Ein Film, der Wellen schlägt: Die Wasser-Animation in Disneys „Vaiana“ setzt neue Maßstäbe

• Das Animationsteam hinter Disneys Film „Vaiana“ hat das scheinbar Unmögliche möglich gemacht: Es hat das Meer durch seine unglaubliche Animation von Wasser zum Leben erweckt
• Das CGI-animierte Wasser musste als zentrale Handlungsfigur nicht nur echt aussehen und sich entsprechend verhalten, sondern sollte darüber hinaus eine eigene Persönlichkeit haben
• Ein erfahrenes Special-Effects-Team nutzte dazu unter anderem die Software Autodesk Maya mit speziell entwickelten Add-ons

Die Animation von Haaren, Wasser und sonstigen Elementen, die aus einzelnen Partikeln, Fasern oder Strähnen bestehen, zählt zu den größten Herausforderungen für Animationskünstler: Hier gilt es, nicht nur die individuelle Beschaffenheit der Einzelteile, sondern auch die größeren Auswirkungen jeder noch so kleinen Bewegung realitätsgetreu darzustellen. Bei der Animation von Haaren hat kaum ein anderes Unternehmen solche Pionierarbeit geleistet wie die Walt Disney Company – was nicht zuletzt daran liegen dürfte, dass so viele Disney-Charaktere Tiere, Monster oder andere Zottelwesen sind. Bereits 2014 arbeitete der Medienkonzern außerdem an 3D-Druckverfahren zum Entwerfen von Haaren und komplexen Frisuren. Mit seinem Film „Vaiana – Das Paradies hat einen Haken“ (Originaltitel: „Moana“) hat sich Disney nun einer weiteren großen Herausforderung gestellt: der Animation von Wasser.

Der Film spielt im Südpazifik und erzählt die Geschichte der 16-jährigen Vaiana, die sich gemeinsam mit dem Halbgott Maui auf die Spuren ihrer Vorfahren macht, um herauszufinden, warum diese vor rund 1.000 Jahren plötzlich ihre Expeditionen auf den Weltmeeren aufgaben. Wie die kurze Beschreibung zu Recht vermuten lässt, ist im Film jede Menge Wasser zu sehen – und noch mehr als das: Das Meer erwacht regelrecht zum Leben und wird zu einer zentralen Figur, die Vaiana bei ihren waghalsigen Abenteuern als Freund und Helfer zur Seite steht.

Die Darstellung des Meeres als Handlungsfigur stellte das Animationsteam von „Vaiana“ vor zusätzliche Schwierigkeiten: Das CGI-animierte Wasser musste nicht nur echt aussehen und sich entsprechend verhalten (dazu noch auf einer Kinoleinwand und in 3D!), sondern sollte darüber hinaus – im Gegensatz zum echten Meer – eine eigene Persönlichkeit haben. Ein erfahrenes Special-Effects-Team unter der Leitung von Hank Driskill (Technical Supervisor), Kyle Odermatt (Visual Effects Supervisor), Marlon West (Co-Head of Effects) und Dale Mayeda (Co-Head of Effects) stellte sich der anspruchsvollen Aufgabe.

„Wasser ist in dem Film ein allgegenwärtiges Motiv“, erklärt Driskill. „So sind Vaiana und Maui zum Beisiel beim Schwimmen oder auch mitten auf stürmischer See in einem Boot zu sehen. Ein Großteil der Szenen enthält tiefe Gewässer oder Bewegungen verschiedener Art, wie etwa Wasser, das sanft gegen ein Ufer schwappt oder sich während eines Sturms zu tosenden Wellen auftürmt. Kurz gesagt: Wasser spielt eine zentrale Rolle.“

