Naujasis Holivudo veidas

Ant pakelto traukinio, važiuojančio per miesto centrą, kaukėtas vyras raudonai mėlynu kostiumu turi problemų.

Jis ne tik kovoja su pamišusiu mokslininku, kuris bando jį nužudyti robotais čiuptuvais, bet ir turi išgelbėti traukinio keleivius. Superherojus Peteris Parkeris, dar žinomas kaip Žmogus-voras, dirba per vieną dieną, tačiau elitinei grafikos guru komandai tai reiškia ištisus mėnesius.

Ši istorija buvo mūsų 2004 m. rugsėjo mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Ši megahito „Žmogus-voras 2“ veiksmo seka šią vasarą sužavėjo milijonus kino žiūrovų. Atidžiai pažiūrėkite į piktadarį Daktarą Aštuonkojį (vaidina aktorius Alfredas Molina) ir pamatysite, kaip jis maniakiškai išsišiepė ir šauks vaikščiodamas traukinio viršuje ir šonais. Vėliau scenoje Žmogus-voras (Tobey Maguire) pameta kaukę, kai prisitvirtina prie traukinio priekio, todėl traukinys sustoja. Jo pašėlusi veido išraiška atrodo įtikinamai natūrali.

Greitai susikertant tarp superherojaus ir piktadarių vaizdų, žiūrovai tikriausiai nė neįtaria, kad ekrane dažniausiai pasirodantys veidai ir figūros nėra tikri. Atvirkščiai, tai yra skaitmeniniai išradimai, sukurti kompiuteryje „Sony Pictures Imageworks“ Culver City, Kalifornijoje.

Pasiekėme tašką, kai galime viską sukurti kompiuteriu. Viskas nuo sudužusio traukinio stiklo iki visų pastatų, bėgių ir žmonių, sako Markas Sagaras, „Žmogus-voras 2“ grafikos vadovas ir „Imageworks“ nuolatinis skaitmeninių žmonių veidų ekspertas. Jis rodo į traukinio seką, kai ji rodoma jo kompiuterio ekrane. Stebėkite, ką daro kamera. Čia jis eina greitai palei traukinį, tada po atlikėjais, tada priešais juos, tada platus šūvis. Kaip galėtum tai padaryti su tikru fotoaparatu? Tačiau skaitmeniniai žmonių veidai yra paskutinė, esminė šio galvosūkio dalis. Anksčiau, norint sujungti tikrų aktorių filmuotą medžiagą į skaitmeninę sceną, reikėjo tikrų fotoaparatų, sudėtingo kaskadininkų darbo ir koregavimo, kad tikroviški ir skaitmeniniai vaizdai atitiktų. galimybė daryti viską, ką sukuria kompiuteriu, įskaitant žmonių veidus, atveria daugybę kūrybinių galimybių.

Fotorealistiniai skaitmeniniai veidai – tie, kurie iš tikrųjų gali pasirodyti nejudančiose nuotraukose arba dideliame ekrane – yra viena iš paskutinių kompiuterinės grafikos ribų. Iki šiol atidžiai ištyrinėti skaitmeniniai veidai atrodė netikri, todėl buvo nustumti į greitus iškirpimus ir fono kadrus. Problema ta, kad mes nepaprastai jautriai reaguojame į tai, kaip turėtų atrodyti žmonių veidai; daug lengviau apgauti žmones kompiuteriu sukurtu T. rex nei skaitmeniniu žmogumi. Tačiau pažanga perteikiant odą, apšviečiant skaitmenines scenas ir analizuojant realių aktorių filmuotą medžiagą dabar leidžia menininkams ir programuotojams valdyti kiekvienos mažytės pikselių dėmės kompiuterizuotame veide tekstūrą ir judėjimą. „Sony“ komanda tikisi, kad žiūrovai nesugebės atskirti Tobey Maguire'o ir jo skaitmeninio dublio – galbūt pirmą kartą pavyko pasiekti tokį tikrumą.

Statos didžiulės. Skaitmeniniai efektai yra milijardų dolerių vertės verslas ir sparčiai auga; Šiais laikais tipiško sėkmingo filmo biudžetas gali siekti 150 mln. Iš tiesų, Žmogus-voras 2 yra tik vienas iš Holivudo pažangiausių grafikos tyrimų, skirtų geresniems skaitmeniniams aktoriams kurti, pavyzdys – nuo ​​kaskadininkų Neo ir daugybės agentų Smithų filmuose „Matrica“ iki „Gollum“ serijos „Žiedų valdovas“ . Tai pasiekė tašką, kai pramonė juokauja apie aktorių pakeitimą kompiuteriais (2002 m. filmo S1m0ne prielaida). „Sony Pictures Imageworks“, įkurta 1992 m. ir turinti daugiau nei 40 vaidybinių filmų, yra efektų namų, kurie varžosi dėl didelių studijų verslo, avangarde (žr. „Making Faces“).

