Технологии создания фотореалистичных цифровых персонажей в фильмах «Аватар»
Рубрикатор
1. Концепция
2. Технологии в «Аватар» (2009): - Motion capture, facial capture и скульптинг персонажей. - Рендеринг и интеграция в сцену с живыми актёрами.
3. Технологии в «Аватар: Путь воды» (2022): - Подводный motion capture, улучшенная детализация кожи и волос. - Продвинутый рендеринг и интеграция с окружением.
4. Сравнительный анализ: - Отличия фотореализма персонажей между фильмами. - Влияние технологических изменений на визуальную убедительность и реализм.
5. Практическое применение технологий: - Влияние используемых технологий на работу художников и команд VFX. - Ограничения и возможности технологий при создании цифровых персонажей.
6. Заключение.
Концепция
Концепция визуального исследования строится вокруг детального анализа эволюции технологий создания фотореалистичных цифровых персонажей на примере франшизы «Аватар». Основной задачей является изучение того, как изменялись методы захвата движения и мимики, моделирования, текстурирования, рендеринга и композитинга в рамках одного художественного мира, где визуальные требования остаются одинаковыми.
Выбор именно этой франшизы обоснован тем, что персонажи обеих частей обладают идентичной анатомией и биологическими особенностями, а различия в визуальном восприятии возникают исключительно за счёт технологических инноваций. Это позволяет сосредоточиться на сопоставлении конкретных технических решений и их влиянии на степень фотореализма, исключая искажения, вызванные различными художественными стилями или жанровыми особенностями.
Принцип отбора материала для визуального исследования основан на критерии сопоставимости и идентичности функций элементов производства. Материалы исследования должны быть проверяемыми и достоверными: используются интервью и публикации VFX-супервайзеров, официальные отчёты Wētā FX, статьи FX Guide, Art of VFX, обзоры профессиональных изданий о производственных процессах.
Принцип рубрикации исследования выстроен в логике технологического цикла производства цифрового персонажа. Исследование делится на последовательные этапы: захват движения и facial capture, моделирование и скульптинг, текстурирование и настройка материалов, рендеринг и освещение, симуляция окружающей среды и воды, интеграция персонажей в финальный кадр. Такой подход позволяет последовательно проследить, как изменения на каждом этапе влияют на финальный визуальный результат, и выявить закономерности эволюции технологий в рамках одной художественной задачи.
Принцип выбора и анализа текстовых источников строится на строгой фильтрации по профессиональной достоверности. Такой подход исключает общие утверждения типа «эффект был передовым» и позволяет опираться на конкретные факты, подтверждённые первоисточниками, включая интервью, профессиональные статьи, making-of и технические разборы. Анализ источников проводится с акцентом на выявление изменений технологических решений между фильмами и их влияния на визуальное качество персонажей.
Каким образом технологическая эволюция внутри студии Wētā FX и в рамках одной художественной задачи изменила степень фотореализма цифровых персонажей и каким образом эти изменения проявляются в кадре?
Гипотеза исследования предполагает, что рост реалистичности цифровых персонажей обеспечивается не одной отдельной инновацией, а совокупным обновлением всех этапов производства: внедрением подводного performance capture, использованием стерео-facial capture, модернизацией систем симуляции среды и воды, улучшением физически корректных моделей света и материалов, а также интеграцией этих решений в комплексный pipeline рендеринга и композитинга.
Такой подход позволяет рассмотреть эволюцию технологий как целостную систему, где каждое улучшение влияет на финальный фотореалистичный результат и на восприятие цифрового персонажа как живого существа.
Технологии в «Аватар» (2009)
Motion capture, facial capture и скульптинг персонажей
В «Аватаре» студия Weta Digital применила комплексную систему performance capture — не просто захват движения тела, а полное «захватывание» актёрской игры, что позволяло потом перенести эмоции и жесты актёров на цифровых персонажей с высокой точностью.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Для facial capture использовались шлемы‑каркасы (head‑mounted cameras, HMC), на которые крепились мини‑камеры, направленные на лицо актёра, а лицо было покрыто маркерами для отслеживания мимики.
Движения тела записывались отдельной системой — что давало пространственную свободу актёрам и позволило совместить движения тела и лица одновременно.
head‑mounted cameras, HMC.
