Phương pháp khoa học của Pixar

Những bộ phim của Pixar được coi như những kỳ quan do máy tính tạo ra. Chúng được biết đến với những hình ảnh tinh tế và đầy cảm xúc nhưng đồng thời cũng là những bộ phim khoa học. Được tạo ra với kỹ thuật phức tạp, chúng đầy ắp những nhân vật lãng mạn, luôn tìm ra lời giải trước những vấn đề khó khăn; có cảm giác mỗi bộ phim giống như một dự án công nghiệp Mỹ kết hợp giữa sự tháo vát, trí tưởng tượng và khoa học vật lý giống như nhân vật Carl Fredricksen dùng bóng bay làm khinh khí cầu để nâng ngôi nhà của mình lên, bay về phía nam trong phim Vút Bay (Up).

Nhân vật Carl Fredricksen dùng bóng bay để cứu ngôi nhà của mình không bị đập bỏ trong phim Vút bay năm 2009 (Up).

Gần đây, bảo tàng Khoa học Boston, Mỹ đã hợp tác với Xưởng phim Pixar tổ chức một buổi triển lãm tên là “Khoa học đằng sau Pixar”, nhằm giúp trẻ em nhận ra những ý tưởng đã “nạp năng lượng” cho “nhà máy vui nhộn “này. Buổi triển lãm trưng bày những mô hình tương tác, video, máy tính, màn hình hiển thị theo chủ đề về các nhân vật trong các bộ phim của Pixar, đi kèm là những lí giải về quy trình khoa học phức tạp đằng sau đó. 

