Энциклопедия визуалистики

Как создают спецэффекты в кино

Энциклопедия визуалистики

Задолго до появления компьютерной графики режиссеры придумывали невероятные способы изобразить на экране то, что было сложно увидеть вживую. А уж для культовой «Матрицы» использовали столько приемов, трудно и представить! В нашей новой мини-энциклопедии – попытка разобраться и прогнозировать всю историю создания специальных (или визуальных) эффектов в кино.

1999 год, на экранах «Матрица» – фильм о будущем, где машины контролируют людей, создав для них специальный виртуальный мир, пока тела превращены в «батарейки» для питания машин. В экшн-сцене на крыше здания Нео и Тринити эффективно противостоят врагам, пока не прибывает агент — специальная программа со сверхспособностями в этом виртуальном мире. Нео не может поразить агента, а когда тот начинает стрелять, главный герой пытается избежать пуль. Пока он странно изгибается, время будто замирает, а камера в одно мгновение облетает вокруг Нео. Что в этой знаменитой сцене — реальность, а что — иллюзия? Или Киану Ривз в роли Нео действительно стоит на крыше здания, когда уклоняется от пуль (спойлер: нет)? Где режиссеры ленты, Вачовски, нашли в 1999 году такого сверхбыстрого оператора? Как пилот вертолета превратился в агента «Матрицы»? Как Нео удалось уклоняться от пуль? Как вообще была снята эта сцена и изменилось что-то, если бы ее надо было снимать 100 лет назад или сегодня?

Об эффектах в кино пишут целые книги. Поэтому остановимся только на этой сцене, в которой за полторы минуты показали целую энциклопедию специальных эффектов. Некоторые из них принципиально не изменились за 120 лет существования кино, а некоторые были очень новаторскими для своего времени и стали нормой сегодня.

Эффекты в этой сцене можно примерно разделить на два типа:

Первый имеет дело с иллюзиями — это комбинирование различных пространств или манипулирования временем в кадре.

Другой — изменение старой или создание совершенно новой реальности, которой вообще до этого не существовало. Речь пойдет об иллюзии пространства и времени.

Иллюзии времени: как сделать невозможное

Первыми эффектами в кино были оптические трюки. Самый старый из них почти не изменился и до сих пор используется в кино. Это стоп-трюк, который впервые использовали в 1895 году в фильме «Казнь Марии, королевы Шотландии». Принцип прост: в определенный момент съемка останавливается, а актеры замирают на своих местах. В 18-секундном фильме 1895 года актрису в роли Марии Стюарт, которой должны отрубить голову, заменили на куклу и начали съемку снова.

Этот способ в немом кино чаще всего использовался для подмены объектов, но не менее эффектно он выглядит и тогда, когда меняется время. Мы гораздо больше привыкли, что различные промежутки времени нам показывают в разных сценах с помощью монтажа. Эти сцены называются флэшбеками, если речь идет о прошлом относительно времени фильма, или флешфорварды, если речь идет о будущем. Но иногда их можно показать, как одну непрерывную сцену, построив (или создав с помощью компьютера) декорации, необходимые для обеих сцен, рядом. Например, в 2018 году это сделал Майк Фленеган в шестом эпизоде сериала «Призраки дома на холме». Он соединил две временные и пространственные линии сериала без монтажа благодаря тому, что так были построены декорации. Можно сделать то же, спрятав монтажную склейку именно в стоп-трюк. Так сделали в фильме «Одинокая звезда» 1996 года. В этой сцене будто без монтажа соединены два события, которые происходят в одном заведении, но с разницей в двадцать лет. Понятно, что полностью изменить декорации в одно мгновение невозможно. Очевидно, камеру остановили в кадре с корзиной с хлебцами в момент, когда герой слева убирает руки. После этого декорации изменили. Оставили только то, что мы видим в последнем кадре первой сцены. После этой операции камеру снова запустили и сняли вторую сцену. Магия. Именно манипуляции со временем в кадре пришли в кино, почти не изменившись!

