Создание подводной среды в кино

Создать подводную среду в кино — крайне интересная и непростая задача для кинематографистов. Реальная океаническая среда и глубины — не самое удобное и подходящее место для съёмок. При этом, увидев на экране сцены, так или иначе разворачивающиеся под водой на любой глубине, мы им уже привычно не удивляемся. На 2026 год технологии, позволяющие фиксировать или симулировать воду так, чтобы мы не сомневались в её реалистичности, продвинулись на должный уровень. А когда-то в 1989 году Жорж Мельес впервые снял одноминутный фильм «Водолазы за работой над обломками „Мэна“», в процессе съёмок которого между камерой и сценой поместили аквариум и сцена сразу «погрузилась под воду». Тот же приём Мельс использовал в при съёмке ставшей его более известной картины «Русалка» в 1904 году. Аквариум создавал иллюзию нахождения на глубине.

Но только между первым применением 3D технологии для симуляции воды в кино и способом с аквариумом лежит около 80-ти лет. За это время были придуманы ещё технологии создания подводного пространства. Метод Dry-for-Wet вновь придумал Жорж Мельес для фильма «Багдадский вор» 1940 г. Съёмочный павильон заполняли дымом, имитируя толщу воды. «Водный мир» 1955 года режиссёра Кевина Рейнольдса был одним из немногих, чьи съёмки проходили под водой с погружением камеры и водолазов. Но процесс, конечно, был опасным, освещение в натуральной водной среде контролировать было нельзя. Поэтому чуть позже, до появления компьютерных симуляций, нахождение под водой имитировали съёмками на синем экране. В 1990-м году Джеймс Кэмерон снимает «Бездну» и технологии симуляции воды выходят на новый уровень.

Исследование будет поделено на две части. Первая посвящена разным методам конструирования архитектуры подводной среды, как создают толщу воды, объём и массы, как работают со светом и частицами. Во второй части я рассмотрю объекты, находящиеся в этой среде и взаимодействующие с ней. При помощи каких технологий вписаться их получается правдоподобнее всего. Выборка фильмов для обеих частей будет схожей. Я рассмотрю «Бездну» (1989) Джеймса Кэмерона, «Звёздные войны: Эпизод 1 — Скрытая угроза» (1999) Джорджа Лукаса, «Посейдона» Вольфганга Петерсена (2006), подводные сцены из «Пиратов Карибского Моря» 1, 3 и 5 части, «Гарри Поттера и Кубок Огня» Майка Ньюэлла (2005), а так же «Русалочку» Роба Маршалла (2023), «Аквамена» Джеймса Вана (2018) и «Аватара: путь воды» Кэмерона (2022).

Стоит сказать, что даже если кинематографисты стремятся к воссозданию правдоподобной картинки на экране, не всегда та подводная среда, что мы видим в итоге, выглядела бы так в реальности. По ходу исследования я постараюсь понять степень гиперболизации красоты подводной картинки. А так же, повлияли ли какие-то съёмочные ограничения или неконтролируемые процессы на финальный и укрепившийся образ подводного пространства, или всё является результатом спланированных действий.

Съёмки «Бездны» были достаточно тяжелыми для всей команды. Вода была не компьютерной, хотя один из первых прорывов, связанных с симуляцией жидкостей, случился именно по ходу создания этого фильма. Специальная программа, которую теперь мы знаем как Photoshop, разрабатывалась в течение 7 месяцев параллельно процессу съёмок именно для создания длинного водяного существа-пришельца. Для съёмок была найдена заброшенная чашеобразная оболочка ядерного реактора. Её укрепили и заполнили водой. В документальном фильме Джеймс Кэмерон и съёмочная команда рассказывают о том, сколько усилий было приложено. Конструкция давала течь, её нужно было залатывать и подкрашивать. Также было разработано специальное погружное оборудование и освещение.

Чтобы воссоздать нужное тёмное состояние воды, характерное для глубины, были придуманы специальные тёмные шарики, две тонных которых высыпали на поверхность, дополнительно над местом съёмок установили чёрный брезент. Он порвался через три дня, и засчёт дневного света вода снова была недостаточно тёмной для глубины. Поэтому оставшиеся съёмки проходили по ночам. Члены команды признали это настоящим испытанием, учитывая, что погружались они сами без каскадеров. Части подводной лодки были воссозданы в натуральную величину и тоже погружены в резервуар. Поэтому «Бездна» это пример фильма, где основу подводного пространства составил гигантский резервуар с декорациями, освещенный специальным разработанным погружным оборудованием.

