Nghiên cứu cách tạo mô phỏng particles và pyro trong phần mềm houdini và ứng dụng xây dựng hiệu ứng hình ảnh cho phim hoạt hình 2D "Truyền thuyết về hát xẩm"

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGKHOA ĐA PHƯƠNG TIỆN Đề tài: NGHIÊN CỨU CÁCH TẠO MÔ PHỎNG PARTICLES VÀ PYRO TRONG PHẢN MÈM HOUDINI VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HIỆU ỨNG HÌNH ẢNH CHO PHIM H

Trang 1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA ĐA PHƯƠNG TIỆN

Đề tài:

NGHIÊN CỨU CÁCH TẠO MÔ PHỎNG PARTICLES VÀ

PYRO TRONG PHẢN MÈM HOUDINI VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HIỆU ỨNG HÌNH ẢNH CHO PHIM HOẠT HÌNH 2D

“TRUYEN THUYET VE HÁT XÂM”

Giảng viên hướng dẫn — : TS TRAN QUOC TRUNG

Sinh viên thực hiện : NGUYEN VĂN KHAILớp : DI9TKDPT03

Khoá : 2019-2024

Hệ đào tạo : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trang 2

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Em xin cam kết các nội dung sau đây:

Sản phẩm của em do chính em nghiên cứu và thiết kế, không sao chép và tham khảobất kỳ đâu quá 20% Nếu bị phát hiện sao chép, tham khảo sản phẩm khác, em xin

chịu hoàn toàn trách nhiệm về bản thân.

Em xin chân thành cảm ơn!

NGƯỜI CAM KÉT

Khải

Nguyễn Văn Khải

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Đề hoàn thành được đồ án này, trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới

tất cả các thầy cô giáo và cán bộ công nhân viên Học viện Công nghệ Bưu Chính Viễn

Thông nói chung và đặc biệt là các thầy cô giáo khoa Đa Phương Tiện nói riêng đã tậntình giảng dạy và chỉ bảo cho em trong suốt quá trình học tập tại Học Viện

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Trần Quốc Trung đã tận tìnhchỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, thực hiện đồ án này

Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã hết sức tạo điều

kiện dé em có thời gian thực hiện được đồ án tốt nhất

Lời cuối cùng, em xin kính chúc các Thầy Cô giáo và gia đình luôn có sức khỏe

déi dao và ngày càng đạt được nhiều thành công hơn trong sự nghiệp cao quý!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 7 thang 12 năm 2023

Sinh viên

Khải

Nguyễn Văn Khải

Nguyễn Văn Khải - Lớp D19TKDPT03

Trang 4

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Mục lục

MỤC LỤC

TOM TAT ĐÔ ÁN 2-22 22221221221121121121121121121121111211112112121 121cc re iv

DANH MỤC HINH ẢNH - 2-5 5c SE EEE12112112112112112112111 111111111 te Vv

DANH MỤC THUAT NGỮ, TỪ VIET TÁẮTT ¿2 +2E+EE+E£zE+Ee£EzEezxzxrrees viii

LOT NÓI ĐẦU - 2: ©5222222E2E2212712711211211211211211111121111111111 012110 xe 1

CHUONG 1 TONG QUAN LY THUYET VE MO PHONG PARTICLES VA

PYRO TRONG PHAN MEM HOUDINI 0.0 :ccccssssssssssssssssessesesscsesessesecsssessteees 2

1.1 Giới thiệu về phần mềm Houdini cceccccccececeseseseeeeeeeeeseseeeeees 2

1.1.1 Giới thiệu phần mềm - 2-2 9SE+E£EE2E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkerrree 2

1.1.2 Lam việc với phần mềm 2 ¿+ S+E£EeEE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrree 21.1.3 Phương thức trao đổi thông tin trong Houdini 5-5: 55¿ 41.1.4 So lược về mô phỏng 3D trong phần mềm Houdini 5: 6

1.2 Khái quát về cách tạo mô phỏng Particles và Pyro 2- 2-5552 9

1.2.1 Khai niệm về Particles và Pyr0 5-52 ST tk EEEekrrrrye 91.2.2 Hệ thống mô phỏng Particles 2-5 +S St E2 2EEExkrrreg 101.2.3 Hệ thống mô phỏng PF0 - 2-22 2+2x+2Et2E£2EE£EE2EESEEerkrzrxsrrrxee 11Tiểu kết chương - ¿2-52 SE EEEE2EEEEEEE21E112111121121111111111111 1111111111 re 13

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH MÔ PHONG PARTICLES VA

PYRO TRONG PHAN MEM HOUDINI CHO SAN XUẤT PHIM HOAT HÌNH

2.1.5 Cac yếu tố cần thiết tạo nên thành công cho phim hoạt hinh 222.2 Tổng quan quy trình chung thực hiện mô phỏng cho phim hoạt hình 2D

¬— 24 2.3 Quy trình thực hiện mô phỏng trong Houdini - eres 26

2.3.1 GiGi thiệu chung LH HT HT HH HH kh 26

2.3.2 Mô phóng hệ thống hạt — Particles System 5-52 sccccszSa 28

PIN O0) 0 ca aMmñ⁄“¬¬OỪOầỒồỒẰẲŸŸ 35

Tiểu kết chương 2 52s SE SE EEEE2EE18112111211111111111111111111 111011111 xe 43

Trang 5

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Mục lục

CHƯƠNG 3 UNG DỤNG MÔ PHONG PARTICLES VÀ PYRO CUA

HOUDINI VÀO THIET KE HIEU UNG HÌNH ANH CHO PHIM HOAT HÌNH

2D “TRUYEN THUYET VE HAT XÂM” 55:2552222x22xxetrtrrrrrrrrrrrree 44

3.1 Tổng quan về hoạt hình 2 2 2 + St+E2E£EE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrrrkes 44

3.1.1 GiGi thiệu chung - - - c2 22 12211121112 111811182118 111811 key 44

3.1.2 Storyboard e 45 3.1.3 Kịch bản phân cảnh - - c1 ng TH HH nếp 49

3.2 Ứng dụng mô phóng Particles và Pyro của Houdini vào thiết kế hiệu ứng

hình ảnh cho phim hoạt hình 5 111g ng nếp 53

3.3.5 (49/9 aamẠẶẮŨIAỤÁIAđaiiia 65

Tiểu kết chương 3 - 2-5 SE EE12E1211211211211211 2111111111111 2111211 rre 67

KHUYEN NGHỊ VÀ KET LUẬN 2-2 1 SESEE2E12E1221211212121 2121121 68

TÀI LIEU THAM KHHẢO - 2-52 SE EEEEEE1211211211111211111111111 1111 11c 69

CHƯƠNG 1

Trang 6

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tóm tắt đồ án

TOM TAT ĐỎ ÁN

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, cùng với việc tìm hiểu các bài báo trong và

ngoài nước, tìm hiểu lý thuyết, các kỹ thuật, thuật toán trong việc tạo hình 3D Tác giả

đã nghiên cứu cách tạo mô phỏng Particles và Pyro trong phần mềm Houdini và ứng

dụng xây dựng hiệu ứng hình ảnh cho phim hoạt hình 2D “Truyền thuyết về hát Xâm”

CHUONG 2: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH MO PHONG PARTICLES VÀ

PYRO TRONG PHAN MEM HOUDINI CHO SAN XUẤT PHIM HOẠT HÌNH

2D

Chương 2 giới thiệu tổng quan về hoạt hình 2D, về khái niệm, các bước tạophim và nghiên cứu các thông số cơ bản tạo nên quy trình mô phỏng hiệu ứng hình

ảnh cho sản xuất phim hoạt hình 2D

CHƯƠNG 3: UNG DỤNG MÔ PHONG PARTICLES VA PYRO CUA

HOUDINI TRONG THIET KE HIEU UNG HÌNH ANH CHO PHIM HOẠT

HÌNH 2D “TRUYEN THUYET VE HAT XAM”

Chương 3 sé đi vào việc ứng dụng từ cach tao mô phỏng Particles va Pyro của

phần mềm Houdini trong thiết kế hiệu ứng hình ảnh cho sản phẩm cụ thể, cách ứng

dụng các công thức, thuật toán trong việc tạo hình 3D và một sỐ công việc khác của

tác giả liên quan đến quá trình thiết kế hiệu ứng hình ảnh cho phim hoạt hình 2D

“Truyền thuyết về hat Xâm”

