Teknologi film Avatar 2 menjadi salah satu pencapaian terbesar dalam produksi sinema modern. Film berjudul resmi Avatar: The Way of Water tersebut menggabungkan perekaman gerak bawah air, kamera digital Sony Venice, produksi virtual, simulasi fluida, animasi wajah, 3D stereoskopis, serta format tayangan 48 bingkai per detik.
James Cameron tidak sekadar menempatkan karakter digital di lingkungan laut. Ia menginginkan aktor benar benar bergerak di dalam air agar tubuh, rambut, pakaian, serta ekspresi mereka menunjukkan perilaku yang alami. Keinginan tersebut memaksa tim produksi mengembangkan sistem baru karena teknologi perekaman gerak yang digunakan pada film pertama belum mampu bekerja secara akurat di bawah permukaan air.
Wētā FX kemudian mengolah ribuan pengambilan gambar dengan sistem komputasi berkapasitas besar. Dari 3.289 gambar akhir dalam film, studio tersebut menangani sekitar 3.240 gambar efek visual. Sebanyak 2.225 di antaranya melibatkan air dalam berbagai bentuk.
Avatar 2 Tidak Dibuat Hanya dengan CGI
Banyak penonton menganggap hampir seluruh Avatar: The Way of Water dibuat langsung melalui komputer. Kenyataannya, proses produksinya dimulai dari penampilan fisik aktor di lokasi perekaman.
Sam Worthington, Zoe Saldaña, Sigourney Weaver, Stephen Lang, Kate Winslet, Cliff Curtis, dan para pemeran muda mengenakan pakaian khusus dengan penanda gerak. Kamera serta sensor merekam posisi tubuh, arah kepala, gerakan mata, dan perubahan ekspresi.
Data tersebut tidak langsung berubah menjadi gambar akhir. Animator menggunakannya sebagai dasar untuk membangun penampilan karakter Na’vi. Bentuk tubuh, warna kulit, proporsi wajah, ekor, telinga, rambut, dan pakaian kemudian ditambahkan melalui sistem digital.
Pendekatan ini membuat karakter tidak bergerak seperti animasi yang dibuat tanpa acuan. Setiap langkah, tatapan, gerakan tangan, dan perubahan emosi tetap berasal dari penampilan aktor.
“Kekuatan teknologi Avatar 2 bukan terletak pada kemampuannya menggantikan aktor, tetapi pada caranya menjaga penampilan manusia di dalam tubuh digital.”
Perekaman Gerak Bawah Air Menjadi Tantangan Terbesar
Teknologi performance capture sebenarnya telah digunakan dalam film pertama. Namun, membawa sistem tersebut ke bawah air menimbulkan persoalan baru.
Kamera perekaman gerak biasanya melacak titik reflektif pada pakaian aktor menggunakan cahaya inframerah. Di bawah air, inframerah tidak bekerja dengan baik karena diserap oleh air. Gelembung udara juga dapat memantulkan cahaya dan terbaca sebagai penanda tubuh.
Apabila aktor menggunakan tabung selam, aliran gelembung dari peralatan pernapasan akan menghasilkan ribuan titik bergerak. Sistem komputer dapat keliru menganggap gelembung tersebut sebagai bagian tubuh.
Tim produksi kemudian membangun sistem perekaman terpisah untuk wilayah di atas dan di bawah permukaan. Cahaya ultraviolet digunakan pada bagian bawah air, sedangkan sistem inframerah tetap digunakan di atas permukaan.
Kedua sistem harus bekerja bersama ketika aktor berenang, menyelam, lalu muncul ke permukaan. Perpindahan data tidak boleh menghasilkan tubuh yang meloncat atau kehilangan posisi.
Bola Putih Mengendalikan Pantulan Permukaan Air
Permukaan air menciptakan pantulan yang dapat mengganggu kamera sensor. Untuk mengatasinya, tim produksi menutup sebagian permukaan tangki menggunakan ratusan ribu bola polimer kecil berwarna putih.