Данные с этих систем затем обрабатывались: Weta использовала blend‑shape систему facial‑animation: создавались наборы форм (shapes), соответствующие разным выражениям лица, и аниматоры могли «миксовать» эти формы для получения нужной мимики.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Сканирование лица.
После захвата мимики и движений тела создавались 3D-модели персонажей — скульптинг, детализация, текстурирование.
Результатом работы Weta Digital стали персонажи, чья физика тела, мимика, пропорции выглядели реалистично, что позволяло зрителю воспринимать цифровых на’ви как живых существ.
В работе над этим отвечал старший VFX-супервайзер Джо Леттери и команда цифровых художников Weta.
скульптинг, детализация.
этот этап превращает цифрового персонажа не просто в 3D модель, а в «цифрового актёра» — с индивидуальностью и эмоциональностью.
Технология даёт возможность не просто анимировать «по ключам», а сохранить естественные паузы, микро‑движения, нюансы кожи и мимики, что очень важно для фотореализма.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Скульптинг, захват мимики.
Рендеринг и интеграция в сцену с живыми актёрами
После того, как были созданы цифровые модели и записан performance capture, начиналась работа над интеграцией этих моделей в финальные кадры фильма: процесс, требующий рендеринга, композитинга и настройки освещения.
Добавление мимики.
Съёмка живых сцен велась специальной 3D‑камерой Pace Fusion Camera System, разработанной специально для этого фильма, что позволяло снимать трёхмерные сцены для традиционного 2D, 3D и IMAX.
Pace Fusion Camera System.
Для того чтобы увидеть, как будут выглядеть персонажи прямо на площадке использовать виртуальную «simulcam/virtual‑camera»: режиссёр мог вести камеру, панорамировать, двигаться по сцене и видеть на экране предварительный вариант.
Это давало возможность оценить композицию, ракурсы, взаимодействие актёров с виртуальными объектами, видеть границы сцены и сразу корректировать положение актёров.
Pace Fusion Camera System.
После захвата и съёмки, когда все элементы были готовы, происходил финальный этап: рендеринг и композитинг. Для рендеринга отдельных слоёв, освещения, текстур, теней, SSS использовалась мощность рендер ‑ фермы.
Weta Digital задействовала тысячи процессорных ядер и огромные массивы хранения.
Скульптинг, захват мимики.
Цифровые персонажи совмещались с живыми актёрами и окружением: удалялись маркеры, шло наложение текстур, освещение, корректировка цвета и светотени, чтобы финальный кадр выглядел цельным, живым и реалистичным.
Всем курировал VFX‑супервайзер Джо Леттери, вместе с композитинг‑командой Weta.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Создание 3D персонажа.
Технологии в «Аватар: Путь воды» (2022)
Подводный motion capture, улучшенная детализация кожи и волос
Для съёмок «Аватар: Путь воды» команда Wētā FX разработала новую систему захвата движения, адаптированную для воды. Подводные сцены ключевая особенность фильма: вода, взаимодействие с ней, плавание, дыхание, движение волос и одежды создавали новые сложности.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Самый большой фильм VFX, над которым Wētā FX когда-либо работал, имеет общее количество 4001 шотов.
В финальном фильме 3289 кадров, и Wētā FX работал над 3240 VFX-снимками, 2225 из которых были водными кадрами.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Над фильмом работали более 10 супервайзеров, 200 композиторов, 100 технических директоров по освещению и 92 человека производственного материала. Объем диска составил около 18,5 петабайт.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Стандартная инфракрасная mocap-система не работала под водой, так как вода поглощает инфракрасный свет. Вместо этого была применена альтернатива: ультрафиолетовое освещение, что позволило маркерам на теле и лице актёров быть надёжно зафиксированными камерой даже при погружении.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Для лицевой анимации (facial capture) использовались две HD-камеры высокого разрешения, что позволяло фиксировать микродвижения маркеров на лице с большой точностью.
Это давало возможность передать мельчайшие нюансы мимики даже под водой.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Отображение моделей/полностью готовой работы.
Продвинутый рендеринг и интеграция с окружением.
После захвата движения и мимики актёров требовалась сложная обработка для визуализации погружения: вода, брызги, взаимодействие кожи, волос и одежды с жидкостью, преломления, пузырьки, вода вокруг персонажа и прочие эффекты.
