Эволюция визуальных технологий имитации человеческой кожи в CGI
Рубрикатор
1. Как создают кожу в цифровом мире 2. Анализ технологий фильма «Загадочная история Бенджамина Баттона» 3. Идеализированное лицо в цифровом мире «Трон: Наследие» 4. Воссоздание молодого лица «Бегущий по лезвию 2049» 5. От крупного плана до полной фотореалистичности «Алита: Боевой ангел» 6. Вершина фотореализма фильма «Аватар: Путь воды» 7. Заключение
Концепция
Я выбрала эту тему на основании её актуальности и возможности проследить, как технический прогресс влияет на восприятие цифровых персонажей зрителем. CGI-кожа является ключевым элементом фотореализма, от которого зависит ощущение «живости» персонажей и проявление эффекта «зловещей долины». Изучение этой темы позволяет анализировать, каким образом различные технологии моделирования, текстурирования, multi-layer shading, Subsurface Scattering и рендеринга кожи развивались с течением времени и как эти изменения отражаются на экране.
Для исследования были выбраны фильмы разного периода, где цифровые персонажи с реалистичной кожей играют центральную визуальную роль. Критериями отбора являлись наличие фотореалистичной CGI-кожи в кадрах крупного плана, доступность достоверной литературы и материалов по VFX, разнообразие подходов к созданию кожи.
Рубрикация исследования построена по хронологическому принципу и по уровню сложности технологий, что позволяет отследить эволюцию CGI-кожи от первых экспериментов до современного фотореализма. Первый блок посвящён теоретическим аспектам создания кожи в цифровом мире, включая Subsurface Scattering, multi-layer shading, displacement и текстуры кожи, с опорой на академические источники. Далее анализируются конкретные фильмы, где демонстрируется различные технологии для попытки воспроизведения реалистичной кожи.
Принцип выбора и анализа текстовых источников базируется на использовании достоверных англоязычных материалов, включая Cinefex, fxguide, Art of VFX, официальные публикации Weta Digital, а также академические статьи. Основное внимание уделяется именно технологиям создания кожи, методам рендеринга и shading.
Моя гипотеза заключается в том, что современные технологии multi-layer shading, Subsurface Scattering, micro-displacement и физически корректного освещения постепенно устраняют эффект «зловещей долины», делая цифровую кожу всё более фотореалистичной, тогда как ранние технологии, несмотря на успешное воспроизведение мимики и формы лица, создают у зрителя лёгкое ощущение «неживости».
Как создают кожу в цифровом мире
Создание реалистичной человеческой кожи в CGI считается одной из самых сложных задач в визуальных эффектах, поскольку кожа является сложной структурой, которая одновременно отражает и рассеивает свет, содержит микротекстуры, поры, морщины и тонкие изменения цвета. Основная цель VFX‑супервайзеров и технических художников является добиться фотореализма, чтобы зритель не ощущал «неживости» персонажей, то есть избежать эффекта «зловещей долины».
«Пример того, как применяется затенение для улучшения доступности на модели лица» Poirier, G. Human Skin Modelling and Rendering: Master’s thesis / University of Waterloo.
«Регулировка уровня затемнения для улучшения доступности» Poirier, G. Human Skin Modelling and Rendering: Master’s thesis / University of Waterloo.
На изображениях я показываю пример accessibility shading — техники, которая помогает лучше увидеть и проанализировать структуру цифровой кожи на 3D-модели лица. В рамках моего исследования эта визуализация важна тем, что демонстрирует, как степень затенения напрямую влияет на восприятие деталей кожи и реалистичность лица в CGI.
В верхней части показана базовая версия затенения, где форма лица читается, но мелкие детали выражены слабо. В нижнем блоке представлены разные степени усиления затенения, как почти незаметных теней, как и очень контрастных. По мере увеличения затенения становятся лучше видны поры, неровности поверхности, складки и контуры. Эти эффекты помогают создать фотореалистичность кожи.
Анализ технологий фильма «Загадочная история Бенджамина Баттона»
Одним из самых ярких примеров фильма, где как раз создают имитацию кожи — это «Загадочная история Бенджамина Баттона» (2008). Здесь перед командой стояла уникальная задача — показать постепенное омоложение героя, начиная с состояния пожилого мужчины и заканчивая молодым лицом, при этом сохранив узнаваемые черты актёра Брэда Питта.
