Článek Ozvěny TransISToru – 2. část

Ozvěny TransISToru – 2. část

Jan Rylich

Jan Rylich

7. 8. 2006 22:59
Reklama
Reklama

Druhé setkání TransISToru2 se konalo ve dnech 3. až 6. července, a sympózium a přidružené workshopy probíhaly v konferenční místnosti hotelu Marttel, kde byla také ubytována většina participantů. Cyklus měl název „Motion capture techniques for 3D games and film“, a kromě technologie „mocap“ se hovořilo kupříkladu o stereoskopii či uměleckých performancích. Oproti prvnímu setkání byl tento díl také mnohem více prakticky zaměřený, takže jsme měli možnost si zmiňované technologie i sami vyzkoušet.

Stejně jako minule, i tentokrát byla konference zahájena ředitelem CIANTu, panem Pavlem Smetanou, který přivítal účastníky a nastínil obsah následujících čtyř dnů. Poté již předal slovo panu Ing. Janu Buriánkovi ze společnosti Visual Connection s.r.o., jehož prezentace posloužila jako úvod do technologie motion capturing. Předně je ovšem třeba zdůraznit, že využití mocapu není omezeno jen na počítačové hry, ačkoliv v této souvislosti se o něm patrně nejvíce hovoří. Mocap se hojně používá například ve filmovém průmyslu, a své využití najde mimo jiné i v lékařství (oblasti fyziologického výzkumu, zjišťování mozkových poruch…) a ve vědě obecně.

Co se základního dělení týče, existují tři druhy systémů motion capturingu: mechanický, elektromagnetický a optický. První jmenovaný způsob snímá pohyb pomocí mechanických součástek, takže snímaná osoba má na sobě těžké a neforemné zařízení, které vypadá jako exoskeleton. Výhodou je ovšem relativně nízká cena. Při použití elektromagnetického systému emitují jednotlivé senzory EM vlny, které zachycuje anténa. Snímaná osoba má na sobě obvykle množství kabelů a limitujícím faktorem (kromě snížené pohyblivosti) je také poměrně malý dosah antény. Optický mocap pracuje na principu optického snímání polohy jednotlivých značek, což jsou obvykle reflexní kuličky různých velikostí. Značky samy nevysílají žádné signály či záření, ale pouze odráží světlo, které je následně zachyceno kamerami (minimální počet jsou tři kamery, ale u velkých projektů se jich používají desítky až stovky).

Následně nám pan Buriánek ukázal technické specifikace některých kamer firmy Vicon, která se na motion capturing specializuje. Ačkoliv jednotlivé typy vypadají na první pohled stejně, jsou mezi nimi značné rozdíly (kupříkladu model MX3 má rozlišení pouze 0,3 milionu pixelů, MX40 už má 4 megapixely). Tyto kamery snímají scénu ve vysokých rychlostech: obvykle 120–160 snímků za sekundu, ale v případě potřeby až rychlostí 10,000 fps. Zajímavé také je, že kamery zachycují obraz jen ve stupních šedé, neboť je třeba zaznamenat pouze světlo odrážené značkami. Vysílané světlo může být viditelné či infračervené, a emituje ho tzv. „strobo“ – speciální stroboskopické zařízení, které je umístěno kolem objektivu. Vzhledem k tomu, že mocap pracuje s ohromným množstvím dat, jsou jednotlivé kamery vybaveny integrovanými systémy pro jejich základní zpracování.

Ovšem jedna věc je zachytit a zpracovat pohyb celé postavy, ale mnohem obtížnější je zpracovat motion capturing obličeje. K tomu opět slouží reflexní značky, které jsou ale v tomto případě mnohem menší a je jich veliké množství. Tím největším problémem ale není samotný mocap, ale následné převedení lidské tváře do počítačové grafiky. Počítačem vytvořené modely totiž zatím nedokáží plně suplovat realitu, a tak jedinou možností, jak dosáhnout realistického obličeje, je naskenovat ho. Již dlouhá léta existují snahy o vytvoření digitálních postav. První 3D model herce byl použit ve filmu FutureWorld už roku 1976 (!), rané počítačem vytvořené postavy se objevily například v Terminátorovi 2 či Titanicu. A od přelomu století se dá říci, že filmový průmysl je již plně připraven: Star Wars, Lord of the Rings , Matrix 2&3, Spiderman 2 a další, to jsou jen některé ukázky známých filmů, kde se počítačem generované postavy objevily.

