Ziva Dynamics

Ziva Dynamics — это канадская компания, занимавшаяся разработкой программного обеспечения для создания реалистичной физической симуляции мягких тканей, мышц и кожи персонажей в компьютерной графике, анимации и визуальных эффектах. Основанная в 2015 году, компания была приобретена корпорацией Unity Technologies в 2022 году и прекратила самостоятельное существование, а её технологии были интегрированы в экосистему Unity.

История

Компания Ziva Dynamics была основана в 2015 году в Ванкувере (Канада) группой специалистов в области компьютерной графики и физического моделирования. Основателями выступили Джеймс Джейкобс (James Jacobs), ранее работавший над симуляцией тканей в студии Weta Digital, и Крис Твигг (Chris Twigg), а также ряд других инженеров. Основной целью компании было создание инструментов, которые позволяли бы аниматорам и художникам по визуальным эффектам (VFX) быстро и реалистично симулировать поведение биологических тканей — мышц, жира, кожи — без необходимости написания сложного кода или длительных ручных настроек.

Первоначально технология Ziva Dynamics была разработана как плагин для коммерческих пакетов 3D-моделирования и анимации, таких как Autodesk Maya. В 2016 году компания выпустила первый коммерческий продукт — Ziva VFX, который быстро получил признание в индустрии визуальных эффектов за высокую точность симуляции и производительность.

В 2019 году Ziva Dynamics привлекла инвестиции от ряда венчурных фондов, включая Toyota AI Ventures, что позволило расширить команду и ускорить разработку. В 2021 году компания представила Ziva Real-Time — решение для симуляции мягких тканей в реальном времени, предназначенное для игровой индустрии и интерактивных приложений.

В январе 2022 года корпорация Unity Technologies объявила о приобретении Ziva Dynamics. Сумма сделки не разглашалась. После приобретения технологии Ziva были интегрированы в платформу Unity, а бренд Ziva Dynamics был постепенно выведен из употребления. Разработка и поддержка оригинальных продуктов (Ziva VFX, Ziva Real-Time) были прекращены, а их функционал стал частью инструментов Unity для создания реалистичных персонажей и анимации.

Технология и принцип работы

Основой технологии Ziva Dynamics является метод конечных элементов (FEM) — численный метод решения дифференциальных уравнений, используемый для моделирования деформации упругих тел. В отличие от традиционных методов скелетной анимации или простых деформаций на основе сплайнов, FEM позволяет точно рассчитывать, как мягкие ткани (мышцы, кожа, жир) реагируют на внешние воздействия, гравитацию, инерцию и внутренние силы (например, сокращение мышц).

Ключевые компоненты

1. Симуляция мышц: Ziva Dynamics позволяла создавать трёхмерные модели мышц, которые могли сокращаться, растягиваться и взаимодействовать друг с другом. Мышцы моделировались как активные элементы, способные генерировать силу, что позволяло добиться естественного движения кожи и подкожных тканей.
2. Симуляция тканей: Кожа и жировая прослойка моделировались как пассивные упругие материалы с заданными физическими параметрами (жёсткость, вязкость, плотность). Это позволяло реалистично симулировать дрожание, складки, растяжение и сжатие кожи при движении.
3. Двухстороннее взаимодействие: Технология поддерживала взаимодействие между различными слоями (мышцы, кожа, кости) и с внешними объектами (одежда, предметы, вода). Например, кожа могла прилипать к мышцам, а мышцы — к костям, но при этом сохранять возможность скольжения.
4. Автоматизация: Ziva Dynamics предлагала инструменты для автоматического создания физических моделей на основе статической геометрии. Художнику нужно было задать лишь базовые параметры (например, толщину кожи, жёсткость мышц), после чего система сама генерировала сетку конечных элементов и настраивала физические связи.

Применение

Визуальные эффекты (VFX)

Технология Ziva Dynamics широко использовалась в киноиндустрии для создания реалистичных персонажей и существ. Наиболее известные примеры:

• «Титан» (2018): симуляция мышц и кожи главного героя, превращающегося в машину.
• «Хищник» (2018): реалистичная анимация мышц и кожи Хищника.
• «Человек-паук: Вдали от дома» (2019): симуляция тканей костюма Мистерио.
• «Король Лев» (2019): фотореалистичная анимация мышц и кожи животных.
• «Годзилла против Конга» (2021): симуляция мышц и кожи гигантских существ.

Игры и интерактивные приложения

С выходом Ziva Real-Time в 2021 году технология стала доступна для игровой индустрии. Она позволяла создавать реалистичных персонажей, которые могли реагировать на физические воздействия (удары, падения, взаимодействие с оружием) в реальном времени. Однако, в связи с приобретением Unity, оригинальный продукт был заменён на встроенные инструменты Unity.

Анимация и виртуальная реальность

Ziva Dynamics также применялась для создания высококачественных анимационных персонажей в короткометражных фильмах, рекламных роликах и проектах виртуальной реальности (VR), где требовалась высокая степень реализма.

Критика и ограничения

Несмотря на высокую точность и реалистичность, технология Ziva Dynamics имела ряд недостатков:

• Высокие требования к производительности: Симуляция на основе FEM требует значительных вычислительных ресурсов, особенно для сложных моделей с большим количеством элементов. В реальном времени это ограничивало применение на мобильных устройствах и консолях предыдущего поколения.
• Сложность настройки: Хотя компания стремилась к автоматизации, создание физически корректной модели требовало от художника понимания основ физики и механики, что не всегда было доступно.
• Зависимость от платформы: После приобретения Unity, оригинальные продукты Ziva Dynamics стали недоступны для пользователей, не использующих экосистему Unity, что вызвало критику со стороны части сообщества VFX-художников, работающих в других пакетах (например, Blender, Houdini).

Наследие

После интеграции в Unity, технологии Ziva Dynamics легли в основу нескольких продуктов компании, включая Unity Muse и Unity Sentis (инструменты для машинного обучения и анимации). Однако, точная степень использования оригинальных алгоритмов FEM в современных решениях Unity не раскрывается. Ziva Dynamics считается одной из ключевых компаний, популяризировавших физически корректную симуляцию мягких тканей в индустрии компьютерной графики, и её разработки повлияли на развитие как VFX, так и игровой анимации.

Источники

• Официальный сайт Ziva Dynamics (архивная копия, 2021 год)
• Пресс-релиз Unity Technologies о приобретении Ziva Dynamics (январь 2022)
• Статья «Ziva Dynamics: Realistic Muscle and Tissue Simulation» на сайте 80.lv (2019)
• Материалы конференции SIGGRAPH (2016–2021)
• Статья «How Ziva Dynamics is changing VFX and Games» на сайте TechCrunch (2021)