Bola tersebut membentuk lapisan yang mengurangi pantulan cahaya dari atas. Sensor bawah air dapat melihat penanda aktor dengan lebih jelas tanpa menerima terlalu banyak gangguan dari permukaan.
Lapisan bola tetap memungkinkan aktor muncul untuk bernapas. Permukaan juga dapat bergerak mengikuti gelombang yang tercipta selama pengambilan gambar.
Bola polimer tidak terlihat dalam hasil akhir karena lingkungan tangki akan digantikan atau dilengkapi dengan air digital, tanaman, makhluk laut, cahaya, dan bentang Pandora.
Cara ini memperlihatkan bahwa solusi teknologi film tidak selalu berbentuk perangkat elektronik rumit. Benda sederhana dapat menjadi bagian penting apabila dirancang untuk mengatasi persoalan optik tertentu.
Aktor Berlatih Menyelam Tanpa Tabung
Karena tabung selam menghasilkan gelembung, para aktor harus belajar freediving atau menyelam dengan menahan napas. Latihan dilakukan bersama instruktur profesional dengan pengawasan keselamatan ketat.
Aktor berlatih mengatur napas, menenangkan tubuh, bergerak secara efisien, serta mempertahankan ekspresi ketika berada di dalam air. Mereka tidak hanya diminta mencapai waktu tahan napas panjang. Pemeran tetap harus berakting, bergerak, dan berinteraksi.
Kate Winslet mencatat kemampuan menahan napas lebih dari tujuh menit dalam latihan statis. Sigourney Weaver, Zoe Saldaña, Sam Worthington, serta pemeran lainnya juga mengembangkan kemampuan yang jauh di atas rata rata.
Kru yang berada di dalam tangki turut menahan napas. Operator kamera dan petugas pencahayaan tidak dapat mengeluarkan gelembung ketika sistem sedang merekam.
Tim keselamatan bersiap di luar bidang kamera. Mereka mengawasi kondisi setiap pemeran dan dapat masuk apabila terjadi gangguan. Pengambilan gambar direncanakan agar aktor memiliki waktu pemulihan yang cukup.
Kamera Wajah Merekam Ekspresi Secara Dekat
Setiap aktor mengenakan perangkat kepala dengan kamera kecil yang diarahkan ke wajah. Kamera tersebut merekam perubahan otot, bibir, pipi, alis, mata, dan rahang selama adegan.
Perekaman jarak dekat penting karena sensor tubuh hanya mengetahui posisi kepala, bukan seluruh perubahan ekspresi. Tanpa kamera wajah, karakter digital dapat bergerak dengan benar tetapi kehilangan emosi.
Perangkat harus tetap stabil ketika aktor berenang, berputar, atau melakukan adegan perkelahian. Rekaman wajah kemudian diselaraskan dengan data gerak tubuh serta suara.
Wētā FX mengembangkan sistem animasi wajah baru yang disebut berbasis regangan. Sistem ini memisahkan gerakan otot dalam dari permukaan kulit sehingga ekspresi dapat dibangun secara lebih terperinci.
Pendekatan tersebut membantu animator mempertahankan ciri khas pemeran. Kiri tetap memiliki gerak dan ekspresi yang berasal dari Sigourney Weaver, meskipun tokohnya merupakan remaja Na’vi dengan struktur wajah berbeda.
Sistem Animatomy Membentuk Wajah Digital
Wētā FX mengembangkan Animatomy sebagai sistem wajah yang terinspirasi anatomi. Tujuannya bukan sekadar menyalin bentuk permukaan, tetapi memahami perubahan yang terjadi ketika otot bergerak.
Wajah manusia mempunyai hubungan rumit antara tulang, otot, lemak, dan kulit. Senyum tidak hanya menaikkan sudut bibir. Pipi berubah, bagian sekitar mata menyempit, dan permukaan kulit mengalami regangan.