За визуальные эффекты отвечала студия Digital Domain, а VFX-супервайзером выступил Эрик Барба. Именно здесь впервые был реализован один из самых масштабных и точных цифровых человеческих персонажей в истории кино того времени. В течение практически всего фильма зритель видит полностью CGI-версию головы Питта, основанную на технологии performance capture и многослойного шейдинга кожи (skin shading).
Кадр из фильма «Загадочная история Бенджамина Баттона» / «The Curious Case of Benjamin Button» (2008). Режиссер: Дэвид Финчер. Главный VFX-супервайзер: Эрик Барба
Здесь мы можем увидеть процесс создания модели кожи для пожилого человека на основе реального актера. В этом фрагменте отображаются часть работы над созданием фотореалистичной модели.
Для этой сцены команда создала полностью цифровую голову, которая позже была совмещена с телом актёра-дублёра, сыгравшего физическое присутствие пожилого персонажа.
Кадр из фильма «Загадочная история Бенджамина Баттона» / «The Curious Case of Benjamin Button» (2008). Режиссер: Дэвид Финчер. Главный VFX-супервайзер: Эрик Барба
Особое внимание уделялось имитации старения кожи. На основе медицинских и анатомических справочников художники воссоздавали потерю эластичности, провисание щёк, изменение цвета и плотности кожи. Для каждой возрастной стадии создавался отдельный шейдер, контролирующий, насколько глубоко свет проникает под поверхность кожи.
Чтобы добиться ощущения живой поверхности, разработчики добавили микродефекты, такие как: капилляры, пятна, лёгкий жирный блеск, неровности. Затем, в процессе рендеринга, эти слои сочетались с системой динамического освещения, чтобы кожа реагировала на источник света так же, как у реального человека.
Кадр из фильма «Загадочная история Бенджамина Баттона» / «The Curious Case of Benjamin Button» (2008). Режиссер: Дэвид Финчер. Главный VFX-супервайзер: Эрик Барба
Эта сцена стала одной из первых, где цифровая кожа не просто выглядела реалистично, но и убедительно передавала возраст, эмоции и индивидуальные особенности актёра, став важной точкой в развитии технологий имитации кожи.
Идеализированное лицо в цифровом мире «Трон: Наследие»
Еще одним из хороших примеров является фильм «Трон: Наследие» (2010), где использовали передовые технологии для тех времен. Одним из главных инструментов был motion capture, который делает захват движения актера. В этом кино есть множество спецэффектов, но я буду брать исключительно тот, где команда пыталась омолодить актера, игравшего персонажа Клу, создавая его цифрового двойника.
Кадр из фильма «Трон: Наследие» / «Tron: Legacy» (2010). Режиссер: Джозеф Косински. Главный VFX-супервайзер: Крис Харви
На этом кадре мы можем отследить процесс создания модели Джеффа Бриджеса, только более молодого. Помимо того, что перед людьми стояла задача не только сделать захват движения актера, но и верно отобразить образ человека с применением компьютерной графики, которая должна быть приближена к реальности.
Кадр из фильма «Трон: Наследие» / «Tron: Legacy» (2010). Режиссер: Джозеф Косински. Главный VFX-супервайзер: Крис Харви
Кадр из фильма «Трон: Наследие» / «Tron: Legacy» (2010). Режиссер: Джозеф Косински. Главный VFX-супервайзер: Крис Харви
Несмотря на техническую точность, добиться полной естественности было сложно. Кожа актера получилась чрезмерно ровной, а движения казались немного неестественными. Это связано с тем, что технология захвата мимики до 2010 года ещё не позволяла в полной мере передать тонкие микродвижения кожи, такие как растяжение или сжатие при улыбке и морщины вокруг глаз.
Освещение в сценах усиливало ощущение искусственности, так как кожа персонажа часто выглядела как будто пластиковой из-за ярких неоновых источников света и высокой контрастности. VFX-художники пытались компенсировать это добавлением мягких отражений и корректировкой подповерхностного слоя, чтобы сделать лицо менее «восковым».