Некоторые мы даже не считаем эффектами, потому что сегодня камеры могут снимать с разным количеством кадров в секунду. Раньше тоже могли, но скорость прокрутки пленки зависела от того, как быстро крутит ручку камеры оператор, поэтому о контроле над процессом даже не шла речь. В любой современной камере нетрудно немного ускорить героев, сделав эффект немого кино или замедлить их. В первом случае надо снять их, например, со скоростью не 24, а 16 кадров в секунду. При показе фильма на стандартной скорости в те же 24 кадра в секунду движение будет казаться значительно быстрее нормальных. Кстати, это и есть секрет того, почему немое кино так выглядит. Его снимали с обычной скоростью 16-18 кадров в секунду и должны были так же показывать. Но его конвертация в стандартизированные 24 кадра в секунду в 1950-е годы и позже создали то же быстрое немое кино, которое мы знаем сейчас. А если мы уменьшим частоту кадров при съемке еще больше, мы сможем поймать очень медленное движение, которое невозможно увидеть глазом.

Замедлить время немного труднее, но именно этот прием, известный как слоу-моушн (slow motion), гораздо чаще используется в кино для драматического эффекта. Для этого надо снимать движение на большей скорости. Чтобы растянуть время на экране, было и существует много приемов, но основным остается именно этот.

Но если нужно «заморозить» время, то могут начаться проблемы. Их можно избежать, если в сцене движется только один герой (например, он движется со световой скоростью), а другие — нет. Тогда достаточно просто создать иллюзию замороженного времени, попросив остальных героев не двигаться. Как ни странно, но этот простой эффект до сих пор используется в кино. Например, в «Люди Икс: Дни минувшего будущего» 2014 года в сцене в Пентагоне, где герой Ртути «расправляется» с кучей охранников, есть с десяток различных специальных техник, которые вместе создают все эффекты в сцене. Но главный эффект тот же – все, кроме одного актера, замерли и делают вид, что время остановилось.

Но вернемся к «Матрице». Что делать, если в сцене должна двигаться только камера, а единственный герой застыл в неестественной позе? Невозможно найти такого качественного оператора, который за 0,1 секунды сможет облететь вокруг Киану Ривза и показать, как он избегает пуль. Даже если б оператором был Ртуть с Икс-менов, ничего бы не удалось, потому что фотоаппарат не снимет сцену так быстро.

Для съемки этого трюка Джон Гаета, который работал над спецэффектами фильма, вернулся к технике, существовавшей еще до возникновения кино — фотографии. Тот самый знаменитый облет был снят на 120 фотокамер, которые были размещены вокруг Ривза по математической модели движения условной «камеры». Фотоаппараты сработали почти одновременно. Склеенные вместе, они создали суперслоу-моушн. Если бы фотокамеры сработали одновременно, мы бы имели эффект движения в полностью застывшем времени – такие видеоработы уже делал в 1980-х британский художник Тим Макмиллан, и этот эффект несколько раз появлялся в кино. Но именно «Матрица» сделала эффект настолько популярным, что его назвали bullet-time и еще несколько лет добавляли в фильме, оправдано это было или нет. Как можно увидеть, сам эффект повторить довольно просто — достаточно иметь актера и несколько десятков камер.

А еще понятно, что вся сцена была снята не на крыше, а в зеленой комнате. Так мы подходим к манипуляциям с пространством, которые за годы существования кинематографа прошли очень долгий путь, но их суть осталась той же: в кадр нужно что-то добавить или что-то из него убрать. В сцене из «Матрицы» надо было и добавить, и убрать. Во-первых, убрать камеры. Во-вторых, добавить всю среду вокруг, потому что сцена происходит на крыше небоскреба. Значит, надо переместить Нео на крышу здания.

Иллюзии пространства: как совместить несовместимое

Первые пространственные эффекты в кино использовали уже известную во времена фотографирования особенность фотопленки. Её можно было экспонировать больше, чем один раз. То есть на один кадр можно делать несколько фото сразу, но все изображения на фото, если они случаются в кадре, будут полупрозрачными. Именно это можно увидеть в кадре, где агент избегает пуль Нео — все его изображения полупрозрачные и удивительно напоминают эксперименты с так называемой хронофотографией, которые проводил Этьен-Жюль Маре еще в XIX веке.