Hoạt hình từng là một công nghệ tiên phong

Tôi đã đến thăm triển lãm vào ngày khai mạc. Bữa tiệc tối hôm ấy có sự góp mặt của chủ tịch bảo tàng, Ioannis Miaoulis; Ed Catmull, người đồng sáng lập và cũng là chủ tịch Pixar, nam diễn viên John Ratzenberger lồng tiếng cho rất nhiều nhân vật của Pixar như lợn tiết kiệm Hamm (trong Toy Story), cho đàn cá mặt trăng (trong Đi tìm Nemo – Finding Nemo), người công nhân làm việc trong bộ não Fritz (Inside Out), và Cliff Claven (Cheers). Chiều hôm đó, Miaoulis nói với tôi rằng triển lãm Pixar là một phần trong nỗ lực giới thiệu kỹ thuật vào cuộc sống của trẻ nhỏ. Với một cái nhíu mày, ông nói thêm, chương trình khoa học dành cho trẻ em hiện tại của các trường ở Mỹ quá thiên về khoa học tự nhiên hàn lâm. Mia Miaoulis, bản thân là một kỹ sư, muốn thay đổi điều này. Cuộc triển lãm kỹ thuật đầu tiên mà ông mang đến bảo tàng là Chiến tranh giữa các vì sao (Star Wars): Nơi khoa học gặp gỡ trí tưởng tượng”, đồng sáng tạo với Lucasfilm, vào năm 2005. Đó là một bộ hiện tượng “bom tấn”, ông nói thêm, với ba triệu người xem và sau đó đã trở thành một phần trong chương trình khoa học tại các trường phổ thông. Sau thành công của buổi triển lãm, Martin Miaoulis quyết định tiếp tục mở các cuộc triển lãm tiếp theo về tư duy máy tính với Pixar. Bảo tàng đã dành vài năm để phát triển chương trình, thử nghiệm hiệu quả của nó đối với khoảng ba nghìn khách tham quan trong suốt quá trình đó. Theo Miaoulis, ở bảo tàng không bao giờ thiếu những người sẵn sàng trải nghiệm. 
Triển lãm lần này, “Khoa học đằng sau Pixar” cần phải giới thiệu và giải thích nhiều khái niệm lý thuyết. Nó mở đầu bằng một video giới thiệu cho bạn thấy chính xưởng phim Pixar. Giọng nói của Ray, thầy giáo cá đuối trong Đi tìm Nemo, chậm rãi: “Tôi muốn tất cả các nhãn cầu hướng lên phía trước. Và nhớ rằng, hãy bảo vệ hạch thần kinh của mình!” (Ý nói là hướng mắt nhìn lên phía trước và giữ đầu óc tỉnh táo- ND). Rồi sau đó chúng ta sẽ thấy một nhân viên Pixar với cặp kính thí nghiệm lướt chiếc xe scooter qua các phòng ban, gặp các nhà khoa học thân thiện giải thích về quá trình làm phim. 
Đầu tiên là tạo ra câu chuyện, sau đó là xây dựng mô hình, dựng khung xương (Rigging) và máy quay, làm nhân vật cử động (Animation), mô phỏng, ánh sáng và kết xuất đồ họa (Rendering). Mỗi bước trong quá trình kĩ thuật này đều được thể hiện trên một màn hình riêng. Ở cuối video, Catmull xuất hiện trên màn hình. “Máy tính không tạo ra các bộ phim – mà chính là con người.” Ông nói, “nó là nghệ thuật và nó là công nghệ. Nó khó và lộn xộn, nhưng đầy niềm vui” 
Là một thiên tài râu rậm đã bảy mươi tuổi, Catmull đã giúp phát triển nhiều công nghệ hoạt hình máy tính tiên phong của Pixar. Tôi cùng tham quan triển lãm với ông; và đó cũng là lần đầu tiên ông đến xem triển lãm. “Tôi đã thành lập công ty và làm ra nhiều kỹ thuật hoàn toàn mới,” Catmull cho biết. “Thời điểm đó ngành công nghệ này vẫn chưa xuất hiện, nên chúng tôi phải lôi kéo các nhà nghiên cứu tham gia. Rất nhiều tác phẩm nghệ thuật được những người có bằng tiến sĩ trong lĩnh vực toán học và khoa học ở Pixar tạo ra. Khi mới tốt nghiệp, mục tiêu của tôi là sản xuất bộ phim hoạt hình máy tính đầu tiên. Tôi nghĩ sẽ mất 10 năm, vì tôi hiểu còn nhiều việc phải làm. Nhưng cuối cùng chúng tôi mất đến 20 năm.” Catmull tốt nghiệp năm 1974; ông và các đồng nghiệp của mình đã làm việc cho Lucas film của Steve Jobs và sau đó là Disney, phát triển các công nghệ như RenderMan, một chương trình kết xuất đồ họa ba chiều. Toy Story chính là bộ phim hoạt hình máy tính đầu tiên, ra mắt vào năm 1995. 

Mô hình nhân vật chuột đầu bếp trong bộ phim cùng tên (Ratatouille) được làm bằng nhựa dẻo. Sau đó sẽ được quét 3D để đưa lên máy tính. 

Thời thơ ấu Catmull bị những bộ phim của Disney như Pinocchio, và Peter Pan mê hoặc.”Có một điều thú vị nhưng không ai nhận ra,” Ông nói. “Khi Walt Disney phát minh ra hoạt hình, ông đang sử dụng một trong những công nghệ mới nhất vào thời điểm đó: công nghệ làm phim. Thời điểm đó, họ đã nghĩ ra những cách mới để xử lý màu sắc và âm thanh, sử dụng công nghệ In khô (Xerography). Máy in Xerox vừa mới được phát minh. Do đó, Disney đã có riêng một căn phòng đặc biệt tự chế, cả căn phòng chính là một cỗ máy chụp xerography, và có một người ở bên trong, với những băng chuyền di chuyển đi vào và ra. Ngày nay mọi người không nghĩ rằng đó là “công nghệ” nữa. Họ chỉ nghĩ về tính nghệ thuật. Nhưng một phần của năng lượng ở Disney cũng như thành công của ông chính là từ việc ông đã dám áp dụng công nghệ mới. Khi ông qua đời, việc dựng phim hoạt hình đã biến thành một loại hình nghệ thuật thuần túy và từ đó trôi tuột xuống dốc. Khi Roy Disney, Jr., nắm quyền điều hành vào cuối những năm 80, Catmull cho biết, ông luôn khăng khăng đưa công nghệ vào để tạo làn gió mới cho Disney. Phần còn lại chúng ta đã biết: Pixar và Câu chuyện đồ chơi (Toy Story). “Và thế là sau đó chúng tôi bắt đầu áp dụng công nghệ hoạt hình 3-D, và tất nhiên mọi thứ bắt đầu khởi sắc.” 

