ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオ | ズートピア

アニメーション映画『ズートピア』の制作がスタートすると、ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオはそのとてつもない作業量に直面することになった。動物の世界を舞台にしたこのアニメーション作品には、それぞれに特徴を持つ居住エリアとそこに住む動物たちが数多く登場する。熱帯雨林をモデルとしたレインフォレスト地区や、寒冷地域の動物たちが暮らす凍てつくツンドラ・タウン など、変化に富んだ背景は作品の重要な要素であり、それぞれに独自のスケール感や異なる気候、風土を表現する必要があった。各エリアには毛に覆われたさまざまな動物たちが居住し、雨や水、植物、さらにはハエなどとの相互作用も想定された。こうした課題がどのように解決されたのか、ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオに話を聞いた。

動物のファー表現

背景やキャラクタの構築におけるファーや植物の生成、そしてレンダリングにはカスタムツールセットが使用されたが、ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオの技術部門は、そうした社内ツールと Houdini との統合を試みた。例えば、ファーや植物は XGen や Bonsai などといったツールで生成され、レンダリングには社内レンダラの Hyperion が使用されたが、ファーや植物が XGen からの純粋なジオメトリの場合、ファイルが大容量化し処理負荷が高くなってしまうため、ジオメトリの生成プロセスを再現するツールをHoudini 上で作成し、必要なデータだけを保存するようにした。

エフェクトアニメーションチームのリーダーを務める Cesar Velazquez 氏は次のように説明する。「Houdini にデータを移行した後、プロシージャルあるいはシミュレーションベースのさまざまなアプローチを使用して、ファーや植物のアニメーションを行い、その変更点を XGen のパイプラインに戻すという方法を取りました。その結果、エフェクトチームは Houdini を使用して、例えば、背景全体の草を読み込まなくても、ニックと周囲の草との相互作用を容易にアニメーションすることができ、またテクニカルアニメーションチームでは、流体フィールドを使用して、風に吹かれるニックの髪の毛のアニメーションを行うことができました。」

「エフェクトチームが過去の作品制作で設計したフックや、オープンソースのエクスプレッション言語である seExpr を活用しました。」テクニカル アニメーション スーパーバイザの Nick Burkard 氏は説明する。「パーティクルサンプラーなどのフックを利用することにより、Houdini でベイクしたデータをステートのない XGen に流し込み、ファーや髪の毛をに生成することができました。」

このアプローチによりテクニカルアニメーションチームは、個々のキャラクタのリグ構築に時間をかけずに、 Houdini のプロシージャルなネットワークを用いて、毛に覆われた数多くのキャラクタのファーを生成できた。「例えば、キャラクタに継続するモーションのようなシミュレーションを適用する場合には、 CHOP を使用することで本当にシミュレーションする手間を省きました。」 Burkard 氏は言う。「これは、元になるアニメーションと追随するノードの差分を使用し、ファーの傾斜をオフセットすることによって実現しました。ズートピアでは、キャラクタショットの大半でこの手法を用いることでキャラクタのよりリアルな表現が可能になり、アニメータはメインキャラクタのアニメーションにおいて微妙な柔らかさを追求することができたのです。」

作品中、ファーシミュレーションが必要だった２ショットでについて Burkard 氏は次のように説明する。「ニックがベルウェザー副市長のポンパドールを摩るショットでは、手が接触する部分のプリミティブをベイク処理し、 Houdini のワイヤソルバを使用して、 7,000 本のワイヤ上の 771,000 個のポイントをシミュレーションしました。『アナと雪の女王』でエルサの髪の毛のシミュレーションに使用したワイヤの数は 122 本でしたらからので、比べてみるとその数の多さがわかります。シミュレーションしたワイヤは XGen に送られ、そのプリミティブを完全に置き換えました。通常、他のパッケージではこうしたシミュレーションの処理には非常に時間がかかるため、シミュレーションを一度に抑える必要がありますが、 Houdini のおかげで思い通りのルックが得られるまで試行錯誤を繰り返すことができました。」