Sistem lama sering mengandalkan kumpulan bentuk wajah yang telah disiapkan. Animatomy memberikan kendali lebih dalam terhadap susunan gerak sehingga ekspresi dapat dipindahkan ke karakter dengan bentuk kepala berbeda.
Animator tetap memegang peranan penting. Sistem komputer menyediakan hasil awal berdasarkan penampilan aktor, kemudian seniman memperbaiki tatapan, tekanan bibir, kedipan, dan detail lain.
Teknologi tersebut membantu tokoh digital menunjukkan emosi kecil. Perubahan ekspresi yang sangat tipis menjadi penting karena banyak adegan menggunakan pengambilan gambar dekat.
Bodyopt Mengatur Otot dan Permukaan Tubuh
Wajah bukan satu satunya bagian yang menerima teknologi baru. Wētā FX juga mengembangkan Bodyopt untuk membentuk perubahan kulit serta otot pada karakter.
Sistem ini mempelajari ribuan posisi tubuh. Perubahan panjang serat otot digunakan untuk memperkirakan cara kulit bergerak ketika karakter mengangkat tangan, berenang, berlari, atau menekuk tubuh.
Bodyopt dipakai pada 12 karakter utama dan sejumlah karakter tambahan. Teknologi tersebut membantu studio menghasilkan gerakan tubuh dalam jumlah besar tanpa menjalankan simulasi anatomi penuh dari awal pada setiap gambar.
Pernapasan, tekanan otot, dan gerakan sekunder dapat ditambahkan melalui pengaturan khusus. Tubuh Na’vi tidak terlihat seperti permukaan karet yang hanya mengikuti rangka.
Bentuk Metkayina juga berbeda dari kelompok Na’vi penghuni hutan. Mereka memiliki lengan, ekor, dan dada yang disesuaikan dengan kehidupan laut. Sistem deformasi perlu mempertahankan perbedaan anatomi tersebut pada seluruh gerakan.
Air Digital Dibangun sebagai Sistem yang Saling Terhubung
Air dikenal sebagai salah satu unsur tersulit dalam efek visual. Gerakannya dipengaruhi gravitasi, tekanan, kecepatan, udara, benda, permukaan, serta kondisi lingkungan.
Avatar 2 membutuhkan air dalam banyak skala. Ada lautan luas, gelombang, percikan, busa, gelembung, tetesan pada kulit, lapisan tipis pada pakaian, arus bawah laut, hingga ledakan besar.
Wētā FX mengembangkan perangkat bernama Pahi sebagai jalur kerja terpadu untuk simulasi air. Sistem ini memungkinkan berbagai bentuk fluida berhubungan satu sama lain.
Ketika karakter muncul dari laut, komputer harus menghitung air yang mengalir dari rambut, menempel pada kulit, jatuh dari pakaian, dan berubah menjadi tetesan. Setiap bagian juga perlu bereaksi terhadap angin serta gerakan tubuh.
Simulasi tidak dapat dibuat terpisah secara sembarangan. Air, udara, rambut, kain, kulit, busa, dan benda harus saling memengaruhi agar hasilnya dipercaya mata.
Loki Menangani Simulasi Banyak Unsur
Kerangka simulasi Loki dikembangkan untuk menangani berbagai gejala fisika dalam satu lingkungan. Sistem ini digunakan pada air, api, asap, ledakan, kain, rambut, serta interaksi antarbenda.
Pada adegan makhluk laut bergerak cepat, tubuhnya mendorong air dan menciptakan arus. Arus tersebut memengaruhi gelembung, pasir, tanaman, serta pakaian karakter.
Jika setiap unsur dihitung menggunakan sistem terpisah, hasilnya berisiko tidak selaras. Loki membantu menghubungkan seluruh simulasi sehingga perubahan pada satu unsur dapat memengaruhi unsur lainnya.
