное (не фантастическое, а реально существующее) использовалось настолько незаметно, что зритель не считывал подмену.

Для сцены, где пингвины массово заполняют улицы Готэма, одного реквизита оказалось недостаточно. Команда подключила раннюю компьютерную графику, дополнив ею живых пингвинов, аниматроников и актёров в костюмах. По словам супервайзера визуальных эффектов Майкла Финка, это был один из первых (если не первый) случаев в кино, когда CGI заменило реальное животное, и зритель этого не заметил.

Успех был обусловлен тем, что движение пингвинов, сгенерированное компьютером, оказалось достаточно естественным, чтобы не привлекать внимания к своему происхождению. Фактически, это событие предвосхитило будущие алгоритмы стайного поведения (Boids), которые Крейг Рейнольдс разрабатывал параллельно, но нашёл применение именно в создании стаи летучих мышей для того же фильма.

В картине «Бэтмен возвращается» сложился гибридный пайплайн, объединивший живых пингвинов, аниматроников, костюмах и раннюю стадию CGI. С позиции зрителя 1992 года это выглядело убедительно: механические пингвины двигались правдоподобно, живые птицы органично вписывались в сцены, а цифровая дорисовка оставалась незаметной. Однако сегодняшний глаз без труда распознаёт ограничения этого подхода: походка аниматроников всё же «механическая», а CGI-пингвины лишены индивидуальной анимации.

В авторском фильме Паскаль Ферран «Люди и птицы» главная героиня, по сюжету, превращается в воробья.

Режиссёр потребовала, чтобы спецэффекты оставались незаметными для зрителей. Парижская студия BUF, известная своими работами над «Матрицей» и «Тёмным рыцарем», создала 425 кадров визуальных эффектов. Из них 76 были самыми сложными и касались птицы.

Техническая стратегия строилась на трёхуровневой системе: живая птица с цифровой доработкой, полностью трёхмерный воробей и гибридные кадры, объединяющие оба метода.

Что делали на постпродакшне:

Покадрово удаляли дрессировщика и приманки — в исходном материале часто присутствовал человек, который подбрасывал птицу или направлял её движение.

Сшивали несколько дублей — из двух-трёх неудачных проходов собирали один, где птица двигалась нужным образом. Для этого использовали 2D-морфинг и сглаживание стыков. Корректировали позы и перемещение птицы по кадру — если птица оказывалась не в том месте, её вырезали и вклеивали в другую часть фона.

Удаляли лишние движения клюва — когда воробей клевал рассыпанную еду (приманку), это было неестественно для сцены. Художники закрашивали раскрывающийся клюв, приводя его в нейтральную позицию.

Процесс создания модели включал в себя:

анатомический скелет и мышцы — сначала построили скелет в точном соответствии с орнитологическими референсами. Поверх скелета симулировали мышцы, которые деформируют кожу при движении. Это позволило избежать «пластилиновой» анимации.

Оперение — самые крупные перья (маховые, рулевые) смоделировали индивидуально. Остальные перья создали процедурно с помощью шейдеров, но с контролем направления, плотности и нахлёста. Текстуры и шейдеры настраивали по фотографиям живых воробьёв, сделанным на съёмках, а также по кадрам с чучелами.

Анимационные циклы — на основе движений реальных воробьёв собрали библиотеку типовых движений: взлёт, посадка, перелёт между ветками, передвижение по земле.

Один полный взмах крыла воробья занимает примерно 1,2 кадра при стандартной съёмке 24 кадра в секунду. Это означает, что в большинстве кадров крылья находятся в движении, а чёткого изображения нет — только размытое. Чтобы эта размытость выглядела как на реальной высокоскоростной съёмке, аниматоры BUF вручную просчитывали промежуточные положения крыла (inter-frames) между ключевыми позами. Для точности часть сцен сняли на высокоскоростную камеру (до 300 кадров в секунду), что дало идеальные референсы траектории и степени размытия.

Интеграция в монтаж — BUF использовала систему на основе библиотеки анимаций. Сначала режиссёр и монтажёр размечали цветными стикерами плёнку, указывая точки входа и выхода птицы, затем BUF делала черновой аниматик, который прямо в монтажной корректировала Ферран, после чего анимацию финализировали, подставляя позы и детали из банка реальных движений воробьёв.

Для кадров, где нельзя было обойтись ни живой птицей, ни чистой 3D-моделью, BUF применила гибридный метод.

Исходники с живым воробьём дополняли 3D-вставками: восстанавливали недостающие фазы движения, сшивали два разных дубля или вставляли движения, отсутствующие в поведении реальной птицы. Техника камера-маппинга позволяла перепроецировать текстуры из оригинальной съёмки на 3D-модель, сохраняя фактуру и освещение оперения. Кроме того, часть фильма снималась на зелёном экране — сцены в отеле, где по сценарию птица вылетает в открытое окно. В итоге зритель вообще не замечал спецэффектов, как и было запланировано.

Фильм «Люди и птицы» — тот случай, когда критики и зрители вообще не обсуждали спецэффекты. Никто не задавался вопросом, настоящий воробей в кадре или нарисованный. VFX-подход BUF оказался настолько точным, что стёр грань между съёмкой и компьютерной графикой.