ファーにそよぐ風のエフェクトなどにおいても、リアリズムをさらに向上できた。このエフェクトでは、Houdini の Pyro ソルバで空気をキャラクタの表面に吹き出し、その結果生じる速度を seExpr でサンプリングした。「これにより、たくさんのノイズフィールドを繰り返すことでしか達成できなかった自然なルックを実現することができたのです。」

群集生成

ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオは、動物界のさまざまな居住地に住む生き物たちを表現するために、 Houdini の群集生成機能を大いに活用した。群集アーティストの Josh Richards 氏によれば、 Houdini のプロシージャルな群集ツールは、「土壇場での上流の変更も速やかに反映する汎用ワークフロー」としてアーティストからの評価が高いと言う。

例えば、通りを渡るジュディ・ホップスの周りにヌーの群れが近づいてくるシーンでは、 Houdini DOP で群れの動きをシミュレーションした。これらは 2D プレーンにコンストレインされ「 POP の Wrangle ノードを多用して個別に動きを制御した」と Richards 氏は言う。「その後、 CHOP にシミュレーション結果を出力して微調整を行い、フィルタ処理を施してスムーズなエフェクトを実現しました。」

さらに Houdini で、交通の往来を完全にプロシージャルに生成できるシステムを構築し、ショットの設定に幅広く活用した。 Richards 氏によれば、このシステムは、「車に速度やブレーキ、回避、一時停止標識などの制御を与えると、車が自ら曲がる方向を判断してくれる」ものだと言う。「通りのジオメオトリを入力として設定すると、それに沿って車がスポーン生成されます。システム主要部はソルバ内部に VEX で書き、 CHOP で調整しました。プロシージャルシステムの柔軟性のおかげで、交通の往来を手作業で配置し直さなくても、ショットの条件に従って交通量を調整することができました。」

また、群集生成において、特に Operator Type Library (HDA) ファイルと共に Houdini を使用することで、チーム作業におけるクリエイティブな決断をより容易に下すことができると Richards 氏は言う。「 OTL やプロシージャルなワークフローの活用を目的として設計された共有セットアップをさまざまな方法で組み合わせて、多様な群集エフェクトを生成しました。こうしたファイルやセットアップは再利用が行えるため、パイプラインでより迅速に注釈処理を行うことができました。」

降雨エフェクト

ホップスとニックがマンチャスに追いかけられてレインフォレスト内を逃げるシーンは、非常に緊張感のあるはらはらするシーケンスである。このシーンの背景で重要な要素となっているのが雨だが、ただの雨ではない。さまざまなショットでさまざまな雨を降らせる必要があった。「100 以上のショットを完成させなければなりませんでした。」エフェクトチームのリーダー、 Thom Wickes 氏は言う。「最終的には、チーム全体で容易に共有できるリグやプロシージャを構築することが目的でしたから、複数のアーティストが作業に携わる中でも、シーケンス全体を通した高いクオリティと一貫性を各ショットで維持しなければなりませんでした。」

まず、通常の雨粒と水はねのエフェクトの作成に Houdini の POP を使用した。サーフェス上を流れ落ちる雨の表現には、シーンのジオメトリを Houdini に読み込み、トレイルしたパーティクルをメッシュ化し流れる水滴を生成した。「Houdini と NUKE で シームレスな一連のアニメーションテクスチャを作成し、背景エレメントに使用しました。ショットのライティング作業を行う際に、こうしたテクスチャをサーフェスに投影し、既存マテリアルのディスプレイスメントやスペキュラパラメータを調整しました。」 Wickes 氏は言う。

その他付随的なエフェクトとして、足からの水の跳ね上げやキャラクタ上の雨なども盛り込まれた。レインフォレストを作り上げる上でもう一つの重要な要素であった霧については、 Houdini でボリュームエレメントを作成し、スカルプティングした。「シミュレーションベースで作成されたものは何もなかったので、ショットに霧のエレメントを追加して、コンポジティングに関するアートディレクタからのコメントを素早く確認することができました。」と Wickes 氏は付言する。

