De oneindige fractal werelden van Julius Horsthuis

GIFs door Beckett Mufson. Afbeeldingen met dank aan de kunstenaar.

Julius Horsthuis is een enthousiaste verkenner van gefractaliseerde grotten en oneindige buitenaardse planeten. Op zijn computer dan. De Nederlandse filmmaker en animator is namelijk begonnen aan een serie computer-generated experimenten waarin we onze eigen Interstellar-achtige, multidimensionale realiteiten kunnen ontdekken. Zijn indrukwekkende serie van ‘fractal vistas’, te beginnen met zijn Geiger's Nightmare van een jaar geleden, leverden hem een schat aan kennis op over het maken van zogeheten fractal art – gedetailleerde computerlandschappen die gebruik maken van wiskundige fractalberekeningen om tot in het oneindige door te gaan. Nu wil Horsthuis zijn ervaring inzetten voor de creatie van Hallway 360VR, de eerste in een serie van 360-graden animaties in virtual reality.

Ondanks het feit dat de meeste animaties van Horsthuis nog voor de release van Interstellar het licht zagen, doen ze toch sterk denken aan één bepaalde scene uit Cristopher Nolan’s epische film. “[Nolan’s] films zijn altijd enorm visueel en geven je het idee dat je echt ter plekke aanwezig bent,” vertelt Horsthuis aan The Creators Project. “Het was fantastisch om te zien hoe fractal design in Interstellar is gebruikt – en hoe goed het uit de verf kwam ook.”

Het is het soort enthousiasme dat zich al even gemakkelijk vertaalt in zijn eigen fractal creaties. Horsthuis heeft de afgelopen jaren een ongekend talent ontwikkeld om Mandelbulb3D – de software voor 3D fractal generation – naar zijn wil te buigen en zo hyperrealistische, virtuele werelden te scheppen. Nu hij bezig is om dat kunstje ook in het relatief jonge veld van virtual reality toe te passen, wordt hij geconfronteerd met veel van dezelfde uitdagingen die pioniers als Nonny de la Peña en Marshmallow Laser Feast ook ondervonden. We spraken Horsthuis over het maakproces achter zijn betoverende fractal designs, de film Interstellar en de uitdagingen om animatie naar virtual reality te vertalen.

The Creators Project: Hoe word je fractal artist?
Julius Horsthuis: Ik ben al meerdere jaren in de weer met 3D-animatie en Visual FX, en ben altijd gefascineerd geweest door de vormen en patronen die ik op die manier kon creëren. Toen ik voor het eerst een 3D-fractal zag was ik er gelijk helemaal weg van. Ik had nog nooit met Mandelbulb3D gewerkt, maar dankzij een community van liefhebbers die parameters delen – het levensbloed van 3D fractals – kreeg ik het al snel onder knie. Het is niet eens nodig om alle wiskunde erachter te begrijpen. Toen begon ik de ervaring die ik had met traditionele film en animatie toe te passen op de fractal renders: belichting, framing, pacing, editing etc. Het resultaat was zo goed dat ik continue nieuwe dingen uitprobeerde en steeds meer leerde.

Kun je me een kort uitleggen hoe je de fractals maakt? 
Ik speel veel met nieuwe parameters, of ik open een oude set en begin de sliders ervan te veranderen. Negen van de tien keer heeft dat weinig resultaat, of krijg je alleen maar bizar en onmogelijk te renderen ruis. Maar zo nu en dan komt er een patroon uit omhoog die er gelijk fantastisch uitziet. Dat is het moment waarop ik normaliter het werk opsla, en begin om er een animatie omheen te bouwen, soms door vooruit de gaan in de tijdlijn, dan weer terug. Dat is ook het punt dat ik een primaire kleurenschema en belichting moet bepalen. Ik maak een preview render, check die op fouten, en begin dan te renderen.

Dat kan wel een week duren, maar soms een dag of twee (op een renderfarm). Tijdens het renderen begin ik vaak al in After Effects te spelen met de visuals en hoe die overkomen, in de vorm van kleurcorrectie, lens flares, etc. Als het hele ding gerendered is laad ik het in Premiere, waarin ik timestretching toepas en muziek uitzoek die erbij past. Uiteindelijk render ik alles uit in After Effects, waar het allemaal samenkomt.

Wat is de grootste uitdaging als je aan een nieuw project begint?
Het moeilijkste gedeelte is vaak het gevoel bepalen. De kleurenschema's, de snelheid waarmee de camera door de wereld vliegt en de muziek bepalen grotendeels hoe de ervaring zal zijn, en aangezien mijn invloed op de exacte vormen zelf behoorlijk beperkt is, zijn het juist die andere factoren waarmee ik het gevoel kan bepalen. Zelfs na het hele ding in 3D te renderen, kan ik bijvoorbeeld alsnog de kleuren lichter maken en de animatie sneller, of ik kan het tegenovergestelde doen, en iets langzaams en donkers maken.

Andere uitdagingen zijn meer technisch van aard, zoals het reduceren van ruis of het weghalen van andere storende artefacten. Dat is iets waar je beter in wordt naarmate je het langer doet. Daarnaast kan de continue afweging tussen rendertijd vs. kwaliteit mijn geduld behoorlijk op de proef stellen.