So verwundert es nicht, dass Disney eine Menge Zeit und Rechenleistung in die Entwicklung von Software investiert hat, mit der sich das Verhalten von Wasser nachprogrammieren und realitätsgetreu darstellen lässt. Während in dem vor zwei Jahren erschienenen Kassenschlager „Baymax – Riesiges Robowabohu“ (Originaltitel: „Big Hero 6“) noch rund 45 % aller Szenen Spezialeffekte enthielten, sind es bei „Vaiana“ ganze 80 % – und Wasser macht die Mehrheit davon aus. Driskill erzählt, dass es dem Team wichtig war, die Wassereffekte weitgehend zu automatisieren. Hierzu kamen sowohl branchenspezifische Software, darunter Autodesk Maya mit speziell entwickelten Add-ons, als auch Disneys hochmoderner Renderer Hyperion zum Einsatz, mit dem sich insbesondere Beleuchtungseffekte und Oberflächendetails eindrucksvoll darstellen lassen.

„In unseren bisherigen Filmen kam Wasser hin und wieder in kleinerem Umfang vor. Diesmal war es uns jedoch wichtig, die Grenzen des Möglichen neu zu definieren“, so Driskill. Da das Team eng mit Industrial Light & Magic sowie Pixar – zwei erfahrenen Schwesterunternehmen der Walt Disney Company – zusammenarbeitete, fehlte es nicht an kompetenten Fachleuten, um dieses Vorhaben umzusetzen. So ließ sich das Produktionsteam Driskill zufolge eine völlig neue Methode zur Lösung des Wasserproblems einfallen.

Als Ausgangspunkt für die Entwicklung der neuen und innovativen Lösung diente eine Aufnahme, die im Film immer wieder in verschiedener Form zu sehen ist: Vaiana und Maui in einem Boot. In einem ersten Schritt nutzte das Team einen mathematischen Algorithmus, mit dessen Hilfe sich ohne großen manuellen Aufwand eine ganze Meeresoberfläche aus einem flachen Blickwinkel animieren ließ. Die Software erstellte eine scheinbar zufällige Anordnung rauschender und schäumender Wellen, die sich vom Vordergrund bis weit in den Hintergrund erstreckten.

Beim anschließenden Hinzufügen von Figuren, Booten und sonstigen Elementen musste insbesondere auf eine nahtlose Interaktion zwischen beiden Ebenen geachtet werden. Für die Darstellung eines Boots, das sich seinen Weg durchs Wasser bahnt, musste das Animationsteam einen Teil des computergenerierten Meeres „ausschneiden“ und anschließend eine animierte Szene mit dem Boot in Miniaturformat mitsamt detailgetreuen Wellen, Wildwasser und anderen Elementen einfügen. So gelang es dem Team, die Bewegungen von Wasser und Boot perfekt aufeinander abzustimmen, Übergänge zwischen den Ebenen zu kaschieren und weitere Effekte hinzuzufügen, um die Umwelt möglichst detailliert und realistisch aussehen zu lassen. Besonders eindrucksvoll ist in diesem Zusammenhang die Animation der Figuren, die durch das Auf und Ab des Boots auf den Wellen ebenfalls hin und her geschleudert werden.

Dieses Zusammenspiel zwischen den Bewegungen von Boot und Wasser auf der einen sowie zwischen denen von Boot und Figuren auf der anderen Seite erinnert an ein unter Drehbuchautoren gerne gepredigtes Prinzip, demzufolge auch für fiktive Welten feste Regeln gelten müssen – denn für die Zuschauenden sind sie nur glaubwürdig, wenn sie in sich stimmig sind. In einer frühen Version einer Filmszene, die kaum fertige Effekte enthält, hinterlässt das Boot keinerlei Spuren im Wasser und die Figuren scheinen förmlich in der Luft zu schweben, statt sich an Deck mit dem Schiff auf und ab zu bewegen. Erst durch die Animation all dieser Elemente sieht die Szene realistisch aus.

