Oscarwinnaar Jernej Barbič wekt monsters tot leven met simulatiesoftware

Door Joanna Goodrich | 28 augustus 2026

De simulatiesoftware van IEEE Senior Member Jernej Barbič is gebruikt voor het creëren van personages in Godzilla x Kong: The New Empire, John Wick: Chapter 3 – Parabellum en diverse andere films.

Toen Jernej Barbič als kind naar school liep, bewonderde hij de schoonheid van zijn omgeving. Hij groeide op in een schilderachtig dorp in het noordwesten van Slovenië (voorheen Joegoslavië), gelegen in de Europese Alpen. Omringd door alpen- en beukenbomen droomde Barbič ervan om het wiegen van de bladeren in de wind te kunnen reproduceren, zodat anderen daar ook van konden genieten.

Hoewel hij destijds nog niet beschikte over de hulpmiddelen of kennis om een dergelijk systeem te bouwen, vormde dit de vonk voor zijn interesse in computergraphics.

De ontwikkeling van Ziva VFX

Twintig jaar later, in 2016, liet Barbič — inmiddels professor in de informatica aan de University of Southern California (USC) in Los Angeles — zijn stempel drukken. Zijn softwaresysteem Ziva VFX maakt het mogelijk om realistische simulaties van spieren, vet en huid te maken voor digitale 3D-mensen en wezens.

De technologie werd in 2016 gelanceerd door een startup die hij hielp oprichten, Ziva Dynamics, gevestigd in Vancouver. In 2021 werd het bedrijf overgenomen door Unity Technologies uit San Francisco. Ziva VFX is inmiddels gebruikt in meer dan 60 films, waaronder Aquaman and the Lost Kingdom, Godzilla x Kong: The New Empire en Venom: Let There Be Carnage.

Voor het ontwerp en de ontwikkeling van Ziva VFX ontving Barbič in 2025 een Technical Achievement Academy Award. Volgens Barbič is dit een enorme eer, aangezien de prijs technologieën erkent die een significante impact hebben gehad op de productie van speelfilms.

"Computergraphics en simulatie kunnen soms aanvoelen als een gespecialiseerd technisch veld," zegt hij, "maar de award toont aan dat deze ideeën niet alleen de wetenschap beïnvloeden, maar ook de kunst en de manier waarop verhalen op het scherm worden verteld. De digitale personages die door wiskunde mogelijk worden gemaakt, worden belangrijke onderdelen van het leven van mensen."

De weg naar computergraphics

Barbič werd geïnspireerd om engineering te studeren door zijn vader, een ingenieur die het onderzoeksdepartement van een cementfabriek leidde en een technologie uitvond die magnetische resonantie-imaging (MRI) gebruikt om de integriteit van cement te testen. Het werk van zijn vader liet hem zien dat "wiskunde en natuurkunde op zichzelf mooi zijn, maar dat engineering je in staat stelt om iets te bouwen waar andere mensen echt gebruik van kunnen maken."

Zijn moeder, een basisschoollerares, introduceerde hem op 8-jarige leeftijd in de informatica. De school waar zij werkte, kocht een ZX Spectrum-computer, die zij met toestemming van de directeur twee weken mee naar huis nam voor haar zoon. Barbič speelde niet alleen spelletjes, maar creëerde zijn eigen spel met de programmeertaal BASIC.

Met behulp van een bijgeleverd instructieboekje begon hij programma's te schrijven. "In het begin kopieerde ik ze letterlijk zonder te begrijpen wat ze deden," vertelt hij. "Maar daarna begon ik te beseffen dat er een structuur in zat, en begon ik de instructies aan te passen." Aan het einde van de twee weken had hij een spel ontwikkeld waarin spelers een sneeuwpop over een kronkelige weg moesten leiden, waarbij ze punten scoorden door zo lang mogelijk op de weg te blijven.

Barbič behaalde in 2000 een bachelordiploma in de wiskunde aan de Universiteit van Ljubljana in Slovenië. Het jaar daarop verhuisde hij naar de Verenigde Staten voor een doctoraat in de informatica aan Carnegie Mellon. Zijn onderzoek richtte zich op simulatiemethoden voor "vervormbare objecten" (deformable objects): objecten die van vorm kunnen veranderen wanneer er een externe kracht op wordt uitgeoefend.

Dit project vormde de basis voor zijn latere werk. Hij raakte niet alleen geïnteresseerd in de accuratesse van simulaties, maar vooral in de praktische toepasbaarheid: ze moesten snel, robuust en controleerbaar genoeg zijn voor gebruik in echte applicaties. Na zijn PhD in 2007 werkte hij als postdoctoraal onderzoeker aan het MIT, en in 2009 trad hij in dienst bij USC als assistent-professor.

Van academisch onderzoek naar filmmagie

Bij USC combineerde Barbič zijn passie voor informatica met film. Hij ontwikkelde Vega FEM, een opensourcesoftwareprogramma voor het animeren van realistische 3D-vervormbare objecten. Omdat Vega FEM echter te beperkt was voor de behoeften van filmmakers, begon hij te onderzoeken hoe hij een versie kon maken die geschikt was voor de filmindustrie.

