Holivudas jaunā seja

Virs paaugstinātā vilciena, kas kursē cauri centram, vīrietis maskās sarkanzilajā uzvalkā ir nonācis nepatikšanās.

Viņš ne tikai cīnās ar vājprātīgo zinātnieku, kurš mēģina viņu nogalināt ar robotizētiem taustekļiem, bet arī jāglābj vilciena pasažieri. Tas viss ir vienas dienas laikā supervaronim Pīteram Pārkeram, kas pazīstams arī kā Zirnekļcilvēks, taču tas nozīmē vairākus mēnešus ilgu darbu elitārajai grafikas guru komandai.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2004. gada septembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Šī megahitā Spider-Man 2 darbību secība šovasar ir apžilbinājusi miljoniem kino skatītāju. Cieši paskatieties uz ļaundari Doktoru astoņkāji (ko spēlē aktieris Alfrēds Molina), un jūs redzēsiet, kā viņš maniakāli smīn un kliedz, staigājot pa vilciena augšdaļu un sāniem. Vēlāk sižetā Zirnekļcilvēks (Tobijs Magvairs) pazaudē masku, piestiprinoties pie vilciena priekšpuses, apturot vilcienu. Viņa trakulīgās sejas izteiksmes šķiet pārliecinoši dabiskas.

Ar visu ātro krustojumu starp supervaroņa un ļaundara attēliem, skatītājiem, iespējams, nav aizdomas, ka sejas un figūras, kas bieži parādās uz ekrāna, nav īstās. Tie drīzāk ir digitāli izdomājumi, kas izveidoti datorā uzņēmumā Sony Pictures Imageworks Kulversitijā, Kalifornijā.

Mēs esam sasnieguši punktu, kurā mēs varam katru lietu izveidot datorā. Viss, sākot no saplīsušajiem stikliem vilcienā un beidzot ar visām ēkām, sliedēm un cilvēkiem, saka Marks Sagars, Spider-Man 2 grafikas vadītājs un Imageworks digitālo cilvēku seju eksperts. Viņš norāda uz vilcienu secību, kad tā tiek atskaņota viņa datora ekrānā. Skatieties, ko dara kamera. Šeit tas iet ātri pa vilcienu, tad zem izpildītājiem, tad viņiem priekšā, tad plats šāviens. Kā to var izdarīt ar īstu kameru? Taču cilvēku digitālās sejas ir pēdējā, izšķirošā šīs mīklas daļa. Agrāk, lai izveidotu īstu aktieru videomateriālu digitālā ainā, bija vajadzīgas īstas kameras, sarežģīts kaskadieru darbs un pielāgošana, lai saskaņotu reālo un digitālo attēlu izskatu; spēja darīt visu, ko rada dators, ieskaitot cilvēku sejas, paver daudz radošu iespēju.

Fotoreālistiskas digitālās sejas — tās, kas var izpausties īstā nekustīgos attēlos vai lielajā ekrānā — ir viena no pēdējām datorgrafikas robežām. Vēl nesen digitālās sejas izskatījās neīstas, ja tās rūpīgi pārbauda, ​​un tāpēc tās tika novirzītas uz ātru izgriezumu un fona kadriem. Problēma ir tā, ka mēs esam ārkārtīgi jutīgi pret to, kā vajadzētu izskatīties cilvēku sejām; daudz vieglāk ir apmānīt cilvēkus ar datorizētu T. rex nekā ar digitālu cilvēku. Taču sasniegumi ādas atveidošanā, digitālo ainu apgaismošanā un īstu aktieru ierakstu analizēšanā tagad ļauj māksliniekiem un programmētājiem kontrolēt katra sīkā pikseļu pleķīša faktūru un kustību datorizētā sejā. Sony komanda cer, ka skatītāji nespēs atšķirt Tobeju Magvairu un viņa digitālo dubultnieku - iespējams, pirmo reizi tiek sasniegta šāda ticamība.

Likmes ir milzīgas. Digitālie efekti ir miljardu dolāru bizness un strauji aug; Mūsdienās tipiskas grāvējfilmas budžets var būt 150 miljoni USD, un puse no tā tiek novirzīta efektu kompānijām. Patiešām, Zirnekļcilvēks 2 ir tikai viens piemērs tam, kā Holivuda arvien vairāk izmanto progresīvus grafikas pētījumus, lai radītu labākus digitālos aktierus, sākot no Neo triku dubultspēlēm un daudzajiem aģentiem Smitiem Matricas filmās līdz Gollumam seriālā Gredzenu pavēlnieks. . Tas ir sasniedzis punktu, kurā nozare joko par aktieru aizstāšanu ar datoriem (2002. gada filmas S1m0ne priekšnoteikums). Un Sony Pictures Imageworks, kas dibināta 1992. gadā un kurā ir vairāk nekā 40 pilnmetrāžas filmas, ir efektu namu avangardā, kas sacenšas par lielo studiju biznesu (skatiet Making Faces ,).