Sistem tersebut juga memberikan kendali kepada seniman. Simulasi yang sepenuhnya mengikuti fisika belum tentu menghasilkan komposisi terbaik untuk film. Arah percikan, tinggi gelombang, atau bentuk ledakan kadang perlu disesuaikan agar adegan mudah dipahami.
Tim efek visual menyeimbangkan perhitungan fisika dengan kebutuhan visual. Hasil akhirnya harus terlihat alami tanpa kehilangan fokus utama pada karakter.
Air, Rambut, dan Pakaian Dihitung Bersamaan
Karakter dalam Avatar 2 memiliki rambut panjang, perhiasan, tali, kain, serta perlengkapan yang bergerak bebas. Ketika berada di bawah air, seluruh benda tersebut memperoleh gaya apung dan hambatan.
Rambut tidak boleh bergerak seperti berada di udara. Setiap helai harus melayang mengikuti arus, bertabrakan dengan tubuh, lalu berubah ketika karakter mempercepat gerakan.
Pakaian juga menyerap gerakan air. Kain tipis dapat berkibar, menempel pada tubuh, atau terangkat oleh arus. Tali dan kalung harus bereaksi tanpa menembus kulit digital.
Ketika karakter keluar dari air, perilakunya kembali berubah. Rambut menjadi lebih berat, menempel pada kulit, dan meneteskan air. Kain basah juga jatuh dengan cara berbeda dibandingkan kain kering.
Simulasi terhubung memungkinkan perpindahan tersebut terlihat lebih halus. Penonton tidak hanya melihat air yang indah, tetapi juga merasakan berat serta tahanan lingkungan laut.
Kamera Sony Venice Merekam Bagian Live Action
Russell Carpenter bertugas sebagai sinematografer Avatar: The Way of Water. Ia menggunakan sistem Sony Venice untuk bagian yang direkam secara langsung.
Sony Venice memiliki sensor digital berformat penuh dengan kemampuan merekam gambar beresolusi tinggi serta rentang cahaya luas. Kamera ini mampu mempertahankan detail pada area terang dan gelap, sesuatu yang penting ketika gambar nyata digabungkan dengan lingkungan digital.
Produksi menggunakan perangkat Rialto yang memungkinkan bagian sensor kamera dipisahkan dari badan utama. Sensor serta lensa dapat ditempatkan pada alat yang lebih kecil, sementara perangkat pemrosesan dibawa oleh anggota kru melalui kabel.
Susunan tersebut mengurangi berat kamera pada Steadicam dan alat bergerak. Operator dapat mengikuti aktor dengan lebih lincah tanpa membawa seluruh badan kamera.
Rialto juga berguna ketika kamera ditempatkan di ruang sempit atau dekat permukaan air. Fleksibilitas ukuran memberikan kebebasan dalam menentukan sudut pengambilan gambar.
Dua Kamera Menciptakan Gambar 3D Asli
Bagian live action direkam menggunakan pengembangan sistem Cameron Pace dengan dua kamera Sony Venice. Setiap kamera mewakili pandangan mata kiri dan kanan.
Jarak serta sudut antara dua kamera dapat diatur sesuai objek. Pengaturan tersebut menentukan kedalaman yang dirasakan penonton ketika mengenakan kacamata 3D.
Teknologi ini berbeda dari film yang direkam menggunakan satu kamera kemudian diubah menjadi 3D pada tahap akhir. Perekaman stereoskopis asli menyediakan informasi kedalaman sejak pengambilan gambar.
Namun, penggunaan dua kamera menambah kerumitan. Fokus, warna, pergerakan, dan posisi kedua gambar harus cocok. Selisih kecil dapat menimbulkan ketidaknyamanan bagi penonton.
Sistem dirancang secara modular agar dapat dipasang pada tripod, alat genggam, Steadicam, derek kamera, serta perlengkapan bawah air. Setiap susunan tetap harus menjaga hubungan optik kedua lensa.