Hoe is het ontwerpen van een fractal world voor virtual reality anders dan iets maken voor een 2D video?
Hoewel ik alleen nog maar een testanimatie heb gemaakt en nu in het (ongelofelijk lange) proces zit van het rendering van de veel grotere 360-graden animatie, merk ik dat VR Fractals een compleet ander verhaal zijn. Hoewel het technische proces behoorlijk vergelijkbaar is, zijn alle trucjes die ik als filmmaker / animator ken nu compleet nutteloos. Er is geen camera, dus je moet het meer benaderen zoals een architect zijn 'publiek' benadert. Ik moet sowieso nog meer experimenten doen, maar ik denk dat de snelheid van de camera nu veel langzamer moet zijn, omdat er simpelweg zoveel te zien als je om je heen kijkt. Ik heb er nog niet heel veel ervaring mee, maar ik kijk er wel heel erg naar uit om er meer te maken. Omdat de ervaring zoveel intenser is, heb je helemaal geen 'in your face'-stuff meer nodig, omdat een subtiele muziek gepaard met de juiste belichting al hele oprechte emoties kunnen opwekken in deze fractale werelden.

Hoe vertaalt die noodzaak voor een architect-achtig design zich in je recente testbeelden?
Mijn testbeelden zijn nog echt dat: een test. Er zitten nog veel foutjes in, maar het laat denk al wel zien dat we de fractal world straks als een echte plek kunnen gaan ervaren. In plaats van een tijdlijn te hebben, die bepaalt wanneer iets gebeurt, plaatsen we de kijker nu in een wereld waarin ze zelf dingen kunnen ervaren door om zich heen te kijken. Natuurlijk zitten we nog wel steeds vast aan een tijdlijn, omdat het geen real-time render is, dus we bepalen het ritme en wat er gebeurt, maar de kijker moet wel het gevoel hebben dat ze zelf kunnen bepalen waar hij of zij kan kijken. De emoties kunnen nog steeds worden opgeroepen door middel van openbaring, niet iets te laten zien, maar door letterlijk de kijker in een nieuwe wereld te zetten.

Je zegt dat je niet alle wiskunde hoeft te kennen om in Mandelbulb3D van start te gaan met fractals. Heb je sindsdien wel meer over de wiskunde achter fractals geleerd? En denk je dat het artistiek van waarde kan zijn om het te leren?
De echte wiskunde, inclusief complexe getallen, is nog steeds compleet buitenaards voor me, maar ik heb wel een gevoel ontwikkeld voor hun effecten, en kan ze tot een bepaald level ook voorspellen. Het is te vergelijken met een surfer, die de complexe fysica van vloeistofdynamica en oppervlaktespanning niet hoeft te kennen om toch heel goed te kunnen voorspellen wat er gaat gebeuren. Op een manier 'kent' hij ze toch.

Een ander voorbeeld is de 4-dimensionale rotatie. Sommige fractals zijn in feite 4D, en dan terug geprojecteerd in 3 dimensies. Als het in de vierde geroteerd wordt, lijkt het alsof het aan het morphen is, terwijl het eigenlijk gewoon deeltjes van het 4 dimensionale object zijn die aan de oppervlakte komen. De vierde dimensie is onmogelijk voor te stellen, maar door met de rotatie ervan te spelen wordt het toch een beetje begrijpelijker.

Welke kunstenaars hebben je nieuwe inzichten geboden in het ontwerpen van fractal worlds, met name voor VR?
Ik hou van film, en veel van mijn inspiratie komt daar dan ook vandaan. Werelden die voor film gecreëerd zijn, zoals Christopher Nolan’s Inception and Interstellar. Die films zijn enorm visueel en geven je het idee dat je echt terplekke aanwezig bent. Ik vond het fantastisch om te zien hoe fractal design in Interstellar is gebruikt – en hoe goed het uit de verf kwam ook.

Een ander thema in zijn werk is het verloop van tijd: reverse time in Memento, droomtijd in Inception, relativiteit in Interstellar, en hoewel er geen directe link naar mijn eigen werk is, speelt dat idee toch altijd mee in mijn achterhoofd. Mijn meest recente fractal, Nothingess, was voornamelijk gebaseerd op het gevoel van die multidimensionale scene van Interstellar.

Andere voorbeelden uit Nolan's werk zijn de genestelde werelden in Inception — het feit dat we bewust zijn van de scene in het busje, terwijl we eigenlijk in het hotel zijn. Dat helpt ook heel erg in de ervaring van een fractal, waarbij we hebben gezien waar het zich bevind in relatie tot iets anders, zelfs als we het niet direct ervaren.

Wat denk je dat je publiek eraan heeft om een fractal wereld in virtual reality te kunnen verkennen?
Fractals vertellen ons iets over de manier waarop de wereld werkt, en dat maakt het ongelofelijk interessant. Het idee dat iets dat op het eerste oog zo complex en oneindig gedetailleerd is vanuit zo'n eenvoudig oorsprong kan komen is iets paradoxaals. Of er is iets goddelijks aan de wiskunde die daartoe is staat is, of — en dat is in mijn ogen logischer — de mate van detail en complexiteit is gewoon een illusie, geholpen door het feit dat ons brein waarmee we het ervaren via hetzelfde fractale proces tot stand gekomen is.

Zie Julius Horsthuis' Vimeo voor meer van zijn ongelofelijke creaties.