Cómo se hizo Frozen 2

[SHAZAM]

Teaser-Trailer oficial de la segunda parte de Frozen, de Walt Disney Animation Studios.
https://youtu.be/eSLe4HuKuK0.



-- IMÁGENES ADJUNTAS --

[3dpoder]

En Frozen 2 volvemos al mundo de Arendelle con Elsa y Anna, y nos aventuramos más en nuevos lugares, como el Bosque Encantado. Estas nuevas aventuras requerían nuevos enfoques de los efectos para Walt Disney Animation Studios. Aquí, el equipo detrás del trabajo desglosa sus diversos desafíos en la película.

Más allá de la nieve y el hielo
Lanzada en 2013, la primera película de Frozen utilizó avances significativos en la simulación de nieve y hielo. Frozen 2 subió la apuesta en efectos en el estudio de muchas maneras. El gran desafío fue la gran variedad de grandes efectos épicos que variaron drásticamente de una a otra secuencia, tenían cuatro personajes elementales compuestos por efectos actores y estilizados, el espíritu del viento, el espíritu de fuego, el espíritu de agua y el espíritu de la tierra. Cada uno de estos personajes elementales requería una cantidad sin precedentes de colaboración entre los departamentos de diseño, animación de personajes, animación técnica e Iluminación.

El espíritu del viento necesitaba transmitir emociones e ideas, mientras que sólo se hace de elementos en el entorno circundante. Dado que el espíritu del viento reside principalmente en el Bosque Encantado, los artistas necesitaban permitir la interacción del suelo y el carácter con cualquier árbol o follaje en el bosque.

Un puente de hielo que Elsa crea fue destruido con una combinación de simulación de volteo, escultura de ondas, simulación de RBD y modelado de hielo.

Mientras tanto, el espíritu del agua, llamado el Nokk, era un caballo hecho completamente de agua. Tenía que ser visible por encima y por debajo de la superficie del océano y también tuvo que cambiar de estado de agua a hielo. El espíritu de fuego es una pequeña salamandra que enciende enormes franjas del bosque con fuego mágico. Esas llamas también necesitaban interactuar con las explosiones de hielo de Elsa. Los espíritus de la tierra eran grandes gigantes de roca que se movían a través del bosque, lanzando rocas y creando destrucción a su paso. Finalmente destruyen una presa que inicia una inundación que amenaza con destruir el reino de Arendelle, también se extendió la magia de Elsa durante toda la película de varias formas.

Walt Disney Animation Studios tiene un equipo consumado responsable de todo el trabajo de efectos necesarios y Houdini estaba en el núcleo de nuestra canalización de efectos, proporcionando flexibilidad y fuerza para manejar todo, desde simulaciones a gran escala hasta magia delicadamente dirigida por el arte.

El agua
Una de las secuencias técnicamente más desafiantes de Frozen 2 ve a Elsa correr a través de una superficie del océano tormentosa, encontrando y a veces siendo velatoria por, olas que son hasta cinco veces su altura. Esta secuencia requería ondas de cierta altura y frecuencia y utilizaba una combinación de superficies de simulación y de procedimiento oceánicos.

Para crear las grandes olas de la rotura, construyeron una plataforma de tanques de olas usando Houdini FLIP con la ecuación para las ondas Stokes de tercer orden que impulsan la simulación, las ecuaciones de onda fueron codificadas en VEX dentro de un HDA que permitió al artista de efectos introducir la longitud y amplitud deseada para la onda y así generar el campo vectorial que se utiliza en la simulación.

Para una capa adicional de realismo, el agua fue simulada con un campo de aire. Se añadió una capa de partículas de menor densidad a la simulación y el Solver FLIP fue modificado para permitir que las partículas de agua que se han separado de la superficie principal del agua se comporten balísticamente en lugar de nadar en el campo de aire. El campo de velocidad generado por las partículas de menor densidad se utilizó con las partículas para crear elementos secundarios como spindrift y spray.

La coreografía de las olas del océano resultó ser una parte tan integral de la composición de la toma que las simulaciones base, tuvieron que ser ejecutadas antes de las tomas entrando en el diseño y la animación. Esto proporcionó animación con una superficie de tierra de cierre a final para que Elsa corriera y reaccionara, haciendo su rendimiento más creíble.