Taču digitālo aktieru patiesais ieguvums ir nevis tiešraides aizvietošana: tie nodrošina ainas, kas skatītājus aizved uz vietām, kur nevar nokļūt neviens īsts aktieris vai kameras uzstādīšana. Tas dod režisoriem lielāku elastību un ļauj viņiem veikt darbības, kuras viņi nevar veikt ar īstiem kaskadieriem, saka Skots Stokdiks, Imageworks vizuālo efektu vadītājs, kurš ir atbildīgs par sēriju Spider-Man. Agrāk režisori un redaktori būtībā ir masējuši griezumu ap dažādām ātrām darbībām un kameras leņķiem, lai nodotu stāstu, stāsta Stokdiks. Tagad viņiem nav šādu ierobežojumu. Tādējādi atbrīvoti režisori var sekot sintētiskiem aktieriem, kad viņi skraida pa debesskrāpjiem un izvairās no lodēm, veicot palēnināšanos. Turklāt aktieri var tikt digitāli novecojuši vai novecojuši, nepavadot stundas grimā. Sen mirušas filmu zvaigznes varētu pat digitāli augšāmcelt.

Un filmas ir tikai sākums. Digitālo cilvēku radīšanas paņēmieni virza plašāku datorgrafikas un saskarņu robežu. Šie centieni varētu nodrošināt pārsteidzoši reālistiskas medicīniskās apmācības simulācijas, reālistiskus iemiesojumus e-pasta un interneta tērzētavās un drīzumā daudz pārliecinošākus varoņus spēlēs un interaktīvās filmās. Sagar saka, ka tehnoloģija ir pilnībā gatava galvenajam laikam.

Virtuālais vīzs

Marks Sagars vienmēr ir plosījies starp mākslu un zinātni. Pēc koledžas viņš pavadīja trīs gadus, ceļojot pa pasauli, iztikai zīmējot portretus. Taču tehnoloģiju vilkšana lika viņam atgriezties absolvēšanas skolā dzimtajā Jaunzēlandē, lai studētu inženierzinātnes. Es nekad nedomāju, ka pavadīšu savas dzīves gadus, pētot cilvēka seju, viņš atzīst, sēžot savā Imageworks birojā, ko ieskauj grāmatas un dokumenti par vizuālo uztveri.

Dzirdot, ka Sagars apraksta cilvēka seju kā daudzkanālu signalizācijas ierīci, liecina, ka viņa zinātnes un inženierijas puse ir uzvarējusi. Viņš saka, ka, izprotot zinātni, kas slēpjas aiz sejām, tas viņam ļauj efektīvāk parādīt digitālā varoņa vēstījumu ekrānā. Izteicieni, piemēram, nolaistas acis, sarauktas uzacis vai saritināta lūpa, norāda uz cilvēka emocionālo stāvokli un norāda uz viņa nodomu.

Sagara ceļš uz Holivudu pavērās gandrīz nejauši. Deviņdesmito gadu vidū, būdams Oklendas universitātes maģistrants un MIT pēcdoktorants, viņš izstrādāja cilvēka acs un sejas datorsimulācijas, kas varētu palīdzēt ārstiem, kas mācās, apgūt ķirurģiskas metodes. Viņa simulācijas izskatījās tik reālas, ka dot-com uzņēmēju komanda pārliecināja viņu līdzdibināt grafikas starta uzņēmumu LifeFX Ņūtonā, MA. Tās misija: komercializēt programmatūru, ko ikviens, sākot no filmu veidotājiem līdz tīmekļa uzņēmumiem un e-pasta pakalpojumu sniedzējiem, varētu izmantot, lai radītu fotoreālistiskas cilvēku līdzības.

Sagars drīz kļuva par vadošo autoritāti digitālo seju izklaidēšanā. 1999. gadā viņš ieradās Losandželosā, lai strādātu

datorizētas sejas animācijas filmām, tostarp vienai no aktiera Džima Kerija. Grafikas pētnieks Pols Debeveks, kurš savu vārdu izpelnījās virtuālās vides veidošanā un digitālā apgaismojuma paņēmienu attīstībā, kādā konferencē ieraudzīja Sagara filmas un bija ieintriģēts: viņš nekad nebija redzējis mākslīgās sejas, kas tuvplānā izskatījās tik pārliecinošas. Tas bija brīdis, kas lika man pārkāpt slieksni, lai patiesi ticētu, ka fotoreāla datorgrafikas seja parādīsies nākamo piecu gadu laikā, saka Debeveks, kurš tagad strādā Dienvidkalifornijas Universitātes Radošo tehnoloģiju institūtā (skat. Holivudas maģistra darbu). of Light, TR 2004. gada marts).