Tačiau tikroji skaitmeninių aktorių nauda yra ne tiesioginių aktorių pakeitimas: tai scenų, nukeliančių žiūrovus ten, kur negalėtų patekti joks tikras aktorius ar fotoaparatas, teikimas. Tai suteikia režisieriams daugiau lankstumo ir leidžia jiems atlikti veiksmus, kurių jie negali atlikti su tikrais kaskadininkais, sako Scottas Stokdykas, „Imageworks“ vaizdo efektų vadovas, atsakingas už „Žmogus-voras“ seriją. Anksčiau režisieriai ir redaktoriai iš esmės masažuodavo įvairius greitus veiksmus ir kameros kampus, kad perteiktų istoriją, sako Stokdykas. Dabar jiems tokių ribų nėra. Taip išsilaisvinę režisieriai gali sekti sintetinius aktorius, kai jie slankioja aplink dangoraižius ir vengia kulkų. Negana to, aktoriai gali būti skaitmeniniu būdu pasenę arba senti, jiems nereikės valandų valandas praleisti makiaže. Seniai mirusios kino žvaigždės netgi galėtų būti prikeltos skaitmeniniu būdu.

O filmai – tik pradžia. Skaitmeninių žmonių kūrimo būdai plečia kompiuterinės grafikos ir sąsajų ribas. Šios pastangos leistų sukurti neįtikėtinai tikroviškus medicininio mokymo modeliavimus, tikroviškus avatarus el. pašto ir interneto pokalbių kambariuose ir netrukus daug įtaigesnių žaidimų ir interaktyvių filmų personažus. Sagar sako, kad technologija yra visiškai paruošta geriausiu laiku.

Virtualus vizažas

Markas Sagaras visada buvo blaškomas tarp meno ir mokslo. Baigęs koledžą, jis trejus metus keliavo po pasaulį, eskizuodamas portretus. Tačiau technologijų tempimas privertė jį grįžti į gimtosios Naujosios Zelandijos absolventų mokyklą ir studijuoti inžinerijos. Niekada nemaniau, kad savo gyvenimo metus praleisiu tyrinėdamas žmogaus veidą, prisipažįsta jis, sėdėdamas savo biure „Imageworks“, apsuptas knygų ir popierių apie vizualinį suvokimą.

Išgirdęs, kad Sagar žmogaus veidą apibūdina kaip daugiakanalią signalizacijos įrenginį, rodo, kad jo mokslo ir inžinerijos pusė nugalėjo. Jis sako, kad suprasdamas mokslą už veidų, jis leidžia efektyviau perteikti skaitmeninio veikėjo žinią ekrane. Tokios išraiškos kaip nuleistos akys, surauktas antakis ar suraukta lūpa reiškia žmogaus emocinę būseną ir nurodo jo ketinimus.

Sagar kelias į Holivudą atsivėrė beveik atsitiktinai. Dešimtojo dešimtmečio viduryje, būdamas Oklando universiteto magistrantūros studentas ir MIT mokslų daktaras, jis sukūrė kompiuterinį žmogaus akies ir veido modeliavimą, kuris galėtų padėti besimokantiems gydytojams išmokti chirurginių metodų. Jo modeliavimas atrodė toks tikras, kad „dot-com“ verslininkų komanda įtikino jį kartu įkurti grafikos startuolį „LifeFX“ Niutone, MA. Jos misija: komercializuoti programinę įrangą, kurią visi – nuo ​​filmų kūrėjų iki interneto įmonių ir el. pašto paslaugų teikėjų galėtų naudoti fotorealistiniams žmonių atvaizdams kurti.

Netrukus Sagaras tapo pirmaujančiu skaitmeninių pramogų veidų autoritetu. 1999 m. jis atvyko į Los Andželą dirbti

kompiuterinės veidų animacijos filmams, įskaitant aktorių Jimą Carrey. Grafikos tyrinėtojas Paulas Debevecas, išgarsėjęs kurdamas virtualią aplinką ir tobulindamas skaitmeninio apšvietimo technologijas, konferencijoje pamatė Sagaro filmus ir buvo suintriguotas: jis niekada nebuvo matęs dirbtinių veidų, kurie iš arti atrodytų taip įtikinamai. Tai buvo akimirka, kuri privertė mane peržengti slenkstį, kad tikrai tikėjau, kad per ateinančius penkerius metus atsiras fotorealus kompiuterinės grafikos veidas, sako Debevec, dabar dirbanti Pietų Kalifornijos universiteto Kūrybinių technologijų institute (žr. šviesos, TR 2004 m. kovas).