Khoa học và sự tinh tế

Tại trạm Mô hình hóa (Modeling Station), với thiết kế nhân vật, phác thảo và tạo mô hình đất sét, Catmull cho biết: “Một trong những điều mà tôi đã nghĩ ra từ khi còn đi học chính là một cách để làm việc với những thứ mà không có bốn mặt. Ông giơ bàn tay mình lên làm ví dụ. “Tôi chuyển các đồ vật có bốn mặt về những hình học phẳng cơ bản thời trung học, một khi đã đưa chúng về những hình cơ bản, tôi chỉ cần tạo ra nguyên tắc để nối chúng lại. Thấy không, ở đây tôi đã tạo ra một bề mặt mới.” Tại trạm Tạo khung xương, chúng ta có thể bắt gặp Sully, gã khổng lồ xanh trong Tổng công ty Quái vật, được đặt dọc trên màn hình video với các cấu trúc như xương màu vàng được chiếu sáng bên trong, giống như đang nhìn màn hình X-ray. “Bạn có thấy những cấu trúc màu vàng trong đó không?” Catmull nói. “Đó được gọi là tạo khung xương, Trong những nhân vật này, có đến hàng ngàn thứ phải kiểm soát.” Xương, khớp, cơ. “Nếu bạn nghĩ đến khuôn mặt, có rất nhiều các cơ được đẩy xung quanh miệng, mắt, vv… Có rất nhiều, đến mức gần như không thể kiểm soát được toàn bộ chúng.” Hệ thống điều khiển bên trong giúp tự động hóa một số chuyển động, chúng có thể được lập trình để khiến sự di chuyển trông lô gic và hiệu quả hơn. Khi bạn di chuyển, khi gót chân chạm xuống, có một sóng xung kích được tạo ra và nâng cơ thể lên. Không có nhiều người để ý điều đó. Nhưng nếu không có sóng này, não bộ sẽ cho rằng có điều gì đó không ổn – người bạn không có trọng lượng. 
Hệ thống quay phim và chụp ảnh có chứa mô hình của một cái cây trong phim Thế giới côn trùng (A Bug’s Life). “Có những loại bề mặt toán học mới được sử dụng để tạo ra các sự vật” Ông nói. “Nhưng có những kỹ thuật để hiểu ánh sáng tương tác với chúng thế nào”. Đối với con người, hóa ra ánh sáng đi vào da và dội ngược lại, giống như tán xạ dưới bề mặt.” Khi bạn đi ra ngoài, ánh sáng đi qua cơ thể bạn, qua mũi bạn….Những tia sáng ánh lên bên trong mũi của bạn. Chắc bạn không bao giờ nghĩ đến điều đó. Ngoại trừ việc nếu điều đó không xảy ra khi bạn nhìn vào nó thì não bạn bảo rằng có điều gì đó không ổn. Bạn sẽ trông như thể làm từ một vật liệu rất đặc, như đất sét. 
Tại trạm Thiết kế chiếu sáng, Catmull dừng lại trước một mô hình phòng khách của Carl Fredricksen trong phim Up. “Hóa ra là bạn sẽ bị ảnh hưởng bởi màu sắc và những thứ tương tự như vậy.” Catmull nói. Nghệ sĩ tạo ra một kịch bản, lên kế hoạch cho màu sắc và tâm trạng cho mỗi bộ phim. Ông di chuyển nút đẩy trên bảng điều khiển để điều chỉnh đèn trong phòng khách Fredricksen. Và sau đó chúng ta có thể di chuyển mặt trời xung quanh. Ánh sáng Mặt trời và bóng tối trôi khắp phòng, như thể đang chuyển từ chiều đến tối. Trong một khoảnh khắc, căn phòng mẫu tạo cảm giác về một buổi chiều tuổi thơ tại một ngôi nhà ông bà của mình, ánh sáng di chuyển khắp sàn nhà, qua các giai đoạn của ngày. Điều đó tạo cảm giác như một không gian sống thực.