Produksi Virtual Memungkinkan Cameron Melihat Pandora
Ketika aktor tampil dengan pakaian perekaman gerak, lokasi di sekitar mereka hanya berupa panggung, tangki, serta benda sederhana. James Cameron membutuhkan cara untuk melihat hasilnya sebagai dunia Pandora.
Produksi virtual memungkinkan data aktor diterapkan pada karakter digital secara langsung. Sutradara menggunakan kamera virtual untuk melihat versi kasar lingkungan, makhluk, dan pemain.
Cameron dapat menggerakkan kamera virtual seperti kamera biasa. Ia dapat mendekat, menjauh, mengubah lensa, serta mencari sudut setelah penampilan aktor direkam.
Cara tersebut memisahkan perekaman penampilan dari penentuan kamera akhir. Aktor cukup memainkan adegan, kemudian sutradara dapat menjelajahi ruang digital untuk menyusun gambar.
Benda sederhana pada panggung digunakan sebagai acuan. Balok dapat mewakili batu, platform dapat menjadi punggung makhluk, dan tiang dapat menunjukkan posisi pohon atau bangunan.
Depth Compositing Menggabungkan Aktor dan CGI secara Langsung
Avatar 2 menggunakan sistem depth compositing yang memanfaatkan pembelajaran mesin. Teknologi ini membantu menggabungkan aktor nyata dan objek digital dengan urutan kedalaman yang tepat.
Dalam komposisi biasa, komputer harus mengetahui apakah karakter berada di depan atau belakang objek. Rambut, tangan, serta benda bergerak membuat pemisahan tersebut menjadi rumit.
Sistem depth compositing memperkirakan jarak setiap bagian gambar dari kamera. James Cameron dapat melihat gabungan live action dan CGI secara langsung dengan penutupan objek yang lebih akurat.
Jika karakter digital berjalan di depan aktor nyata, sistem menempatkannya pada lapisan yang benar. Air digital juga dapat terlihat menutupi bagian tubuh sesuai kedalamannya.
Tampilan langsung tersebut belum menjadi gambar akhir, tetapi membantu sutradara menilai komposisi, posisi mata, pencahayaan, dan pergerakan kamera saat syuting.
Cable Cam Menjaga Arah Tatapan Aktor
Aktor manusia sering harus berinteraksi dengan tokoh digital yang tidak hadir secara fisik. Persoalan muncul ketika tinggi dan posisi karakter digital berbeda dari pemeran pengganti.
Wētā FX dan Lightstorm mengembangkan sistem cable cam untuk memberikan acuan pandangan yang bergerak. Monitor kecil dapat ditempatkan pada posisi wajah karakter digital dalam ruang tiga dimensi.
Monitor menampilkan rekaman ekspresi karakter sehingga aktor live action mengetahui lokasi mata serta perubahan emosinya. Sistem bergerak mengikuti posisi tokoh digital.
Hasilnya, tatapan antarpemain menjadi lebih tepat. Kesalahan arah mata sangat mudah terlihat, terutama dalam gambar dekat dan format 3D.
Teknologi tersebut juga membantu pencahayaan serta pergerakan kamera karena kru mempunyai acuan fisik terhadap posisi karakter yang baru akan dimasukkan pada tahap efek visual.
Format 48 Bingkai Membuat Gerakan Lebih Halus
Film bioskop umumnya ditayangkan pada 24 bingkai per detik. Avatar 2 menggunakan high frame rate hingga 48 bingkai per detik pada sejumlah bagian.
Jumlah gambar yang dua kali lebih banyak membuat gerakan cepat terlihat lebih halus. Teknologi ini sangat berguna pada adegan bawah air, penerbangan, pertempuran, serta pergerakan kamera yang lebar.
Pada 3D, gerakan yang tersendat dapat menyebabkan mata bekerja lebih berat. Format 48 bingkai membantu menjaga detail ketika objek bergerak melintasi layar.