Trang 7

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HOC Danh muc hinh anh

DANH MUC HINH ANH

Hinh anh chuong 1:

Hình 1 1 Phần mém Houdiitiivcscccccccsccsscsscescessesvessessesessesessssesseesssesesvsesesvsseevsessvsssseees 2

Hình 1 2 Phan mém Houdini lam việc theo thủ tục dựa trên nút (Node based) 3

Hình 1 3 Cờ hiệu của NOdÌ@4 - - - <<101101 11111111 S SE 95555511 111k k ĐT ng 3

Hình 1 4 Bang Parameter giúp thay đổi các thơng số của nút 5555: 4

Hình 1 5 Các nút cĩ đầu vào và AGU Fd 2-52 2+52+E+E‡EEEEEEE2EEEEEEEEEEEEerrrkrree 4

Hình 1 6 Ví dụ về các thuộc tinteececcccccccccsccscscsvsvsvesescsvsvsvessesesessavsvsvesssseseavavavseseseaseaes 5

Hình 1 7 Geometry Spreadsheet trong lHOUdÌiHi «c5 cssssekksseeekeeseeerees 6

Hình 1 8 Minh họa hệ thống mơ phỏng hạt (Nguồn: SideFY) 5c 525552+cs52 7

Hình 1 9 Minh họa hệ thong mơ phỏng chất lưu — Liquid (Nguồn: CG Artist

LÁC@Ï@IfI)) L1 TH Thu TH Thu HT HT HH HH 7

Hình 1 10 Minh họa hệ thong mơ phỏng chất lưu — Gas (Nguơn: SideF) 8

Hình 1 11 Minh họa hệ thống mơ phỏng tĩc và lơng thú (Nguồn: SideF) §

Hình 1 12 Minh họa hệ thong mơ phỏng thân cứng (Nguồn: SideF) 9

Hình 1 13 Minh họa hệ thong mơ phỏng thân mém (Nguồn: SideFY) -5-: 9

Hình 1 14 Thanh cơng cụ hệ thong mơ phỏng Particles 5:55 5c+5csccccsccsea 10

Hình 1 15 Hệ thống nút cơ bản trong POP NetWOFĂ 5+ 5e+cec+tcEsttzxerszxsxez 11

Hình 1 16 Thanh cơng cụ hệ thong mẫu mơ phỏng Pyro — Simple FX - I1

Hình 1 17 Thanh cơng cụ hệ thong mẫu mơ phỏng Pyro — Pyro FX 12

Hình 1 18 Mạng lưới hệ thong mơ phỏng Pyro cơ bản kết hợp hệ thống SOP 12

Hình 1, 19 Trang Chủ CONG CỤ ẢXỈOH Ă.Ặ ST kg kg kh vn 13

Hình 1 20 Giao điện nút Axiom SỌV€F' << << 1E v2 1n kkế 13

Hình ảnh chương 2:

Hình 2 1 Hình anh đại diện chuột Mickey của hãng Walt Disney 15

Hình 2 2 Phim hoạt hình “Tom Và ÌÏ©FT-J ” cv S11 kg ket 15

Hình 2 3 Phim hoạt hình “Toy Story” và “Lion KỈHg ” «si sseveesxke 16

Hình 2 4 Hình anh vẽ tay của nhân vật “Than đèn” trong hoạt hình “Aladdin và cây

0 Anh 17

Hình 2 5 Hoạt hình “Sen và Chihiro ở thế giới thân bí ” -sccs+csrsresxerzea 17

Hình 2 6 Hoạt hình “Na Tra: Ma đồng giáng thỂ” S5 ccceteEc tetererererees 18

Hình 2 7 Hoạt hình “Guillermo del Toro's PinOCCHIO ”” s55 5525 <ssssssssssssssẻ 18

Hình 2 8 Các đạo diễn và nhà sản xuất gặp nhau dé phát triển ý tưởng - 19

';/;/),88.51.7a4/52.4.000n0nn8Ẻ8088 e ố 20

Hình 2 10 Thiết kế nhân vậi -. cc552ccSSc+ctEEEEttttEEktrtttttirrrrtiireirieriee 21

Hình 2 11 Diễn hoạt chuyển động cho nhÂH VẬI c Ăn hkssssseeeeeres 21

Hình 2 12 Giai đoạn sản xuất hậu 0 22

Hình 2 13 Tạo hình dang yêu, thân thiện của nhân vật “Baymax” trong hoạt hình

“Big FCVO 1 — .ăäẽaăă 23

Hình 2 14 Phim hoạt hình “Frozen” của DISTV ằằc Sàn siisissrrkesseexrs 24

Nguyễn Văn Khải - Lớp DI9TKDPTO3 Vv

Trang 8

Hình 2 15 Bộ đồ không gian trong truyện tranh “The Adventures of Tintin Explorers

on the Moon” trước và sau khi dung Toon Sh@đ@F c SccSSc++ kkxsseeereeseers 25

Hình 2 16 Hệ thống nút khởi tạo các thuộc tính ban đẩM -:-:cs sec csse s2 26

Hinh 2 17 BO gid FLIP nn nn <«a Ốố.ố.a ¬a.a 27

Hình 2 18 Thiết lập giá trị các thuộc tÍnhh - - s©se+et‡E£EEEEEEEEEEEerrrkrrersred 27

Hình 2 19 Lưu lại quả trình trình tính toán mô phòng vào nút “File Cache ” 28

Hình 2 20 Sử dụng nút “Bind Export” dé gọi ra thuộc tính “pscale” 29

Hình 2 21 Sử dung VEX Code trong nút “POP Wrangle ” cscSss+sx+sx 29

Hình 2 22 Mô phỏng hành vi thu hút particles (Nguôn: SideF%) :5 31

Hình 2 23 Mô phỏng lực có hướng tác động lên particles (Nguồn: SideFX) 31

Hình 2 24 Mô phỏng lực ngẫu nhiên tác động lên particles - 22s cscsc: 31

Hình 2 25 Mô phỏng particles cháy theo đường cong (Nguồn: SideF) 32

Hình 2 26 Mô phỏng particles di chuyển trong đối tượng (Nguôn: SideF*) 32

Hình 2 27 Mô phỏng particles chia ra và tụ lại các điểm (Nguôn: SideF%) 32

Hình 2 28 Mô phỏng particles di theo đối twong (Nguôn: SideF) - 55: 33

Hình 2 29 Giao diện mit POP Network và hệ thống các nút bên trong - 33

Hình 2 30 Mô phỏng particles di chuyển theo đường CHFV€ -©52©5c+ccccccec 34

Hình 2 31 Mô phỏng particles di chuyển theo khói 5-55 St+ceEt+Ecerzrerereee 35

Hình 2 32 Chuyển đối tượng thành dạng VDB - định dạng dữ liệu lưu trữ và truy xuất

thuộc tính CUA OX€Ì c3 11111 K 11g95 1111k KĐT kg 36

Hình 2 33 Kích thước các thuộc tinh trong ỨOXEÏL ĂẶScc Sa 37

Hình 2 34 Hình dạng khói khác nhau của thông số diffusion — temperature (Nguồn:

Hình 2 35 Hình dang khói khác nhau của thông số dissipation — density (Nguon:

Jy./7e30PPPPA®A®A®em án äốŠẼốẼbẺẼ ` 38

Hình 2 36 Hình dạng khói khác nhau của thông số cooling rate — temperature

(Nguồn: 'ŠidleÏF'Y) - 5-5 St EEEEE211211212121.11 11 11.11.101.111 ryg 38

Hinh 2 37 Hinh dang khoi khac nhau cua thong số buoyancy (Nguon: SideFX) 39

Hinh 2 38 Hinh dang khoi khac nhau cua thong số wind (Nguồn: SideFx) ¬ 39

Hình 2 39 Hình dạng khói khác nhau của thông số viscosity (Nguồn: SideFx) 39

Hình 2 40 Hình dạng khói khác nhau của thông số disturbance (Nguôn: SideFx) 40

Hình 2 41 Hình dạng khói khác nhau của thông số turbulence (Nguồn: SideFx) 40

Hình 2 42 Hình dạng khói khác nhau của thông số shredding (Nguồn: SideF) 40

Hình 2 43 Giao diện bên ngoài nút Pyro Solver và hệ thống các nút cho bộ giải Pyro