Abi zinātnieki uzsāka sadarbību, izmantojot Debevec apgaismojuma paņēmienus, lai atveidotu Sagara digitālās sejas — šī kombinācija ātri izvirzīja tos lauka priekšgalā. Izrādās, ka, ja mēģināt simulēt seju, ir ļoti svarīgi nodrošināt pareizu apgaismojumu. Atšķirībā no iepriekšējām datorsimulācijām, kas dažādos kontekstos izskatījās dīvaini un bija jāpielāgo, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas, Sagara un Debeveka sejas varēja pielāgot, lai tās atbilstu apgaismojumam jebkurā ainā. Tas ir tāpēc, ka tie tika veidoti, izmantojot bagātīgu datu bāzi ar reālām sejām, kas fotografētas no dažādiem leņķiem un izgaismotas ar daudzām dažādām gaismas kombinācijām. Kad LifeFX 2002. gadā pārtrauca darbību, Imageworks sagrāba Sagaru speciāli viņa zināšanām par sejām.

Viņš nekavējoties sāka strādāt pie pirmā spēlfilmas testa ar šiem paņēmieniem: Zirnekļcilvēks 2. Filmas asa sižetiem bija nepieciešamas detalizētas un izteiksmīgas pazīstamu aktieru seju simulācijas – īpaši smaga problēma, saka Sagars. Publika ne tikai ātri noraida ersatz cilvēku sejas kopumā, bet arī ir īpaši jutīga pret sejām, kuras atpazīst; jebkura neatbilstība starp digitālo un reālo var tikt uztverta kā viltota. Lai simulācijas darbotos, pētniekiem bija nepieciešams daudz atsauces kadru ar reāliem aktieriem dažādos apgaismojuma apstākļos.

Tātad Magvaira un Molīna pavadīja vienu dienu Debevekas laboratorijā. Pētniecības programmētāja Tima Hokinsa uzraudzībā viņi sēdēja īpašā aparātā, ko sauc par gaismas skatuvi, kamēr četras fotokameras uzņēma simtiem attēlu ar viņu galvām un sejām, radot dažādas izteiksmes un izgaismotas ar strobiem no visiem iespējamiem leņķiem. Aktieriem tika veikta arī lāzerskenēšana un ģipša apmetumi no viņu galvām un sejām, lai datoros varētu izveidot viņu līdzību augstas izšķirtspējas digitālos 3-D modeļus.

Uzņēmumā Imageworks Sagars un viņa komanda izstrādāja lietotājam draudzīgu programmatūru, lai desmitiem mākslinieku varētu izmantot attēlu datu gigabaitus, neiegrimstot tehniskās detaļās. Lai vilcienu secība izskatītos pareizi, piemēram, Sagar programmatūra apvienoja attēlus no Debevec iestatījuma kompozītmateriālos, kas atbilst reālajam apgaismojumam filmas uzņemšanas laukumā, un pēc tam kartēja kompozītmateriālus uz aktieru 3-D datoru modeļiem. Lai sejas kustētos, animatori manipulēja ar modeļiem kadru pa kadram, kā aptuvenu ceļvedi izmantojot esošos aktieru attēlus un video. Programmatūra aprēķināja apgaismojuma izmaiņas, pamatojoties uz sejas modeļu deformāciju, un attiecīgi apgaismoja digitālo ādu. Rezultāts: sintētiski aktieri, kas izskatās pēc Magvaira un Molīnas (saskaras ar miesas un asinīm), tuvina gaisu, debesskrāpjus, virs vilcieniem un zem ūdens, visu laiku jūtot emocijās.

Imageworks ir lielisks piemērs tam, kā efektu nami ātrāk nekā pirms dažiem gadiem integrē jaunus pētījumus savos ražošanas cauruļvados. (Lai gan skatītāji varētu būt sajūsmā par to, kas pēdējā laikā tika parādīts multipleksā, 90. gados filmu pamata grafikas tehnoloģija īpaši nemainījās.) Iepriekš bija ļoti ilga nobīde. Kaut kas tiktu izstrādāts, un tad jums būtu jāgaida desmit gadi, līdz programmatūras uzņēmums to komercializēs, saka Dž. P. Lūiss, Dienvidkalifornijas Universitātes Datorgrafikas un imersīvo tehnoloģiju laboratorijas grafikas un animācijas eksperts. Tagad es domāju, ka uzņēmumi ir daudz labāk informēti par pētniecību, un viņiem ir tendence uz to daudz ātrāk.