Tidak seluruh adegan dibuat terasa seperti 48 bingkai. Beberapa bagian menggunakan pengulangan bingkai sehingga penampilannya menyerupai 24 bingkai, sementara adegan tertentu menampilkan gerakan penuh pada 48 bingkai.
Perpindahan tersebut dipilih berdasarkan kebutuhan adegan. Percakapan tenang dapat mempertahankan kesan sinematik yang dikenal penonton, sedangkan aksi memperoleh kejernihan tambahan.
Data Produksi Mencapai 18,5 Petabita
Skala teknologi Avatar 2 terlihat dari jumlah data yang disimpan. Wētā FX menangani sekitar 18,5 petabita data, lebih dari 18 kali kebutuhan film Avatar pertama.
Data tersebut mencakup model karakter, tekstur, rekaman penampilan, simulasi air, pencahayaan, lingkungan, rambut, kain, serta berbagai versi gambar.
Satu pengambilan gambar dapat mempunyai banyak lapisan. Setiap lapisan diperbarui berulang kali melalui proses simulasi, animasi, pencahayaan, dan pemeriksaan.
Gambar yang telah dirancang perlu dirender, yaitu dihitung komputer menjadi tampilan akhir. Proses ini dapat memerlukan waktu sangat panjang karena setiap tetesan, rambut, pantulan, serta bayangan harus dihitung.
Pengambilan gambar terberat membutuhkan sekitar 13,6 juta jam kerja utas komputer. Lima gambar paling berat secara keseluruhan mencapai lebih dari 51 juta jam utas.
Pencahayaan Digital Menyatukan Seluruh Unsur
Air yang meyakinkan tidak cukup hanya bergerak dengan benar. Cahaya harus menembus permukaan, dibiaskan, dipantulkan, dan diserap sesuai kedalaman.
Warna merah berkurang lebih cepat ketika cahaya masuk ke dalam air, sedangkan warna biru dapat menempuh jarak lebih jauh. Partikel juga menyebarkan cahaya dan menciptakan berkas yang terlihat.
Kulit Na’vi harus menerima pantulan warna dari air, tumbuhan, langit, dan benda sekitar. Bagian yang basah memantulkan cahaya berbeda dibandingkan permukaan kering.
Path tracing digunakan untuk menghitung perjalanan cahaya melalui lingkungan digital. Komputer menelusuri hubungan antara sumber cahaya, permukaan, air, kabut, dan kamera.
Pencahayaan bagian live action dirancang agar sesuai dengan dunia digital. Jika arah atau tingkat cahayanya salah, manusia dan karakter CGI akan terlihat berada di dua tempat berbeda.
Teknologi Hanya Menjadi Dasar bagi Seniman
Meski menggunakan simulasi dan pembelajaran mesin, hasil Avatar 2 tetap bergantung pada ribuan seniman. Komputer tidak menentukan sendiri ekspresi, komposisi, warna, atau gerak yang paling sesuai.
Animator menilai penampilan aktor dan memperbaiki karakter digital. Seniman lingkungan membangun terumbu karang, desa Metkayina, tumbuhan, pasir, serta dasar laut. Tim pencahayaan mengatur suasana setiap adegan.
Simulasi air juga diarahkan oleh manusia. Percikan dapat dipindahkan, gelombang dapat diperbesar, dan busa dapat dikurangi agar perhatian penonton tetap berada pada tokoh.
Teknologi memperluas kemampuan tim, tetapi keputusan artistik tetap berada di tangan pembuat film. Hubungan tersebut membuat Pandora terasa memiliki aturan fisika sekaligus identitas visual yang khas.
Avatar: The Way of Water akhirnya meraih Academy Award untuk Efek Visual Terbaik. Penghargaan tersebut mencerminkan keberhasilan tim dalam menyatukan aktor, air nyata, kamera, animasi, dan komputasi menjadi gambar yang sulit dipisahkan oleh mata penonton.