Hình 3 7 Storyboard từ cảnh 30 đến cảnh 34 + 25+ Set t‡E‡EEE2E2EeEererrrkrees 48

Trang 9

Hình 3 8 Storyboard từ cảnh 35 đến cảnh 39 ccceccccsscsescessssssesssvesssesesvsesesesvsseeseees 48

Hình 3 9 Quá trình mô phỏng nốt nhạc bay Đổng -5+cs+cs+cs+c+e+esrzescez 53

Hình 3 10 Qua trình mô phỏng đường bay “Particle TraiÌS ” cc+<<<s 54

Hình 3 11 Quá trình mô phỏng 10 TƠI So St tk kg kh ệt 55

Hình 3 12 Quá trình mô phỏng hat tạo sóng NANG lƯỢnG ằằằcccSScsseersses 56

Hình 3 13 Quá trình mô Phong TH TƠI Sàn vn ven 57

Hình 3 14 Quá trình mô phỏng sắm hóp -+-52-522S£+E++E+E+EeEEeEEEErEerrrkrrersred 58

Hình 3 15 Qua trình mô phỏng “tia han” — SDAQFĂ cà cà vtnhitissersseresvee 59

Hình 3 16 Qua trình mô phỏng khói dạng DỈMH so Set ssisseeererssereervee 60

Hình 3 17 Quá trình mô phỏng khói bụi bung fÔA cà cxsssvssseekeseeves 61

Hình 3 18 Quá trình mô phỏng tuOng HửỨA ào TH ng ve 62

Hình 3 19 Quá trình mô phỏng nước (máu) bắn tóe lên - 252552 5s+c+cszescs2 63

Hình 3 20 Sắp xếp bồ cục hiệu ứng cho khớp với hình ảnh 2 :+s+cccscscsc: 64

Hình 3 21 Sử dung “Toon Shader” bằng trình kết xuất Mantra dé render hình anh

1087/58 .aa 65

Hình 3 22 Sử dụng trình kết xuất Redshift để render Wed eeccccccccccccscsscsesvssesvseseseeeees 65

Hình 3 23 Sw dụng phân mem Nuke dé hiểu chỉnh màu 8aC cccccccccceeeseeseeesseeseesesseee 66

Hình 3 24 Sử dụng phan mém Adobe After Effect dé tạo hiệu ứng giấc mơ 66

Hình 3 25 Sử dụng phan mém Adobe Premiere Pro để tạo hiệu ứng sóng âm thanh

-SPOCK WAVE 800n8ẺẼẺẼn8Ẻh 67

Nguyễn Văn Khải - Lớp DI9TKDPTO3 vii

Trang 10

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Danh mục thuật ngữ, từ viết tắt

DANH MỤC THUẬT NGỮ, TU VIET TAT

Thuật ngữ, từ viết

tá Từ đầy đủ Ý nghĩa

2D Two-Dimension Không gian 2 chiều

3D Three-Dimension Không gian 3 chiều

Animation Animation Hoat hinh

Artist Artist Nghệ sĩ

Compositing Compositing Quá trình tổng hợp hình ảnh

Concept Concept Ý tưởng thiết kế

DOP Dynamic Operator Nut xử ly các động lực học

Layout Layout Bồ cục

Lighting Lighting Qua trình cai đặt ánh sáng

Lookdev Look Development Thiet lập anh sáng và đồbóng

Modeling Modeling Mô hình hóa

Node/ Node based Node based Nút

Point Point Diém

Pramater Pramater Thông số

Procedural modeling | Procedural modeling Mô hình hướng thu tục

R&D/ RnD Research and Development | Nghiên cứu và phát triển

Render/ Rendering Render/ Rendering Kết xuất hình ảnh

Rig/ Rigging Rig/ Rigging Quy trình gắn xương

Shader Shader Đồ bóng

SOP Surface Operator Nút xử lý bề mặt

Storyboard Storyboard Kịch bản phân cảnh

Texturing Texturing Thiết kế vật liệu

VEX Visual Effect Hiệu ứng kỹ xảo

Trang 11

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại truyền thông phát triển và công nghệ 4.0 như hiện nay thì đồ họa

động nói chung và hoạt hình nói riêng trở nên phổ biến và đóng vai trò quan trọng hơn

bao giờ hết Nếu trước đây, phim hoạt hình được sử dụng chỉ với mục dich dé giải trí

là chính thì hiện nay nó còn được phát triển và sử dụng như những công cụ giảng dạy

và học tập, như sự phát triển của hoạt họa điều hướng và hoạt họa giảng dạy Phim

hoạt hình còn là một hình thức nghệ thuật được công chúng tán tụng và còn được

quảng cáo, giới thiệu trong những đại hội phim trên toàn thế giới Trong lịch sử phát

triển hơn 100 năm, phim hoạt hình thế giới đã có nhiều tác phẩm hay, giàu tính nghệ

thuật, nội dung sâu sắc và chinh phục khán giả thành công

Với công nghệ hiện đại ngày này, hoạt hình 2D có thể tạo nên những hình ảnh

chuyên động tưởng chừng như không thể một cách nhanh chóng mà chân thật nhất Từ

những vật siêu nhỏ với số lượng lớn hay các hiện tượng môi trường có thật đều có

thể diễn tả bằng các hình ảnh mô phỏng trong chuyên động 3D như những hình ảnh

2D, mang đến cho người xem những giây phút như sống trong không gian thật cùng

các nhân vật Đó là lý do vì sao trẻ em thường rất thích những video như thế này

Trong đôi mắt của trẻ thơ, không gian đó thật đầy màu sắc

Dé có được một bộ phim hoạt hình 2D chất lượng thì hình ảnh, âm thanh thôi là

chưa đủ, cảnh vật cần phải chuyên động tự nhiên pha chút hiệu ứng hình ảnh sáng tạo,

cách điệu giúp tăng tính chân thật cho câu chuyện mà không bị nhàm chán Và dé làm

được như vậy thì cần áp dụng một cách hợp lý các hình ảnh mô phỏng 3D và chuyên

thể thành dạng hình ảnh 2D Đó cũng là mục tiêu của bài nghiên cứu “Nghiên cứu

cách tạo mô phỏng Particles và Pyro trong phần mềm Houdini và ứng dụng xây dựng

9999

hiệu ứng hình ảnh cho phim hoạt hình 2D “Truyền thuyết về hát X4m””

Nguyễn Văn Khải — Lớp DI9TKDPT03 |

Trang 12

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG |

CHUONG 1 TONG QUAN LÝ THUYET VE MÔ PHONG

PARTICLES VA PYRO TRONG PHAN MEM HOUDINI

1.1 Giới thiệu về phan mềm Houdini

1.1.1 Giới thiệu phần mềm

ĐỀ tạo ra các hoạt ảnh và hiệu ứng kỹ xảo 3D cho phim, TV, trò chơi điện từ hay

thực tế ảo; bạn cần phải có được sự kết hợp ăn ý giữa kỹ thuật va sáng tạo Houdini là

một công cụ hoàn hảo giúp bạn gắn kết hai phạm trù này lại với nhau trong quá trình

tạo và chỉnh sửa các dự án của bản thân, từ những khái niệm cơ bản cho đến khi sản

phẩm cuối cùng được ra đời

Houdini là một phần mềm tổng hợp bao gồm hệ thống Procedural Modeling,Animation, Effects, Simulation, Rendering, Compositing; được phát triển bởi SideFx,

một công ty đã có hơn 35 năm tuổi đời và một vị thế vững chắc trong thị trường kỹ

xảo điện ảnh toàn câu [1]

1.1.2 Lam việc với phần mềmKhác với các phần mềm diễn họa 3D chuyên dụng còn lại, Houdini hoạt động

thông qua hệ thống Procedural (hay còn được gọi là node based) Các chương trình

như Maya hoặc Blender lưu trữ các thay đổi trong lịch sử người dùng, điều này gây

khó khăn cho việc quay lại phiên bản công việc trước đó của bạn Trong khi đó, mọi

tác vụ trong Houdini đều là Procedural

Trong Houdini, mọi hành động thực hiện sẽ được lưu lại dưới dạng một Nodes

(điểm nút chức năng) Những Nodes chức năng này sẽ được nối với nhau tạo nên một

mạng lưới nhăm diễn tả một quy trình có khả năng tự lặp lại bởi máy tính Ở đó, chúng

ta có thé tùy chỉnh dé tạo nên những kết quả mang tính độc nhất với mỗi lần lặp lại

Nguyễn Văn Khải — Lớp DI9TKDPT03 2

Trang 13

Hình 1 2 Phan mém Houdini làm việc theo thủ tục dựa trên mit (Node based)

Mỗi nút chức năng đều sở hữu một vài cờ hiệu giúp người sử dung dé kiểm soát

việc hiển thị trong quá trình thiết kế mạng lưới Ngoài ra, các cờ hiệu còn được sử

dụng nhằm hỗ trợ việc kiểm tra và sửa lỗi Người sử dụng có thể đễ dàng quay lại

kiểm tra và hién thị kết qua tại từng bước trong quá trình thiết kế Các cờ hiệu này có

thé được dé dàng được nhận diện tại bên ngoài mỗi nút.