Na závěr své prezentace pan Buriánek ještě zmínil dvě případové studie: filmy Gemini Man a Polar Express. V projektu Gemini Man byl pomocí počítače vytvořen mladší klon známého herce, přičemž hlavním cílem bylo vyzkoušet si postupy, které by se daly použít obecně ve filmovém průmyslu. Polar Express je animovaný film s vánoční tématikou vytvořený kompletně na počítači, samozřejmě s použitím technologie motion capturing (přičemž většinu hlavních postav ‚rozpohyboval‘ Tom Hanks). Polar Express je také příkladem přímo obrovského projektu: byly postaveny tři natáčecí prostory (jeviště) a celkem bylo použito 242 kamer. Postavy měly na sobě obvykle 54 značek a při snímání obličeje se jich používalo dokonce 151 (každý bod byl veliký pouhé 2,4 milimetru). Nicméně právě ‚Polární Expres‘ je zároveň i příkladem tzv. „uncanny valley“.

Teorii ‚uncanny valley‘ představil 70. letech 20. století Dr. Masahiro Mori, a původně se zaměřovala na psychologické reakce lidí na design robotů a androidů. Tato teorie se tedy obecně zabývá tím, jak naše vědomí dokáže přijmout uměle vytvořené postavy. U plechového robota je na první pohled vidět, že to není člověk. Oblečený robot už vypadá lépe, figurína v obchodě je ještě reálnější. Ve všech těchto příkladech jsou tyto ‚umělé bytosti‘ přijímány veskrze kladně. Nicméně podle teorie ‚uncanny valley‘ nastává v určité fázi zlom – postavy jsou v jistém okamžiku již téměř fotorealistické, téměř jako živé… ale ne zcela. Je stále poznat (vizuálně či alespoň podvědomě), že jde o počítačovou animaci / robota / figurínu. A právě toto stádium působí na lidi negativně, mnohdy až přímo odpudivě. Mozek zpracovává téměř realistický obraz a zároveň se tomu brání, protože ‚něco tam nesedí‘. To je ostatně důvod, proč nebyl Polar Express příliš dobře přijat (byť se minimálně z technologického hlediska jedná o výjimečný počin). V tomto ohledu zvolil třeba Pixar mnohem lepší cestu, neboť například v The Incredibles použil ‚komixovou‘ nadsázku, která je mnohem lépe akceptována.

Tím jsem sice trochu odbočil od samotného obsahu konference, ale zmiňovaná teorie je podle mého názoru docela důležitá a týká se tématu. Ale zpátky k TransISToru. Odpolednem nás provázeli pánové Michal Máša, Stefan Kyles a Jaroslav Adamec, a jednalo se zejména o předvedení motion capturingu tak říkajíc ‚na živo‘. K dispozici jsme měli elektromagnetický mocap systém Liberty od firmy Polhemus, který podporuje maximálně 16 senzorů. Po nezbytné úvodní kalibraci přišla sličná slečna asistentka a začala předvádět roztodivné pohyby, které se nám díky speciálnímu softwaru rovnou zobrazovaly v reálném čase na našich počítačích (kde jsme si mohli vybrat i různé postavičky, které přesně kopírovaly pohyby asistentky).

Mimochodem, zmiňovaný software pracoval na bázi VRML, což je zkratka označující Virtual Reality Modeling Language, čili modelovací jazyk virtuální reality. Jedná se o jazyk, který umožňuje vymodelovat trojrozměrné prostředí, ve kterém je možné se pohybovat a které může být i interaktivní. Navíc je možné do tohoto prostředí jednoduše vstoupit pomocí internetu. Je třeba ovšem specifický plug-in do webového prohlížeče – například Cosmo Player, Open VRML. Technologie VRML ovšem v současnosti už pomalu zastarává, a jejím nástupcem je X3D. Podrobnější informace lze nalézt na stránkách Web3D Consortium (například zde, kde jsou specifikace jazyka VRML 97, na jehož bázi pracoval náš zmiňovaný zobrazovací software).

