Simulation Wie KI-Technologie Feuerwesen im aktuellen Pixar-Kinofilm belebt

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Der aktuelle Animationsfilm „Elemental“ aus den Walt Disney Studios und dem Pixar Animation Studio handelt von der feurigen Ember, die in Element City lebt – einem Ort, wo Feuer-, Wasser-, Erd- und Luftwesen leben. In dem Film steckt nicht nur Hollywood drin, sondern auch ETH-Technologie.

Die Hauptfigur Ember im Kinofilm Elemental ist ein feuriges Elementarwesen, dessen Kopf aus Flammen besteht, die sich ständig bewegen. Diese Feuerflammen und Hitzeströmungen realistisch nachzuzeichnen, stellte die Animationsfilmer vor eine große Herausforderung – mit ETH-Technologie kamen sie schließlich zu einer Lösung, welche die Flammenstruktur in Embers Gesicht derart ausgeprägt erscheinen lässt, wie das mit den bisherigen Simulationstechnologien nicht möglich war.

Eine KI-​basierte 3D-​Simulationstechnologie, die von ETH-​Professorin Barbara Solenthaler und ihrem Team entwickelt wurde, erweckt die neuesten Figuren der Walt Disney Studios zum Leben. (Video: ETH Zürich / Simulation and Animation Group)

„Unsere Technologie gibt den Flammen einen einzigartigen Stil, und ist somit ein Werkzeug für Künstler, um eine Story visuell zu unterstützen“, sagt von Barbara Solenthaler, ETH-​Professorin für Computergraphik und Leiterin der Simulations- and Animations-​Gruppe. Unter ihrer Leitung wurde die neue Technologie 2019/2020 im Computer Graphics Lab der ETH Zürich entwickelt.

KI-basierte Simulationstechnologie

Die neue 3D-​Simulationstechnologie verwendet künstliche Intelligenz und ermöglicht die künstlerische Kontrolle über das Aussehen und die Strukturen von Rauch, Feuer oder Flüssigkeiten. Mithilfe dieser KI lassen sich zum Beispiel Rauchwolken gezielt für visuelles Storytelling einsetzen – sie kann nämlich Flammen, Rauchwolken oder Flüssigkeiten künstlerisch so verändern, dass sie die Geschichte unterstützen.

Die Technologie steuert dabei nicht die äußere Form, sondern die lokalen Strukturen im Rauch. Sie kann zum Beispiel ein Spiralmuster auf die Rauchwolke rechnen.

Die KI-​basierte 3D-​Simulationstechnologie stieß schon kurz nachdem die ETH-​Forschenden sie publiziert hatten bei den Walt Disney Studios auf großes Interesse. „Die Technologie entstand an der ETH und der Code dazu ist open source verfügbar“, sagt Barbara Solenthaler, „wir haben danach mithilfe von Disney Research Studios in Zürich die Technologie in die Pipelines der Disney Animation Studios und des Pixar Animation Studio transferiert.“ Zudem wurde die Technologie gemeinsam weiterentwickelt.

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Was Studierende der ETH Zürich aktuell entwickeln

Flammenartige Bewegungen möglich machen

Konkret geht es in Elemental darum, dass die Hauptfigur Ember ein Feuerwesen ist, dessen Gesicht ständig in flammenartiger Bewegung ist. Die neue ETH-Technologie ermöglichte es nun, dass eine zunächst künstlerisch erstellte Flammenstruktur auf Embers Erscheinung zu übertragen, und zwar so dass das Feuer und die Flammen auf Embers Körper äußerst naturgetreu aussehen. Die ETH-Technologie trug ihren Teil dazu bei, Ember und die anderen Feuerwesen, die Element City bevölkern, regelrecht zum Leben zu erwecken.

In die finale Ausarbeitung dieser Effekte waren die ETH-Forschenden nicht mehr involviert, diese wurden von Disney Research Studios und Pixar Animation Studio selbst vollendet. „Wenn ich sehe, wie faszinierend die Effekte in Elemental und speziell bei Ember herausgekommen sind, dann bin ich begeistert, dass unsere Forschung dafür der Ausgangspunkt ist“, sagt Solenthaler.  

Den Originalbeitrag der ETH Zürich finden Sie hier.

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