Toggle Bypass sy sf Toggle Display

Info Box —————1

p8.

Toggle Freeze ————^

S—Toggle Template

Hình 1 3 Co hiệu cua Nodes

® Chuyến đổi hiển thi (Toggle Display): Cờ hiệu này cho người sử dung lựa

chọn nơi hién thị kết quả đầu ra của mạng lưới tại bất kỳ nút nao được thiết lập

® Chuyển đổi hiến thị tạm thời (Toggle Template): Cờ hiệu nay cho phép nút

hiển thị kết quả dưới dạng xám mờ có thể được sử dụng để làm mẫu hoặc căn

gióng.

® Chuyển đổi đóng băng (Toggle Freeze): cờ hiệu này sẽ đóng băng (khóa)

những nút đang được thiết lập cùng với tất cả các nút nằm cùng chuỗi trong

mạng lưới Nút bị đóng băng sẽ không được thực hiện và bị bỏ qua trong quá

trình mạng lưới hoạt động.

® Co hiệu bỏ qua (Toggle Bypass): Cờ hiệu này cho phép mạng lưới bỏ qua

những nút, được thiết lập, trong quá trình hoạt động

® Hộp thông tin (Info Box): Cờ hiệu này sẽ hiển thị mọi thông tin đữ liệu cơ bản

trong nút đó.

Trang 14

1.1.3 Phương thức trao đổi thông tin trong Houdini

Houdini là một trong ít những phần mềm có thế mạnh trong việc mô phỏng độnglực học và hiệu ứng hạt Houdini bao gồm một bộ công cụ hoàn chỉnh cho việc sử

dụng với các lĩnh vực khác như modeling, animation hoặc render.

Mỗi nút có một giao diện người dùng gồm các cài đặt được gọi

là Parameter, giúp người dùng có thê chỉnh sửa trong bảng Parameter dé thay đôi chức

năng của nút.

# Crowd Solver crowdsotver1

Hình 1 4 Bang Parameter giúp thay đôi các thông số cua nut Các nút có đâu vào và đâu ra và có thê tạo môi quan hệ giữa các nút băng

cách nói dau ra của một nút với dau vào của nút khác.

mrMMNssaxae:

attribdelete1

Hình 1 5 Cac nút có dau vào và đâu ra

Hệ thống dây có thé có ý nghĩa khác nhau trong các loại mạng khác nhau Thôngthường, nó có nghĩa là dữ liệu được tạo hoặc xử lý bởi một nút sẽ được chuyển đến nút

Nguyễn Văn Khải - Lớp DI9TKDPTO3 4

Trang 15

tiếp theo Nhưng về cơ bản, hệ thống mạng lưới các nút hoạt động theo thứ tự từ trên

xuống dưới, trao đôi thông tin qua lại lẫn nhau Cũng giống như phan lớn các phan

mềm 3D thông dụng khác, một Geometry (hình học) trong Houdini được tạo nên bởi

Faces, Edges và Points Nhưng bên cạnh việc góp phan tạo nên các khối Geometry,

các yếu tố như Faces, Edges, Points còn đóng một vai trò lớn trong hoạt động của hệ

thống các nút Các yếu tố này được sử như một kênh lưu trữ vào trao đồi thông tin qua

lại giữa các nút.

Các nút chức năng trong mạng lưới liên lạc với nhau thông qua việc trao đổi

những thông tin thuộc tính Thuộc tính có thé được sinh ra tại bat ki nút nào trong quá

trình hoạt động của mạng lưới, chúng có thé được tạo ra bởi Houdini một cách tự động

nhưng cũng có thê được tạo ra bởi người sử dụng nếu cần

® Thuộc tính được sinh ra sẽ được lưu trữ tại các nút như:

® Các dạng thuộc tính cơ bản

Hình 1 6 Ví dụ về các thuộc tinh

Ở ví dụ trong hình 1.4, một vài thuộc tính như Cd, P, v được tạo ra và lưu trữ trên

kênh Points Các thuộc tính đã được lưu trữ sẽ được gọi ra và sử dụng trong quá trình

hoạt động của hệ thống mạng lưới Đề dễ dàng cho việc kiểm tra và sử dụng các thuộc

Trang 16

tính, một bảng thông tin đã được tạo ra đó là Geometry Spreadsheet (bảng tính) Trong

bảng này thông tin về các thuộc tính sẽ được liệt kê một cách chỉ tiết

Trong vi du ở Hình 1.7 Geometry Spreadsheet gồm có các cột và hàng Cac hangtheo thứ tự từ trên xuống dưới lần lượt là các ô lưu chữ thuộc tính nằm trên từng

Points Các cột P[x], P[y], P[z] biểu thị cho vector (P[x], P[y] P[z]) mang ý nghĩa vị

trí mỗi điểm của đối tượng Các cột còn lại biểu thị những thuộc tính khác được lưu

trữ trong điểm đó ví dụ như: age — tuổi, dead — điểm đã mắt,

1.1.4 So lược về mô phỏng 3D trong phần mềm HoudiniMột trong những công cụ kỹ thuật tạo nên thương hiệu cho phần mềm Houdini

đó là sử dụng kỹ thuật Simulation (hay còn gọi là kỹ thuật mô phỏng); là một hình

thức bắt chước hoạt động của một quá trình hoặc hệ thong nào đó; thé hiện hoạt động

của nó theo thời gian, thiết lập các chuyển động của đối tượng 3D mô phỏng sao cho

giống nhất với đời thực Vi dụ: lửa, khói, nước, đồ vỡ, các hiện tượng vật lí, hóa

học; và được phân loại thành:

° Hệ thống mô phỏng hat (Particles Simulation Systems)

Các hạt là các điểm trong không gian được tạo ra theo một cách cụ thé dé đại

dién cho cac déi tuong thuc té nhu mua, tuyét, bui, bay dan, dam đông, v.v Những

điểm này được tạo và tổng hợp lại từ một hay nhiều đối tượng và có thể có các đặc

tính bề mặt khác nhau

Trang 17

Hình 1 8 Minh họa hệ thong mô phỏng hạt (Nguồn: SideFx)

° Hệ thống mô phỏng chất lưu (Fluid Simulation Systems)

Đây là một dang mô phỏng hat đặc biệt có thé tái tạo các chuyên động phức tạpcủa chất lưu trong môi trường 3D; thường dựa vào các phương trình chi phối vật lý

chất lưu thực tế Chất lưu tương đối khó làm giả hơn vì chúng có cách di chuyên và

phản ứng với các vật thê khác phức tạp hơn nhiều Chất lưu bao gồm cả chất lỏng và

chất khí [2]

- Liquid Simulation: mô phỏng tính chất vật lý của chất lỏng, đặc biệt là nước.