Các màn hình giới thiệu về quy trình sản xuất phim hoạt hình của Pixar: Từ làm mô hình (modeling) đến tạo bộ khung xương (rigging), làm nhân vật cử động (animation) đến kết xuất đồ họa (Rendering). 

Tôi gợi ý rằng triển lãm có thể giúp cải thiện, ngay cả trong giới khoa học, các kỹ năng liên quan đến quan sát. Catmull đồng ý. Ông nói: “Một điều tôi không biết là mọi người thực sự đánh giá cao, đó là người nghệ sĩ và người làm kĩ thuật làm việc thực sự khớp nhau. Về mặt văn hóa, họ gắn bó vì công việc cả hai đều dựa trên quan sát. Tôi nghĩ nên đề cập đến nghệ thuật nhiều hơn trong trường học. Khi họ cắt giảm kinh phí, họ sẽ cắt của các môn nghệ thuật và thiết kế. Nhưng thực sự việc nhận ra và phát triển các kỹ năng quan sát rất hữu ích trong khoa học. Rất nhiều người ở đây lớn lên được rèn luyện trong cả nghệ thuật và toán học, và đây là nơi họ kết hợp chúng lại với nhau. Quan sát khoa học rất hữu ích cho các nghệ sĩ. 
Catmull tiếp tục đi đến khu vực Làm nhân vật cử động (Hoạt hình), trong đó có Edna Mode, đang ở trong một tư thế đầy khoa trương, và các nhân vật khác từ Gia đình Siêu nhân. “Các nhà sản xuất phim hoạt hình là những con người có đôi mắt tinh tường”. Ông đã đề cập đến một cái nhìn sâu sắc khác về hoạt hình: nếu bạn quay đầu mà không di chuyển mắt trước, thì trông có vẻ như bạn đã chết. Ông giống như một nhà ảo thuật tiết lộ nhưng bí quyết nhà nghề, tất cả những thứ mà bạn nhìn thấy nhưng không để ý. 
Trạm Mô phỏng có một cảnh của Merida và Nữ hoàng Elinor, từ phim “Nàng công chúa tóc đỏ” (Brave), trên lưng ngựa, dưới là một dòng tít: “mô phỏng tóc và tóc giả”. Mái tóc tung bay và bồng bềnh trong gió, nhìn rất thực. “Mái tóc là một vấn đề lớn khủng khiếp.” Catmull nói. 
Kết xuất đồ họa, giai đoạn cuối cùng và trạm cuối cùng, nói về phim những mảnh ghép cảm xúc, và cho thấy các công đoạn, bao gồm cả câu chuyện, được kết nối như thế nào. Quá trình kết xuất, được thể hiện bằng một video về nhân vật Niềm Vui (Joy) tại khu điều khiển thần kinh trung ương, bắt đầu với một ảnh lưới, và lấp đầy từng pixel với các quả cầu và màu sắc rực rỡ xuất hiện ngày càng đầy đủ, có hiện số thể hiện quá trình sẽ mất bao lâu. Catmull giải thích rằng lý do mà các nhân vật trong Những mảnh ghép cảm xúc có màu sắc rực rỡ và có hình dạng kỳ lạ là để làm cho chúng bớt giống con người. Bạn không muốn cảm thấy có một người trong đầu bạn, anh ấy nói. Mặc dù vậy, nếu có một cỗ máy trong đầu bạn thì có vẻ sẽ không phải là vấn đề to lớn lắm.”□

Minh Châu dịch
https://www.newyorker.com/culture/sarah-larson/pixars-scientific-method?fbclid=IwAR0sVbbpjHN3PwTz4yg51jiGYW3SL-m_LyisqNMGYTxj_-alebCzjUef_