Хотя нельзя сказать, что Кэмерон в фильме ограничился только таким типом съёмок. Вынутая из резервуара подводная станция была высушена и снята методом Dry-For-Wet. Такой способ помогал показать масштаб и позволили легче контролировать камеру и освещение для облёта. Ведь чтобы создать нужный вид глубины, дым контролировать легче. Этот же метод после будет использован в «Титанике» для съёмки облёта останков корабля подводными аппаратами. А световые проекторы там, кстати, это те же погружные фонари, разработанные для «Бездны».

На съёмках первого эпизода Звёздных Воин ситуация обстояла иначе. Речь идёт о сценах внутри города Ото-Гунг, куда погружаются Оби-Ван и Квай-Гон на специальном аппарате вместе с Джа-Джа. Декорации (миниатюры пузырей, в которых живут под водой) снимали методом Dry-For-Wet в задымлённой комнате. Марти Розенберг (оператор-постановщик) рассказывал для журнала Cinefex, что за восемьдесят дней было отснято около пятидесяти подводных сцен. Процесс затянулся надолго, потому что всегда приходилось контролировать дым в комнате: его закачивали и ждали пока он осядет, став неподвижным. Сложности были и с ракурсами съёмки: у команды был готовый аниматик, по образцу которого нужно было отснять макеты. Но у настоящей камеры, в отличие от воображаемой на аниматике, существовали физические ограничения, которые не позволяли воспроизводить всё с точностью.

Уже на этапе обработки к отснятому методом Dry-For-Wet материалу добавляли ощущение глубины, накладывали свет, размывали задний план, добавляли частицы и пузырьки, дорисовывали стайки рыб в Maya, чтобы полностью спроектировать образ подводной среды.

В 2006 году компания ILM была привлечена для создания спецэффектов в фильме «Посейдон» (2006) режиссёра Вольфганга Петерсена. Используя технологию для работы со светом и рендерингом mental ray, они создавали окружение корабля и подводные сцены. Особое внимание было обращено к вступительным кадрам, где лучи света пронзают подводную сцену, затем перекрытие тенью от надвигающегося корабля и всплывание камеры на поверхность. Для создания «Божественных лучей» технология mental ray была переработана и усовершенствована совместно с поддержкой mental images.

Более того, специалистам ILM пришлось поработать над создание инструмента гибридной симуляции воды, которая, в том числе, повлияла и на подводные сцены в фильме. Они объединили Движок PhysBAM (Physics Based Modeling), базовое математическое ядро, разработанное в Стэнфорде, конвейер Zeno (программная среда и интерфейс ILM для художников), добавив связующий программный движок, написанный научно-исследовательской группой самой студии ILM. Благодаря этому все волны, пена и пузыри в кадрах перестали быть отдельными составляющими. Теперь система от ILM генерировала всё сразу физически взаимосвязанным: пузырьки, завихрения, толща воды, и рассчитывал световое рассеивание. Так как в это же время специалисты ILM работали над второй частью «Пиратов Карибского Моря», то эта же технология лежала в основе воды и там.

Технологии создания полноценной CGI подводной среды уже на момент 2006 года позволяли решать макро-задачи и воспроизводить толщу океанской воды с кораблями. Эти технологии помогали в других частях о пиратах, в некоторых фильмах о Гарри Поттере, например (сцена из 4 части в период испытания трёх волшебников). Но что насчёт более камерных сцен? В 2017 году Гильермо дель Торо вновь обращается к технологии Dry-For-Wet при создании «Формы Воды». В самых первых секундах фильмах мы видим полностью цифровое дно реки, а дальше — затопленную комнату.

Все подводные сцены были сняты в павильоне. Главной задачей была настройка дыма и света: лучи постоянно колебались, проходя через толщи дыма, создавая иллюзию нахождения под водой. Эта конструкция была несущей, а микрочастицы, планктон, пузырьки и другое наполнение было наложено через десятки слоёв на этапе обработки. В каком-то смысле такой способ съёмки был выбран из-за небольшого бюджета картины (около 20 млн долларов), а с другой стороны из-за задачи добиться сказочной атмосферы, в которую хочется поверить. Поэтому Dry-For-Wet, качественная работа с дымом и светом, а также наложенная поверх компьютерная графика позволила создать действительно приятную и не вызывающую вопросов подводную среду в этом фильме.