Кадр из фильма «Трон: Наследие» / «Tron: Legacy» (2010). Режиссер: Джозеф Косински. Главный VFX-супервайзер: Крис Харви
Хотя кожа героя не выглядела полностью реалистично и вызывала у зрителей лёгкий эффект «зловещей долины», именно этот проект стал важной точкой в развитии технологий цифровой кожи. Он показал, насколько сложно передать живость человеческого лица, даже при высокой детализации, и стал основой для совершенствования будущих систем facial capture и skin shading.
Воссоздание молодого лица «Бегущий по лезвию 2049»
Кадр из фильма «Бегущий по лезвию 2049» / «Blade Runner 2049» (2017). Режиссер: Дени Вильнёв. Главный VFX-супервайзер: Джон Нельсон
Одним из самых заметных примеров цифровой реконструкции человеческой кожи стала омоложённая Рэйчел в фильме «Бегущий по лезвию 2049». Художники MPC (Moving Picture Company — одна из крупнейших мировых компаний по созданию визуальных эффектов) должны были не просто создать цифровую копию лица, а точно передать молодую кожу актрисы Шон Янг, её текстуру, свет, поры и живую мимику, и сделать это так, чтобы зритель поверил в реальность персонажа.
Кадр из создания фильма «Бегущий по лезвию 2049» / «Blade Runner 2049» (2017). Режиссер: Дени Вильнёв. Главный VFX-супервайзер: Джон Нельсон
Кадр из создания фильма «Бегущий по лезвию 2049» / «Blade Runner 2049» (2017). Режиссер: Дени Вильнёв. Главный VFX-супервайзер: Джон Нельсон
Для создание молодой версии актрисы сначала использовали актрису-дублёра, на которую накладывали 3D-скелет и систему facial capture. Этот этап позволил получить точные деформации лица и движение кожи по реальной анатомии. Затем художники воссоздали молодую версию актрисы по архивным материалам, тщательно восстанавливая форму лица, толщину мягких тканей и характерные пропорции. Кожа создавалась как многослойная структура: базовый цвет, карта пор и микрорельефа, сосудистая сетка, блеск и физически корректное подповерхностное рассеивание света, за счёт которого поверхность выглядела мягкой и живой. Несмотря на наличие motion capture, мимика была детально доработана вручную, чтобы движения соответствовали пластике настоящей Шон Янг и не возникал эффект «маски». На финальном этапе художники мягко омолодили кожу, что и показано на фрагменте выше. Они уменьшили глубину пор и складок и сделали тон ровнее. Всё это вместе позволило создать один из самых убедительных цифровых человеческих образов в современном кино.
Кадр из создания фильма «Бегущий по лезвию 2049» / «Blade Runner 2049» (2017). Режиссер: Дени Вильнёв. Главный VFX-супервайзер: Джон Нельсон
Воссоздание молодой Рэйчел в «Бегущем по лезвию 2049» стало одним из самых точных примеров цифровой реконструкции человеческой кожи. Художникам MPC удалось объединить сканирование актрисы, сложное моделирование многослойной кожи и аккуратную ручную анимацию мимики, чтобы избежать эффекта «зловещей долины» и сохранить узнаваемый образ Шон Янг. Этот эпизод показывает, насколько важно сочетание технологий и художественного контроля, когда речь идёт о создании реалистичного цифрового лица.
От крупного плана до полной фотореалистичности «Алита: Боевой ангел»
В фильме «Алита: Боевой ангел» (2019) создание кожи главной героини стало одним из самых значимых достижений в истории CGI. Задача заключалась не просто в том, чтобы сделать кожу правдоподобной, а в том, чтобы создать идеализированную версию человечности. Художники использовали человеческую структуру кожи как основу, но добавили в неё элементы, которые подсознательно выдавали неорганическую природу персонажа.
Кадр из фильма «Алита: Боевой ангел» / «Alita: Battle Angel» (2019). Режиссер: Роберт Родригес. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
При этом внутри кожи по-прежнему сохранялись все физиологические слои, такие как эпидермис, дерма и подкожная структура, чтобы свет взаимодействовал с ней естественно. То есть, зритель ощущает «живость» поверхности, но на подсознательном уровне понимает, что это не человек.
