Cyfrowy tygiel współczesnego maga


Animacja postaci

Cyfrowy tygiel współczesnego maga

Technika morfowania w programie REALVIZ ReTimer Pro pozwala uzupełnić sekwencję wideo o brakujące klatki.

Świętym Graalem zarówno tradycyjnej, jak i komputerowej animacji jest ożywianie postaci. W 1985 roku zobaczyliśmy pierwszą czysto komputerową postać. W filmie Młody Sherlock Holmes rycerz na witrażu nagle ożywa i przystępuje do walki. Ów rycerz był stosunkowo prymitywny, sprawił jednak trochę problemów. Przy kolejnych produkcjach kinowych okazało się, że podczas wiarygodnej animacji postaci trzeba uwzględniać bardzo subtelne oddziaływania. Powoli kończy się epoka, w której animator budował "pokrycie" aktora i animował je za pomocą uproszczonego szkieletu, wykorzystując kinematykę prostą lub odwrotną (w kinematyce prostej zaczynamy od głównego stawu w kierunku końca kończyny, w kinematyce odwrotnej postępujemy odwrotnie: chwytamy za koniec, a położenia i zgięcia stawów są wyliczane automatycznie). Teraz niezbędne jest już odwzorowywanie układu mięśniowego, gdyż kurczące się lub rozciągające mięśnie modyfikują kształt powierzchni skóry. W Hollow Manie konieczne okazało się stworzenie wręcz wszystkich wnętrzności człowieka, łącznie z delikatną siatką naczyń krwionośnych, do czego wykorzystano modelowanie proceduralne. Wirtualni Aki Ross z Final Fantasy czy Gollum z Dwóch wież (2002) wciąż powstają wskutek ręcznej pracy dziesiątków animatorów, lecz użyte do ich animacji oprogramowanie już teraz pozwala na modyfikowanie na przykład wyrazu twarzy nie poprzez ręczne przesuwanie wierzchołków tworzących obiekt 3D, lecz za pomocą dziesiątków parametrów opisujących zachowanie poszczególnych mięśni lub ich grup. Z drugiej strony pojawiają się zagadnienia związane z symulowaniem tłumów. Gladiator z 2000 roku prezentował 60-tysięczną armię wirtualnych postaci, sporo czysto cyfrowych wojowników Anubisa widzieliśmy w bitwach w filmie Mumia powraca (2001), a sceny batalistyczne w Dwóch wieżach robią ogromne wrażenie, choć poruszają się w nich tylko piksele, a nie statyści.

Cyfrowy tygiel współczesnego maga

Przechwytywanie ruchu : ruch markerów przenoszony jest na uproszczony model, a ostatecznie na w pełni wyrenderowaną postać 3D.

Oprogramowanie pozwalające symulować tłumy implementuje szereg algorytmów i zachowań pozwalających poszczególnym cyfrowym postaciom przyporządkować pewne cechy symulujące inteligencję. Użyty w Dwóch wieżach system Massive pozostawia wręcz wirtualnym postaciom swobodę decyzji, którego z przeciwników zaatakować i w jaki sposób. W pewnym sensie Massive jest więc bardziej symulatorem, a animowanie bitew przypomina raczej obserwowanie czy przebieg bitwy będzie teraz zgodny z oczekiwaniami reżysera, niż precyzyjne definiowanie ruchu każdej postaci. Precyzyjnie trzeba za to zajrzeć do porftela: Massive kosztuje "jedynie" 40 tysięcy dolarów.

Przechwytywanie ruchu

Cyfrowy tygiel współczesnego maga

Niewidzialny człowiek w Hollow Manie wymagał precyzyjnego odtworzenia budowy wewnętrznych narządów.

Animacja postaci przysparza wiele kłopotów. Ludzki umysł i oko są niezwykle wyczulone na wszelkiego rodzaju sztuczności, zwłaszcza gdy chodzi o percepcję zachowań postaci humanoidalnych. Aby zwiększyć realizm animacji, często stosuje się technikę zwaną przechwytywaniem ruchu (motion capture). Na ciele aktora, w newralgicznych z animacyjnego punktu widzenia punktach (głównie stawach), rozmieszcza się specjalne markery. Aktor odtwarza swą rolę w specjalnym pomieszczeniu, wyposażonym w urządzenia śledzące. Obecnie są to najczęściej systemy optyczne, wyposażone w kilka lub kilkanaście kamer; spotyka się też systemy elektromagnetyczne, a nawet elektromechaniczne, tzw. egzoszkielety. Ruch markerów jest następnie analizowany i zapisywany w postaci ścieżek ruchu, które po odpowiedniej obróbce można wykorzystać przy animowaniu cyfrowej postaci. Po raz pierwszy technikę tę w filmie wykorzystała w 1984 roku firma Abel and Associates, realizując 30-sekundową reklamówkę z animowanym robotem. Te 30 sekund wymagało wówczas czterech tygodni pracy. Obecnie dysponujemy narzędziami, które ten proces znacznie skracają. Dominujące optyczne systemy przechwytywania ruchu bez większych problemów śledzą poszczególne markery, a dzięki specjalizowanemu oprogramowaniu nie ma kłopotu z dopasowaniem ścieżek ruchu do modelu 3D (a trzeba je dopasowywać, gdyż rzadko kiedy długości kończyn aktora i rozmieszczenie stawów odpowiadają budowie szkieletu wirtualnej postaci).

Renderowanie

Cyfrowy tygiel współczesnego maga

Dopiero Titanic wyprowadził motion capture z niełaski. Na zdjęciu przygotowania aktorów do sesji.

Proces generowania obrazu również podąża w stronę zwiększenia realizmu i polega obecnie raczej na uwzględnianiu znacznie bardziej subtelnych i częstokroć postrzeganych jedynie podświadomie efektów niż na wymyślaniu radykalnie nowych metod. Symulacja oświetlenia rozproszonego (radiosity) oraz śledzenie promieni (ray tracing) to nadal podstawy. Uzyskiwane za ich pomocą obrazy wzbogaca się o dziesiątki z pozoru drobnych, lecz istotnych efektów, takich jak choćby efekty objętościowe (wolumetryczne) w rodzaju smug światła. Ostatnio modnym zagadnieniem jest rozpraszanie podpowierzchniowe. Przykładem materiału podlegającego takiemu rozpraszaniu jest ludzka skóra: światło wnika w nią, ulegając rozproszeniu, a efektem jest widoczne zwłaszcza w ujęciach pod światło zaróżowienie, głównie w okolicach konturów postaci. Innym przykładem ciekawego zagadnienia jest renderowanie objętościowe, które pozwala na odtworzenie całej objętości bryły na podstawie dwuwymiarowych przekrojów. Ta metoda generowania obrazu została wykorzystana między innymi podczas przygotowywania scen, w których zanikał bohater Hollow Mana. Z uwagi na stopniowy przebieg tego znikania, trójwymiarowy model postaci musiał mieć nie tylko zewnętrzną powierzchnię, ale i wewnętrzną strukturę. Coraz częściej moduły renderujące potrafią liczyć obrazy z wysoką dynamiką koloru HDR (High Dynamic Range). Wysoka dynamika pozwala rozjaśniać i ściemniać wygenerowane obrazy, wydobywając szczegóły niewidoczne przy wcześniejszych ustawieniach jasności.