Wētā FX разработала специальный набор инструментов и pipeline для симуляции воды, включая многоуровневые системы для моделирования объёмной жидкости, мелких брызг, тумана, взаимодействия кожи, волос, костюмов и воды.
Этот pipeline включал FLIP/APIC-симуляции жидкости с учётом динамики и взаимодействия поверхностей, что обеспечивало правдоподобное поведение воды и эффектов вокруг персонажа.
Фотография со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Для подводной съёмки использовались специальные камеры. При этом съемка велась в огромном водном танке с системой течения и волн, что позволяло актёрам реально взаимодействовать с водой: создавать волны, плавать, выплывать, дышать под водой.
Фотография со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
После рендеринга сцены подвергались композитингу: текстуры кожи, воды, освещение, тени, брызги, взаимодействие атмосферы, возможно, эффекты светло-преломления, глубина резкости.
Это позволило интегрировать персонажей, слои воды и живое действие максимально органично, в результате чего это воспринимается как часть реального подводного мира.
Водная симуляция.
Сравнительный анализ
Отличия фотореализма персонажей между фильмами
В первом фильме использовалась классическая система performance capture с инфракрасными камерами и маркерами на теле и лице актёров. Шлемы с одной мини-камерой фиксировали мимику в плоском формате, а данные затем преобразовывались в blend-shape-системы.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Сканирование лица/мимики актера.
Это давало высокую точность, но технология ограничивалась съёмкой «на суше»: движение мышц, кожи, мимики было связано с привычной воздушной средой.
Ограничения затрагивали динамику волос, одежды, движения губ и щёк, которые всегда оставались в рамках симуляции, а не реального взаимодействия со средой.
Отображение актеров в 3D.
Во втором фильме система была полностью перестроена: появились стерео-камеры высокой плотности, обеспечивающие захват глубины лица, позволяя фиксировать микросмещение кожи в объёме.
Главным изменением стал подводный mocap: технология с ультрафиолетовым освещением и новой системой маркеров позволила вести запись в водной среде, где сопротивление, плавучесть и освещение меняют поведение тела.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Волосы и одежда записывались как реальное движение под водой, а не как имитация. Это делает второй фильм значительно более богатым по эмоциональной пластике и реалистичным в поведении персонажей.
Влияние технологических изменений на визуальную убедительность и реализм.
В 2009 году визуальный pipeline был сосредоточен на рендеринге SSS-кожи, взаимодействии персонажей с атмосферой и живым окружением. Симуляции были в основном воздушными.
Система виртуальной камеры впервые позволяла видеть предварительный цифровой кадр в реальном времени, но рендеринг и финальная компоновка по сложности были ограничены наземной средой Пандоры.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
В 2022 году все эти элементы были расширены. Главным усложнением стала вода. Появился многоуровневый water-pipeline: симуляции волн, струй, пузырьков, тумана, микрочастиц, а также сложного взаимодействия воды с кожей, волосами и костюмами.
Даже освещение было пересчитано заново, поскольку физика света под водой отличается от воздушной. Композитинг включал комбинацию сотен слоёв воды, персонажей, окружения, световых эффектов, что кардинально увеличило сложность финального кадра.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Практическое применение технологий
Влияние используемых технологий на работу художников и команд VFX
В первом «Аватаре» создание цифровых персонажей строилось вокруг задач точной передачи актёрской игры и интеграции моделей в живую съёмку. Основная цель — чтобы цифровой персонаж выглядел как живое существо. Художники Wētā FX создавали скульптуру персонажа с учётом анатомии и эмоционального диапазона, затем данные mocap-системы дополняли и корректировали вручную. Персонаж существовал как точное продолжение актёра в цифровой форме.
wireframe.
Во втором фильме подход эволюционировал: задача заключалась не просто в расшифровке актёрской игры, а в создании убедительной жизни персонажей в сложной водной среде. Модели создавались с учетом анатомических изменений для подводного поведения: перераспределение массы, реакция кожи, движение волос и тканей, эффекты плавучести.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар: путь воды».
Facial capture стал трёхмерным, что позволило передавать глубокие мышечные микро-изменения, ранее недоступные.
