Von einem anderen Stern | Retro-Artikel

Rückblick: In der DP 01 : 2010 erschuf Weta Digital einen abgefahrenen Planeten, außerirdische Lebensformen und humanoide Leinwandheld:innen. Wofür? Für James Camerons Avatar!

Dieser Artikel erschien ursprünglich in der DP 01 : 2010.

Weta Digital, das australische Studio, das bereits die Spezialeffekte für Blockbuster wie „District 9“, „Der Tag, an dem die Erde stillstand“ oder die „Herr der Ringe“-Trilogie beigesteuert hat, erschafft einen abgefahrenen Planeten, außerirdische Lebensformen und humanoide Stars für James Camerons sehnlichst erwarteten Film „Avatar“.

Kann er es noch? 1997 gewann Regisseur/Drehbuchschreiber/Produzent/ Autor James Camerons „Titanic“ elf Oscars und spielte weltweit über 1,8 Milliarden US-Dollar ein. Es ist also kein Wunder, dass beim Gedanken an seinen neuesten Film „Avatar“ ganz Hollywood den Atem anhält. Die Vorproduktion des Sci-Fi-Thrillers von Twentieth Century Fox begann im Januar 2006, die Dreharbeiten starteten im Februar 2007 und die Postproduktion im Februar 2008. Cameron nahm den Film in Stereo 3D auf und setzte auf die 3D-Kamera PACE Fusion 3D, die er selbst mitentwickelt hatte. Aber trotz allem Echtfilm in 3D tauchen die Zuschauer hauptsächlich in eine außerirdische digitale 3D-Welt ein.

Kriegsveteran bricht auf nach Pandora

Der Schauspieler Sam Worthington spielt Jake Scully, einen querschnittsgelähmten Kriegsveteranen, der die Reise zum Planeten Pandora durch einen Avatar antritt, der aussieht, wie ein Na‘vi. Die Na‘vi sind in die Länge gezogene, katzenähnliche, blaue humanoide Einwohner des Planeten. Zoe Saldana verkörpert Neytiri, eine schöne pandorianische Na‘vi.

Pandora ist ein üppig bewachsener, mit Wasserfällen, Regenwald und lumineszierenden Pflanzen ausgestatteter Planet. Die leuchtenden Pflanzen sehen aus, als könnten sie auf der Erde nur unter Wasser in dieser Form gedeihen. Um diese und andere Visionen zu ermöglichen, entschied sich James Cameron für das Effekt-Studio, das mit „Herr der Ringe“ drei Oscars für die visuellen Effekte und für „I, Robot“ eine Nominierung für den Academy Award erhielt. Einen vierten Oscar bekamen die Australier für Peter Jacksons „King Kong“.

Weta schuf Pandora, das vollständig digital ist und in dem sich der größte Teil des Films abspielt. Die Kreaturen auf Pandora, die Na‘vi, wurden per Motion Capture erstellt, um Körper und Gesichter zu animieren. Giant Studios und Camerons eigene Firma Lightstorm Entertainment setzten das KörperMoCap für die Darsteller auf, die die Na‘vi spielen sollen. Zusätzlich gab es eine Vielzahl an Postproduktionsstudios, die Previs und Effekte beisteuerten: BUF, Framestore CFC, Halon, Hybride, Hydraulx, Industrial Light & Magic, Lola, Pixel Liberation Front, Stan Winston Studio und The Third Floor.

Senior Supervisor, Weta-Partner und dreifacher Oscar-Gewinner Joe Letteri leitete die Arbeiten an Wetas digitalen Effekten, die bereits zwei Jahre vor Release des Films begannen. Drei Visual Effects Supervisor arbeiteten mit Letteri bei Weta: Stephen Rosenbaum, Eric Saindon und Guy Williams. Andy Jones war der Animation Director.