Hình 1 9 Minh họa hệ thống mô phỏng chất lưu — Liquid (Nguồn: CƠ Artist

Academy)

- Gas Simulation: mô phỏng các tập hop chat ran, hạt chất lỏng va khí trong

không khí, chang hạn như những chat tao nên khói; mô phỏng chuyên động

Nguyễn Văn Khải — Lớp DI9TKDPT03

Trang 18

chat lưu của không khí và tạo ra kết câu Voxel, nhiệt và vận tôc của các chat

Hình 1 10 Minh họa hệ thống mô phỏng chất luu — Gas (Nguồn: SideFx)

° Mô phỏng lông tóc và lông thu (Hair and fur Simulation Systems)

Để làm cho tóc trông tự nhiên trong hoạt hình 3D, nó phải phản ứng với các

chuyền động của cơ thé mà nó được gắn vào Hơn nữa, các yếu tố bên ngoài như gió

và trọng lực cũng phải được tính đến Việc mô phỏng động lực học tự nhiên của tóc có

thé làm cho animation và quá trình kết xuất phức tạp đến mức các dự án kinh phí thấp

có thể không đủ khả năng thực hiện Nhưng các dự án lớn hơn như phim truyện bom

tan thường sử dụng tôi đa các chức năng này Những hiệu ứng như vậy có thé làm cho

một dự án 3D nỗi bật so với phần còn lại nếu được hoàn thành tốt

° Hệ thống mô phỏng thân cứng (Rigid-Body Simulation Systems)

Nguyễn Văn Khải — Lớp DI9TKDPT03 §

Trang 19

Các hệ thống mô phỏng này được sử dụng dé tạo ra các va cham cơ bản, sự vỡ

vụn và chuyền động của các vật thé không linh hoạt Cách các cơ thé cứng nhắc phản

ứng với những hiện tượng vật lý này được xác định bởi các thuộc tinh do các artist

thiết lập Các thuộc tính này bao gồm khối tâm, vận tốc, va chạm, v.v

Hình 1 12 Minh họa hệ thong mô phỏng thân cứng (Nguồn: SideFx)

° Hệ thống mô phỏng thân mém (Sofi-Body Simulation Systems)

Hệ thông mô phỏng thân mêm được sử dụng đê tạo ra vải, cơ, mỡ và một sô bê

mặt giống như chất lưu thực tế

Trang 20

1.2 Khái quát về cách tạo mô phóng Particles và Pyro

1.2.1 Khai niệm về Particles và PyroParticles là một khái niệm được sử dụng để mô tả các hạt siêu nhỏ được tạo ratrong quá trình mô phỏng hiệu ứng vật lý Mỗi hạt có thể là một điểm, hoặc đại diện

cho một đối tượng nào đó Chúng có thể tương tác với các đối tượng môi trường xung

quanh Các particles được sử dung dé tạo ra các hiệu ứng như mưa, tuyết, khói, lửa,

nước và các hiệu ứng chuyên động khác

Pyro là một khái niệm tập con của hệ thống mô phỏng thé tích chất lưu(volumetric fluid simulation) của Houdini Bộ giải Pyro được sử dụng để ghi lại

chuyền động của lửa, khói và vụ nỗ, nhưng cũng có thé được sử dụng dé mô phỏng

các hiện tượng giống chất lưu khác, chắng hạn như sương mù hoặc tuyết lở [1]

1.2.2 Hé thống mô phỏng Particles

Các particles trong Houdini có thé được tạo ra bang cách sử dung các công cụ

như “Emitting” hoặc “Fluid Source” và có thé được điều chỉnh bằng các phép tinh và

các thuật toán khác nhau Các particles cũng có thể được tạo ra từ các bề mặt hoặc mật

độ, thể tích của một đối tượng bằng cách sử dụng các công cụ như “Particle from

Surface”, “Points from Volume”,

ĐỀ thuận tiện nghiên cứu sử dung, Houdini phat triển bộ công cụ chuyên dụng

trong “Tab Particles” cho phép tạo các hệ thống hạt

Tuy nhiên dé hiểu căn bản và dé tiếp cận, ứng dụng một cách linh hoạt hơn ta nên

bắt đầu với “bộ giải POP” (Particle Operating Solver dynamic node) Nút “DOP

Network” hay tiêu biểu là nút “POP Network” (phát triển từ DOP Network) sẽ tiện

hơn cho người mới bắt đầu vì đã có sẵn một hệ thống mô phỏng cơ bản nằm trong

node đó.

Trang 21

Hinh 1 15 Hé thong mit co ban trong POP Network1.2.3 Hé thống mô phỏng Pyro

Tương tự như hệ thống mô phỏng Particles, Houdini cũng phát triển một bộ công

cụ trên thanh “Simple FX” dé tạo ra các mạng lưới mô phỏng Pyro đơn giản bang cách

sử dụng SOP của bộ giải Pyro (SOP Solver) Những công cụ này cung cấp trải nghiệm

nhanh chóng và thân thiện cho người dùng.

Ngoài ra, ta có thể sử các công cụ trên thanh “Pyro FX” để tạo ra mạng lưới DOP

theo mẫu sẵn với những định hình của chất lưu theo biểu tượng Những mạng lưới

mẫu này khá khó đề thao tác, điều khiển theo ý muốn cho người mới tiếp cận bởi độ

phức tạp các liên kêt, ràng buộc với nhau từ đâu vào của các nút.

Nguyễn Văn Khải — Lớp D19TKDPT03 1

Trang 22

Hình 1 17 Thanh công cụ hệ thong mẫu mô phỏng Pyro — Pyro FX

Dé hiểu căn bản ta cũng nên bắt đầu từ các mạng lưới thủ công tạo nên bộ giải

SOP cơ bản cho Pyro.

được tối ưu, thuận tiện nhanh chóng và hình dạng mô phỏng Pyro cũng chân thực và

đẹp hơn; đó là Axiom Axiom là một bộ giải thê tích chất lưu được tăng tốc GPU dành

cho đồ họa máy tinh và hiệu ứng hình ảnh Nó được phát triển bởi Theory Accelerated,

một công ty chuyên về phần mềm và dịch vụ hiệu ứng hình ảnh Axiom có sẵn miễn

phí cho tất cả người dùng Houdini nhưng sẽ bị hạn chế đi rất nhiều tính năng: cần phải

trả phí để sử dụng được hết công năng thực sự của nó

Trang 23

‘Axiom empowers artists to build high

end effects such as fire, smoke and pyrotechnics It’s tried and tested in

professional working environments ranging from blockbusters to indie projects,

Hình 1 19 Trang chủ công cu Axiom

Tiểu kết chương 1

Tóm lại, qua nội dung chương 1 ta có thé hiểu được khái quát về phần mềmHoudini và thay được đây là một phần mềm thiết kế 3D tiện ích với một trong những

thế mạnh là khả năng mô phỏng quá trình hoạt động đời thực một cách chính xác nhất

theo thời gian thực, đặc biệt là trong lĩnh vực giải trí, phim ảnh Từ những khái niệm

nên tảng như vậy, ta sẽ bắt đầu tìm hiểu và xây dựng kiến thức dé ứng dụng cho việc

sản xuât sản phâm của đô án.

Trang 24

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 2

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH MÔ PHONG

PARTICLES VÀ PYRO TRONG PHAN MEM HOUDINI CHO SAN

XUAT PHIM HOAT HINH 2D

2.1 Tống quan về phim hoạt hình

2.1.1 Khai niệm

Phim hoạt hình là một trong những thể loại phim được nhiều người yêu thích,không phân biệt độ tuổi hay giới tính Những thước phim vui nhộn, hài hước, nhân vật

dễ thương nhưng cũng ân chứa nhiều giá trị nhân văn trong đó

Phim hoạt hình là hình thức sử dụng ảo ảnh trong quang học để tạo nên sự

chuyên động Sự chuyển động này là do những hình ảnh tĩnh được chiếu liên tục

không ngưng trong thời gian nhất định Các bức ảnh này được khéo léo ghép nối với

nhau, tạo nên những ảo giác chuyển động liên tục cho người xem Thực tế thì phim

hoạt hình được thiết lập từ những hình ảnh đã được thiết kế, tô màu sẵn, được chụp

băng máy quay phim chuyên ngành hoạt hoạ

Phim hoạt hình là một thé loại phim đòi hỏi sự đầu tư kỹ lưỡng và công phu trongnhiều giai đoạn dé cho ra được một tác phẩm hoàn chỉnh Hiện nay, với những cải tiễn

vượt bậc trong ngành hoạt hoạ mà ngành sản xuất phim hoạt hình phát triển hơn hắn

so với thời kỳ sơ khai ban đầu [3]

2.1.2 Lịch sử hình thành phim hoạt hình

Phim hoạt hình đã bắt đầu xuất hiện từ rất lâu và Winsor McCay được mệnh danh

là cha đẻ của thé loại này Trước đây phim hoạt hình được làm ra chỉ dé phục vụ cho

nhu cầu giải trí, dan dần khi được nhiều người đón nhận, phim hoạt hình đã được chú

trọng về giá trị thương mại

Năm 1911 bộ phim hoạt hình đầu tiên trên thế giới được sản xuất Tuy nhiên đếnnăm 1914 khán giả mới biết đến thé loại này khi bộ phim “Gertie the Dinosaur” của

nhà sản xuất John Bray được trình chiếu

Năm 1919 bộ phim hoạt hình với hình ảnh chú mèo hoang Felix của nhà sản xuất

Messmer đã tao ra bước ngoặt lớn vì khán giả có thé xem đi xem lại tùy thích với công

nghệ mới.