Pastaiga pa Imageworks aptumšotajiem gaiteņiem šopavasar atklāj, ka komanda cenšas likt pēdējo pieskārienu vairāk nekā 800 Spider-Man 2 efektu kadriem. Tā ir jauna, stilīga publika, kas valkā modernas brilles un izliek piemiņas no filmas uz saviem galdiem. – fotogrāfijas, asa sižeta figūras, Tobija Magvaira sejas atveidojums. Dienā, kad viņš nosūta savu pēdējo kadru filmai, vizuālo efektu vadītājs Stokdiks žēlo, ka vairs nav laika. Viņš saka, ka lielākais izaicinājums bija Molīnas dažreiz īstās, dažreiz digitālās sejas saplūšana ar viņa Doc Ock kostīmu un komiksu stila vidi. Viņš nopūšas, lai atbilstu realitātei, ir gandrīz neiespējami.

Uzlieciet savu spēli

Patiešām, neskatoties uz miljoniem dolāru, kas tiek izmesti problēmas risināšanai, digitālajām cilvēku sejām joprojām ir jāstrādā. Tas, kas vēl ir jādara, var šķist pakāpeniski soļi — acu kustību padarīšana mazāk robotizēta, asinsrites izmaiņu fiksēšana, lai vaigi kļūtu piesarkuši, āda smaidot pareizi saburzītos, taču tās summējas. Pēdējie 20 procenti varētu aizņemt 80 procentus no mūsu laika, lai tie būtu pareizi, taču mēs noteikti esam tajos pēdējos 20 procentos, saka Darins Grānts, Digital Domain tehnoloģiju direktors Venēcijā, Kalifornijā, kas veidoja varoņu animācijas šīs vasaras I. Robots.

Galu galā komerciālā auditorija noteiks šo digitālo dubultnieku vērtību. Galvenais pārbaudījums tam, ko mēs darām, ir tas, kā tas izskatās ekrānā un kā tas tiek pārvērsts ražošanā, saka Grants. Viņa kolēģis Breds Pārkers, vizuālo efektu uzraugs un Digital Domain direktors, apgalvo, ka digitālie cilvēki maksās arvien lielākas dividendes filmu veidotājiem un grafikas kopienai. Tas ir liels darījums, viņš saka. Tas apvieno visu, kas ir sarežģīts datorgrafikā.

Kāpēc tā ir tik smaga problēma — tieši to, ko mūsu acis uztver kā nepareizu digitālā cilvēkā, vēl nav labi saprotams. Bet Dienvidkalifornijas universitātes grafikas pētnieki Lūiss un Ulrihs Neimans cenšas to noskaidrot. Nesenajos eksperimentos viņu grupa brīvprātīgajiem parādīja reālu un digitālu seju ieskatus, lai noskaidrotu, vai viņi var atšķirt. Rezultāti bija pārsteidzoši un kaitinoši. Mēs pavadījām gadu, strādājot pie šīm sejām, taču nevarējām cilvēkus maldināt ne ceturtdaļsekundes, saka Lūiss. Viņš prognozē, ka šis darbs radīs statistiskus modeļus par īstu cilvēku seju uzvedību, kas savukārt radīs programmatūras rīkus, ko mākslinieki var izmantot, lai liktu varoņiem kustināt acis vai mainīt izteiksmes citos smalkos veidos, kas varētu būt ļoti svarīgi ticamībai.

Šādiem sasniegumiem vajadzētu būt dramatiskai ietekmei. Saka Stīvs Salivans, Industrial Light and Magic pētniecības un attīstības direktors Sanrafaelā, Kalifornijā: Mēs, iespējams, atskatīsimies atpakaļ pēc 10 gadiem un domāsim, ka mūsdienu digitālie dubultnieki izskatās šausmīgi primitīvi.

Un tās būs ne tikai filmas, kas tiks uzlabotas. Tie paši grafiskās simulācijas rīki, kurus sāk apgūt filmu veidotāji, arī palīdzēs attīstīt nākamo lielo digitālo seju tirgu: videospēles. Mūsdienu spēles lepojas ar žilbinošām būtnēm un ainavām, taču to cilvēku raksturi nav pat tuvu fotoreālistiskiem. Vienkārši nav praktiski ieprogrammēt katrā skata leņķī un izteiksmē, kas var rasties daudzlīmeņu, interaktīvas spēles laikā.