Cerca del clímax de la secuencia, Elsa crea una estructura de hielo gigante en un intento de cruzar una ola de ruptura de 25 metros. Esta estructura fue modelada en Houdini basado en diseños que coinciden con el lenguaje de la forma de la magia de Elsa. Al hacerlo, los artistas de efectos fueron capaces de controlar mejor la fractura y la destrucción de la estructura. El uso de Houdini para hacer tanto la simulación de volteo y la escultura de las ondas, así como la simulación RBD y el modelado del hielo, les permitió integrar eficientemente todos los diferentes elementos juntos.

El clímax de la película también incluyó simulaciones de agua por el momento en que una presa se rompe y desata un torrente de agua que se dirige hacia Arendelle. Walt Disney Animation Studios tomó un enfoque multi-solución para crear este efecto.

Para las tomas en las que se ve el agua chocando a través del fiordo, ejecutaron una simulación de baja resolución que tenía dos kilómetros de largo y 300 metros de ancho a través de la longitud de la geometría del fiordo antes de que el diseño posicionara sus cámaras. De esa manera, los artistas de diseño tenían una simulación de agua físicamente correcta con la que trabajar para componer sus cámaras para mostrar las partes más interesantes y peligrosas de la inundación. A partir de ahí, los artistas ejecutaron el flujo de trabajo de actualización necesario que se basaba en una nueva simulación de resolución media para agregar detalles de superficie y capas y capas sobre aguas blancas, niebla y hielo.

Se tomó un enfoque diferente para las tomas en las que Elsa y los Nokk son vistos cabalgando en la cima de la inundación. El desafío aquí era que la superficie fluida necesitaba parecer peligrosa al mismo tiempo que permitía una lectura clara de los personajes. Esta vez, se empleó una solución más dirigible al arte, los artistas modelaron fuentes fluidas que viajaron junto con los personajes, lo que dio a la simulación de giro un resultado más predecible y controlable.

Un amplio desglose de los diversos efectos de Disney Animation diseñados para la película, incluyendo fluidos, fuego y destrucción, todo ello realizado con Houdini.

[3dpoder]

A medida que los personajes viajan al Bosque Encantado, se encuentran con una pared de niebla impenetrable de 50 metros de espesor. Esto fue creado por el departamento de FX como una manta de niebla Gauzy, con un toque de espíritu mágico, de acuerdo con los efectos que viene mostrando la película, el muro presentaba desafíos de escala, la pared necesitaba ser creíble de cerca y en distintos puntos de cámara.

Para crear la pared de la niebla, los artistas empezaron convirtiendo el paisaje en un campo de altura y cubriendo la cortina de niebla a lo largo del paisaje usando Vellum Cloth. La cortina de niebla empezó siendo una cuadrícula poligonal y aplicando una longitud de reposo modificada para fomentar el amontonamiento y el plegado a lo largo de la parte superior de la cortina. Esto fue rápido de configurar y permitió iteraciones muy rápidas para obtener la forma final y la frecuencia de dispersión correcta. Luego se generaron un par de 1000 sims Pyro de frame en el origen con fuertes perturbaciones y un flujo direccional.

Un aspecto práctico del flujo de trabajo elegido era que cada sim tenía una secuencia de bgeo correspondiente de partículas afectadas que se representaban como un pase de brillo separado. Debido a que planearon este flujo de trabajo empaquetado por instancias, las secuencias VDB y bgeo tenían las mismas rutas, excepto la extensión de archivo, esto significaba que una vez que las instancias de volumen empaquetado están en su lugar, con los desplazamientos de fotogramas aplicados, simplemente tenían que cambiar la extensión del archivo primario de disco empaquetado y convertir las cachés de volumen en cachés de partículas.

Los artistas también calcularon la curvatura de la geometría de la cortina de niebla para generar volumen emisivo en pliegues y grietas y para crear un telón de fondo para cualquier hueco entre los sims con instancias. El cambio en estas tomas fue principalmente en el lado de la representación, así que tenían una amplia flexibilidad para iterar interactivamente y a través de folioscopio.

Una vez que el equipo tenía la pared en buena forma para el establecimiento de escenas, es cuando pueden centrarse en cómo se abriría. En primer lugar, el departamento de arte proporcionó claves previas en forma de bocetos. Luego, los animadores de efectos se propusieron crear la apertura y el cierre de una cortina de varias capas. Esta animación llevaba consigo las instancias de volumen y partículas y un simulador Pyro adicional se ejecutó desde los bordes de las cortinas para la integración adicional.