Letteri war verantwortlich für das Gesichts-MoCap, den Dschungel, die blaue Haut der Charaktere und ein neues Muskelsystem. Einen Film für Stereo 3D zu machen, hat zusätzlich einen sehr großen Einfluss auf das Projekt. „Das Ergebnis, das wir bei der Gesichtsanimation erzielen konnten, war der große Durchbruch“, sagt Letteri und ergänzt: „Und Stereo 3D bringt eine weitere Disziplin ins Rennen. Da gibt es keinen Freiraum, um sich zu verstecken.“

Am Set mit James Cameron

Stephen Rosenbaum, der während seiner Arbeit bei Industrial Light & Magic einen Oscar für die visuellen Effekte bei „Forrest Gump“ erhielt, verbrachte zwei Jahre zusammen mit James Cameron in Los Angeles. Er verfeinerte die Character und fungierte als Bindeglied zwischen Weta und Camerons Art Department. Er brachte Designs zu Weta und im Gegenzug digitale Kreaturen und virtuelle Umgebungen zurück nach Los Angeles.

Als Cameron am Set Regie führte über die Schauspieler, deren Bewegungen per Motion Capture übertragen wurden, konnte er die Na‘vi in Echtzeit in ihren Umgebungen sehen. Giant nahm die Bewegungen auf und gab die Daten in Echtzeit an die digitalen Figuren weiter. Gleichzeitig verband Weta die Gesichtsanimation mit den Körpern und Cameron konnte so die Gesichtausdrücke der Na‘vi und Lippensynchronisierung sehen, die an die Performance der Schauspieler angepasst wurden.

Um die Bewegungen des Gesichts einzufangen, begann Weta damit, von jedem der Schauspieler ein Set emotionaler FACSAusdrücke. FACS steht dabei für Facial Action Coding System und beschreibt eine internationale Standardklassifikation für mimische Muskelbewegungen im Gesichts- und Kopfbereich. Wurde einer Figur eine Sprechrolle zugewiesen, wurden zusätzlich auch noch Laute eingefangen.

Mithilfe der gewonnenen FACS-Daten erstellte das Capture-Team ein Muster von Punkten für jeden einzelnen Darsteller. Sie trugen die Muster auf Masken auf, bohrten kleine Löcher in die Maske und nutzen sie, um die Punkte auf das Gesicht des Schauspielers zu übertragen, bevor er mit seiner Performance begann.

Eine Lipstick-Kamera, befestigt an einem Hartschalenhelm und positioniert unter der Nase des Darstellers, zeichnete die Bewegungen auf. „Sie war hoch genug, um die Augen zu sehen und gleichzeitig die Bewegungen des Mundes einzufangen“, sagt Rosenbaum. Um die Bewegungen der Augen aufzuzeichnen, entwickelte das Studio eine Software, die die Bewegungen der Pupillen captured. Danach war es möglich, die Gesichtsbewegung in Echtzeit auf ein texturiertes Model zu legen. So konnten Cameron und die Darsteller die Bewegungen der digitalen Na‘vi so ansehen, als würde es ein Video der aufgezeichneten Szenen geben.

Cameron hatte zusätzlich ein virtuelles Kamerasystem, einen LED-Screen mit neun Zoll Diagonale mit einem Lenkrad drumherum und Tracking-Markern darauf. Sobald die Darsteller auf der Motion-Capture-Bühne loslegten, konnte Cameron mithilfe der virtuellen Kamera die Shots koordinieren, während er die Na‘vi in ihrer Umgebung sah mit Körperbewegung und Gesichtsausdruck. Auch wenn es zeitweise eine Verzögerung von drei oder vier Frames gab, war es so möglich, dass Cameron seinen Film während des Motion Captures drehen konnte.