Если до Гильермо дель Торо речь шла о том, чтобы спроектировать физически правдоподобную среду разными способами, то в период с 2010-го по 2026 год фокус смещается на то, чтобы подчинить развитые технологии художественному замыслу и фантазии. Речь идёт об «Аквамене» (2018), «Аватаре: пути воды» (2022) и «Русалочке» (2023).

Что касается «Аквамена» и «Русалочки», то все сцены были сняты на фоне синего экрана, а окружение — чистая компьютерная анимация. В обоих проектах над ней работала студия ILM. Смотрится ли это правдоподобно? Отчасти да. Если говорить только про создание подводной среды, сцен общего плана и пейзажей, то вопросов не возникает. Весь Аквамен снимался при помощи превизуализации. Камера, снимающая актёров, была подключена к компьютеру, где кадры совмещались, чтобы была возможность понимать построение сцены целиком. Но что касается окружения, то оно полностью цифровое. Непростой задачей стало нахождение компромисса между далекой видимостью и ощущением нахождения под водой. Поэтому спецэффектники долго работали над вопросом освещения в цифровых сценах, стараясь найти оптимальный баланс синего в кадре.

Русалочка, снятая через пять лет после Аквамена, создавалась практическими теми же способами, но уже с использованием движка Unreal Engine 5 для превизов. Это намного упрощало задачу и позволяло следить за игрой актёров непосредственно в виртуальной сцене, а также позволило создать более реалистичные подводные божественные лучи. А для создания кораллов, чтобы все выглядели уникальными, был написан код для уникальной генерации.

Окружение было полностью CGI, подводное пространство вдохновлено коралловыми рифами из телесериала «Голубая Планета». Специалисты по созданию подводного мира столкнулись с той же проблемой освещения, ведь солнечный свет не проникает на глубину более двухсот метров. При стремлении к реалистичности теряется глубина и контрастность. Поэтому сцены, конечно, сильно высветлены, а глубина резкости увеличена.

Создавая вторую часть «Аватара», Джеймс Кэмерон снова во всём полагался на физику, даже с учётом того, что задача была создать несуществующий мир. Работа велась совместно с компанией Wētā FX. Была организована виртуальная съёмочная площадка, внутри которой можно было бродить и настраивать виртуальные камеры. На её основе некоторые декорации строились в реальности. А для создания подводных растений и рифов были использованы ИИ-алгоритмы процедурной генерации. Для поддержания эффекта объёма в симуляцию воды добавляли частицы, названные «морским снегом».

Свет вновь стал трудностью при создании сцен. Команде пришлось создавать точную симуляцию ослабления и рассеяния света, чтобы физически поместить персонажей в водную среду. А сцены на глубине и в ночное время не осветлялись намеренно, в эти моменты рядом с героями присутствовали биолюминесцентные морские существа, подсвечивающие пространство и создающие яркую картинку кадра.

Правдоподобная подводная среда не бывает без находящихся в ней существ, животных, объектов и, конечно, людей. По крайней мере во всех обозреваемых фильмах они есть, поэтому стоит рассмотреть, какими способами они интегрируются в подводное пространство и насколько реалистично это выглядит. Вновь говоря о «Бездне», рассмотрим подводных пришельцев. Ведь интегрировать людей в среду необходимости не было, съёмки происходили под водой в специальных костюмах, актёры обучались дайвингу. Подлодки были либо полномасштабным декорациями, либо миниатюрами, снятыми в воде либо методом Dry-For-Wet. А вот пришельцы были сделаны из прозрачного силикона со встроенными светящимися трубками. Куклы помещались в аквариум и приводились в движение как марионетки.

В первой части «Пиратов Карибского Моря» сцена с подводным маршем скелетов скорее всего была абсолютно цифровой. Технологии создания воды уже позволяли создать её полностью CGI, все скелеты-пираты были сделаны при помощи технологии захвата движения, их одежда тоже полностью цифровая. На заднем фоне мы видим «божественные лучи», отделяющие фигуры скелетов от фона.

