Exposição “A ciência por trás da Pixar” explora a física na animação

Quando você pensa na Pixar, pode não pensar imediatamente em ciência. No entanto, muita matemática e física entram em cada filme da Pixar e é disso que trata a exposição interativa 'A ciência por trás da Pixar'. A exposição foi originalmente aberta em Boston no Museum of Science em junho de 2015 e depois parou na Filadélfia no The Franklin Institute. 'The Science Behind Pixar' está atualmente em Los Angeles no California Science Center até 9 de abril de 2017 .

A exposição começa com um vídeo de cinco minutos onde o artista técnico da Pixar Fran Kalal e o artista de histórias Alex Woo explicam o processo básico dos recursos de animação da Pixar. No interior, o pipeline de produção é explicado por 40 exposições divididas em oito seções: modelagem, rigging, superfícies, cenários e câmeras, animação, simulação, iluminação e renderização.

Nos bastidores da Pixar, com sede em Emeryville, Califórnia, várias equipes usaram álgebra, trigonometria, geometria, cálculo e física por 30 anos para resolver problemas de animação por computador 3D em recursos que vão desde 1995 “ História de brinquedos ” ao recente “ À procura de Dory .” De acordo com Tony DeRose, cientista sênior da Pixar e líder do grupo de pesquisa, uma equipe de seis a sete cientistas de nível Ph.D. continua desenvolvendo novas técnicas para futuros filmes.



No filme Disney-Pixar de 2012 ' Corajoso ,' a espirituosa princesa escocesa Merida tinha massas expressivas de cabelos ruivos encaracolados selvagens. O 'Desafio de Simulação da Pixar' da exposição explica o problema e a solução para animar cada trança. Merida tem mais de 1.500 fios ruivos encaracolados e esculpidos individualmente que geram cerca de 111.700 total de cabelos. Essa simulação é a parte favorita da exposição do vice-presidente de produção da Pixar, Thomas Porter. 'As molas são um problema introdutório de física', explicou ele.

Porter fazia parte do grupo original de tecnologia de computadores da Divisão de Computadores da Lucasfilm, que acabou saindo e formando a Pixar. Como parte de diferentes equipes da Pixar, Porter compartilha três prêmios da Academia de Ciência e Engenharia: pelo desenvolvimento do software RenderMan em 1993, por mais invenções pioneiras na composição de imagens digitais em 1996 e pelos esforços pioneiros no desenvolvimento de sistemas de pintura digital usados ​​em produções cinematográficas em 1998.

Algo tão simples como fazer grama em um campo requer cálculos matemáticos. Uma simulação de “A Bug’s Life” mostra como uma folha de grama (uma parábola) é feita e replicada. Em seguida, algumas alterações podem resultar em uma cena e humor diferentes. A exposição também inclui simulações de iluminação ambiente em uma sala ou, como no caso de 'Procurando Dory', debaixo d'água. A simulação favorita de DeRose nesta exposição mostra como variáveis ​​variáveis ​​podem alterar o comportamento de cardumes de peixes nadando.

DeRose obteve seu bacharelado em física na UC, Davis e depois recebeu seu Ph.D. em ciência da computação pela UC Berkeley. Se você quer excitar as crianças sobre o potencial da ciência, ele recomenda ir à exposição onde a Pixar está 'realmente tentando puxar as capas para diferentes desafios criativos'.

DeRose foi um dos dois consultores científicos da Pixar para esta exposição. 'Nós não sabemos como projetar exposições de museus de museus. Eles (o Museu de Ciência de Boston) sabiam como entregar ideias e conceitos de uma forma que seria atraente para os visitantes.' Ele está muito orgulhoso da alta qualidade das interações e que a ciência e a matemática são explicadas de uma maneira 'realmente acessível'. Ele comentou: 'É tudo autêntico, não estúpido.'

Cada filme da Pixar tem um desafio. 'Nos primeiros filmes, havia muitos desafios. Comecei na época de 'A Bug's Life' e 'Monster's Inc.'', explicou DeRose. 'Nós não sabíamos como contar uma história com humanos. Os humanos em 'Toy Story' não eram tão eficazes na tela quanto os brinquedos. A pele não parecia certa. Tivemos que desenvolver a tecnologia para fazer a pele macio e macio.' DeRose acrescentou: 'Você deve ter notado que, mais recentemente, as imagens que estamos criando são mais quentes, mais sutis, mais orgânicas, mais críveis'. O que mudou é que os cientistas da Pixar entenderam como a luz é refletida no ambiente.

Outros desafios surgem inesperadamente. Lindsey Collins, produtora de 'Procurando Dory' e vice-presidente de desenvolvimento, não tem formação técnica. Sua experiência foi com animação mais tradicional. Ela riu lembrando que originalmente pensava que uma fazenda de renderização era como um zoológico em vez de um local onde os computadores processam imagens geradas por computador. (De acordo com as notas da imprensa, levou quase duas semanas para renderizar a cena mais complicada em ' Os Incríveis .')

Com “Procurando Dory”, ela “ingenuamente disse que haveria um polvo. Literalmente, todos ficaram pálidos. Eles imediatamente souberam que “este seria um dos “rigs de animação mais complexos” porque a criatura não tem esqueleto. À medida que o pessoal do software desenvolvia o personagem, eles voltaram e perguntaram se ela tinha certeza de que esse polvo estaria no filme. Alguns personagens são cortados antes do filme final, como Jack, o Anquilossauro, que não entrou em “ O bom dinossauro .”