Später wurde natürlich nochmal alles optimiert. Cameron bereitete die Bewegungen der Kameras auf und Weta schraubte noch einmal gehörig an den Bewegungen. „Es war nicht so gewaltig wie bei bisherigen MotionCapture-Produktionen“, sagt Rosenbaum. „Zum Großteil hatten die Animatoren mit den Bewegungen der Kreaturen sowie der Interaktion von Kreaturen und Charakteren zu tun. Wenn also diese Interaktion nicht perfekt war oder wenn Jim eine Einstellung neu choreographieren wollte, wurde das überarbeitet. Aber zum größten Teil wurden die Captures von Körpern oder Gesichtern übernommen.“

Die Animationen

„Grundsätzlich hat das Motion Capture gut funktioniert“, stimmt Animation Director Andy Jones zu und stellt fest, dass das Body Capture von Giant sehr sauber war. Die Character Designer und Modeler hatten die Aufgabe, die Na‘vi mit schmaleren Hüften und Schultern sowie langezogenen Hälsen beziehungsweise Nacken zu formen. Es ging dabei nicht nur darum, die Körper lediglich auf drei Meter Größe zu verlängern. Das half, um das Motion Capture von den Darstellern auf die digitalen Figuren zu übertragen. Giant hat auch keine Bewegungen der Hände und Finger gecaptured. Die Animatoren bei Weta fügten diese Informationen ebenso hinzu wie die der Schwänze und Ohren. Die blauen Kreaturen setzen ihren Schweif ein wie eine Katze.

Die Gesichtsanimation war eine größere Herausforderung für Weta. „Jim [Camerons] Erwartungen waren so hoch“, sagt Jones. Die Motion-Daten der Gesichtskamera ergaben ein Facial-System. Aber der Schlüssel zum Erfolg lag darin, es doppelt zu machen.

Jeff Unay erstellte ein auf Blend Shapes basierendes System, das ein volumetrisches Muskelsystem imitierte. Für Neytiris Gesicht, das eine Interpretation von Schauspielerin Zoe Saldanas Gesicht war, erstellte Unay insgesamt 1.500 Blend Shapes. Die Animatoren dagegen sahen nur 50. Per Slider kontrollierten sie den Rest.

Die Animatoren schlossen sich mit dem Team der Gesichtsanimation zusammen, um die Daten nachzubearbeiten, damit Saldanas Gesichtsausdrücke noch präziser wurden. „Die Motion Editors waren so gut dabei, dass sie fast zu Animatoren wurden“, sagt Jones. Auch wenn das Face-Tracking teilweise gut genug war für die Lippensynchronisierung und die Mundbewegung, kümmerten sich die Animatoren noch ausführlich um die Augenund Augenbrauenanimation.

Als Ergänzung zu den humanoiden Figuren erstellte und animierte Weta noch zehn sechsbeinige Kreaturen, vier fliegende Tiere und eine Vielzahl an Käfern.

„Fast alle Kreaturen haben sechs Beine“, sagt Jones. „Es ist schwierig und gleichzeitig spaßig, alle zur gleichen Zeit zu animieren“. Zu Beginn versteckten sie die mittleren Beine und behandelten die Tiere so, als wären sie Vierbeiner. Dann erst fügten sie die mittleren Beine dazu. Manchmal heben die Kreaturen die vorderen Beine an und nutzen Sie als eine Art Arme.

Um die Na‘vi zu animieren, während sie eine fliegende Kreatur reiten, begannen die Animatoren mit Motion Captures der Darsteller auf einem kardanisch aufgehängten „Pferd“. Weil es oft darauf hinauslief, dass die Kreatur die Bewegungen des Na‘vi beeinfluss te, wurde die Animation verändert und nur auf Reitstil und Augenlinie reduziert.

Ein neues dynamisches Muskelsystem gab den seltsam aussehenden Kreaturen ein realistisches und glaubhaftes Verhalten. „Für Gollum hatten wir ein Muskelsystem, das auf Fettschichten basierte“, sagt Saindon. „Jetzt berechnen wir die Verbindungen zu den Muskeln, wie sie interagieren und sich bewegen. Wir bekommen viel genauere Simulationen, die weniger Aufwand bedeuten. Die Animatoren realisierten das Muskelsystem der Kreaturen mithilfe von Keyframes. Für die Charaktere lief es über Motion Data ab. Die Ergebnisse wurden dann von den Animatoren nach Bedarf noch weiter optimiert.