Кадр из создания фильма «Алита: Боевой ангел» / «Alita: Battle Angel» (2019). Режиссер: Роберт Родригес. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
Такой подход позволил студии избежать полного эффекта зловещей долины. Алита не кажется фальшивой, потому что её образ изначально позиционируется как гибрид человеческого и искусственного. Реалистичная анимация мимики и мягкое поведение кожи на лице актрисы Розы Салазар делали персонажа эмоционально убедительным, даже если визуально она отличалась от людей.
Кадр из создания фильма «Алита: Боевой ангел» / «Alita: Battle Angel» (2019). Режиссер: Роберт Родригес. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
Таким образом, CGI-кожа Алиты стала не просто технологическим достижением, а осмысленным художественным инструментом, так как она отражает её двойственную природу: живое сознание в искусственном теле.
Вершина фотореализма фильма «Аватар: Путь воды»
Кадры из фильма «Аватар: Путь воды» / «Avatar: The Way of Water» (2022). Режиссёр: Джеймс Кэмерон. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
Фильм «Аватар: Путь воды» добился невероятных успехов в области создания и имитации кожи. В этот раз также главным VFX-супервайзером выступил Джо Леттери, который также работал и над «Алита: Боевой ангел», уже имея за своей спиной большой опыт. Работа представляла собой огромный масштаб, где команде пришлось сильно постараться над спецэффектами для полного погружения в картину.
Кадр из создания фильма «Аватар: Путь воды» / «Avatar: The Way of Water» (2022). Режиссёр: Джеймс Кэмерон. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
Можно сказать, что здесь я, как и в «Алита: Боевой ангел» не рассматриваю схожесть с человеком, так как персонажи, для которым воссоздают кожу, не имеют отношения практически к реальному человеку. Однако данный пример подходит для моего исследования, так как все равно с помощью motion capture играли актеры, захватывали их движения и ориентировались на их физику лица. Команда, создавая гуманоида (термин, обозначающий человекоподобное существо из жанра фантастики), смотрела на структуру лица человека.
Кадр из создания фильма «Аватар: Путь воды» / «Avatar: The Way of Water» (2022). Режиссёр: Джеймс Кэмерон. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
Здесь, могу заметить, очень качественно проведена работа, не производя эффект «зловещей долины». Я так читаю, потому что с точки зрения технологий все очень развилось к 2022 году. В особенности важнейшим элементом здесь является Bodyopt — пайплайн деформации кожи, который позволяет симулировать деформации кожи в движении, основанные на анатомии мышц и длине волокон мышц. Сравнивая даже с фильмом «Трон: Наследие» гуманоид больше выглядит реалистичным, чем модель человека в обычном его виде.
Кадр из создания фильма «Аватар: Путь воды» / «Avatar: The Way of Water» (2022). Режиссёр: Джеймс Кэмерон. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
Кадр из создания фильма «Аватар: Путь воды» / «Avatar: The Way of Water» (2022). Режиссёр: Джеймс Кэмерон. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
Также для фильма разработали Deep Shape — это система переноса мимики, которая использует нейронные сети, чтобы точнее воспроизводить движение кожи лица. В отличие от классического motion capture, где анализируются только маркеры, Deep Shape считывает полную деформацию поверхности лица актёра и предсказывает, как именно должна двигаться кожа цифрового персонажа.
Благодаря этому исчезает «эффект маски» — кожа гуманоидов выглядит естественно: она тянется, сжимается, образует складки и реагирует на эмоции также, как у живого человека. Это делает мимику персонажей более убедительной и эмоционально достоверной.
Кадры из фильма «Аватар: Путь воды» / «Avatar: The Way of Water» (2022). Режиссёр: Джеймс Кэмерон. Главный VFX-супервайзер: Джо Леттери
В завершение этой главы можно сказать, что «Аватар: Путь воды» стал важным шагом вперёд в создании реалистичной цифровой кожи. Благодаря новым технологиям, таким как улучшенный захват мимики, нейросетевой инструмент Deep Shape, анатомическая симуляция BodyOpt и точное моделирование взаимодействия кожи со светом и водой, гуманоиды выглядят удивительно живыми.
Этот фильм показывает, насколько сильно продвинулись визуальные эффекты, так как кожа в CGI уже не просто текстура, а сложная система, которая по-настоящему работает как у живого существа. Поэтому «Аватар: Путь воды» служит ярким примером того, как современные технологии позволяют создавать максимально правдоподобные цифровые лица и тела в кино.