Для визуального исследования этот фильм ценен именно как пример зрелого гибридного метода: максимальное использование живого материала и точечное, но фотореалистичное применение 3D там, где без него не обойтись.

Финальным этапом исследования становится фильм Джейка Кэздана «Джуманджи: Новый уровень» (2019).

Здесь сцена погони на багги по пустыне от стаи разъярённых страусов потребовала от студии Sony Pictures Imageworks решения сразу нескольких технических задач. В отличие от «Людей и птиц», где требовался фотореалистичный, но одиночный CG-воробей, здесь предстояло создать сотни птиц, каждая из которых должна была двигаться, взаимодействовать с окружением и выглядеть абсолютно реальной в условиях динамичной экшн-сцены.

Процесс начался с превизуализации, выполненной студиями Proof и The Third Floor.

В распоряжении художников была одна режиссёрская установка, которая гласила: страусы должны гнаться за героями по пустыне. Этот этап позволил «нафантазировать» конкретные события сцены — прыжки через ущелья, перевороты багги — и определить, где именно потребуются цифровые птицы. Следующим шагом стали съёмки актёров на синем экране. Актёры располагались на специальных платформах, имитирующих движение багги. Для проверки масштаба использовались распечатанные в натуральную величину изображения страусов, раскрашенные шесты и трёхмерная распечатка птичьей головы на палке.

По словам VFX-супервайзера Марка Брейкспира, если актёру нужно было посмотреть на страуса, кто-то в костюме хромакея держал распечатанную голову и направлял его взгляд. Одновременно с этим вторая съёмочная группа получала планы пустыни Калифорнии — широкие углы и кадры с вертолёта, которые позже стали фоном для сцены.

Главным технологическим новшеством стала симуляция мускулатуры под перьями. Под поверхностью оперения специалисты Imageworks развернули полноценную анатомическую модель, используя плагин Ziva VFX для Maya. Эта система, разработанная бывшими сотрудниками Weta Digital (и впоследствии удостоенная научно-технического «Оскара»), позволяет моделировать поведение мягких тканей, мышц, жира и кожи на основе реальных физических свойств.

Благодаря Ziva аниматоры могли не просто двигать костную основу модели — компьютер сам просчитывал, как при этом сокращаются и растягиваются мышцы, натягивается или провисает кожа, деформируется подкожный слой. Без такой проработки любой CG-персонаж рискует выглядеть резиновой куклой; Ziva же подарила страусам органичную, подвижную пластику, особенно заметную в области длинных и гибких, почти змеиных шей.

Одной из главных технических проблем стали перья. Как объяснял супервайзер Марк Брейкспир, обычные птицы в спокойном состоянии держат перья прижатыми к телу. Но страусы в фильме постоянно бегут, разворачиваются, атакуют — и в движении их перья постоянно распушаются, топорщатся, меняют форму. Просчитать такое поведение для сотен птиц одновременно очень сложно, потому что симуляция каждого пера требует огромной вычислительной мощности.

Команда Imageworks нашла хитрое решение: они сделали два уровня детализации. Для дальних планов, где птицы видны мелкими, использовали упрощённую версию перьев — это экономило ресурсы и позволяло симулировать одновременно всю стаю. А для крупных планов, где зритель видит птицу в деталях, запускали более сложную симуляцию с высоким разрешением, где каждое перо ведёт себя самостоятельно.

Студия добилась нескольких технических результатов. Они создали фотореалистичную модель страуса-гибрида, встроив в неё анатомически точную систему мускулов Ziva VFX. Разработали систему, которая автоматически генерирует и анимирует перья для сотен птиц без ручной настройки каждой особи. Также впервые в этой киносерии применили комплексную симуляцию взаимодействия цифровых птиц с окружением: компьютер просчитывал, как от каждого шага и поворота стаи поднимаются облака пыли, а из-под ног вылетают песок и камни.

В отличие от механических «пингвинов» 1992 года, чьи движения казались механическими, страусы в этом фильме, в глазах зрителя, двигаются с неожиданной для такой крупной птицы грацией и скоростью. Визуально они получились анатомически точными, а их белые маховые перья добавили движениям правдоподобной легкости.

Исследование подтвердило выдвинутую гипотезу: каждый новый способ создания птиц в кино делал изображение более реалистичным, но одновременно превращал старые техники в заметный артефакт. Механические птицы Хичкока, прорывные для 1963 года, сегодня выглядят неестественно именно потому, что зритель привык к более совершенной аниматронике и CGI. Аниматронные пингвины «Бэтмена», в свою очередь, проигрывают фотореалистичному воробью из «Людей-птиц». А тот — процедурной симуляции страусов в «Джуманджи». Отвечая на ключевой вопрос исследования — как менялись технические средства создания птиц и что каждый следующий метод добавлял к восприятию, — можно сказать так: прогресс очевиден и необратим. Зритель не стал доверчивее, он просто получил возможность сравнивать. И чем точнее становилась технология, тем беспощаднее он оценивал всё, что было сделано раньше.