Abu mokslininkai pradėjo bendradarbiauti, naudodami Debevec apšvietimo metodus, kad perteiktų Sagar skaitmeninius veidus – derinys greitai patraukė juos į šios srities priešakį. Pasirodo, jei bandote imituoti veidą, labai svarbu, kad apšvietimas būtų tinkamas. Skirtingai nuo ankstesnių kompiuterinių modelių, kurie skirtinguose kontekstuose atrodė keistai ir turėjo būti koreguojami bandymų ir klaidų būdu, Sagar ir Debevec veidus buvo galima pritaikyti taip, kad jie atitiktų apšvietimą bet kurioje scenoje. Taip yra todėl, kad jie buvo sukurti naudojant turtingą tikrų veidų, nufotografuotų iš skirtingų kampų ir apšviestų daugybe skirtingų šviesos derinių, duomenų bazę. Kai 2002 m. „LifeFX“ atsitraukė, „Imageworks“ paėmė Sagarą specialiai dėl jo patirties veido srityje.

Jis nedelsdamas pradėjo dirbti su pirmuoju vaidybiniu šių metodų testu: Žmogus-voras 2. Filmo veiksmo scenoms reikėjo detalių ir išraiškingų gerai žinomų aktorių veidų modeliavimo – tai ypač sunki problema, sako Sagar. Publika ne tik greitai atmeta ersatz žmonių veidus apskritai, bet ir ypač jautriai reaguoja į atpažįstamus veidus; bet koks neatitikimas tarp skaitmeninio ir tikrojo gali būti suvokiamas kaip netikras. Kad modeliavimas veiktų, tyrėjams reikėjo daug etaloninių kadrų, kuriuose užfiksuoti tikri veikėjai esant skirtingoms apšvietimo sąlygoms.

Taigi Maguire'as ir Molina praleido dieną Debeveco laboratorijoje. Tyrėjų programuotojo Timo Hawkinso prižiūrimi, jie sėdėjo specialiame aparate, vadinamame šviesos scena, o keturios nejudančios kameros užfiksavo šimtus jų galvų ir veidų vaizdų, išreiškiančių įvairias išraiškas ir apšviestus strobais visais įmanomais kampais. Aktoriai taip pat turėjo lazerinius skenavimus ir gipso liejinius iš jų galvų ir veidų, kad kompiuteriuose būtų galima sukurti didelės raiškos skaitmeninius 3D modelius.

Kompanijoje „Imageworks“ Sagaras ir jo komanda sukūrė patogią programinę įrangą, kad dešimtys menininkų galėtų naudoti vaizdo duomenų gigabaitus, nepasiklydę techninėse detalėse. Pavyzdžiui, kad traukinių seka atrodytų teisingai, Sagar programinė įranga sujungė vaizdus iš Debevec sąrankos į kompozitus, kurie atitiko realų filmavimo aikštelės apšvietimą, o tada kompozicijas priskyrė prie 3D kompiuterinių aktorių modelių. Kad veidai judėtų, animatoriai manipuliavo modeliais kadras po kadro, kaip apytikslį vadovą naudodamiesi esamomis aktorių nuotraukomis ir vaizdo įrašais. Programinė įranga apskaičiavo apšvietimo pokyčius pagal veido modelių deformaciją ir atitinkamai apšvietė skaitmeninę odą. Rezultatas: sintetiniai aktoriai, kurie atrodo kaip Maguire'as ir Molina (susikalba su kūnu ir krauju), juda ore, aplink dangoraižius, virš traukinių ir po vandeniu, visą laiką jausdami emocijas.

„Imageworks“ yra puikus pavyzdys, kaip efektų namai greičiau nei prieš kelerius metus integruoja naujus tyrimus į savo gamybos vamzdynus. (Nors žiūrovus gali sužavėti tai, kas pastaruoju metu buvo rodoma tankintuvuose, pagrindinė filmų grafikos technologija 1990-aisiais beveik nepasikeitė.) Anksčiau buvo labai ilgas atsilikimas. Kažkas būtų sukurtas, o tada lauktumėte dešimt metų, kol programinės įrangos įmonė jį komercializuotų, sako J. P. Lewisas, Pietų Kalifornijos universiteto Kompiuterinės grafikos ir įtraukiančių technologijų laboratorijos grafikos ir animacijos ekspertas. Dabar manau, kad įmonės daug geriau išmano mokslinius tyrimus ir yra linkusios daug greičiau tai padaryti.