Năm 1923 Studio Walt Disney được thành lập tại New York và thành công vượt

bậc với hình ảnh Chuột Mickey trong loạt phim hoạt hình Steamboat Willie Ở giai

đoạn này, tính thương mại của phim hoạt hình đã được thé hiện rất ro

Năm 1928 Studio Walt Disney chuyển đến đóng tại Hollywood, sau đó đếnCalifornia Cũng trong thời gian này, hai hãng sản xuất khác là Warner Bros và MGM

Trang 25

đã nam bat được thành công vang dội của Studio Walt Disney vì thế cũng chuyên sang

sản xuất và kinh doanh phim hoạt hình

Đầu những năm 30 — 40 của thế kỷ XX, hàng loạt các bộ phim hoạt hình được

sản xuất và bắt đầu tăng cường thêm những yếu tố như màu sắc, âm thanh dé tạo nên

sự sinh động, và hấp dẫn Những tác phâm có thé kế đến đó là: “Nàng Bạch Tuyết và

bảy chú lùn” (1937), “Pinocchio” (1940) hay “Fantasia” (1940).

Hình 2 1 Hình anh đại điện chuột Mickey của hãng Walt Disney

Vào những năm 60 của thế kỷ XX, xu hướng xem phim hoạt hình trở nên thịnh

hành tại Mỹ Lúc này các rạp chiếu phim không chỉ có trẻ em mà ngay cả những người

lớn cũng đồ xô đến dé xem hoạt hình Cũng nhờ vậy mà tên tuổi của hai đạo diễn Bill

Hamna và Joe Barbara (MGM) nổi như cồn với phim hoạt hình nổi tiếng “Tom và

2

Jerry”.

Thập ky 80 của thé ky XX, Disney va Warner Bros đã bước vào thương trườngvới tư cách là những nhà kinh doanh thực thụ thay vi là những nhà phục vụ nhu cầu

giải trí như trước đây Duck Tales (1986 — Walt Disney) và Tiny Toon Adventures

Trang 26

(1989 — Warners Bros) được xem là những thành công vang đội của hai nhà sản xuất

phim hoạt hình hàng đầu lúc bấy giờ

Đầu những năm 90 của thé kỷ XX, sự suy thoái về kinh tế đã gây ảnh hưởng đếnkinh phí đầu tư sản xuất phim hoạt hình Tuy nhiên trong thời gian đó, bộ phim hoạt

hình “Người doi” được sản xuất tạo nên đột phá dé đảm bảo sự tổn tại của ngành [4]

‘ + Ba =

igs ` “

Hình 2 3 Phim hoạt hình “Toy Story” va “Lion King”

2.1.3 Cac dạng phim hoạt hình

Hoạt hình truyền thông (Traditional Animation)

Hoạt hình truyền thong là dạng hoạt hoa lâu đời nhất trong các dạng hoạt hình.

Nó còn có tên khác là Hand-draw Animation Lý do bởi mọi đối tượng đều được vẽ ra

trên giấy trong suốt Và dé có thé tao ra chuyền động liên tiếp cho đối tượng, các nhà

sáng tạo phải vẽ từng khung hình, từng cử động nhỏ một Trung bình 1 giây khung

hình (1s chuyên động của nhân vật) sẽ cần 12-24 bức vẽ, vậy một bộ phim 60 phút sẽ

tốn rất nhiều công sức và thời gian của các nhà sáng tạo

Vì các hình hoạt họa này tồn tại trên mặt phăng nên nó thuộc dang hình 2D (tuy

nhiên không phải tất cả 2D Animation là thể loại truyền thống cũ) Các bộ phim hoạt

hình nổi tiếng thé giới như: The Lion King (Vua sư tử), Aladdin (Aladdin và cây đèn

thần) và nhiều bộ phim lâu đời trước, đều được vẽ thủ công bằng tay

Trang 27

Hình 2 4 Hình ảnh vẽ tay của nhân vật “Than đèn ” trong hoạt hình “Aladdin và cây

đèn thân”

Hoạt hình 2D (2D Animation)

Như đề cập ở trên, dạng Animation truyền thống cũng được coi là 2D, tuy nhiên

đó là khi thời đại chưa phát triển Hiện nay khi công nghệ phát triển, một dạng

Animation 2D khác đã phát triển mạnh mẽ dựa trên thuật toán Vector Thuật toán này

giúp nhà sáng tạo có thê chỉnh sửa kích thước tùy ý nên chuyển động sẽ mượt màng

hơn Hoặc tiếp tục sử dụng mà không cần phải vẽ lại từ đầu

hình 3D trên máy tính trở nên rất phố biến Nhưng điều đó không có nghĩa làm hoạt

hình sẽ nhẹ nhàng hơn so với vẽ thủ công Dù bằng bút chì hay bằng máy tính, phim

hoạt hình 3D vẫn là một thử thách lớn và tiếp tục phát triển trong tương lai Với phim

Animation 3D, các nhà thiết kế diễn hoạt nhân vật bằng những mô hình đã được gắn

Trang 28

xương mô phỏng dé tạo các dáng chuyên động Hiện nay xu hướng thực hiện các sản

phẩm phim hoạt hình 3D ngày càng nhiều và càng được ưa chuộng khi phim hoạt hình

3D không chỉ hướng đến đối tượng là các khán giả nhỏ tuổi mà còn là những người có

độ tuổi trưởng thành Lĩnh vực phim hoạt hình 3D đã và đang phát triển lớn rất lớn

mạnh.

Hình 2 6 Hoạt hình “Na Tra: Ma dong giáng thé”

Stop Motion (Hoạt hình tinh vật)

Stop Motion có nguyên lý giống như hoạt hình truyền thống, nhưng thay vì vẽ

tranh, nó sử dụng đối tượng tinh vật cho khung hình Những đối tượng nảy sẽ được tạo

nên bởi đất sét, mô hình Lego, các hình cắt giấy và nhiều hơn nữa Các nhà làm phim

sẽ phải chỉnh động tác cho đối tượng thủ công, chụp ảnh động tác và tiếp tục chỉnh

Điều này cũng tiêu tốn thời gian và công sức không kém so với vẽ tranh Stop Motion

chắc chắn có lịch sử lâu đời hơn dạng Animation khác, đặc biệt nếu so với dạng hoạt

họa 3D hiện nay [5]

Trang 29

2.1.4 Cac bước tạo phim hoạt hình 2D

Những dạng phim hoạt hình khác nhau đều sẽ có quy trình sản xuất khác nhaunhưng về cơ bản sẽ luôn có chung một khung sườn dé đạt hiệu quả tốt nhất có thể

Hoạt hình 2D cũng không phải ngoại lệ Mặc dù được coi như hoạt hình truyền thống,

ra đời đã lâu và được cải tiễn nhiều bởi công nghệ kĩ thuật tiên tiến, dé sản xuất phim

hoạt hình 2D chuyên nghiệp cần trải qua các giai đoạn:

Trước sản xuất (Pre-production):

® Tìm nguồn cảm hứng

Điều đầu tiên để tạo nên một bộ phim hoạt hình hay chính là câu chuyện Nếuyếu tô diễn hoạt trong bộ phim không tốt nhưng cốt truyện hay thì đó vẫn có thê coi là

một bộ phim hay Nhưng nếu ngược lại thì rất khó dé mọi người tiếp tục xem bộ phim

Dé có một câu chuyện hay thì ta nên tìm một nguồn cảm hứng cho mình Cảm

hứng có thể đến từ mọi nơi như: từ một bải hát, từ một sự việc nảo đó, Tận dụng

moi thứ trong cuộc sông dé lay cảm hứng và tạo nên câu chuyện hoàn hao

® Phát triển ý tưởng

Đây là lúc các đạo diễn và nhà sản xuất trao đổi với nhau dé phát triển ý tưởng

Moi người sẽ đề xuất thêm nhiều ý tưởng dé câu chuyện có chiều sâu hon và hap dẫn

hơn với khán giả.