Заключение
Проведённое визуальное исследование показало, что технологии имитации человеческой кожи в кино прошли огромный путь: от первых попыток создать правдоподобное цифровое лицо до сложных систем, которые учитывают анатомию, свет, движение и эмоции. В каждом рассмотренном фильме кожа становилась всё более детальной и живой. Фильм «Загадочная история Бенджамина Баттона» убедительно передал старение, «Трон: Наследие» показал трудности омоложения, «Алита: Боевой ангел» нашла баланс между реализмом и стилизацией, «Бегущий по лезвию 2049» достиг высокого уровня фотореализма, а «Аватар: Путь воды» вывел технологии кожи на новый, почти эталонный уровень.
Как мне кажется, моя гипотеза подтвердилась, так как современные технологии вроде multi-layer shading, Subsurface Scattering, micro-displacement и физически корректного освещения действительно делают цифровую кожу гораздо более правдоподобной. В сравнении с ранними примерами, где лица выглядели слишком гладкими или пластиковыми, новые методы позволяют передать глубину, мягкость и естественное поведение кожи, заметно снижая эффект «зловещей долины» и приближая цифровых персонажей к реальным людям.
Главный вывод состоит в том, что реалистичная цифровая кожа — это многослойная система, требующая точного понимания анатомии, света и движения. Одновременно эффект зловещей долины остаётся ключевой проблемой, так как стоит коже выглядеть слишком гладкой или мимике не совсем естественной, и зритель сразу чувствует нереальность персонажа.
Сегодня кино уже вплотную приблизилось к тому, чтобы цифровые люди выглядели полностью живыми, но успех всё так же зависит от сочетания технологий и художественного контроля. Эволюция, прослеженная в исследовании, показывает, что именно этот баланс позволяет создавать персонажей, которым зритель действительно верит.
Human Skin Modelling and Rendering: Master’s thesis / University of Waterloo. — Waterloo, 2003.
Alotaibi S., Smith W. A. P. A Biophysical 3D Morphable Model of Face Appearance // Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR). — University of York, UK.
D’Eon E., Luebke D., Enderton E. Efficient Rendering of Human Skin // Proceedings of the 18th Eurographics Symposium on Rendering (EGSR ’07). — Grenoble: The Eurographics Association, 2007.
https://digitaldomain.com/work/the-curious-case-of-benjamin-button?utm_source=.com (дата обращения 05.11.2025)
https://digitaldomain.com/work/tron-legacy/ (дата обращения 05.11.2025)
https://www.fxguide.com/fxfeatured/weta-digitals-remarkable-face-pipeline-alita-battle-angel/ (дата обращения 05.11.2025)
https://www.mpcvfx.com/en/filmography/blade-runner-2049/?utm_source=chatgpt.com (дата обращения 19.11.2025)
https://www.kinopoisk.ru/media/news/3055481/(дата обращения 19.11.2025)
https://alexey.stomakhin.com/research/siggraph2023_bodyopt.pdf?utm_source=.com (дата обращения 23.11.2025)
Загадочная история Бенджамина Баттона (The Curious Case of Benjamin Button, реж. Дэвид Финчер, 2008
Трон: Наследие (Tron: Legacy, реж. Джозеф Косински, 2010)
Бегущий по лезвию 2049 (Blade Runner 2049, реж. Дени Вильнёв, 2017)
Алита: Боевой ангел (Alita: Battle Angel, реж. Роберт Родригес, 2019)
Аватар: Путь воды (Avatar: The Way of Water, реж. Джеймс Кэмерон, 2022)
https://digitaldomain.com/work/the-curious-case-of-benjamin-button?utm_source=.com (дата обращения 05.11.2025)
https://digitaldomain.com/work/tron-legacy/ (дата обращения 05.11.2025)
https://www.fxguide.com/fxfeatured/weta-digitals-remarkable-face-pipeline-alita-battle-angel/ (дата обращения 05.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=pk-NBKpJ65g (дата обращения 14.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=IPQ5vTqqdgE (дата обращения 14.11.2025)
https://www.mpcvfx.com/en/filmography/blade-runner-2049/?utm_source=.com (дата обращения 19.11.2025)