Šį pavasarį vaikščiojant tamsiais „Imageworks“ koridoriais, komanda stengiasi užbaigti daugiau nei 800 efektų, skirtų „Žmogus-voras 2“. Tai jauna, madinga minia, nešiojanti madingus akinius ir ant savo stalų iškabinanti filmo prisiminimus. – nuotraukos, veiksmo figūros, Tobey Maguire'o veido atvaizdas. Tą dieną, kai pristato paskutinį filmo kadrą, vizualinių efektų vadovas Stokdykas apgailestauja, kad nebelieka laiko. Didžiausias iššūkis, anot jo, buvo suderinti Molinos kartais tikrą, o kartais skaitmeninį veidą su jo Doc Ock kostiumu ir komiksų stiliaus aplinka. Sutapti su realybe, atsidūsta jis, beveik neįmanoma.

Uždėkite savo žaidimo veidą

Iš tiesų, nepaisant milijonų dolerių, išmestų šiai problemai, skaitmeniniai žmonių veidai vis dar turi ką veikti. Tai, ką dar reikia padaryti, gali atrodyti kaip laipsniški žingsniai – akių judesiai tampa ne tokie robotiški, fiksuojami kraujotakos pokyčiai, kad skruostai paraustų, oda susiraukšlėtų kaip reikiant šypsenos metu – tačiau jie sumuojasi. Paskutiniams 20 procentų gali prireikti 80 procentų mūsų laiko, kad būtų tinkamai sutvarkyta, bet mes tikrai turime tuos paskutinius 20 procentų, sako Darinas Grantas, Digital Domain Venecijoje, Kalifornijoje, technologijų direktorius, kuris sukūrė personažų animaciją šios vasaros I. Robotas.

Galų gale šių skaitmeninių dublių vertę nuspręs komercinė auditorija. Galutinis mūsų veiklos išbandymas yra tai, kaip tai atrodo ekrane ir kaip tai paverčiama gamyba, sako Grantas. Jo kolega Bradas Parkeris, vizualinių efektų prižiūrėtojas ir „Digital Domain“ direktorius, teigia, kad skaitmeniniai žmonės mokės vis daugiau dividendų filmų kūrėjams ir grafikos bendruomenei. Tai didelis dalykas, sako jis. Tai sujungia viską, kas sudėtinga kompiuterinėje grafikoje.

Kodėl tai tokia sudėtinga problema – būtent tai, ką mūsų akys aptinka kaip neteisingą skaitmeniniame žmoguje – dar nėra gerai suprantama. Tačiau Pietų Kalifornijos universiteto grafikos tyrinėtojai Lewisas ir Ulrichas Neumannas bando tai išsiaiškinti. Pastarųjų eksperimentų metu jų grupė savanoriams rodė realių ir skaitmeninių veidų žvilgsnius, kad sužinotų, ar jie gali atskirti. Rezultatai buvo stulbinantys ir varginantys. Mes praleidome metus dirbdami su šiais veidais, bet negalėjome apgauti žmonių nė ketvirčio sekundės, sako Lewisas. Jis prognozuoja, kad šis darbas padės sukurti statistinius modelius, kaip elgiasi tikri žmonių veidai, o tai savo ruožtu suteiks programinės įrangos įrankių, kuriuos menininkai gali naudoti norėdami priversti veikėjus tiesiog taip judinti akis arba keisti išraiškas kitais subtiliais būdais, kurie gali būti labai svarbūs tikėjimui.

Tokia pažanga turėtų turėti dramatišką poveikį. Sako Steve'as Sullivanas, „Industrial Light and Magic“ tyrimų ir plėtros direktorius San Rafaelyje, Kalifornijoje. Tikriausiai pažvelgsime atgal po 10 metų ir manysime, kad šiandieniniai skaitmeniniai dubliai atrodo siaubingai primityviai.

Ir tai bus ne tik filmai, kurie bus patobulinti. Tie patys grafiniai modeliavimo įrankiai, kuriuos pradeda įvaldyti filmų kūrėjai, taip pat padės sukurti kitą didelę skaitmeninių veidų rinką: vaizdo žaidimus. Šiandieniniai žaidimai gali pasigirti akinančiomis būtybėmis ir peizažu, tačiau jų charakteriai neprilygsta fotorealistiniams. Tiesiog nepraktiška programuoti kiekvienu žiūrėjimo kampu ir išraiška, kuri gali atsirasti kelių lygių interaktyvaus žaidimo metu.

