Oceania: Un Oceano Animato

Come ad ogni Natale si torna a parlare della Disney. Abbiamo fatto qualche ricerca su come è stato sviluppato il loro ultimo Classico. In questo articolo analizzeremo il film dal punto di vista della computer grafica, ma potrà sicuramente essere molto interessante anche per chi vuole avere un motivo in più per poterlo apprezzare. Nota da tenere in considerazione quando il 26 Dicembre vi ritroverete nel buio di un multisala gremito di bambini infiammati dall’eccesso di zuccheri.

Animare un oceano d’acqua

Il film uscirà nelle sale italiane il 22 dicembre 2016, ma è stato distribuito nei cinema statunitensi dal 23 novembre.

Immaginate l’acqua dell’oceano infrangersi sulla spiaggia o lo sciabordio delle onde sul fianco di una barca. Ora pensate come ricreare quell’acqua, realistica, in CGI. Non è di certo una cosa da poco, come attesta anche il team di animazione della Disney che ha lavorato a Oceania. (Moana nella versione originale.)

Fra tutti, gli elementi più difficili da animare, sono stati in assoluto i capelli, l’acqua e tutto ciò che comprendeva un numero pressoché infinito di elementi particellari, ognuno con una propria massa. La Walt Disney Company è da sempre stata all’avanguardia nell’animare, in modo estremamente realistico, i capelli (probabilmente anche per il semplice fatto che molti dei suoi personaggi sono animali, mostri o esseri dalle forme più strane, con pellicce e chiome elaborate) e addirittura nella stampa 3D dei peli dei propri protagonisti. Con Oceania, Disney è andata all’assalto dell’ultima frontiera dell’animazione: l’acqua.

Premesso tutto ciò, è chiaro che sviluppare dei software per programmare e renderizzare il comportamento dell’acqua sia stata una sfida grandiosa per la Disney, sia in termini di tempo che in brutale potenza di calcolo.

Un’avventura fra le onde

Ambientato nel sud dell’Oceano Pacifico, il film segue Moana una ragazza di 16 anni (Vaiana nella versione in italiano), e il semi-dio Maui, nel percorso che li porterà a risolvere il mistero per il quale gli antenati della protagonista hanno smesso di esplorare l’oceano, rimanendo confinati sulla loro isola. Per farla breve, nel film c’è TANTISSIMA acqua. Infatti, l’oceano è letteralmente un personaggio della storia, con tanto di una propria personalità. L’oceano aiuta letteralmente Moana, fin da piccola, a crescere e l’assisterà nelle sue avventure per tutto il corso del film.

Moana e Maui a grandezza naturale – redshift.autodesk.com

Creando l’oceano come un vero e proprio personaggio gli sviluppatori hanno intrapreso, nell’animazione di Oceania, una sfida doppiamente ardua. Il team di sviluppo non ha solamente dovuto programmare in CGI un oceano con il comportamento reale dell’acqua (soprattutto per essere visualizzato in ultra-hd), ma ha dovuto fornirgli una personalità che il vero oceano non ha. Il difficile compito è stato affidato al team di Hank Driskill (supervisore tecnico), Kyle Odermatt (visual effects), Marlon West e Dale Mayeda creatori di Big Hero 6.

“L’acqua è una parte pervasiva del film,” afferma Driskill. “Moana e Maui sono su una barca… nel bel mezzo di un mare in tempesta. Abbiamo la schiuma, l’acqua profonda, gli spruzzi, la cresta di onde gigantesche, in parole povere un’infinità di interazioni. L’acqua è una componente importante del film.”

Sviluppatori all’opera

Uno dei recenti successi della Disney è stato Big Hero 6, dove la parte in computer grafica si aggirava intorno al 45% del film, in Oceania siamo addirittura intorno all’80% di contenuti in CGI, per la maggior parte a causa della gestione e del disegno dell’acqua. Come prevedibile, secondo Driskill, il team ha voluto automatizzare gli effetti dell’acqua il più possibile. Hanno utilizzato congiuntamente software industriali come Maya dell’Autodesk con vari add-on custom creati ad-hoc e Hyperion, il software di render di cui è proprietaria la Disney.

 

Una delle prime bozze di Moana – redshift.autodesk.com

 

“Nei precedenti film l’acqua si presentava sempre in piccoli elementi, ma in questo caso abbiamo assolutamente voluto spingerci oltre i confini di ciò che eravamo capaci di portare sullo schermo,” ha dichiarato. Per fortuna, con Industrial Light & Magic e Pixar, due aziende con molti anni di esperienza alle spalle sotto la supervisione di Disney, il team di visual effects ha potuto contare su preziose risorse. “Questa produzione,” dichiara Driskill, “ha tracciato una nuova strada nella creazione dell’acqua.”

La tecnica sviluppata dal team di Driskil per ricreare il moto ondoso in computer grafica, è stata applicata a partire da una delle scene più comuni del film: Moana e Maui in una barca sull’oceano. Il team ha usato un algoritmo matematico per animare l’intera superficie dell’oceano in maniera abbastanza grossolana, senza troppo lavoro manuale. Hanno poi semplicemente lasciato renderizzare al software, in maniera pressoché random, schiuma e inviluppi di onde, dal primo piano fino in lontananza.