Druhý den vystoupili Tomáš Petráň a Braňo Pažitka, a hovořili o využití speciálních postupů a efektů ve hrách a filmech – konkrétně se jednalo o motion capturing a stereoskopii. A protože o mocapu už jsem toho napsal až dost, zaměřím se teď na druhou jmenovanou technologii. Nejprve však opět trocha teorie. Stereoskopie je metoda vizuální reprezentace pokoušející se o trojrozměrné zobrazení. Tento prostorový dojem vzniká spojením dvou mírně odlišných obrázků (pro pravé a pro levé oko), přičemž existují různé možnosti, jak tohoto efektu docílit.

Patrně nejjednodušší (a nejlevnější) technika spočívá v použití barevných filtrů (které mohou být zasazeny třeba i do papírových brýlí, aby byly náklady co nejnižší). Odborně se tato metoda nazývá anaglyfická a nejčastěji se jedná o červený a modrý filtr. Stereoskopický obrázek je tvořený červenou a modrou složkou, přičemž obě verze obrázku se překrývají a trochu se liší. Každé oko tak díky barevnému filtru vidí jen jednu část obrázku, a mozek to poskládá dohromady takovým způsobem, že vzniká trojrozměrný dojem. Nevýhodou této metody je, že výsledný obrázek je obvykle vnímaný černobíle, případně se silně zkreslenými barvami (respektive vše je laděno do barev použitých filtrů).

Mnohem sofistikovanější metoda (kterou jsme právě během TransISToru používali) spočívá ve využití polarizace. Obě složky stereoskopického obrázku či videa jsou promítány na speciální plátno se stříbrným povrchem, a každou obrazovou stopu má na starosti jeden projektor (oba projektory musejí být samozřejmě precizně seřízené, aby se obraz nijak ‚nerozjížděl‘). Projektory jsou také vybaveny speciálními polarizačními filtry a diváci musejí mít zase polarizační brýle – takže každé oko vidí opět jen jedinou složku obrazu a tím vzniká ve výsledku prostorový dojem). Tato metoda už barvy nijak nezkresluje, ale je mnohem náročnější na přípravu a samotné provedení.

Obě výše zmíněné metody lze označit jako tzv. ‚pasivní stereoskopii‘, neboť brýle mají jen barevné či polarizační filtry, ale jinak příliš činnosti nevyvíjejí. Jak se dá tušit, opakem je tzv. ‚aktivní stereoskopie‘. Ta spočívá v tom, že obrazovka či monitor přehrává video ve dvojnásobné frekvenci, a neustále střídá verzi pro jedno či druhé oko. Speciální ‚aktivní‘ brýle pak se stejnou frekvencí ‚přepínají‘ pohled mezi levým a pravým okem, takže každý jednotlivý snímek vidí divák jen jedním okem, a druhé je zakryto. Protože se jedná o dvojnásobnou snímkovací frekvenci než je obvyklé, není toto přepínání patrné a divák si ho neuvědomuje. Naopak, šikovný mozek si opět všechno setřídí a znovu vzniká dojem 3D.

Existují samozřejmě i další stereoskopické metody – od zařízení, která vypadají jako brýle či helmy virtuální reality, a která posílají přímo každému oku korespondující obrazovou stopu, až po experimentální technologie hologramů; ale výše zmíněné možnosti jsou pravděpodobně nejrozšířenější.

Nakonec nám ještě pánové Petráň a Pažitka nastínili práci, která nás čekala. Naším úkolem nebylo nic menšího, než se rozdělit do skupinek (což byla ta snazší část), a následně vytvořit krátký film s využitím jak stereoskopie, tak motion capturingu (což už tak snadné nebylo). K tomuto účelu nám byla zapůjčena jednak speciální stereoskopická kamera (respektive dvě propojené a přesně synchronizované kamery) a také již zmíněná slečna asistentka, která ochotně prováděla všechny krkolomné pohyby, které po ní režiséři jednotlivých skupinek chtěli.