-- IMÁGENES ADJUNTAS --

[3dpoder]

Usando la herramienta TempFx en su suite de herramientas Foundation Effects, Walt Disney Animation Studios fue capaz de crear proxies de agua de menor resolución como activos en Houdini, tener esta opción fue clave, ya que permitía que departamentos como Layout y Animation compongan cámaras y personajes a una rápida visualización GL de los efectos del agua.

Esto fue especialmente útil para la interacción de personajes de Elsa corriendo en lo alto de las olas del Mar Oscuro, dando a los animadores de personajes referencia de colocación de pies en el agua. A medida que se crearon los equipos, se podían publicar como activos con controles timeShift ajustables integrados para ajustes de tiempo por escena.

Del mismo modo, este enfoque ayudó a crear simuladores para la inundación del cañón que requirió de una cuidadosa planificación de la escala del conjunto del cañón. La escala inicial del modelado se ajustó en un 50% una vez que las primeras pruebas de simulación FLIP regresaron y revelaron que había un problema con la velocidad del agua. Una vez que se acordó la velocidad del agua, estos recursos de agua fueron entregados a Layout para la puesta en escena de la cámara.

-- IMÁGENES ADJUNTAS --

[3dpoder]

Observando el comportamiento de caballos se llegó al diseño y la animación de los Nokk, con efectos que llevaron a David Hutchins a observar que se prestó especial atención a los estados emocionales. Su objetivo era preservar las expresiones sutiles, poses y gestos creados en la animación mientras hacían capas sobre el movimiento y la respuesta de la luz que esperaban del agua.

Los artistas de efectos visuales comenzaron sus escenas usando el movimiento corporal Nokk, proporcionado por la animación de los personajes y las curvas de melena y cola de la animación técnica. Las curvas de melena y cola se utilizaron como fuente para simulaciones POP, que modelaban un comportamiento fluido utilizando vectores de fuerza derivados de una distribución local de partículas vecinas, implementada como un VOP POP.

El Nokk se habilitó a través de una estrecha colaboración entre los equipos de animación y FX.

Este simulador base se utilizó para tres capas renderizadas: mallada con superficie de fluido de partículas y sombreada con un material de agua, rasterizada en un volumen y renderizada con un sombreador de volumen, y representada directamente como puntos opacos para pequeñas gotas separadas. Por último, utilizando estos puntos como fuente, se ejecutó un sim Pyro para modelar partículas spindrift muy ligeras, también representadas como puntos de subpíxeles opacos. La geometría de la superficie del cuerpo se rehace a una resolución que apoyaría el movimiento hidrodinámico, y las ondas añadidas a través del ruido en capas y/o un Solver de ondulación que podría reaccionar al movimiento del cuerpo o colisionar con objetos que se intersecan.

Para el interior del cuerpo, añadieron estructuras volumétricas dependientes de la vista, que incluían campos vectoriales que serían albedo y la contribución de luz emisiva.

La interacción de las pezuñas con la superficie del océano también se convirtió en un importante punto focal. Había un objetivo de diseño en Walt Disney Animation Studios para apoyar el aspecto de agua interactuando con el agua, en lugar de una superficie dura que interactúa con el agua. Hubo ruptura, deformaciones y estiramiento añadido a las piernas por animadores, y una vez en sus manos, el objetivo era aumentar aún más este concepto. Se prestó especial atención a las formas de agua de arrastre de las patas, estas formas se establecieron dando forma a las fuentes de partículas utilizando curvas finales suavizadas a través del re-muestreo y la conversión en Nurbs.

Para las tomas en las que el Nokk pasa de agua a hielo, se utilizaron dos técnicas diferentes. Cuando está bajo el agua, la transición comenzó con cristales de hielo que crecían dentro de la superficie del cuerpo usando geometría animada instanciada a puntos dispersos, seguida de una transición del agua al material de hielo a través de una máscara generada por Solver SOP.