Su diversi layer troviamo i personaggi, la barca e gli altri elementi sul background dell’oceano, dove entrambi i layer interagiscono (come la barca che scivola fra le onde). I disegnatori hanno dovuto “tagliare” un’area in cui l’algoritmo non aveva effetto sul piano dell’oceano, per creare lo spazio di animazione delle scene della barca, dell’oceano personificato, spruzzi ecc… I responsabili degli effetti hanno potuto quindi programmare l’interazione della barca con l’acqua e animare i personaggi secondo l’ondeggiare in su e in giù, aggiungendo anche tutti gli effetti ambientali.

Creazione dello storyboard di Oceania – redshift.autodesk.com

La fisica dell’imbarcazione, il suo movimento sull’acqua e dei personaggi che la fanno ondeggiare, rimanda a quello che gli scrittori chiamano “crea le regole del tuo stesso mondo”: gli spettatori crederanno a un mondo di fantasia, per quanto strano, se tutto ciò che vedono è coerente con le leggi di quel mondo. In una delle primissime clip di Oceania con gli effetti quasi incompiuti, la barca non lasciava nessuna scia e i personaggi sembravano fluttuare nello spazio, piuttosto che su un’imbarcazione che ballonzolava su e giù. Tutti questi elementi devono essere animati per rendere la scena realistica.

L’oceano del film ha richiesto lo sviluppo di una personalità. È un personaggio anche lui dopo tutto. “C’è una scena in cui Moana cammina verso l’oceano, arrabbiata con lui,” spiega Driskill. “È necessario sottolineare il movimento dell’acqua, l’infrangersi dell’acqua contro la riva, le onde che bagnano la sabbia la quale si inzuppa e si asciuga con il ritirarsi del mare.”

Un piccolo capolavoro artistico

Dare vita a tutto questo significa cesellare ogni elemento e ogni effetto in un piccolo capolavoro artistico, uno sforzo affrontabile solamente con un approccio strettamente informatico. Quando parliamo di acqua animata parliamo di particelle, che non sono nient’altro che singoli elementi distinti animati, più o meno come i poligoni nei vecchi videogiochi. Le particelle di acqua sono generate dal computer e programmate per muoversi individualmente, proprio come nella fisica di un oceano reale, composto da un numero infinito di “unità” di acqua che si muovono insieme.

Sequenza di render con Moana e l’oceano che mostra l’avanzamento progressivo dei dettagli – redshift.autodesk.com

Miliardi di particelle… ma come gestirle?

“Ci sono alcuni effetti in cui abbiamo veramente voluto superarci,” dice Driskill. “Sapevamo a cosa andavamo incontro e cosa avremmo ottenuto utilizzando solo macchine singole. Avremmo potuto gestire 50, forse 100 milioni di particelle, ma a noi serviva lavorare con centinaia di milioni forse miliardi di parcelle per creare quelle onde con creste gigantesche. Così abbiamo impiegato molto del nostro impegno per spingere al massimo il calcolo distribuito su più computer.”

La soluzione si trova nel distribuire il calcolo su più macchine, le quali condividono i propri processori come se fossero un unico gigantesco computer.

Per snellire il processo produttivo, il team ha anche ottimizzato considerevolmente la timeline di produzione grazie a ciò che la Disney chiama “effetti di base”. Sono semplici marker che gli artisti, mentre lavorano ai vari layer, lasciano per il regista e gli animatori ad indicare dove andranno applicati gli effetti in modo che possano lavorare senza interruzioni.

Il mostro di lava Te Ká – redshift.autodesk.com

Il team che si occupa degli effetti ha creato librerie di elementi, la maggior parte in alta risoluzione e camera-ready, inclusi schizzi, cascate, fiumi di lava ed eruzioni vulcaniche (per il mostro di lava Te Kà) in modo che gli animatori potessero utilizzarli per costruire le varie scene.

“Questo è il primo film dove abbiamo portato il sistema degli effetti di base ad uno step successivo,” afferma Driskill. “Abbiamo creato una libreria di semplici effetti utilizzabili nella scena senza dover passare attraverso il team degli effetti”.

Considerando gli avanzamenti che il team di sviluppo di Oceania ha compiuto nell’animazione dell’acqua, possiamo affermare che questo sforzo verrà sicuramente apprezzato da tutti gli spettatori della Disney delle generazioni a venire.

Fonti: http://www.ilm.com/http://www.pixar.com/http://www.disney.comhttps://redshift.autodesk.com – http://www.cgmeetup.net/https://en.wikipedia.org/wiki/Moana_(2016_film) – https://www.youtube.com/user/FlicksMovieTrailers – http://www.dailymotion.com/video/x51x99p_making-of-moana_shortfilms


Foto di backstage

Credits: http://www.cgmeetup.net/

Pre-render di Moana e Maui senza global illumination.
Bozzetti e character design su cui andranno a lavorare i digital artists.
Meeting-up dei layer artists.
Creazione di un modello fisico dell’isola per venire poi digitalizzato.
Modello digitalizzato dell’isola mentre viene ritoccato a Photoshop.
Con Autodesk Maya vengono applicati dei vettori ai capelli di Moana che rappresentano il movimento che assumeranno durante l’animazione.
I capelli di Moana sono divisi in segmenti che seguono il movimento dei vettori applicati precedentemente.
Applicati i vettori e approssimati per segmenti, i capelli di Moana, sono pronti per essere animati. Il risultato finale sarà molto più rifinito, questo serve solo al computer per comprendere il movimento.
Ad-on per Autodesk Maya utilizzato per animare le espressioni di Maui. Da notare, in basso sulla timeline, quanti key-frame sono stati aggiunti per animare questo primo piano.

 

di Luca Tampieri