Čia įsijungia Džordžas Boršukovas. Boršukovas, kompiuterių mokslininkas, sukūręs pažangiausius skaitmeninius žmones „Matrix“ filmams (visi tie Smithai filmuose „Reloaded“ ir „Revolutions“ yra jo komandos), dabar taiko veido technologiją žaidimams. Buvęs ESC Entertainment technologijų vadovas Alamedoje, Kalifornijoje, Boršukovas neseniai persikėlė į vaizdo žaidimų galingiausią „Electronic Arts“ Redvudo mieste, Kalifornijoje. Jis sako, kad naujos kartos žaidimų aparatinė įranga priartės prie fotorealistinių veidų technikos demonstravimo realiuoju laiku, tačiau norint tai padaryti, reikės kompromisų, aproksimacijų ir duomenų glaudinimo.

Problema ta, kad žaidimuose viskas turi vykti sklandžiai. Tačiau vienam geriausių šiandienos skaitmeninių veidų kadrui atvaizduoti vis tiek reikia kelių valandų. Tai įmanoma, jei turite mėnesių sukurti scenas, kaip filme. Tačiau žaidime ar interaktyviame filme konkretaus vaizdo, kurio reikalaujama, gali nebūti tol, kol vartotojas neužsakys jo paspausdamas vairasvirtę. Kad tai būtų praktiška, reikės tūkstančius kartų greitesnės programinės įrangos.

Praėjus penkeriems metams, ekspertai teigia, kad žaidimo ir filmo hibridas leistų žiūrovams / žaidėjams kurti ir režisuoti savo filmus ir netgi įsitraukti į veiksmą. Pirmiausia galite nufilmuoti filmą nuskaitydami tikrų žmonių – pavyzdžiui, jūsų ir jūsų draugų – nuotraukas ir paleisdami programinę įrangą, kuri sukurtų tų žmonių fotorealius 3D modelius. Tada realiuoju laiku galite nukreipti filmo veiksmą naudodami delninį valdiklį arba klaviatūrą – nuo ​​fotoaparato priartinimo prie veikėjų iki pagrindinio aktoriaus priverstinio bėgimo tam tikra kryptimi. Interaktyvios pramogos, sako Boršukovas, yra tikroji ateitis.

Žvelgiant į ateitį

Grįžus į „Imageworks“, aplink Marką Sagarą sukasi veiklos audra. Menininkai skuba į kitą skaitmeninių aktorių projektą – šio rudens „Poliarinį ekspresą“, sukurtą pagal populiarią vaikišką knygą. Tačiau Sagarą, kuris nėra tiesiogiai susijęs su šiomis pastangomis, žavi tai, kas yra toliau – elegantiškesnis požiūris į skaitmeninius veidus, pagrįstas pagrindiniais moksliniais principais. Šiandieninį darbą vertinu kaip tarpinį etapą, kai dar turime surinkti daug duomenų, sako jis. Galiausiai viskas naudos matematinius modelius, kaip daiktai juda ir kaip jie atspindi šviesą.

Sagar taip pat mato daug platesnį skaitmeninių žmonių pritaikymą medicininėje grafikoje, gelbėjimo darbuotojų mokymo modeliavimą ir žmogaus ir kompiuterio sąsajas, kurios galėtų padėti vartotojams efektyviau bendrauti tiek su mašinomis, tiek su kitais žmonėmis. Už pramogų pramonės ribų didelės organizacijos, tokios kaip „Microsoft“ ir „Honda“, atlieka pažangios grafikos ir žmogaus modeliavimo tyrimus, įskaitant programinę įrangą, kuri leistų sukurti tikroviškus virtualius personažus ir skaitmeninius avatarus remiantis tik nuotrauka. Susiję algoritmai taip pat gali padėti kompiuteriams atpažinti veidus ir interpretuoti išraiškas saugumo sumetimais arba numatyti vartotojo poreikius.

Esame įdomiame amžiuje, kai pradedame sugebėti imituoti žmones iki smulkmenų, sako Sagar. Jo pareiškime yra tam tikros ironijos. Kai su skaitmeniniais žmonėmis bus elgiamasi teisingai, jie nebus atskirti nuo tikrojo daikto; publika net nesupras, kad tokie menininkai ir mokslininkai kaip Sagaras pakeitė pramogų ir visuomenės veidą.

Gregory T. Huang yra TR asocijuotas redaktorius.

paslėpti