Двойная или мультиэкспозиция используется и поныне в кино, хотя с переходом на цифровые камеры этот эффект теперь не базируется на многократной экспозиции пленки, потому что нет никакой пленки. Теперь он создается в основном на стадии постобработки наложением двух изображений. «Матрица», кстати, снималась на пленку, поэтому этот эффект можно было еще сделать вживую, хотя и очевидно, что сама сцена затем обрабатывалась на компьютере. Но, например, чтобы переместить Киану Ривза в bullet-time сцене на крышу, этот метод не годится.

Даже с выполнением значительно более скромной задачи были бы проблемы. Представим, что нам нужно заснять, как человек висит на веревке над водопадом. Снимать это с актером слишком опасно. Поэтому мы снимаем отдельно водопад, а потом на те же кадры — нашего героя на веревке. В результат не поверили бы даже зрители немого кино, потому что через героя просвечивает вода. Надо искать другой способ. Еще Жорж Мельес, всемирно известный пионер кино, нашел, как можно искусственно отделить кадры и оставить ощущение реалистичности. Классическим примером такого приема является его фильм 1901 года «Человек с резиновой головой», где ученый, которого играет сам Мельес, надувает голову другого человека, которого тоже играет Мельес.

Это обычная комбинированная съемка, но найденный способ такой же простой, как и гениальный. В первой сцене Мельес, очевидно, снял только ту самую голову, которую надувал, на темном фоне, разместив её точно там, где она будет на втором кадре. Скорее всего, он был завернутый в темную ткань, чтобы его тело и шея не экспонировались и не просвечивались затем в кадре. Вторая сцена, снятая на ту же пленку, прокрученную на начало, имеет тёмное место посередине кадра, где находится голова. То есть на самом деле Мельес искусственно отделил две части кадра. Кстати, в этом же фильме есть и уже известный нам стоп-трюк, и настоящая изобретательность, которую современный зритель даже может не заметить, если не знает, что объективы того времени не имели возможности оптического приближения предметов, то есть зума. Двигать сами камеры, чтобы создать такой же эффект, тоже было невозможно. Поэтому, чтобы создать эффект надувания головы в первом кадре, Мельес сам садился на маленькую тележку и ехал по направлению к камере.

Основной прием композитной съемки — еще проще и надежнее. Объектив можно просто частично закрыть куском картона нужной формы и снять первую сцену. Затем закрыть вторую часть объектива и снять другую сцену. Этот прием называется маской или каше, и он использовался еще достаточно долго. Пленку можно экспонировать буквально множество раз, если это необходимо, потому масок может быть очень много. Особенно эффектными они были, когда требовалось клонировать актера в одной сцене. Например, вся первая часть «Театра» 1921 года была посвящена водевильному спектаклю, где все роли зрителей в театре, членов оркестра и актеров сыграл один Бастер Китон, иногда изображая одновременно в кадре до девяти человек. Недостатки этого метода тоже очевидны. Во-первых, объект или актер никак не может выйти за пределы «своей» части экрана и взаимодействовать с другим. Во-вторых, использование такого метода не позволяет совмещать задний и передний фон кадра, а только его части. В-третьих, надо экспонировать одну и ту же пленку, а с техникой столетней давности это было не очень, прямо говоря, безопасно. В 1920-х годах все это изменилось благодаря двум вещам: появлению метода блуждающей маски (travelling matte) и метода бипак, которые привели к созданию нового этапа кинопроизводства — постпродакшена. Постпродакшн — этап создания киноленты, который начинается после завершения съемок.