Pandora: Alles 3D

Der Großteil des Films spielt im Dschungel, der immer digital und immer 3D ist: die Pflanzen, die Flussbetten, die Wasserfälle, die Charaktere, die Kreaturen, die Effekte. „Die Ansichten von oben mögen oft wie Matte Paintings wirken“, sagt Williams. „Aber sie sind alle im 3D-Raum gemacht.“

Die Arbeit lief über Maya. Die Basis bildeten FBX-Daten, die von Lightstorm erstellt wurden, um zu sehen, wo Cameron die Pflanzen platziert haben wollte. Cameron hatte fast 400 verschiedene Arten von Pflanzen auf Karten spezifiziert, die er in MotionBuilder hin und her bewegen konnte. Dann, weil der Dschungel komplett in 3D modelliert werden musste, gestaltete Weta die passenden Pflanzen, einige mit unter einer Million Polygone.

Das Effekt-Team zog das Wachsen der Pflanzen während des Renderprozesses in Erwägung. Sie stellten dann aber fest, dass der Dschungel sehr groß und komplex war. Es hätte zu viel Zeit beansprucht und sie benötigten die gemoetrische Struktur, damit die Pflanzen, Figuren und Kreaturen interagieren konnten. Also schufen sie ein regelbasiertes System. Sobald sie eine Pflanze erstellt hatten, konnten sie sofort Varianten bilden – jüngere oder ältere Pflanzen, welche mit mehr Ästen, verschiedenen Höhen und so weiter. Das gelang, indem man sozusagen die Saatdaten am Anfang veränderte, um zufällige Ergebnisse zu erhalten.

Zusätzlich ließen die für die Gärten verantwortlichen Leute noch Pflanzen mit Massive wachsen. „Wir haben Massive ein Terrain mit großen Pflanzen gegeben und Massive hat daraus einen Wald erstellt. Einen Wald mit realistischen Wachstumsregeln, bei dem beispielsweise Pflanzen um Licht und Raum für Wachstum kämpften“, erklärt Williams. Rigs innerhalb nahezu aller Pflanzen machten es möglich, dass sich Äste und Blätter gewegten, wenn Figuren darauf sprangen oder sie im Vorbeigehen streiften.

Alle Pflanzen sind biolumineszent. Wenn die Darsteller im Dunkeln durch den Dschungel gehen, leuchten die Pflanzen auf. Manche leuchten von innen heraus. Andere haben eine Art leuchtendes Moos, das auf der Pflanze wächst. Tagsüber sind die Pflanzen an der Oberseite der Blätter heller als an der Unterseite. Anfangs waren die Pflanzen ebenso blau gefärbt wie die Na‘vi. Allerdings war der blaue Himmel in Kombination mit blauen Pflanzen und blauen Figuren zu eintönig.

Stattdessen bekam der Dschungel ein exotisches Farbbild verpasst mit Pflanzen in brillanten Rot-, Orange-, Geld- und Grüntönen, die von der Haut der Figuren reflektierte, was sie noch komplexer und realer wirken ließ.

Für die Pflanzen und Charaktere nutzte das Renderingteam ein auf Absorbierung basierenden Subsurface Scattering, das ganz exakt die Frequenzen des kolorierten Lichts berechnete. „Auch wenn die Na‘vi einen leichten Hauch Cyan haben und an den Ohren beziehungsweise ihren Poren Nuancen von Rot erkennbar sind, wurde so verhindert, dass die Farbe ins Purpur abrutscht. Viel Arbeit haben wir auch in die Displacement Maps investiert“, sagt Williams. „Die Außerirdischen haben nicht korrekt gewirkt ohne die richtige Struktur der Poren. Offensichtliche Details wie Vertiefungen und kleinere Makel brachten Leben in die Nahaufnahmen.“

Um die komplexen Szenen zu beleuchten, nutzte das Team Spherics Harmonics, eine Technik, die oft in Videospielen zum Einsatz kommt. „Es ist ein wirklich cleveres Rendering-Schema um etwas mit begrenztem Speicher zu rendern, wenn das Objekt sehr detailreich ist“, ergänzt William.