滝と噴水の創造

Houdini を使用して生成された流体は雨だけではない。ズートピアには滝も作る必要があった。エフェクトアーティストの Rattanin Sirinaruemarn 氏はこの流体エレメントについて、シミュレーションは行わず、滝用のプロシージャル水面を作成した。「プロシージャルノイズの変更を行うだけで水の深度や速度、スケール感を制御できることは、非常に大きなメリットでした。 Houdini のプロシージャルなワークフローによって、こうしたアプローチが非常に容易に行えます。つまり、崖の形状が変化すれば、水面も自動的にその形状を変化させてくれるわけです。」

落下する滝の水は、Flip ソルバを滝のリグで包んで作成した。「 Flip ソルバの主な機能の中でも、滝の作成において最も重要な役割を果たしたのは droplet (水滴) です。」 Sirinaruemarn 氏は説明する。「 Houdini の高い柔軟性により、 DOP 内部に移動してあらゆる追加や変更を行うことができたため、 Flip ソルバ を掘り下げて、思い通りの表現が可能なカスタムの droplet (水滴) 機能を構築しました。」

最終結果には霧が含まれ、1 ショットあたり 1200 万から 5400 万個のパーティクルが追加された。クリフサイド・アサイラムそばの作中の最も大きな滝は、巨大な単一ソースを一つのコンテナに組み込むのではなく、Flip ソースを細かいパーツにクラスタリングして作られた。「細かいパーツにはすべて同一のリグを使用してシミュレーションを行いました。」と Sirinaruemarn 氏は言う。「 Houdini のパワフルなプロシージャル機能に、非常に容易に実装可能な python スクリプトを少しだけ追加したことにより、シミュレーションをファームに移す際に、コンテナの配置やパラメータの値などの詳細な変更を漏れなく行うことができました。」

さらに、作品終盤のガゼルのコンサートシーンでも、噴水の流体シミュレーションが行われた。ここでは、 噴水の小気味良い形状と動きをアニメーションするために、ノズルの圧力調整が重要なポイントになった。エフェクトアーテイストの Dong Joo Byun 氏は言う。「パーティクルシミュレーションやボリュームシミュレーション、プロシージャルアニメーションを使って噴水の各コンポーネントを作成し、それらをコンポジットして最終ルックを作り上げました。」

まずは Houdini で 500 フレームの噴水サイクルを作成してから、 Houdini の柔軟性を活かしてその再調整を行い、組み合わせや動きの異なるサイクルを生成した。プロダクションの終盤で、コンサートのシーケンスに新たな噴水が追加され、レイアウトや制御の変更が必要になった。 Byun 氏は次のように説明する。「Houdini を使用して、キャッシュされた噴水のジオメトリの再調整が行えるシステムを開発しました。ノズルの元々の位置と新しい配置場所を、ポジションオフセットのリファレンスとして使用しました。保存された 『 emitterId 』 と 『 emissionId 』 を調整して、ノズル単位、エミッション単位の部分的な制御を行い、音楽のビートとキャラクタの動きに噴水の動きをぴったりと調和させました。」

緻密なディテール

映画『ズートピア』では、作中登場する多くの動物や複雑な世界観が細部にわたって緻密に描かれているが、自然愛好家のキャラクタ、ヤクのヤックスのぼさぼさの頭の周りにたかっている大量のハエにいたるまで、ディテールが凝らされた。当初ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオは、単に、ノイズのかかったポイントを球で作成してヤックスの頭にペアレント化したが、クリエイティブなディレクションを行いながら、キャラクタの動作にハエを呼応させる必要があった。「最終的には、ある程度まとまりながら動くハエの群集行動を再現することが目的でした。」エフェクトアーティストの Paul Carman 氏は言う。「それと同時に、個々のハエの動きが理にかなうものでなければなりませんでした。」

これを実現するために、 Carman 氏は Houdini で、 VOP から作成したパス探索 AI を SOP ソルバの内部に実装したハエの群れを生成した。「VOP のワークフローは高速で、可視化が容易に行えます。進行、加速、動作、始動といった AI の主なタスクを、非常に簡潔に解析することができる個別の VOP ネットワークに分離しました。」

「Houdini のビューポート内のビジュアライゼーションツールは、ハエの群れのビヘイビア、特にベクトル表示の解析とトラブルシューティングに非常に役立ちました。」 Carman 氏は付言する。「ヤクの髪の毛のアトリビュートを各ハエがトラックし、頭の揺れの速度をトリガとし、速ければハエが驚いて飛び立つようにしました。」