Los patrones de cristal de hielo fueron proporcionados por el desarrollo de la apariencia y coincidieron con las formas del copo de nieve característicos de Elsa. En el caso de agua anterior, el efecto se logró a través de una máscara articulada generada a través de un Solver SOP, que se utilizó en la iluminación para la transición del agua a los materiales de hielo. La transición se mejoró con cristales de hielo y vapor de agua por simulaciones de Pyro.

-- IMÁGENES ADJUNTAS --

[3dpoder]

El Espíritu de Fuego es otro elemento mágico de Frozen 2, como os imagináis la escena implica recrear fuego, tanto para escenas que involucraban el espíritu de fuego como el bosque en llamas. Para crear el bosque en llamas, los artistas primero optimizaron su sapiencia con la ayuda del equipo de director técnico, con el fin de tener una biblioteca de activos de árboles que ya contendría el fuego.

Los artistas de diseño y de efectos, normalmente separados por varios pasos en la canalización, colaboraron fuertemente en la producción cuando se trata de fuego en el Bosque Encantado en lugar de esperar a que los artistas de efectos implementaran el fuego en una escena, el equipo de diseño fue capaz de visualizar dónde estaría el fuego y qué árboles estarían en llamas durante su etapa anterior de producción, esto permitió a los artistas de diseño colocar la cámara en consecuencia, con el fin de tener un marco composicional interesante, así como permitirles identificar qué árboles estarían en llamas en lugar de dejar que fuera el departamento de efectos quien lo hiciera posteriormente.

La herramienta que permitió esto es Firestarter, fue desarrollado por el equipo de TD en Python. A través de la selección de ventanas gráficas, un artista de diseño podría resaltar los árboles que se van a incendiar. Esos árboles aparecerían rosados en la ventana gráfica de Autodesk Maya y así es como se comprobaba el diseño. En el lado de los efectos, la simulación se hizo en Houdini usando Pyro en cada árbol. Luego se publicaron los VDB de fuego, junto con su material de Shader Hyperion, así como las partículas utilizadas para las brasas. Hyperion es el motor de render de Walt Disney Animation Studio.

Estos incendios se publicaron a nivel de activos en la pipeline. De esta manera, cada vez que un árbol era seleccionado de la lista de activos en una escena 3D, el artista que manipulaba el árbol, desde cualquier departamento tenía la opción de seleccionar la versión de activar el fuego sobre ese árbol, además de modificar los parámetros que fueran necesarios.

Ese enfoque permitió completar las escenas con simulaciones de Pyro personalizadas añadidas por los artistas de efectos. El sim interactuaba con elementos y personajes en la escena y sería puesto por la magia de Elsa, por otro lado el equipo trabajó con el diseñador de producción de la película para llegar a un aspecto más mágico a las llamas y terminó reasignando el campo de calor para empujar los colores hacia la gama púrpura y magenta.

Por último, en relación con el espíritu de fuego mismo, que adoptó la forma de una salamandra, los artistas se basaron en una simulación de Pyro con brasas que sólo estaban visibles en momentos de emoción extrema, el material para la salamandra tenía dos variantes con una versión picante en llamas, y una versión no picante sin llamas.

[3dpoder]

Gale el espíritu del viento. La mayoría de los espíritus de Frozen 2 son visibles de una forma u otra. El espíritu del viento, Gale, sin embargo, era necesariamente invisible, y sólo apareció como el influenciador del medio ambiente que le rodea. Esto llevó a la necesidad de animar los activos del entorno a un nivel no antes hecho en Walt Disney Animation Studios.

Para iniciar el proceso, se proporcionó a los animadores de personajes un equipo con Maya que les permitió visualizar la posición, direccionalidad, anchura y longitud de la influencia de Gale en el entorno. El líder de efectos Ben Fiske lo explica de forma clara: Aunque la mayoría de los equipos animados como lo harían con cualquier otro personaje, los equipos habilitados para VR también estaban disponibles, permitiendo que algunos se sumergieran directamente en la escena y animaran solo a través del movimiento corporal. A partir de ahí, las curvas se escribieron como Bgeos que contienen atributos de puntos comunes que ayudarían a impulsar la interacción.