Персонажи перестали быть только «проекцией актёра» — они стали существами, физически встроенными в мир Пандоры, реагирующими на воду так же естественно, как живой организм.
Ограничения и возможности технологий при создании цифровых персонажей.
Фотореализм первого фильма основывался на точности мимики, поведении кожи, живописности освещения и детальности текстур. Рендеринг SSS-материалов, динамика волос и тканей, комбинация mocap-данных и hand-animation создавали иллюзию живого существа.
Персонажи воспринимались как эмоционально достоверные, но среда не ставила их в экстремальные физические условия — что упрощало задачу.
Фотографии со съемочной площадки фильма «Аватар».
Во второй части фотореализм приобретает новый уровень: вода создаёт сложные физические и световые условия, которые невозможно имитировать простыми средствами. Новые системы симуляции жидкости, подводные SSS-модели кожи, динамика волос и тканей формируют естественное поведение персонажей в плотной среде.
Стерео facial capture усиливает мимику, добавляя глубину движения мышц и точность реакций. Подводная съёмка актёров создаёт аутентичные движения, невозможные в сухом бассейне с тросами или искусственными моделями поведения.
Информация, полученная различными камерами, превращается в базовую проволочную раму каждого актера.
В результате цифровые персонажи воспринимаются не как «анимированная модель», а как существо, существующее в тяжёлой, изменчивой, физически плотной среде, с которой оно взаимодействует на каждом кадре. Это формирует новый стандарт фотореализма в кино.
Каркас преобразуется в «кожаную» модель (сверху). (Внизу) Это то, что видит датчик.
Заключение
В двух фильмах технологии создания цифровых персонажей развивались от классической наземной системы motion/facial capture к полноценному подводному перформанс-захвату, позволяющему актёрам взаимодействовать с водой естественным образом.
Эта эволюция затронула все уровни производства: анатомическое моделирование, скульптинг, текстурирование, динамику волос и тканей, симуляцию среды, освещение, поведение кожи, рендеринг и композитинг.
Между первой и второй частью произошёл переход от плоского захвата лица к стерео-facial capture, от симуляции воды к реальной записи движений под водой, от цифрового окружения к физически корректному взаимодействию персонажей с плотной и сложной средой.
Технологии Wētā FX перестали быть инструментом «копирования» актёра и стали средством создания живого цифрового организма, встроенного в физику мира.
Итогом стала новая планка фотореализма: персонажи больше не выглядят как модели, а воспринимаются как реальные существа с убедительной пластикой, естественной мимикой и физиологией, связанной со средой.
Решения, применённые во второй части фильма, определили направление развития индустрии визуальных эффектов: расширенный performance capture, физически корректный рендеринг, комплексные симуляции среды и высокоточные системы facial capture.
Эти технологии не только изменили подход к созданию цифровых актёров, но и задали новый стандарт для кинематографа, где граница между реальным и виртуальным заметно сократилась.
Визуальная история захвата производительности в Weta Digital [электронный ресурс] сайт: beforesandafters.com (URL: https://beforesandafters.com/2019/08/21/a-visual-history-of-performance-capture-at-weta-digital/).
Аватар: за кулисами на Weta Digital [электронный ресурс] сайт: cnet.com (URL: https://www.cnet.com/pictures/avatar-behind-the-scenes-at-weta-digital/).
Программное обеспечение, используемое при создании Аватара [электронный ресурс] сайт: media-division.com (URL: https://www.media-division.com/software-used-making-of-avatar/).
Создание волн [электронный ресурс] сайт: vfxvoice.com (URL: https://vfxvoice.com/creating-waves-with-avatar-the-way-of-water/).
Как волшебники визуальных эффектов «Аватар: Путь воды» вызвали подводную магию [электронный ресурс] сайт: motionpictures.org (URL: https://www.motionpictures.org/2022/12/how-avatar-the-way-of-water-visual-effects-wizards-conjured-underwater-magic/?utm_source=chatgpt.com).
Водная технология, лежащая в основе «Аватара»: Путь воды [электронный ресурс] сайт: unity.com (URL: https://unity.com/ru/blog/industry/technology-behind-avatar-the-way-of-water?utm_source=chatgpt.com).