Итак, нам все-таки надо, чтобы актер висел на веревке над водопадом, и мы не хотим рисковать его здоровьем. Поэтому мы снимаем, как он висит на веревке в студии на черном фоне, а отдельно снимаем водопад. Проявляем пленку с актером и получаем ее негатив, на котором уже фон становится светлым, а актер — темным. Теперь берем суперконтрастную пленку (пленка, коэффициент контрастности которой равен 1, она проявляет только черный и белый) и печатаем позитив. Если у нас все получилось, на нем будет изображен черный силуэт актера на полностью белом фоне. Это маска. Теперь берем пленку с фоном и маску и заряжаем обе в камеру (это и есть метод бипак). Свет пройдет через всю пленку маски, кроме черного силуэта, который останется на изображении фона. Теперь есть пленка с черным силуэтом актера над водопадом. Далее в этот черный силуэт надо «впечатать» изображение актера. Для этого понадобится еще несколько похожих операций. Этот метод, который стал известным как процесс Вильямса, был хоть не единственным, но основным средством совместить в одном кадре невозможное. Изобретение этого способа, каким бы кропотливым и тяжелым он был, имело огромное влияние на всю индустрию кино. Теперь в фильмах могли не только более или менее реалистично сочетать различные изображения, но и делать это не на стадии съемок, а после. Процесс постпродакшена со временем все больше растягивался, и сегодня он может занимать гораздо больше времени, чем сами съемки.

В 1939 году вышел фильм «Унесенные ветром». После его огромного успеха в Голливуде начали понимать, что в кино приходит цвет. А в 1940 году впервые в киноиндустрии использовали далекого предка современного зеленого экрана, который применяется почти во всех современных фильмах. Это был фильм «Багдадский вор», где актеров снимали уже не на черном фоне, а на синем. Правда, принцип выделения актеров от синего фона и их последующей интеграции со снятой отдельно средой не очень отличался от предыдущего. Техники также делали маски на контрастной черно-белой пленке, но теперь эта пленка была ортохроматическая — чувствительна к цветам. То есть, если перепечатать цветной негатив сквозь красный фильтр, то синий фон станет черным, потому что красный фильтр поглощает синий цвет. А если перепечатать цветной негатив сквозь синий фильтр, он пропустит синий фон, но не пропустит изображение актера. То есть в первом случае мы получим белый силуэт на черном фоне, а во втором — черный на белом. Это такие же маски, как в процессе Вильямса, но теперь больше процедур, чтобы сделать композитный кадр.

Эту технику постоянно довершали в течение следующих десятилетий, но она оставалась основным методом композитных кадров до прихода цифровых методов. Синий фон, который был сначала выбран, и который почти отсутствует в цвете человеческой кожи, иногда стали менять на зеленый, особенно на телевидении. Зеленый также почти отсутствует на человеческой коже, поэтому с ним просто работать. Это изменение, вероятно, произошло на телевидении, где появилась практика подставлять вместо фона карту, перед которой ведущий рассказывал о погоде. Однако ведущие на ТВ часто имели голубую одежду, и вместе эти элементы становились прозрачными.

Такой метод комбинирования различных кадров можно назвать оптико-химическим. Он базировался на особенностях самой пленки. Весь этот ужас бесконечных манипуляций с ней почти одновременно исчез с приходом компьютеров, в конце 1980-х и в начале 1990-х годов. Стало возможным просто выделить весь зеленый цвет в сцене и сделать его прозрачным. И все – вместо него можно подставлять любой фон. Сегодня такое действие можно выполнить дома почти в любом редакторе. Фон, который называют хромакей (chroma key), годится не только чтобы комбинировать, но и чтобы стирать какие-то элементы со сцены – достаточно окрасить их в тот цвет, который будет убираться. Например, «Форрест Гамп» больше всего поразил современников подставкой актера Тома Хэнкса в архивные видеоматериалы, но также с помощью хромакей были убраны ноги актера Гэри Синайза, который теряет их в фильме (на съемках они были окутаны синей тканью). Еще в 1990-х кино снимали на пленку, поэтому для всех этих преобразований её нужно было сканировать, а изображения – загружать на компьютер. Только в середине 2000-х годов, когда киноиндустрия окончательно перешла на цифровые камеры, этот процесс стал легким, а зеленый фон стал преобладать над синим, потому что цифровые камеры более корректно работают именно с ним. Эта техника стала нормой в кинопродукции и вытеснила почти все, что придумали до этого.