El impacto de Gale requirió una profunda colaboración entre FX y los equipos de medio ambiente. Los entornos fueron creados utilizando una variedad de procedimientos patentados que llegaron en una variedad de formatos diferentes pero, críticamente, todos tenían ganchos que conducen de nuevo a los datos de geometría almacenados en el disco como Bgeos. Al tener Bgeos junto con el formato CAF de Disney, los artistas de efectos fueron capaces de usar OLS personalizados para cargar rápidamente el valor de todo un entorno de activos de entorno de procedimientos de instancia utilizando primitivas de carga retrasada, animarlos y escribirlos de nuevo en la canalización.

Mediante el uso de primitivas empaquetadas, los conjuntos de datos que se manipulaban eran extremadamente ligeros y, en la mayoría de los casos, activos como hojas caídas y vida vegetal simple podrían ser animados en un solo punto por planta, nunca necesitando desempaquetar. Esto permitió a los artistas aprovechar a los solucionadores de DOP como los POP, y en algunos casos, el nuevo solucionador de Vellum, lo que resultó en iteraciones rápidas y enfoques extremadamente simples.

La presencia de Gale en la película a veces toma la forma de un tornado y una oleada de copos de nieve. La apariencia del tornado se basó en el solver Pyro de Houdini junto con volúmenes y escombros ejemplares que fueron manipulados en el contexto del SOP. Para las tomas mostradas dentro del embudo del tornado este flujo de trabajo de uso de SOP para los volúmenes y escombros instanciados permitió una dirección artística específica con respecto a la velocidad, la cantidad y los puntos de la historia de golpeo importantes para las tomas.

Luego, para las tomas relacionadas con copos de nieve de Gale, los artistas crearon puntos a través de un simulador Pyro ondulado en el origen que fueron deformados en su lugar utilizando los datos proporcionados por el departamento de animación. Estos puntos fueron instanciados más tarde con copos de nieve y partículas más pequeñas, y un pase volumétrico adicional fue en capas usando el sim base Pyro. Soluciones simples para problemas complejos de aspecto.

[3dpoder]

Los espíritus de la Tierra, en forma de formaciones rocosas gigantes, eran personajes que se realizaban en asociación entre la animación y FX. El estudio ha sido capaz de aprovechar el trabajo que ya se había convertido en la animación de árboles y vegetación con Gale. Esto incluyó la utilización de curvas restringidas que se ejecutan a través del solucionador Vellum de Houdini, aquí, los artistas ampliaron la idea mediante la construcción de plataformas automatizadas en SOP que rastreó los pasos de cada uno de estos gigantes.

Utilizando estos pasos se puso en cuenta una onda creciente que todas las plataformas de vegetación estaban buscando para aplicar una fuerza de agitación hacia abajo, lo que permite no sólo una caída de la intensidad, sino un desplazamiento en el tiempo.

Los espíritus de la Tierra, y su interacción con el entorno forestal, se beneficiaron de plataformas automatizadas en SOP que rastrearon los pasos de los gigantes.

Además de la sacudida de árboles, los gigantes interactúan en gran medida con el bosque circundante. Las interacciones forestales fueron ayudadas por el flujo de trabajo basado en curvas de Vellum establecido con Gale. Esto permitió colisiones directas con ramas y los espíritus de la Tierra, mientras que los RBD seccionados restringidos también se establecieron para todos los troncos modelados de árboles, lo que permitió una simulación de árbol completa y deformable.

Más allá de esto se añadió lógica para liberar hojas de los árboles con suficiente fuerza aplicada a las ramas, que luego se simulaban en POP. Con todas estas piezas en juego, el verdadero caos de los espíritus de la Tierra enojados caminando a través de un bosque completamente dinámico era posible, hasta la última hoja.

-- IMÁGENES ADJUNTAS --

[3dpoder]

Destruyendo estructuras en Frozen 2. Para la secuencia de la presa, Walt Disney Animation Studios tuvo que simular el agua que corría, y también la destrucción de la propia presa claro está, la destrucción de la presa iba a estar en el clímax de la película y era necesario crear un sistema de trabajo complejo que incluía casi todos los departamentos del estudio para configurarlo correctamente, desde el desarrollo visual, pasando por el modelado, el diseño, los efectos, la animación y la iluminación.

Dado que la secuencia estaría impulsada por los efectos, el sistema de trabajo para destruir la presa se abordó de manera diferente que la mayoría en la película. Los efectos y la forma en que la presa se tenía que romper afectaba no sólo al diseño y la colocación de la cámara, sino que también entrarían en juego antes de la animación. Esto fue para que Anna, que corre en la presa, fuera capaz de reaccionar al entorno que se destruye a su alrededor, además de que sus pies tenían contacto con los pies en la estructura.