Odpoledne a podvečer jsme tedy strávili ‚v terénu‘ festivalových Karlových Varů, kde jsme si navzájem půjčovali kameru a snažili se natočit nějaké zajímavé záběry. Ale zase tak triviální to samozřejmě nebylo; práce se stereoskopií se totiž poněkud liší od klasického filmování. Jednak je vhodné využívat dobře viditelných a zřetelných předmětů v popředí (protože to vytváří pěkný prostorový dojem), a také je třeba se vyvarovat natáčení v malé vzdálenosti od objektivů kamer, protože pokud jsou snímány příliš blízké předměty, dochází k velkému rozdílu mezi jednotlivými obrázky (videostopami) a místo 3D efektu to vypadá ‚dvojitě‘.

DRUHÁ POLOVINA

 

Dopolední sekce třetího dne patřila skupině Igloo / http://www.igloo.org.uk, kterou zastupovali její zakladatelé Ruth Gibson a Bruno Martelli. Prezentace dvojice Gibson & Martelli byla velice intenzivní, protože ačkoliv měli původně vyhrazený celý den, bylo nutné vše stihnout pouze za dopoledne, protože odpoledne nás čekaly naše rozdělané filmové práce.

Skupina Igloo je nezávislé seskupení umělců, které kooperuje s mnoha spolupracovníky (jak z Velké Británie, tak z celého světa) a společně pracují na celé řadě projektů. Tyto projekty jsou obvykle interdisciplinárními kombinacemi audiovizuálních a digitálních technologií, herních enginů a motion capturingu. Jejich tvorba je součástí interaktivních instalací, tanečních performancí, webových stránek či CD/DVD. Ve své prezentaci v rámci sympózia TransISTor2 se Gibson & Martelli zaměřili zejména na taneční výstupy s využitím mocapu a rozličných real-time efektů.

Mezi jejich projekty patří například SentientSpace1.0, stereoskopická vizualizace generovaná v reálném čase s pomocí mocapu, který snímá pohyby umělců. 3D grafika nereaguje jen na samotné pohyby, ale také na dynamicky se měnící hudbu. Dotdotdot je interaktivní webový projekt založený na propojení motion capturingu a streamované hudby. Na domovských stránkách si můžete zvolit styl hudby, tvar tančícího pajduláka, a další věci, a pak se jen kochat jeho pohyby (navíc je možné se na scéně pohybovat, měnit úhly pohledu a podobně – a to vše v rámci webového prohlížeče). Winterspace je dalším příkladem zajímavé interaktivní audiovizuální instalace. Pokud neprobíhá žádné představení, je počítačem generován padající sníh, který reaguje na pohyby diváků, procházejících kolem velkoplošných obrazovek. Ale hlavní částí je samotná taneční performance, ve které jsou umělci ‚tvořeni‘ stejnými zářícími body jako sněhové vločky (a následně hvězdy) všude kolem, takže když se nehýbou, zcela splývají s hvězdným pozadím. A jakmile se začnou pohybovat, výsledným dojmem je roztančená galaxie.

Rád bych se také na chvíli zastavil u projektu Summerbranch, pozoruhodného příkladu virtuálního prostředí (které jsme si mohli také v průběhu dne vyzkoušet). Jedná se o projekt na pomezí hry a interaktivní instalace. ‚Hráč‘ prochází (pomocí ovladače reagujícího na pohyb) virtuálním lesem a snaží se najít počítačem řízené postavy. Háček je v tom, že tyto postavičky jsou něco jako lesní nymfy a tudíž jsou zelené, místy průhledné a celkově jsou špatně vidět. Jedinou možností, jak je objevit, je tedy každou chvíli stát na místě a pozorovat les, jestli se tam něco nehýbe (nymfy totiž různě poskakují, tančí, a předvádějí všelijaké pohyby). Záměrem pochopitelně je, aby divák / hráč neběhal jen bezcílně prostředím, ale aby klidně vyčkával a naučil se odpočívat (ostatně po nalezení některé zmíněné postavičky hra nekončí a tak může hráč dále relaxovat a kochat se pohledem na tančící vílu). Dalším víceméně herním příkladem je Swan Quake, což je umělecký projekt využívající herní engine a taneční pohyby zachycené pomocí motion capturingu. Swan Quake je stále ve vývoji a není o něm mnoho informací, takže se omezím jen na sdělení, že se jedná o virtuální prostředí, jehož cílem opět není klasické střílení herních potvor, ale prosté procházení herním světem a poklidné pozorování okolí.