® Hoàn thiện kịch bản

Trong giai đoạn này, tất cả các đoạn hội thoại đều được hoàn thiện Kịch bản sẽ

phát triển rất nhiều trong quá trình tạo ra bộ phim và phải thay đổi nhiều lần cho đến

khi có được kịch bản cuôi cùng hoàn hảo nhat.

Trang 30

e Lập kế hoạch sản xuất

Hướng dẫn chỉ tiết mọi người cần làm gì, cần những gì dé tạo nên một bộ phimhoàn chỉnh Có kế hoạch rõ ràng sẽ giúp ta sản xuất nhanh chóng và hạn chế đến mức

tối đa những ton thất khi có rủi ro xảy ra trong quá trình sản xuất

Giai đoạn sản xuất

® Vé storyboard (bảng phân cảnh)

Storyboard là một bản phác thảo cho ta hình dung các nhân vật và bối cảnh sẽ

di chuyên như thế nào trong từng phân cảnh

® Thiết kế

Giai đoạn nay có thể diễn ra trước hoặc sau khi vẽ storyboard, tùy vào từng bộphim mà quá trình thiết kế nhân vật, bối cảnh có thé đã được hình thành từ đầu qua các

ảnh chụp hoặc các nhà thiết kế phải tự vẽ lại; có thể sẽ hình thành sau khi có bảng

phân cảnh dé dé hình dung cho nhà thiết kế, giúp nhà thiết kế có thêm ý tưởng dé minh

họa Chưa kể đến việc nhân vật, bối cảnh sẽ phải thay đổi cho phủ hợp kịch bản hoặc ý

tưởng thay đối từ nhà sản xuất hay đạo diễn

Trang 31

Hình 2 10 Thiết kế nhân vật

® Diễn hoạt

Sau khi có đầy đủ mọi tài nguyên cần thiết thì đây là giai đoạn hiện thực hóacác ý tưởng Giai đoạn nay rat quan trọng liên quan trực tiếp đến chất lượng bộ phim

nên có thể được phân chia thành nhiều nhóm nhân sự đảm nhận từng vai trò khác

nhau, hỗ trợ nhau Ví dụ như nhóm họa sĩ chính minh họa các tư thế, chuyển động,

biéu cảm chính; nhóm khác sẽ tạo nên các chuyên động trung gian lấp đầy giữa hai

chuyên động chính không kể phương pháp thủ công vẽ tay hay gắn xương cho nhân

vật, bối cảnh bằng phần mềm chuyên dụng Quy chung lại họ cần phải đảm bảo mọi

thứ được thống nhất và tạo nên sự sinh động, mượt mà cho các chuyển động

Trang 32

Giai đoạn sản xuất hậu kỳĐây là công đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất phim hoạt hình 2D Baogồm các hoạt động như: chỉnh màu, thêm hiệu ứng, âm thanh, một trong những yếu

tố cực kì quan trọng tạo nên sự ấn tượng cho bộ phim, giúp bộ phim mang đến nhiều

cảm xúc tới khán giả.

Trước đây các hiệu ứng hình ảnh, âm thanh này đều phải thực hiện bằng tay và

thường xuyên phải gặp khó khăn khi tạo ra những hiệu ứng khó như tiếng cháy nổ lớn,

đồ vỡ, Nhưng ngày nay nhờ có công nghệ mà mọi thứ đều đã được tự động hóa,

các hình ảnh, âm thanh đó đều có thé được tao ra bằng những phần mềm chuyên dụng

một cách chân thật nhất [6] [7]

2.1.5 Cac yếu tố cần thiết tạo nên thành công cho phim hoạt hình

Bắt kế một dạng bộ phim hoạt hình nào cũng cần phải sở hữu các yếu tố đề tạo

nên sự thành công, “viral”, thu hút, hap dẫn người xem; đảm bảo các yếu tố:

a Nội dung truyền tải:

Đây là yếu tô đầu tiên cần quan tâm dé tao sự thành công cho phim Bat kỳ bộ

phim nào khi được sản xuất ra cũng phải có nội dung cốt lõi Những hình ảnh, từ ngữ

xuất hiện trong phim cần phải có sự mới mẻ khơi gợi được cảm xúc và đọng lại trong

lòng người xem Nếu lựa chọn nội dung quá cũ hoặc lỗi thời thì sẽ rất khó đánh vào

tâm lý mọi người Thêm vào đó là thông điệp truyền tải cần phải rõ ràng, chân thật và

mang tính đám đông.

b Tạo hình nhân vật:

Trang 33

Cần chú ý nếu muốn thu hút người xem cho phim hoạt hình đó là tạo hình nhân

vật Những nhân vật gần gũi với đời sống thường ngày luôn tạo được thiện cảm cho

người xem Những thiện cảm này bắt nguồn từ những nét văn hóa riêng của các nước,

hay sự giao thoa văn hóa, tạo nên một tình yêu sở thích của từng cá nhân, cộng đồng.

Cần lưu ý tránh các tạo hình lệch lạc, sai phong tục tập quán sẽ gây ra các mâu thuẫn

không đáng có trong bộ phim hoạt hình gây ảnh hưởng xấu đến người xem cũng như

hình ảnh của nhà sản xuât phim.

Hình 2 13 Tạo hình đáng yêu, thân thiện của nhân vật “Baymax” trong hoạt hình

“Big Hero 6”

c Hiéu ứng Animation trong phim:

Hiệu ứng animation sẽ giúp cho khan gia xem được thước phim hoạt hoạt chân

thực hơn Những hình ảnh tĩnh nhờ sự xuất hiện của hiệu ứng mà trở nên linh hoạt,

sinh động hơn Không ai muốn xem một bộ phim mà nhân vật bị đơ, hình ảnh và âm

thanh không khớp với nhau Đề có thể vận dụng được các hiệu ứng một cách hiệu quả,

người làm phim cần phải được trau đồi về chuyên môn và thực hành trên những dự án

thật.

d Âm nhạc, hiệu ứng hình ảnh:

Rất nhiều bộ phim hoạt hình trở nên nồi tiếng nhờ âm nhạc ấn tượng, đặc sắc

hay những hình ảnh kỹ xảo bắt mắt mang tính thương hiệu Âm nhạc giúp kết nối

người xem với nhân vật, khơi gợi cảm xúc một cách chân thật Âm nhạc còn là yếu tố

giúp truyền tải thông điệp nhanh và dễ dàng hơn Hiệu ứng kỹ xảo bằng những công

nghệ hiện đại ngày nay không chỉ giúp các nhà làm phim tiết kiệm chi phi mà còn giúp

“nịnh mặt người xem cực kì hiệu quả Các bộ phim siêu anh hùng, các hoạt ảnh biên

Trang 34

hình, mô phỏng thiên nhiên môi trường, là những minh chứng rõ ràng nhất cho thấy

sự thành công của kỹ xảo ngày nay và luôn được người xem săn đón Hiệu ứng hình

ảnh có thé mô phỏng mọi thứ con người quan sát, sáng tạo từ quá khứ đến hiện tai và

cả tương lai Mặc dù đây không còn là một lĩnh vực quá xa lạ nhưng vẫn còn rất mới

mẻ và hap dẫn các nhà làm phim đầu tư [8]

2.2 Tổng quan quy trình chung thực hiện mô phỏng cho phim hoạt hình 2D

Dé tạo ra một hiệu ứng hình anh như khói, mưa lửa thì đều phải tuân theo mộtquá trình nhất định Tùy vào dự án và sự phân bổ của các studio thì sẽ tạo ra nhiều

trình tự khác nhau Đa số các quy trình phố biến hiện nay khi mô phỏng hình anh đều