Сегодня на зеленом или других фонах снимают очень много сцен. Для большей достоверности, однако, на съемочной площадке все же обычно есть некоторые настоящие элементы декораций, особенно если актерам надо взаимодействовать с ними в фильме. Кажется, мы уже знаем, как наконец переместить Нео на крышу в сцене bullet-time, но это только начало. К этому моменту мы почти не касались проблемы фона, а она огромна. Можно увидеть, что в сцене с Нео фон (все то, что подставляется вместо зеленого экрана) так же правдоподобно меняет перспективу в соответствии с позицией камеры. Хорошо, если это какое-то исполинское сооружение, на фоне которой герой ходит туда-сюда. А вот когда камера облетает вокруг Нео, то буквально все вокруг него также меняется, чтобы создавать полноценную иллюзию. Как это сделано?

Представьте, если бы эту же сцену с Нео на крыше нужно было сделать, например, 50 лет назад. К тому времени создатели кино уже научились делать достаточно реалистичные композитные кадры, но фон на них не двигался. На фоне могли двигаться некоторые элементы, но перспектива на нем не менялась, когда двигался сам герой. Проблему можно было бы решить, если бы мы могли как-то записать полную информацию о движении камеры, когда она снимает героя Ривза. Мы могли бы поставить кинокамеру в любом месте, от крыши до джунглей, и снять фон с таким же траекторию камеры, как и во время сцены с актером. Следующее шаг комбинирование двух — уже дело техники и нам примерно известно.

Первые попытки научиться записывать информацию о движении камеры во время съемок для точного его воспроизведения датируются еще 1950 годом. Тогда знаменитый голливудский мастер по спецэффектам Гордон Дженнингс изобрел прибор для записи и воспроизведения простых движений камеры, который назвал повторками. Это произошло на съемках фильма «Самсон и Дилайла» (1949). В 1952 году Дженнингс получил за свое изобретение инженерно-научную награду Американской киноакадемии. В 1960-х годах приборы для записи уже были основаны на первых компьютерах, а на момент начала съемок первых «Звездных войн» в 1976 году существовала целая система, которую изобрел Джон Дикстра — дикстрафлекс. Она делала возможным запись не только движений камеры, но и всех других условий, при которых было сделано кадр. Затем она и другие подобные системы стали известны как система управления движением камеры (motion-control photography). Для режиссера «Звездных войн» Джорджа Лукаса эта система была крайне важна. Для снятия эпизода, в котором космический корабль заходит в вираж над Звездой Смерти, было недостаточно «старого» варианта комбинированной съемки. Теперь кино научилось менять и сам фон в соответствии с движением объектов или героя на переднем плане. Более того, теперь надо было комбинировать невероятное количество элементов, но это нужно было делать так, чтобы зритель поверил в реальность увиденного.

Управление движением камеры пережило упадок в начале XXI века, когда в кино стали полагаться на создание виртуальной среды или вообще полностью компьютерной сгенерированной картинки. Однако сейчас этот метод переживает ренессанс. Это связано с тем, что создатели кино «наигрались» с компьютерной графикой (computer-generated imagery, CGI) и понимают, что некоторые вещи лучше и дешевле делать вживую. Наверное, если бы специалисты по спецэффектам в «Матрице» очень захотели, то тем сами приемом можно было бы скомбинировать Нео в студии и кадры фона с крыши. Но они пошли другим путем и создали все окружение в этой сцене с помощью CGI. Это было время, когда технологии стремительно менялись. Тогда делались первые попытки создания кадров, или комбинировали настоящее с CGI, были полностью сделаны в трехмерном виртуальном пространстве. И именно в этой среде надо было повторить движение камеры в сцене с Нео в «Матрице». То есть перед создателями было двойное задание. Во-первых, создать фотореалистичное изображение всего вокруг Нео с помощью компьютерной графики. Во-вторых, продублировать те самые движение камеры, которая бы «облетала» Нео.