Šeit darbojas Džordžs Boršukovs. Datorzinātnieks Boršukovs, kurš Matrix filmām izstrādāja vismodernākos digitālos cilvēkus (visi Smiti filmās Reloaded un Revolutions ir viņa komandas), tagad spēlēs izmanto sejas tehnoloģiju. Bijušais tehnoloģiju vadītājs uzņēmumā ESC Entertainment Alamedā, Kalifornijā, Boršukovs nesen pārcēlās uz videospēļu spēkstaciju Electronic Arts Redvudsitijā, Kalifornijā. Viņš saka, ka nākamās paaudzes spēļu aparatūra būs tuvu fotoreālistisku seju paņēmienu demonstrēšanai reāllaikā, taču, lai tas notiktu, būs nepieciešami kompromisi, tuvinājumi un datu saspiešana.

Problēma ir tā, ka ar spēlēm visam ir jānotiek lidojumā. Tomēr joprojām ir nepieciešamas dažas stundas, lai renderētu vienu mūsdienu labāko digitālo seju kadru. Tas ir iespējams, ja jums ir mēneši, lai izveidotu ainas, piemēram, filmā. Tomēr spēlē vai interaktīvā filmā konkrētais pieprasītais attēls var nepastāvēt, kamēr lietotājs to nepasūta, nospiežot kursorsviru. Lai to padarītu praktisku, būs nepieciešama tūkstošiem reižu ātrāka programmatūra.

Pēc pieciem gadiem, eksperti saka, ka spēles un filmas hibrīds varētu ļaut skatītājiem/spēlētājiem veidot un režisēt savas filmas un pat iesaistīties darbībā. Vispirms varat filmēt, skenējot reālu cilvēku fotoattēlus, piemēram, jūs un jūsu draugus, un palaižot programmatūru, kas izveidotu šo cilvēku fotoreālus 3-D modeļus. Pēc tam reāllaikā jūs varētu vadīt filmas darbību, izmantojot rokas kontrolieri vai tastatūru — sākot ar kameras tālummaiņu ap varoņiem un beidzot ar galvenās lomas atveidotāja likšanu skriet noteiktā virzienā. Interaktīvā izklaide, Boršukovs saka, ir vieta, kur ir īstā nākotne.

Saskaroties ar nākotni

Atgriežoties vietnē Imageworks, ap Marku Sagaru virmo aktivitāšu vētra. Mākslinieki ir ķērušies pie cita digitālā aktiera projekta — šī rudens Polārais ekspresi, kura pamatā ir populārā bērnu grāmata. Taču Sagaru, kurš nav tieši saistīts ar šiem centieniem, sajūsmina tas, kas atrodas tālāk — elegantāka pieeja digitālajām sejām, kas balstīta uz zinātniskiem pamatprincipiem. Es uzskatu, ka šodienas darbs ir starpposms, kurā mums joprojām ir jāiegūst daudz datu, viņš saka. Galu galā viss izmantos matemātiskos modeļus, kā lietas pārvietojas un kā tās atspoguļo gaismu.

Sagar redz arī daudz plašāku digitālo cilvēku pielietojumu medicīniskajā grafikā, glābšanas darbinieku kooperatīvās apmācības simulācijas un cilvēka un datora saskarnes, kas varētu palīdzēt lietotājiem efektīvāk sazināties gan ar mašīnām, gan citiem cilvēkiem. Ārpus izklaides industrijas lielas organizācijas, piemēram, Microsoft un Honda, pēta progresīvu grafiku un cilvēku modelēšanu, tostarp programmatūru, kas varētu ļaut izveidot reālistiskus virtuālos tēlus un digitālos iemiesojumus, pamatojoties tikai uz fotoattēlu. Saistītie algoritmi var arī palīdzēt datoriem atpazīt sejas un interpretēt sejas izteiksmes drošības nolūkos vai paredzēt lietotāja vajadzības.

Mēs esam interesantā vecumā, kad sākam simulēt cilvēkus līdz pēdējai detaļai, saka Sagars. Viņa paziņojumā ir zināma ironija. Kad digitālie cilvēki būs pareizi izdarīti, tos nevarēs atšķirt no īstā; auditorija pat neapzinās, ka tādi mākslinieki un zinātnieki kā Sagars ir mainījuši izklaides un sabiedrības seju.

Gregorijs T. Huangs ir TR asociētais redaktors.

paslēpties