Далее вновь стоит обратиться к подводным съёмкам. В «Гарри Поттере и Кубке Огня» (2005), например, съёмки проходили в гигантском бассейне. Но после съёмки сцен актёров вырезали из кадра, вставляя в полностью CGI-среду. В общих планах актёра заменяли на компьютерного двойника. Пузырьки воздуха, прикрывавшие лица, приходилось замазывать на моменте обработки. Для достоверности кадров накладывали эффект грязноватой линзы с преломлением, как бы имитируя нахождение под водой. Но вот все существа были полностью компьютерные. В отличие от русалок в четвёртой части «Пиратов Карибского Моря». Там сцены с русалками тоже снимали в павильонах с бассейнами, а существ играли сразу три группы: модели, синхронистки и олимпийские чемпионки. Им надевали специальные костюмы с маячками для захвата движения и на этапе добавления CGI заменяли ноги на хвост. Съёмки в реальной воде были каркасом, а цифровая обработка помогла довести сцены, что дало невероятно правдоподобный результат.

В «Форме воды», как мы помним, преобладает технология Dry-For-Wet. Здесь интересен момент с волосами героини: их, как и одежду, дорисовывали при помощи компьютерной графики. А на съёмках актриса была с убранными волосами. Хотя этот способ не был придуман Дель Торо, более того в мультфильмах давно практиковали способы создания симуляции волос. Но у команды по спецэффектам получилось сделать очень правдоподобную работу. Что касается подводного существа, то это полностью 3D-модель, вписанная в окружение без особых проблем, ведь в целом все сцены, снятые в дыму с определенным освещением, обрабатывались в конце до получения полноценный однородной подводной картинки. Так же и с мебелью, которая уже была в кадре, подвешенная на тросы. Лише небольшую часть после добавляли в 3D.

Зато технология создания симуляции волос получила хорошее развитие в «Пиратах Карибского моря: Мертвецы не рассказывают сказки» (2017) и «Аквамене». Стоит учесть, что цифровой парик капитана Салазара был единичным для фильма, его создавала компания MPC при помощи их собственной разработки Furtility, написанной ранее для анимации шерсти животных. Софт считал и воспроизводил нужную физику, но иногда волосы двигались вручную для поиска и создании наиболее кинематографичных сцен. С «Акваменом» было сложнее хотя бы потому, что персонажей там больше и все они в воде. Тогда компания ILM также переработали и улучшили собственный движок Haircraft на основе старых наработок (также используемых для создания шерсти). Они смогли научить программу считать физику отдельных волосков для придания реалистичности.

Актёров «Аквамена» снимали в павильонах на специальных кранах, помогающих укреплять тела в положение плывущего человека. Сверху были установлены специальные панели со светом, который падал на лица актёров и создавал отблески воды. А чтобы интегрировать их в CGI-окружение, были созданы 3D-модели с костюмами, к которым после прикрепляли головы актёров с реальных съёмок.

По той же логике, но с некоторыми отличиями, действовали создатели «Русалочки». Как уже было упомянуто, при композитинге в реальном времени был использован движок Unreal Engine 5, позволявший представлять героев сразу же в сцене. Все тела русалок были сделаны полностью компьютерной графикой, поэтому в финале от реальных актёров мы видим только головы. Так же, как и в «Аквамене», на лица актёров светили специальные прожекторы, но в итоге на моменте обработки кадров свет всё равно дорисовывался, синхронизируясь со средой. А вот для волос был использован совершенно другой софт Fibre от Framestore Technology. Он тоже был улучшен и слегка переписан для потребностей фильма, ведь настоящие дреды под водой становятся тяжелыми и не смогла бы так развиваться.

А вот Джеймс Кэмерон вновь пошёл другим путём. Для съёмок «Аватара: путь воды» были построены два огромных бассейна площадью 3,4 миллиона литров суммарно. Снимали в павильонах киностудии Manhattan Beach Studios (MBS Media Campus) в пригороде Лос-Анджелеса. Это был абсолютно новый способ съёмки людей для дальнейшей их интеграции под воду. Джеймс Кэмерон верит, что только так удаётся получить максимально правдоподобный вариант: эмоции актёров, физика движения и сопротивление воде — всё настоящее. Более того, бассейны были оборудованы винтами и другими механизмами, позволяющими создавать волны и различные состояния воды.