Die Personifizierung von Wasser – ermöglicht durch Animation

Wie bereits erwähnt, beschäftigte sich das Animationsteam jedoch nicht nur mit gestalterischen Fragen. Als eine der zentralen Figuren des Films sollte das Meer vor allem auch eine Persönlichkeit haben. Mit anderen Worten: Sein Verhalten musste seine Stimmung widerspiegeln. „In einer Szene steht Vaiana am Ufer und ist wütend auf das Meer“, erklärt Driskill. „Man sieht das subtile Auf und Ab des Wassers und wie es gegen das Ufer schwappt und den Sand befeuchtet, bevor es sich zurückzieht und dieser wieder trocknet.“

Um diese Feinheiten und Details ausarbeiten zu können, mussten die unterschiedlichen Animationselemente und -effekte in kleinere Einzelteile zerlegt werden, was einen innovativen IT-Ansatz erforderte. Bei der Animation von Wasser kommt es in erster Linie auf sogenannte Partikel an. Darunter versteht man einzelne Animationselemente, die in etwa mit Polygonen in altmodischen Videospielen vergleichbar sind. Wasserpartikel werden per Computer generiert und so programmiert, dass sie sich individuell bewegen – genauso, wie das echte Meer aus unendlich vielen Wasser-„Einheiten“ besteht, die sich alle im Einklang miteinander bewegen.

„Bei einigen Effekten haben wir wirklich versucht, uns selbst zu übertreffen“, betont Driskill. „Wir wussten, dass wir die Möglichkeiten von Einzelrechnern ausreizten. 50 bis 100 Millionen Partikel waren kein Problem, aber besonders um sich hoch auftürmende Wellen auf eindrucksvolle Weise darzustellen, benötigten wir Hunderte Millionen oder sogar Milliarden von Partikeln. In einem ersten Schritt befassten wir uns deshalb intensiv mit verteilten Systemen.“

Das Programm war auf mehrere Rechner verteilt, die bei der Verarbeitung wie ein einziger zentraler Computer zusammenarbeiteten.

Neben der Lösung des Rechenleistungsproblems gelang es dem Team außerdem, durch Fortschritte auf dem von Disney als „Foundation Effects“ (deutsch etwa „Grundlagen-Effekte) bezeichneten Gebiet die Produktionszeit erheblich zu verkürzen. Foundation Effects sind im Prinzip Platzhalter, die Layout-Künstler verwenden, um Regisseuren und Effektanimatoren zu zeigen, an welcher Stelle einzelne Elemente im fertigen Film erscheinen sollen, damit das Animationsteam mit deren Gestaltung beginnen kann.

Das Special-Effects-Team stellte eine umfassende Sammlung solcher Effektelemente zusammen – viele davon in hochauflösender Qualität und so detailliert, dass sie eigentlich bereit für die Leinwand wären –, darunter Wasserspritzer, Wasserfälle, Lavaströme und Vulkanausbrüche (für das Lavamonster Te Ká), die Layout-Animatoren beim Entwerfen fertiger Szenen verwenden konnten.

„Bei diesem Film sind wir erstmals in Sachen Foundation Effects einen Schritt weitergegangen“, so Driskill. „Wir haben ein Archiv simpler Effekte angelegt … die tatsächlich gut genug sind, um in fertigen Filmen verwendet zu werden, ohne dass die Special-Effects-Abteilung die ganze Arbeit erledigen muss.“

Angesichts dieser beeindruckenden Fortschritte bei der Animation von Wasser darf man gespannt sein, welcher Herausforderung sich das Disney-Team als Nächstes stellen wird. Nur so viel steht fest: Die Zukunft hält Spannendes für Disney-Fans bereit.

Sie wollen mehr über die spannenden technischen Entwicklungen in der Unterhaltungsindustrie lesen? Maurice Patel ist bei Autodesk als leitender Geschäftsstratege für die Branchen Medien und Unterhaltung zuständig und beschreibt in diesem Artikel den Einfluss von Cloud Computing auf die Branche. Lesen Sie außerdem hier mehr darüber, wie die Digitale Kollaboration Filmemachern erhebliche Effizienzgewinne und Kreativschübe beim virtuellen Weltenbau ermöglicht.

Dieser Artikel wurde aktualisiert. Er wurde ursprünglich im November 2016 veröffentlicht.