Jak už jsem naznačil, odpoledne jsme strávili doděláváním svých projektů, což znamenalo zejména stříhání natočeného materiálu plus kombinování reálných záběrů, a počítačových (a mocapem rozhýbaných) potvor. Naše skupinka (ve složení John Holder, Giuliano Cavalli, Rudolf Kadlec a já) se pokoušela dokončit krátký film „The Beauty and the MoCap Beast“, přičemž já jsem se zaměřil zejména na tvorbu titulků ve Flashi (program na tvorbu vektorových animací), protože od vzniku projektu Terapie / The Therapy mě stříhání videa a vytváření animací baví. Jen tak na okraj, Terapie je multimediální filmový experiment o závislosti lidí na technice, který jsem společně s přáteli ze školy a divadelního spolku Uvidíme natočil v loňském roce. Chcete vědět víc? Tak se podívejte na naše webové stránky / (které jsou sice v poněkud permanentní rekonstrukci, ale něco málo tam snad je). A pokud víc vědět nechcete, tak jedeme dál…

Rád bych totiž ještě napsal alespoň pár slov ke zmiňované postprodukci našich krátkých filmů. Skrýval se v ní totiž nejeden zádrhel. Největším problémem byl nepochybně fakt, že jakékoliv úpravy a editování bylo nutné provádět v obou videostopách (pro levé i pravé oko) a vše muselo být stoprocentně synchronizované, protože jinak by to zkazilo zamýšlený 3D efekt. Když se navíc pracovalo i s naklíčovanou počítačovou příšerkou, bylo rázem nezbytné dělat to samé ve čtyřech vrstvách najednou, neboť i sama obludka musela být vyexportována pro každé oko zvlášť, a vše muselo být ve vzájemném souladu. Práce to byla sice zdlouhavá, ale každopádně velice zajímavá; stinnou stránkou ovšem bylo, že jsme na tom filmečku pracovali až do večera (tedy spíše do noci), a tím pádem jsme si ani pořádně nemohli vychutnat atmosféru probíhajícího Mezinárodního filmového festivalu (natož abychom dokonce viděli nějaké filmy!). Inu, snad někdy jindy.

Ale zpátky k TransISToru; ještě nám zbývá den čtvrtý a poslední. Hostem dopolední sekce byl Jean-Bernard Marinot z francouzské produkční společnosti Onyx Films. Hlavním tématem jeho prezentace bylo využití motion capturingu ve filmovém průmyslu, konkrétně ve filmu Renaissance. Zmínka o ‚Renesanci‘ se mimo jiné objevila i zde jako nedávná novinka, a o jejím promítání psal před časem i Pavel Dobrovský na svém blogu. Kdo o tomto filmu ale stále nic neví, tak by to měl co nejdříve napravit – třeba návštěvou webových stránek Renaissance (leč zatím pouze ve francouzštině), nebo přečtením následujících řádků.

Renaissance je černobílý komixový film (stylově podobný filmu noir nebo třeba nedávnému Sin City), který je natočen s využitím technologie motion capturing. Režisérem tohoto nevšedního snímku je Christian Volckman. Celý film je vytvořen na počítači, navíc se zcela specifickou atmosférou, takže výsledek je zcela odlišný než již zmiňovaný Polar Express nebo další známý CGI film, Final Fantasy: The Spirits Within. Vzhledem k barevnému ladění do černé a bílé to dokonce vypadá, jako by se jednalo o klasický 2D animovaný film, ale všechny modely jsou samozřejmě plně trojrozměrné, čehož film v řadě napínavých scén pochopitelně využívá (takže o různé zajímavé nájezdy kamery rozhodně není nouze). Výsledkem je tedy výjimečné dílo, které se vizuálním zpracováním značně odlišuje od ostatní filmové produkce, a i po příběhové stránce se jedná o velice zajímavý kousek. Film vznikl v koprodukci Francie, Velké Británie a Lucemburska, a od prvního námětu až po jeho dokončení uplynulo dlouhých devět let.