ハエの群れの制御は、コントロールパネルで「ハエの飛行時間」や「驚いて飛び立つ頭の揺れの程度」の値を設定することで行い、こうした値を速度や近くのオブジェクトからの距離などのパラメータと組み合わせた。「このようにして、ハエの群れの形状を全体としてまとまりのあるものにしました。」 Carman 氏は言う。「同時に、各パラメータにハエ 1 匹ごとに異なる値を追加することにより、個々のハエにそれぞれ違うビヘイビアを適用することができました。」

こうした技法やセットアップは今後も再利用するつもりだと Carman 氏は言う。「VOP をセットアップにこれだけ多用したのは初めてでしたが、今ではあらゆるものに使用しています。 VOP はスクリプトと同じようにパワフルで高速ですが、個人的には、ビジュアルプログラミング環境によって、構文を気にせず、より簡単かつ迅速にスクリプトの構築やアレンジが行えると思います。」

呼気のエフェクト

自然界においては些細な事象だが細部まで詳細に描かれたのが、キャラクタたちが凍てつくツンドラ・タウンを訪れた際の、白い呼気のエフェクトだ。ここに住むキャラクタは巨大な白くまからちっぽけなネズミに至るまで幅広く、複数のスケールで機能する呼気のリグを作成しなければならなかった。エフェクトアーティストの Jesse Erickson 氏は次のように話す。「さらにもう一つの課題は、このタスクは 36 のショットから構成されており、 10 人のアーティストが非常に限られた時間の中で別々に作業を行ったのですが、リグを完全に把握する十分な時間もないまま作業に取りかからなければならないということでした。シンプルで柔軟性の高いリグが不可欠でしたし、開発が進むに連れて、直接的な変更も必要になりました。」

白い呼気のエフェクトを生成するために、入力キャラクタの顎のセットを分離して、 Houdini を使用して「T ポーズ時の上顎と下顎の距離を測定した」と Erickson 氏は言う。「こうすることでアニメーションレンジに対し、グローバルスケールや、顎の距離を比較するために必要なベースラインができました。顎の距離比率はアトリビュートとして保存し、 CHOP で処理してノイズやラグ、ユーザ入力などを追加しました。さらに、カーブに CHOP チャンネルを適用して小型のタイムスライダを表示することにより、 SOP のユーザが使用する HUD を構築できるという利点もありました。その後 SOP ユーザが、さまざまな流体形状プロパティだけでなく、タイムシフトや呼気の放出量や速度の増減などをさらに詳細に制御しました。」

さらに、白い呼気のリグは Houdini デジタルアセットとしてカプセル化され、更新機能の迅速な修正や変更が可能になった。「複数のアーティストがリグを用いて同時に作業を行うこともできるようになりました。」 Erickson 氏は言う。「インターフェースの構築が非常に楽しく、シンプルで分かりやすいツールを、ほとんど手間をかけずに短時間でひとまとめにすることができました。」

『ズートピア』のシーンに見られるハエや白い呼気のような詳細なディテールは、 思わず見入ってしまうリアルな動物たちの世界を作り上げるために、ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオがいかに細部に至るまでこだわりを持って制作に取り組んだかを示すものである。ハエの群れやさまざまな雨、滝や噴水の構造、動物たちの多様な毛など、作中の多岐にわたる表現は、ズートピアが実在するとしたらどのような世界なのかということを幅広く調査した結果に基づいている。

「気候学者を呼び、温度や湿度の変化がそれぞれの環境の様相にどのような影響を及ぼすかといったことについて、詳しく話を聞きました。」エフェクトアニメーション主任の Cesar Velazquez 氏は説明する。「砂漠の暑さ、熱帯雨林の蒸し暑さ、ツンドラの寒さを作品鑑賞者の視覚に訴えるにはどうすればいいか、ということを自身に問いかけてみる必要がありました。」その上で初めて、アーティストの技術やウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオのツールセットが功を奏し、得た答えに見合ったアニメーションやエフェクトを作り出すことができたのだ。