Жомарт: Генезис или коротко о риге персонажа для мультфильма

Спорим, вы даже никогда не подозревали, что есть такая профессия, как ригер? Но, во многом благодаря ригерам, в 3D появляются новые инструменты и возможности.

Риггинг (или сетап) - это процесс оснастки персонажа виртуальным скелетом, который даст ему возможность двигаться и трансформироваться вообще, и как-то по особому, если этого требует художественный замысел.

Требования к скелету персонажа у каждой области компьютерной графики свои. Например, для игр риг обычно делают сами аниматоры, т.к. скелет без заморочек и лицевой мимики, и самое главное, персонаж должен быть сделан как можно скорее, ведь в игре их сотни или даже тысячи. Для анимационных проектов и кино риг обычно делается ригером – человеком, который может дать аниматору обширную палитру выразительных инструментов для  или коротко о того, чтобы персонаж заиграл эмоциями, как настоящий актер.

Раньше делать риг приходилось полностью вручную и это знание считалось у 3дшников чуть ли не сакральным. Но потом процесс значительно упростился, и не в последнюю очередь из-за появления авторигов (инструментов, автоматизирующих процесс риггинга), как встроенных в программы, так и написанных отдельно от них в виде плагинов.

Для начала посмотрите это видео от одного из лучших на сегодняшний день авторигов AdvancedSkeleton5.

Люси – персонаж для игры, ей вставляют кости) Наиболее показательный для нас кусок видео: с 00:50 до 7:50.

Теперь давайте разберемся, что же это было на примере нашего любимого Жомарта.

Если совсем просто, то во время рига делают это:

• создание будущего скелета
• скининг
• блендшейпы

1. Создание будущего скелета.

Между анатомическим скелетом и виртуальным есть разница. Для 3D совсем не обязательно повторять реальный скелет, важно только дать возможность сгибать и поворачивать персонажа в нужных местах. Поэтому основная единица виртуального скелета не кость, а сустав, который называется джойнтом.

Рис 1. Слева собственно джойнт. Справа система из джойнтов. Пирамидки служат для визуального отображения иерархии джоинтов.

Джойнты могут оказаться в довольно необычных местах. Вспомните косточки в прическе Люси на видео. Это сделано для того, чтобы хвостом тоже можно было управлять.

Рис 2. Способы движения соседних суставов друг относительно друга. Прямая (слева) и инверсная (справа) кинематика. Картинки взяты из этого блога.

Обычно система из джойнтов строится для одной половины персонажа, а затем зеркалится для другой части персонажа. В прошлый раз я говорил, что голова и тело персонажа для удобства разделены.  На риге снова сращивают в один объект, но с учетом некоторых особенностей.

Рис 3-4. Готовый скелет Жоматра.

2. Скининг

Если по простому, то скининг это процесс прикрепления поверхности персонажа к получившемуся скелету. Очень важно точно распределить степень влияния (вес) разных костей на разные участки поверхности.

Рис 5. Плечо Жомарта. Белый цвет показывает, что эта кость почти не влияет на поверхность при движении, черный – максимальное влияние на поверхность в этой области при движении.

Но сама эта процедура не так проста, как может показаться на первый взгляд. Программа рассчитывает деформацию персонажа исходя из довольно простых (относительно реальной сложности устройства тела человека) формул, в результате чего, в некоторых местах может происходить совершенно неправдоподобные изломы и изгибы.

Рис 6. Неправильный сгиб

Тогда ригеры с помощью различных ухищрений (например, правильным распределением весов и созданием блендшейпов) решат подобные проблемы, особенно в таких местах, как бедра и плечи, т.к. в них происходит вращение сразу по 3-м осям.

Рис 7. Правильны сгиб

3. Корректирующие формы или блендшейпы

Голова персонажа моделится в нейтральной позе (как и сам персонаж, "Т-поза"), не выражающей никаких эмоций и с как бы расслабленными мышцами.

Рис 8. Т-поза

Ригеру нужно научить персонажа улыбаться, подмигивать, выражать удивление, гнев, страх и разные положения губ: трубочкой - для буквы "у", зажатые - для буквы "м", приоткрытый рот для буквы "и" и т.д. Выходит немало. Для каждого отличного выражения эмоции делается своя корректирующая форма или блендшейп.

Рис 9. Блендшейпы Жомарта (Полная версия)

Дальше создаются элементы управления  и переключения между этими блендшейпами, основанные на том же принципе что и скининг – распредении веса. В результате, аниматоры получают набор ползунков, перемещая которые, например, можно плавно изменить выражение лица от нейтрального до широкой улыбки. С помощью блендшейпов так же можно решить и проблему сгибания бедер и плечей.

Рис 10. Контроллеры для управления телом Жомарта (Полная версия)

Рис 11. Контроллеры для управления лицом Жомарта (Полная версия)

Например, для Голлума из Властелина Колец было использовано около 800 блендшейпов! На больших проектах ригеров называют Character Technical Director и те задачи, с которыми они сталкиваются могут быть настолько нетипичными, что в 3D программах не существует для их решения инструментов. Поэтому, как правило Character TD, еще и отменный программист. Разработка и написание новых инструментов для существующих программ, позволяющих добиться фантастических эффектов для высокобюджетных фильмов, – обычное дело.

Например, посмотрите это видео, где показано, каким образом студии Digital Domain удалось реализовать трансформацию Мистик, героини франшизы Люди Икс.  И эта задача тоже из области компетенции специалиста по ригингу, но очень высокого уровня.

Шоурил одного из ведущих Character TD David Corral

Кроме блендшейпов риг можно делать еще и с мускулами (аналогично мышцам), косточками, кластерами и др. Мускульную модель лицевого рига, например, использовали создатели мультфильма «Как приручить дракона». Количество управляющих элементов в ней превышало 200 контроллеров, что заставило оптимизировать систему управления, путем создания контроллеров более высокого уровня. В результате у ребят получился невероятно мощный и умный инструмент, которым они по праву могут гордится.

В следующий раз речь пойдет о лейауте и блокинге.

P.S.: Спасибо моему коллеге, Роману Гар-Невскому за гифки, без него эта статья получилась бы гораздо скучнее.

Часть 1. Как начать делать компьютерную графику и не облажаться
Часть 2. Хороший пре-продакшн или почему иногда работу стоит делать два раза
Часть 3. Как продать идею к мультфильму, фильму или игре
Часть 4. То что вы хотели знать про 3D-моделинг, но было непонятно
Часть 5. Хитрости текстурирования 3D персонажей для мультфильмов
Часть 6. Жомарт: Генезис или коротко о риге персонажа для мультфильма

Узнать больше: О школе | О студии KCG