"Een centraal thema in mijn carrière is de vertaling van onderzoeksideeën naar praktische tools," legt hij uit. "Academisch onderzoek produceert vaak prachtige algoritmen, maar het kan moeilijk zijn om die bruikbaar te maken voor artiesten, ingenieurs of productieteams."

In 2011 ontmoette hij tijdens een SIGGraph-conferentie James Jacobs, de creature supervisor bij het visual effects-bedrijf Weta FX in Nieuw-Zeeland (bekend van The Lord of the Rings en The Hobbit). Jacobs gebruikte de software van Barbič om dieren en fantastische wezens te creëren. Twee jaar later accepteerde Barbič een zomeronderzoekspositie bij Weta FX om de processen en knelpunten in de filmindustrie beter te begrijpen.

Destijds bestond er geen technologie voor realistische anatomische simulaties van zacht weefsel voor digitale personages. "De visual effects-industrie was op een punt gekomen waar realisme op oppervlakteniveau niet meer voldoende was," zegt Barbič. "Een wezen kon prachtige huidtexturen en gedetailleerde geometrie hebben, maar als de botten, spieren en het vet eronder niet correct bewogen, werd de illusie doorbroken."

Om dit op te lossen, richtten Barbič en Jacobs in 2015 Ziva Dynamics op, wat leidde tot de ontwikkeling van Ziva VFX.

De techniek achter Ziva VFX

De software maakt gebruik van natuurkundige simulaties om de interne anatomie van een personage te modelleren. Volgens Barbič lost het systeem numeriek de partiële differentiaalvergelijkingen van niet-lineaire elasticiteit op voor musculoskeletale weefsels van mensen en wezens.

• Werking: De vergelijkingen beschrijven hoe spieren, vet, huid en bindweefsel vervormen, met elkaar interageren en hoe spieren worden geactiveerd.
• Opbouw: In plaats van alleen het oppervlak te animeren, maken artiesten een model met onderliggende spieren, botten en vet. Elk onderdeel krijgt specifieke materiaaleigenschappen, beperkingen en activeringen.
• Methodiek: De technologie maakt gebruik van computationele mechanica, eindige-elementenmethoden (finite element methods), numerieke optimalisatie en computergraphics. De eindige-elementensimulatie maakt het mogelijk om vervormbare materialen volumetrisch te modelleren in plaats van enkel als oppervlakken.

Omdat het systeem is ontworpen voor artiesten, is de focus niet alleen gericht op fysiek realisme, maar op "controleerbaar realisme". Artiesten moeten het resultaat kunnen sturen en iteraties kunnen uitvoeren binnen een grotere animatiepipeline.

Barbič is trots op het resultaat in Godzilla vs. Kong (2024). "Wanneer King Kong loopt, kun je de spieren zien, hoe ze zeer uitgesproken zijn en hoe ze de vorm van de huid beïnvloeden. Je voelt echt de kracht van King Kong."

Na de overname door Unity adviseerde Barbič het bedrijf bijna twee jaar. In 2024 verwierf DNEG, een visueel effectenbedrijf uit Londen, de exclusieve licentie op Ziva VFX.

De menselijke hand animeren

Naast zijn werk als ondernemer blijft Barbič actief als academicus. Zijn meest recente onderzoek, gefinancierd door de U.S. National Science Foundation, richt zich op de modellering en animatie van menselijke handen. Het doel is om computermodellen te creëren die kunnen worden gebruikt bij het ontwerp van gereedschappen, medische protheses en robotische handen.

De hand is een complex systeem van kleine botten, spieren, pezen, ligamenten, huid en vet. Samen met Bohan Wang en George Matcuk bouwde Barbič een "digitale tweeling" van de menselijke hand. Met behulp van MRI-scans van vier personen (twee mannen en twee vrouwen) in 12 verschillende houdingen, verzamelde het team data over hoe de interne structuren bewegen. Deze datasets zijn publiekelijk beschikbaar voor andere studies.

"Dit project kan artsen helpen meer te leren over hoe de hand beweegt," zegt Barbič. "Het is ook uitstekend voor roboticisten om beter te begrijpen hoe de menselijke hand daadwerkelijk werkt, zodat deze bewegingen gereproduceerd kunnen worden."

De rol van IEEE in interdisciplinair onderzoek

Barbič is sinds 2008 lid van de IEEE. Hij publiceert zijn werk in diverse IEEE-publicaties, zoals Transactions on Haptics en Transactions on Visualization and Computer Graphics.

"IEEE erkent de engineering-kant van computerwetenschap," legt hij uit. "Mijn werk wordt vaak gepresenteerd als computergraphics, maar in de kern is het ook simulatie, mechanica, numerieke methoden, haptiek, visualisatie en softwaresystemen."

Volgens Barbič is de organisatie essentieel voor het ondersteunen van een gezond interdisciplinair onderzoeksecosysteem op wereldwijde schaal. "Mijn onderzoek bevindt zich vaak tussen categorieën: het is wiskundig maar ook praktisch; visueel maar ook mechanisch; artistiek maar ook engineering-gedreven. IEEE is een van de professionele gemeenschappen waar die mix wordt begrepen."