Одни из ключевых ролей на съёмках сыграли две технологии: усовершенствованный захват движения и виртуальные камеры. Для первой технологии инженеры заменили инфракрасный свет на ультрафиолетовый, потому что лучи УФ спектра успевают пройти в водной среде гораздо большее расстояние, прежде чем рассеяться, что позволяет осуществлять захват движения под водой. Однако вода в таком случае должна оставаться чистой насколько это можно, поэтому в бассейне всегда работали системы очищения. На костюмах актёров вместо привычных маркеров поместили флуоресцентные, чтобы камеры считывали их с особой точностью. Определенная сложность заключалась в пузырьках воздуха, их камеры тоже улавливали, поэтому все, кто находился в бассейнах, по словам Кэмерона, дышали через раз. Более того, чтобы захват движения продолжал работать в момент выныривания актёра (а это другая, воздушная среда), поверхность воды засыпали белыми шарики, которые убирались на постпродакшене. Ведь на поверхности излучение было всё ещё инфракрасным, шарики позволили не смешивать два спектра.

Что касается виртуальной камеры, то она была главным инструментом, который позволил Джеймсу Кэмерону работать на цифровой съемочной площадке так же, как на настоящей. Ему было достаточно ходить с определённым устройством, к которому крепились датчики захвата движения. На экране высвечивалась сцена, датчики движения каждого актёра тут же оживляли их виртуальных Нави. Перемещаясь по павильону, положение виртуальной камеры так же менялось. Это помогало гораздо точнее вписывать персонажей в сеттинг.

Говоря о том, как героев максимально реалистично интегрировали под воду, нужно рассказать о некоторых специальных технологиях. Для создания более 1600 уникальных водных сцен Wētā FX разработала новую систему, сочетающую GPU-симуляции океана и физические расчеты в Houdini и Loki для взаимодействия с реальными актерами. То есть это была система автоматизации реакции водной среды на существ в ней. Это была система Pahi, которая преобразовывала спектры океана в деформации, дополненные вторичными эффектами (пена, брызги, пузырьки), чтобы объединить виртуальную среду с live-action элементами.

Также на съёмках была использована технология Bodyopt, считывающая весь каркас персонажей и существ (состоящий из костей, тканей и мышц) как единый механизм, что позволяло среде воздействовать на тело должным образом. Алгоритмы Wētā FX одновременно рассчитывали сопротивление цифровой воды и то, как это давление деформирует мягкие ткани и кожу плывущего существа.

Эволюция подводной среды в кинематографе — это путь больший, чем прохождение от примитива до создания фотореалистичной воды. Как выяснилось, это вопрос скорее преодоления физических и технических ограничений, позволяющий полностью контролировать происходящее, создавать собственные законы физики для подводной среды в зависимости от замысла режиссера.

Воду в кино снимают уже около ста лет. И всё это время кинематограф стремится к полному подчинению водной среды. Съёмки в бассейнах чередуются с технологией Dry-For-Wet и актёрами на фоне синих хромакеев. Все три способа живут и работают, хотя их выбор зависит от бюджета картины. Работа с настоящей водой сложная, тем более если нужен по-настоящему правдоподобный результат, требующий от команды погружений и сноровки аквалангистов. Более того, ещё на этапе «Бездны» было понятно, что физическая вода не обойдется без вмешательства CGI. Dry-For-Wet требуемый контроль определённо даёт, это достаточно бюджетно, но проблематично, когда дело доходит до объектов и элементов одежды/волос, которые не могут вести себя правильно. CGI, что интересно, достигнув приемлемой по результату точки развития, не всегда использовался для создания гиперреализма. Наоборот, в таких фильмах как «Аквамен», «Русалочка» это помогло воссоздать немного иную среду, со своими законами и физикой для получения наиболее приятной картинки.

И всё же, даже несмотря на то, какой сильный прогресс сделали технологии по воспроизведению CGI-воды, самым реалистичным на данный момент получился фильм, отчасти снятый в воде. «Аватар: путь воды» показал, что технологии достаточно развиты для того, чтобы воссоздать среду, но ещё не настолько, чтобы справлять с физикой погруженных объектов. Чистый CGI, даже если выглядит в целом приятно, всё равно продолжает казаться местами неправдоподобным и пластиком. А вообще, получается, что закрепившийся в кино образ подводного пространства не всегда отражает реальную океаническую среду и не был случайным следствием съёмочных ограничений. Наоборот, начиная с 1990-х годов (с «Бездны»), этот образ стал результатом осознанного и спланированного дизайна. Сегодня выбор методов воссоздания подводной среды, скорее всего, зависит от художественной задачи, бюджета и предпочтений режиссера.