Закулисный взгляд на водную технологию Avatar 2 [электронный ресурс] сайт: 80.lv (URL: https://80.lv/articles/a-behind-the-scenes-look-at-avatar-2-s-water-technology?utm_source=chatgpt.com).
Как Аватар: Путь воды развивает визуальные эффекты [электронный ресурс] сайт: gizmodo.com (URL: https://gizmodo.com/avatar-way-of-water-vfx-interview-weta-james-cameron-1849905131?utm_source=chatgpt.com).
Почему CG-вода в «Путь воды» выглядит так хорошо [электронный ресурс] сайт: beforesandafters.com (URL: https://beforesandafters.com/2022/12/21/why-the-cg-water-in-the-way-of-water-looks-so-good/?utm_source=chatgpt.com).
Наша работа над аватар: путь воды [электронный ресурс] сайт: wetafx.co.nz (URL: https://www.wetafx.co.nz/articles/our-work-on-avatar-the-way-of-water?utm_source=chatgpt.com).
Аватар — Путь воды: Эрик Сейндон — Супервайзер VFX — Weta FX [электронный ресурс] сайт: artofvfx.com (URL: https://www.artofvfx.com/avatar-the-way-of-water-eric-saindon-vfx-supervisor-weta-fx/?utm_source=chatgpt.com).
Дэн Барретт из Wētā FX рассказывает о «Аватаре: Путь воды» [электронный ресурс] сайт: awn.com (URL: https://www.awn.com/vfxworld/w-t-fxs-dan-barrett-talks-avatar-way-water?utm_source=chatgpt.com).
Эксклюзив: Джо Леттери обсуждает новый конвейер лица Wētā FX на Avatar 2 [электронный ресурс] сайт: fxguide.com (URL: https://www.fxguide.com/fxfeatured/exclusive-joe-letteri-discusses-weta-fxs-new-facial-pipeline-on-avatar-2/?utm_source=chatgpt.com).
Как Industrial Light & Magic удалось доставить 48 одноразовых VFX-снимков для «Аватара: Путь воды» за последние несколько месяцев производства [электронный ресурс] сайт: thecglab.com (URL: https://thecglab.com/how-industrial-light-magic-managed-to-deliver-48-one-off-vfx-shots-for-avatar-the-way-of-water-in-the-last-few-months-of-production/?utm_source=chatgpt.com).
https://beforesandafters.com/2019/08/21/a-visual-history-of-performance-capture-at-weta-digital/ (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?time_continue=16&v=wAS8MYc0ZQo&embeds_referring_euri=https%3A%2F%2Fbeforesandafters.com%2F&source_ve_path=Mjg2NjIsMjM4NTE (просмотрено 28.11.2025)
https://www.fxguide.com/fxfeatured/head-mounted-sci-tech-oscars/ (просмотрено 28.11.2025)
http://urah-official.blogspot.com/2009/09/fusion-3d-camera-system.html (просмотрено 28.11.2025)
https://www.fdtimes.com/2009/12/01/pace-on-avatar/?utm_source=chatgpt.com (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=x_qm280q2e0 (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=mK3ghy-2X6U (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=Cimy6T1nczw (просмотрено 28.11.2025)
https://thewaltdisneycompany.com/how-avatar-the-way-of-water-revolutionizes-underwater-cinematography/?utm_source=chatgpt.com (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=o1259BGNxhs (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=woO2dzt2y4o (просмотрено 28.11.2025)
https://www.artofvfx.com/avatar-the-way-of-water-eric-saindon-vfx-supervisor-weta-fx/?utm_source=chatgpt.com (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=_J3LMli3gG4&t=44s (просмотрено 28.11.2025)
https://www.artofvfx.com/avatar-the-way-of-water-eric-saindon-vfx-supervisor-weta-fx/?utm_source=chatgpt.com (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=_2TBvSnsLD8&t=9s (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=E0HFazH29nk&t=444s (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=Cimy6T1nczw (просмотрено 28.11.2025)
https://www.cnet.com/pictures/avatar-behind-the-scenes-at-weta-digital/ (просмотрено 28.11.2025)
https://www.media-division.com/software-used-making-of-avatar/ (просмотрено 28.11.2025)
https://www.youtube.com/watch?v=RNKfhpmm1wY (просмотрено 28.11.2025)