Claro, os fãs de “Procurando Dory” sabem que o “septopus” Hank, entrou no filme. Collins lembrou como animadores e técnicos se inspiraram ao longo do caminho. Alguém mencionou que é assim que Hank ficaria escalando as barras de macaco, essa ideia pegou e foi adicionada ao roteiro. Hank tem que ser uma parte cada vez maior da história. Mas Hank tinha um problema adicional: como dar a Hank “expressividade sem nariz, sem boca”, explicou Collins. Isso significava que os músculos “faciais” precisavam ser mais humanos para que o público pudesse se relacionar com Hank como no cenas em que o rosto e o corpo de Hank estão parcialmente obscurecidos enquanto ele se esconde na pia.

Collins não esteve diretamente envolvido na realização da exposição. 'Eu estava ciente disso e vendo isso acontecer de longe', disse ela, mas um dia antes da exibição da imprensa em Los Angeles foi sua primeira oportunidade de passar por isso. 'É atraente mover os botões e ver como esse trabalho técnico bastante pesado é traduzível' e ela afirmou que alguns monitores a ajudaram a entender melhor a ciência e a matemática complexa que sua equipe havia explicado anteriormente.

Como Collins, nem todos em um filme da Pixar são cientistas. A exposição inclui entrevistas com pessoas de diversas origens: música, pintura, origens de escultura em artes plásticas etc. O conselho de Collins para pessoas interessadas em trabalhar em animação por computador: “Faça muitas perguntas. Acho muito importante que as crianças sejam descaradamente curiosas.”

As equipes de pesquisa continuam a fazer perguntas, algumas respondidas apenas parcialmente antes. DeRose observou que um dos problemas em que sua equipe está trabalhando inclui simular água em pequena escala, como vinho em um copo. “Atualmente, tendemos a perder volume à medida que a simulação é executada. A simulação não está conservando o volume. Você não percebe isso se tiver simulações em grande escala.” Isso foi problemático em “O Bom Dinossauro”. A Pixar “não pôde usar a mesma simulação para todo o rio maciço e para as fotos em close-up”.

Mesmo quando as soluções são encontradas, nem todas as simulações permanecem fiéis aos fatos da física. “A ciência é uma série de aproximações. Em matemática, há belas provas bem compreendidas que sempre serão verdadeiras.” Isso não é assim na ciência e menos ainda na animação por computador, onde DeRose observou: “A física, para nós, é um ponto de partida para a construção de software que os artistas podem usar para construir isso na tela”. O mundo como o vemos resulta de um número infinito de reflexos de luz, mas um diretor pode precisar apenas de alguns.

Às vezes, as alterações serão feitas em uma simulação. Como exemplo, DeRose explicou: “Se uma sombra está caindo no lugar errado, você pode mover a fonte de luz para um lugar que o diretor goste mais, mas isso vai mudar muitas outras coisas. Muitas vezes, apenas mudamos a simulação para que a sombra se mova de modo que basicamente os raios não caiam mais em linhas retas.” Na animação, “não precisamos ser fiéis à física”.

Quer inspirar as crianças a aprender STEM com animação? DeRose disse: “Sou um grande fã do aprendizado baseado em projetos. Formule como metas tangíveis que o diretor está pedindo para você fazer, comece a decompô-las em derivadas. A partir dos derivados, as crianças podem ver como os conceitos são usados, como os conceitos são descobertos.” DeRose acha que a verdadeira diversão de trabalhar na Pixar é descobrir como usar matemática e ciências para resolver problemas.

Porter, lembrou como ao trabalhar em aparências de superfície para “Toy Story”, ele percebeu que a irregularidade no Sr. Cabeça de Batata eram “funções básicas de seno e cosseno que você aprende na 11ª série”. Ele exclamou: “É delicioso para mim pensar que aqui eu estava em um emprego em 1992 que as pessoas não conseguiam nem imaginar em meados dos anos 60 que fosse completamente relevante para o que eu estava aprendendo na 11ª série”. Ele também tinha certeza de que a matemática e a física do ensino médio acabariam sendo usadas para “algum trabalho que você ou eu não podemos conceber agora”.

Para Porter, “Toy Story” continua sendo seu filme sentimental favorito da Pixar. O filme da Pixar favorito de DeRose é 'Os Incríveis' e seu personagem favorito é Bob. 'Sou um verdadeiro fã dos filmes de James Bond e meio que funciona como James Bond. E eu meio que simpatizo com o fato de Bob ser um pai de meia-idade.'

Se você não puder comparecer a esta exposição, ou se sentir sua curiosidade aguçada e quiser saber mais, Porter e DeRose recomendaram outro recurso: Khan Academy. A Pixar e a academia criaram o Pixar in a Box, uma série de lições sobre vários aspectos da animação por computador. DeRose disse que são cerca de “18 horas de aprendizado que ajudam as crianças a fazer essa conexão entre como você faz filmes digitais e qual é o conteúdo científico”.

“The Science Behind Pixar” é um evento com ingressos no California Science Center até 9 de abril de 2017 . O St. Paul's Science Museum of Minnesota é a próxima parada programada, abrindo em 27 de maio de 2017 e fechando 4 de setembro de 2017 . Para mais informações sobre a exposição, Clique aqui .