Но со времен «Матрицы» прошло более 20 лет. В кино так же продолжают снимать актеров на зеленом фоне, чтобы потом подменять его на другое изображение? По большому счету, да. Именно эта технология мало изменилась, хотя её недостатки такие же, как и 80 лет назад, когда Ларри Батлер изобрел раннюю форму хромакея и получил за это «Оскар». Прежде всего это проблемы освещения. Фон и люди (или объекты) на переднем плане снимаются отдельно, поэтому они неодинаково освещены. Зритель просто увидит, что они скомпонованы. Особенно это заметно в фильмах 1990-х годов, когда цифровой композитинг стал нормой, а об одинаковом освещении актеров и фона никто еще не думал. Это приводило к ужасным сценам на самом деле значительно худших по качеству, чем раньше. Частично эта проблема была решена в XXI веке тем, что фон часто создается на компьютере, а специалисты тратят кучу времени и труда, чтобы композитный кадр выглядел одинаково освещенным. Кроме того, если хоть что-то на переднем плане (деталь одежды или предмет) такого же цвета, как и фон, то при уборке фона это что-то станет прозрачным. Поэтому эту отдельную деталь надо обрабатывать покадрово и не дать ей исчезнуть.

С зеленым экраном существует немало проблем. Например, зеленый может отражаться на черных предметах, если они расположены близко к фону. Существуют проблемы с прозрачными, например, стеклянными предметами. Но главный недостаток хромакея в том, что актеры вообще не видят фона, на который иногда должны реагировать. Они, условно говоря, спасают мир, которого не видят, летая в костюме супергероя в зеленой комнате и борясь с цифровыми чудовищами.

Радикальные решения проблемы хромакея уже есть. Первое – так называемые пленоптичные камеры, которые фиксируют не освещения, а векторное поле световых лучей, то есть мировое поле. То есть фото или видео с такой камеры фиксирует данные об освещении и позицию каждой точки изображения. Проще, это фото или видео, в котором можно изменять фокус после самого процесса съемки. С такой камерой не нужен не только зеленый, но и любой фон. Например, пленоптичную камеру Lytro, выпущенную в 2016 году, некоторые специалисты по спецэффектам иногда называют будущим кинематографа. Но, как любая новая технология, такая камера еще слишком дорога.

Впрочем, существует и дешевле технология, которая уже применяется и дает поразительные результаты. Это создание виртуальной декорации вживую. Например, вокруг актеров можно натянуть экран, на который проецируется фоновое изображение во время самой съемки. Так сняли все сцены в башне, где живет главный герой в исполнении Тома Круза в постапокалиптическом «Мире забвения/Обливионе» 2013 года. В этом фильме фоновое изображение было собрано с физическим. Его заранее сняли и переделали для проецирования на цилиндрическую ткань вокруг всей декорации. Кроме того, что такой прием дает невероятное ощущение реальности для самих актеров, при его использовании нет проблем с освещением, потому что отражаемый свет от этой проекции корректно освещает самих актеров. Но этот прием может иметь ограниченное применение, так как башня в фильме расположена на большой высоте, и всё, что нужно было показывать на фоне, – это небо.

Сегодня существует еще эффективный метод сочетания съемки актеров и виртуальных декораций. Это самая горячая новинка Голливуда. Именно так выполнили более половины сцен первого сезона «Мандалорца», сериала со вселенной «Звездных войн». Как и для обычной съемки на цветном фоне, для съемки в виртуальных декорациях нужны первоначальные физические декорации. То есть в студии строятся начальные пространства каждой сцены, в которой будет разворачиваться действие – песок и камни для пустыни, трап космолета для космического корабля и тому подобное. Вместо цветного фона в «Мандалорце» построены LED-стены вокруг этих декораций, на которые в реальном времени проецируется все окружение. Конечно, оно должно быть готовым заранее и реагировать на изменения движения камеры вместе с героями.

Сейчас создание виртуальных декораций – наверное, самый перспективный кандидат на вытеснение хромакей с кинопродукции. Его преимущества очевидны. Прежде всего, актеры видят всё окружение, в котором находятся их герои. Корректное освещение создает полную иллюзию того, что они действительно находятся в месте действия, а не в студии. Кстати, сегодня Вачовски, вполне возможно, сняли бы свою сцену с bullet-time именно так.

То есть, можно увидеть, что последние 100 лет кино делало отчаянные усилия, чтобы отделить сам эффект от процесса съемок. В последние годы уже нормально, когда сами съемки проходят несколько месяцев, а процесс постпродакшена, в течение которого специалисты по спецэффектам делают свою «магию», затягивается на год. Но именно сейчас, кажется, этот процесс снова возвращается к тому, чтобы магия создавалась вживую.

Редакция Hi-Fi.ru