Jede Pflanze im Dschungel absorbiert eigenständig Licht und speichert all die Informationen über die Beleuchtung in der Geometrie. Das erlaubte es den für die Beleuchtung zuständigen Mitarbeitern im Team, einfaches Licht in die Szene zu setzen und trotzdem von jeder Pflanze die korrekten Daten zu erhalten. Ein Beispiel: James Cameron erstellte ein Dschungel-Set und beleuchtete es. Weta nahm dann HDRI-Aufnahmen des Sets, um die Beleuchtung zu erhalten, die sich Cameron vorgestellt hatte. Diese Beleuchtung wurde dann in das Set eingearbeitet. Als Ergänzung zum vorhandenen Licht war es teilweise nur erforderlich, ein Key Light und ein paar Rim Lights einzubauen. „Dann konnten wir die Charaktere in die Szene setzen und alles war in Ordnung“, sagt Letteri.

Stereo 3D

Die Effect Artists konnten die gerenderten Szenen an jeder der etwa 20 „View-Stations“ mit Rot/Grün-Brille in der jeweiligen Anaglyph-Version in Maya ansehen. „Es war einfacher, nur die Kamera zu rotieren“, sagt Williams. „So bekamen wir ein gutes intuitives Gefühl des Gebiets in Maya.“

Eine der Herausforderungen bei der Arbeit in Stereo 3D war es, dass die Effekte in 3D sein mussten. In Nicht-Stereo-Filmen packen die Effect Artists ihre Effekte wie Feuer, Rauch, Wolken und so weiter auf 2D-Karten, die sie im 3D-Raum vor der Kamera platzieren. In Stereo ergibt das einen Effekt, der flach und nicht dimensional wirkt.

Daher erstellten die Effect Artists eine Bibliothek mit 3D-Elementen für Wasser, Wolken und andere Effekte. Alle schon fertig gerendert in Stereo 3D. Abgesehen davon, dass alles in 3D erstellt werden musste – Schummeln war dabei nicht erlaubt – war die Arbeit in 3D ein deutlich weniger großer Faktor als vorher erwartet. Weta erstellte den Film in 2D und wusste, dass auch in 3D alles okay sein wird, weil sie die Szenen im Maya rotieren konnten.

Sie renderten das zweite Auge erst dann, als Cameron die 2D-Version freigegeben hatte. Cameron steuerte die Daten wie Convergence Plane für den 3D-Effekt bei. „Jim [Cameron] hat in der Vergangenheit bereits Projekte in 3D gemacht“, sagt Saindon. „Er ist kein Typ, der sich auf reine 3D-Effekthascherei einlässt.“

Es ist auch nicht Camerons erster Film, bei dem es viel um Special Effects geht. Die Filme, für die er verantwortlich zeichnet, lesen sich wie eine ehrenvolle Liste großer, Oscar-würdiger Visual Effects: „True Lies“ (nominiert für einen Oscar), „Terminator 2: Tag der Abrechnung“ (Oscar), „The Abyss“ (Oscar), „Aliens“ (Oscar). Ebenso ist es mit Filmen, die von Weta kommen. Auch das Studio liefert preisgekrönte Spezialeffekte, wie für die „Herr der Ringe“-Trilogie und „King Kong“. Viele Menschen werden die Arbeiten an den Na‘vi und den Kreaturen als neuen Durchbruch bezeichnen. Insbesondere bei der Gesichtsanimation. Andere werden die fotorealistischen dreidimensionalen Landschaften hervorheben. In einer Qualität, die noch nie da war, die man sich kaum vorstellen konnte und die nur möglich ist mit Computergrafik und digitalem Kunstwerk.

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