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电影制作模仿自然的创意控制和更逼真的外观

发布时间:2019-06-10 17:39 来源:未知 编辑:admin

  根据达特茅斯领导的一项研究,基于云形成和中子散射物理学的新理论可以帮助动画师创作更逼真的电影。使用该技术开发的软件关注于光与微观粒子如何相互作用以产生计算机生成的图像。

  皮克斯,迪士尼研究,苏黎世联邦理工学院和康奈尔大学的研究人员为这项研究做出了贡献。一个研究报告详细介绍了推进将刊登在图形杂志交易,并提出在SIGGRAPH亚洲,在日本东京发生4-7 12月合约。

  像云一样的物体包含数十亿个单独的水滴,这些水滴在电影场景的计算机图形中是不切实际的。因此,当前的技术仅允许艺术家指定云的每个部分中的粒子密度以定义其形状和外观。现有系统不允许对颗粒如何相对于彼此实际布置进行任何控制。

  “通过仅控制密度,目前的技术基本上假设粒子是随机排列的,没有任何相互依赖性,”达特茅斯学院计算机科学助理教授沃杰西奥雅罗斯(Wojciech Jarosz)表示。“但这种限制会对最终的外观产生巨大影响。”

  实际上,粒子并不总是随机排列。根据材料的类型,它们可以聚集在一起或均匀分开。了解粒子的排列方式以及光线如何与它们相互作用,为电影制作者提供了各种新的艺术选择。

  “有一系列截然不同的艺术家直到现在都无法探索,”Jarosz说。“以前,艺术家基本上只有一个控件可以影响云的外观。现在可以探索更丰富的可能性,这种变化与从黑白图像到彩色的过渡一样动态。”

  在达特茅斯的研究中,研究人员比较了光束如何穿过由随机排列的粒子组成的材料,以及它如何穿过由更自然排序的粒子组成的材料。该团队对数百万次试验的结果进行了平均,这些试验证明了光子在撞击粒子或其他物体之前的行进距离。

  通常,模拟光子如何在具有独立排列的粒子的材料中移动的图表显示为均匀的“指数”曲线,指示光在其行进时均匀地下降。当粒子聚集在一起时,如在云中,光子平均存活更长的距离,从而形成具有更长尾部的曲线。

  这个结果不仅在数学模型中令人兴奋,而且还将这一发现编程到软件中,通过定制光线如何通过“体积材料”(如云,雾,薄雾,大理石雕像)或类似物来创建更多种类的外观。我们自己的皮肤。

  重要的是,创意结果也将更准确地描述现实世界的物理。这一突破使艺术家能够通过有效地“操纵”物理学以实现特定的艺术效果,在回应创作方向的同时保持现实的结果。

  “当你制作动画电影时,艺术与科学之间会有一种有趣的互动,”Benedikt Bitterli博士说。达特茅斯大学的学生,他是该研究论文的共同作者。“你正在做这个物理模拟,但使用它的人不是物理学家。我们正在创造供艺术家使用的软件和模拟。”

  为了解决理解粒子如何组织自身的问题,研究小组转向了大气科学和中子传输。在这些研究领域,了解水滴或反应堆材料的排列对于研究气候变化和保持核反应堆安全具有重要意义。

  虽然研究人员一直在寻求克服粒子排列的挑战已经有一段时间了,但还没有开发出能够以一般方式解决问题的方程组。

  “这不仅仅是从其他研究领域采用技术并用它们生成带有计算机图形的漂亮图片的问题,”Bitterli说,他将在SIGGRAPH Asia展出这项工作。“让物理方程式正常工作是一项新的极其困难的挑战。”

  该研究小组,其中一些光线反射出表面,但也有一些穿过的材料,导致其半透明的外观也应用该技术像大理石雕像固体物体。新技术允许艺术家改变光与物体相互作用的方式,但不改变密度。

  达特茅斯主导的研究是在萨拉戈萨大学最近的一项研究之后进行的,该研究着眼于类似的问题但仅关注密度均匀的物体。随着更强大的计算机和软件创新促使电影工作室开发基于物理世界的更复杂的技术,两项研究都得以实现。

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