được thực hiện dưới dạng 3D còn những hiệu ứng hình ảnh thông thường sẽ là sự kết

hợp của 2 định dang 2D và 3D Từ đó, ta cũng có thé kết hợp quá trình dé mô phỏng

3D và tạo ra kết quả theo phong cách giả 2D Tham khảo quá trình làm việc ở

Dreamfarm Studios, một xưởng làm phim hoạt hình 3D chuyên nghiệp đã đưa ra một

quy trình làm việc điển hình, ta có thê rút ra như sau khi áp dụng cho phim hoạt hình

2D:

® bước 1: Nhận brief

Đầu tiên là các nghệ sĩ 3D sẽ nhận được thông tin nhiệm vụ cần hoản thành Nóbao gồm tệp cảnh có chỉ tiết máy ảnh, môi trường và hoạt ảnh Bố cục bao gồm vị trí

nhân vật, thời gian, góc quay và chuyền động của máy ảnh cộng với lồng tiếng Ở giai

đoạn này, nghệ sĩ FX phải đảm bảo rằng họ biết toàn bộ chuỗi nội dung là gì và họ

phải giải quyết những gi

® Bước 2: Phân chia phân cảnh

Trang 35

Sau khi nhận được nhiệm vụ, nghệ sĩ sẽ chia nhỏ hiệu ứng dé xem nó có thé được

quản lý như thế nào một cách hiệu quả Đầu ra của quá trình này sẽ là một kế hoạch

từng bước dé đi đến kết quả cuối cùng

® Bước 3: Thực hiện thiết kế

Sau khi chia cảnh thành nhiều phần nhỏ hơn, các nghệ sĩ tiếp tục với từng bướccủa kế hoạch, mô phỏng nó và lưu vào bộ nhớ đệm của mô phỏng Hiện nay có một số

phần mềm làm hiệu ứng phổ biến như là Maya, Houdini, Blender, [9]

® Bước 4: Lookdev

Bước cuối cùng, artist sẽ tiến hành chỉnh sửa thêm chỉ tiết vào phan còn lại củahiệu ứng dé đạt được kết quả cuối cùng đặt ra trước đó Cụ thé đối với đối tượng 3D,

sau khi thiết kế, mô phỏng hoàn thành, một số đối tượng sẽ không cần tới ánh sáng cho

phù hợp với chất lượng 2D Một số đối tượng có độ chỉ tiết, chất lượng 2D cao hơn thì

cần sử dụng tới công cu, kỹ thuật tạo hình có tên gọi là “Toon Shader’ Day là một kỹ

thuật đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra hiệu ứng hoạt hình Kỹ thuật này sử

dụng các đường viền dày, sắc nét, màu sắc đơn sắc để tạo phong cách đồ họa 2D đặc

trưng.

Hình 2 15 Bộ đô không gian trong truyện tranh “The Adventures of Tintin Explorers

on the Moon” trước và sau khi dùng Toon Shader

Trang 36

2.3 Quy trình thực hiện mô phỏng trong Houdini

2.3.1 Giới thiệu chung

Một trong những điểm đặc biệt tạo nên sức mạnh của Houdini đó chính là khả

năng mô phỏng (Simulation) Mô phỏng hiệu ứng hình ảnh chân thực tuân theo các

nguyên tắc vật lí hay phép thuật phi vật lí đều sẽ bám theo quy trình sau:

® Xây dựng, xác định đối tượng mô phỏng

Bước đầu tiên đó chính là tự thiết kế đối tượng hoặc tìm kiếm model của đối

tượng cần mô phỏng Giai đoạn này có thể diễn ra trong hoặc ngoài môi trường

Houdini sao cho thuận tiện nhất với người thiết kế nhưng kết quả cuối cùng vào

Houdini cần quan trọng đến kích thước của đối tượng Yếu tô kích thước là yêu tố cực

kì quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả trong quá trình mô phỏng Vật to nhỏ

khác nhau sẽ có những hành vi tương tac với môi trường, góc quan sát từ may quay,

là khác nhau.

Bước tiếp theo là thiết lập điều kiện ban đầu cho mô phỏng Điều này bao gồmxác định vị trí, tốc độ và hướng của các hạt hoặc chất lưu, trong mô phỏng Tùy vào

từng loại mô phỏng sẽ cần có thêm các thông số điều kiện riêng, hoặc các thông sỐ

điều kiện bổ sung dé bộ giải có thé hiểu và cho ra kết quả tốt nhất

® Chon bộ giải

Houdini có những bộ giải khác nhau cho các loại mô phỏng khác nhau Vi dụ: bộ

giải FLIP được sử dụng để mô phỏng chất lưu, bộ giải POP được sử dụng để mô

phỏng hat và bộ giải RBD được sử dung dé mô phỏng vật ly phá hủy

Trang 37

flipsolver1

Hình 2 17 Bộ giải FLIP

® Thiết lập thuộc tính

Các thuộc tính này có sẵn trong bộ giải hoặc được tạo ra trước đó ở giai đoạn

thiết lập điều kiện Chúng kiểm soát cách thức hoạt động của mô phỏng Ví dụ, các

tham số cho bộ giải Pyro kiểm soát mật độ, nhiệt độ, tốc độ của chất lưu

® Chay mô phỏng

Trang 38

Sau khi mô phỏng được chạy, kết quả có thể được xem và chỉnh sửa trong

Houdini Kết quả sau đó có thé được xuất sang các định dạng khác nhau, chăng hạn

như obj, fbx hoặc png hay lưu lại thành file cache dé tiếp tục phát triển thêm

om

Koo ou

Hình 2 19 Lưu lai qua trình trình tính toán mô phòng vào nút “File Cache”

2.3.2 Mô phỏng hệ thống hạt — Particles System

e Trong POP VOP có thé sử dung Bind Export VOP dé viết ra thuộc tính

mong muôn cua mình.

Trang 39

w Override Type with Input

|

w Use This Node to Set Parameter Attributes

When Input connected

pscale

bind1

Pmmmmi

| Input

Hình 2 20 Sử dụng nút “Bind Export” để gọi ra thuộc tính “pscale”

e Trong POP Wrangle có thé sử dụng nguyên mau dé chỉ định thuộc tính

=) POP Wrangle popwranglel xk li Q

/SIDEEF~1/HOUDIN~1

Bindings

Hình 2 21 Sử dung VEX Code trong nut “POP Wrangle ”

e M6t số thuộc tính co bản của particles hay sử dung:

Tên thuộc tính | Kiểu dit liệu Ý nghĩa

Cd float Duoc su dung dé tao mau co ban cho

cac hat (Diffuse color)

Trang 40

age float Thời gian tinh bang giây kể từ khi hạt

được sinh ra.

life float Thời gian tinh bằng giây hạt được phép

sống Khi “@age>@life”, hat sẽ được

id int Mỗi một hạt trong suốt quá trình mô

phỏng luôn mang một id duy nhất

Luôn sử dụng @id thay cho @ptnum

dé dé kiểm soát các hạt khi chúng bị

hituv vec3 Vị trí trên primitive, nó nằm trong

không gian parametric UV

hitpath string Đường dẫn đến đối tượng bị va chamhitv vec3 Van tốc của bề mặt tại thời điểm va

chạm.

bounce float Particles bật ra khỏi một vật thể khác

bounceforwar | float Mỗi giá trị khác nhau biểu thị cho năng

d lượng mà Particles mang theo sau khi

va chạm.

friction float Particles chậm lại sau khi va chạm tỉ lệ

với mức độ va vảo vật thê

p@orient vec4 Orientation (định hướng) cua particles

Tiêu đề	Nghiên cứu cách tạo mô phỏng particles và pyro trong phần mềm Houdini và ứng dụng xây dựng hiệu ứng hình ảnh cho phim hoạt hình 2D “Truyền thuyết về hát xẩm”
Tác giả	Nguyễn Văn Khải
Người hướng dẫn	TS. Trần Quốc Trung
Trường học	Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Chuyên ngành	Đa Phương Tiện
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp đại học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	18,07 MB