Samotné natáčení snímalo 24 mocap kamer a díky spolehlivému softwaru bylo možné zachytit najednou až čtyři osoby na scéně. Vzájemná interakce více osob je totiž velice obtížná, neboť kamery ‚vidí‘ pouze zářící tečky, a když je na scéně více lidí, tak bývá problém určit, který bod komu patří (nepozná to ani systém mocapu, ani technici). Na jednu osobu bylo také vyčleněno až 30 reflexních značek, což v kombinaci s vysokým počtem kamer umožnilo velice plynulé a přesné zachycení pohybů. Herci byli navíc vybaveni i speciálními brýlemi s mikrokamerami, které zachycovaly pohyby očí (takže výsledek působí mnohem přirozeněji, než kdyby oči animovali grafici až následně).

Postup práce byl obvykle následující: v první fázi se na obrazovkách pohybovaly pouze skupinky bodů, které zachytily všudypřítomné kamery. V další etapě byl vygenerován wireframe model (tzv. ‚drátěný‘ model), který byl následně převeden na hrubé modely postav včetně jejich kostry (což je klíčová věc pro analýzu správného a přirozeného pohybu). V další fázi už bylo přidáno i pozadí a bylo možné na scénu rozmístit virtuální kamery. Modely byly dále upravovány, implementovala se mimika a zachycené pohyby očí, postupně se přidávaly textury, detaily, osvětlení a další prvky. Na závěr byl výsledek převeden do černé a bílé (a výjimečně i několika stupňů šedé), přidány další efekty (například déšť a podobně) a voilá – hotová scéna je na světě.

Vzhledem k ohromnému množství práce, které bylo s produkcí tohoto pozoruhodného filmu spojené, je docela překvapivé, že rozpočet nebyl nijak závratně vysoký. Celkové náklady se vyšplhaly na cca 15 milionů Euro, přičemž zhruba sedm milionů šlo na počítačovou grafiku (včetně samotného motion capturingu). Každopádně ještě jednou připomínám webové stránky a doporučuji podívat se na trailery a fotky.

Odpoledne proběhla relativně krátká série prezentací, ve kterých někteří participanti konference prezentovali své práce, které v poslední době vytvořili. Jamie del Val představil svoji uměleckou společnost Reverso. Jiannis Georgiadis předvedl některá svá interaktivní díla, například Make them move spočívající v počítačovém 3D modelu švédského krále, který tančí na hudební doprovod; či skupině dvanácti tančících ministrů EU, Eurovision (vše reaguje na hudbu v reálném čase).

Poté již nastal čas, abychom se navzájem pochlubili svými projekty krátkých stereoskopických filmů s využitím mocapu, na kterých jsme pracovali v průběhu téměř celého TransISToru. Celkem byly promítnuty tři zajímavé příběhy, ale ten náš byl samozřejmě nejlepší ;-). (Mimochodem, několik obrázků z naší akční love-story „The Beauty and the MoCap Beast“ si můžete prohlédnout ve fotogalerii).

Po skončení všech prezentací jsme se přesunuli do kongresového sálu hotelu Thermal, kde bylo první veřejné promítání filmu Renaissance v České republice. Film trval něco málo přes hodinu a půl, sál byl zaplněn do posledního místa, a na závěr ještě proběhla menší diskuse, která se točila zejména kolem vzniku filmu a samotného průběhu natáčení.

Promítání ‚Renesance‘ bylo zároveň i tečkou za druhým setkáním v rámci konference TransISTor2. Následovalo už jen balení a cesta domů. Ovšem hned druhý den, 7. července 2006, začala v Praze třetí (a závěrečná) ‚session‘. Ale o tom až zase někdy jindy…

>> První díl článku z Prahy.

>> Třetí díl článku (také) z Prahy.

 

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama

Byl detekován AdBlock

Hrej.cz je komunitní web, jehož hlavním příjmem je reklama. Zvažte prosím vypnutí AdBlocku, ať můžeme všem čtenářům i nadále přinášet kvalitní herní zpravodajství, články a videa.

Děkujeme!

Váš tým Hrej.cz