La rotura de la presa necesitaba simular un área de 2 km de largo y 300m de ancho en el mundo real.

El sistema de trabajo necesario para obtener un gran rendimiento en la gestión de los personajes, así como una construcción y destrucción optimizada del modelo. La presa aparece en una serie de escenas y necesitaba ser optimizada para tomas de primer plano y lejanas. El modelo también fue diseñado para que cada pieza fuera única en la combinación de tamaño, textura, desplazamiento, musgo y marcas de construcción.

Una vez que la simulación de cuerpo rígido fue aprobada por el director, se iba a la disposición para el reajuste de la cámara, luego la animación de los personajes y la animación técnica, antes de volver a dar vueltas a los efectos donde se añaden polvo en segundo plano, escombros y partículas, junto con la ejecución de la simulación de agua.

En la mayoría de los casos, la simulación de agua se creó después de la destrucción, con el agua reaccionando al RBD en lugar de al revés. La continuidad de la acción también nos permitió optimizar las simulaciones mediante la ejecución de una simulación más larga que se extendería a lo largo de varias tomas. Esto también vino bien por el hecho de que los eventos y el momento de la secuencia fueron coreografiados a través de previas pero antes de tiempo por nuestros Jefes de Efectos.

-- IMÁGENES ADJUNTAS --

[3dpoder]

Dos de las secuencias musicales en Frozen 2 requerían una visión alternativa de los efectos mágicos de Elsa. En ellos, una fuerza misteriosa la deslumbra con visiones de los elementos de la naturaleza y las premoniciones de los acontecimientos venideros.

Estos efectos requerían un alto grado de especificidad que lograron utilizando una combinación de técnicas de animación de procedimientos y fotogramas clave, los efectos de los detalles llevan a definir la animación como un componente individual, como un ciervo o un árbol, y que luego escalamos con scripts de Python y nuestro sistema de distribución de archivos de escenas Toolshed."

Añaden una calidad animada a mano a estos efectos usando un conjunto de herramientas de rotomation que escriben usando Python envuelto alrededor del SOP de trazo de Houdini. Animar curvas o superficies de forma nativa les dio UV consistentes a los que pegar puntos de instancia, importantes para controlar el movimiento.

Alex Moaveni, jefe de efectos visuales en la escena, comenta que para algunas tomas, añade Moaveni, con el que los artistas compararon puntos individuales, mientras que para otros utilizaron un método VEX de procedimiento de una manera cuasi-POP para muestrear posiciones en curvas o superficies utilizando un atributo de edad normalizado.

[3dpoder]

Entre todos estos otros desafíos de efectos visuales, la magia de Elsa sigue ocupando un papel clave en la narración, desde la magia lírica y juguetona en secuencias anteriores hasta la magia más poderosa, que se usa al extinguir el fuego mágico o luchar por su vida en el mar oscuro.

La amplia variedad de efectos mágicos hizo que el estudio adoptara un conjunto de herramientas más flexible y modular para este trabajo. La mayoría de los efectos mágicos se basaron en gran medida en SOP, con geometría simple utilizada para bloquear los efectos. Usamos curvas para los efectos más delicados de representar, y formas de cono más grandes para las explosiones agresivas. Esto permitió a los artistas de efectos centrarse en la ubicación, la forma y el tiempo, antes de generar los datos finales.

La magia más vistosa dependía más de los copos de nieve de partículas a lo largo de curvas en POP con volúmenes de niebla y resplandor suplementario, para las explosiones más grandes, utilizaron volúmenes con textura de ruido de procedural que se desplazaban a través de un espacio de coordenadas deformado, estos datos fueron utilizados para generar la niebla adicional, partículas y modificaciones de material de escarcha.

Los efectos y la narración se llevaron a cabo de igual forma que en otras producciones recientes como Ralph Break, Moana, Zootopia y Big Hero 6, Walt Disney Animation Studios buscó aprovechar los continuos desarrollos en FX para Frozen 2. Y, como muestran las observaciones del equipo anterior, esto también se hizo en colaboración con el resto de todo el estudio, haciendo que el trabajo de FX encajara perfectamente en los fotogramas finales.