`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Интеллектуальная экспрессия Endorphin

+22
голоса

Правдоподобная характерная анимация персонажей до последнего времени оставалась самым сложным аспектом визуальных технологий. Однако похоже, что с появлением технологии Endorphin компании NaturalMotion удалось решить одну из ключевых проблем компьютерной графики.

Интеллектуальная экспрессия Endorphin

Общеизвестно, что процесс оживления виртуальных героев всецело зависит от наших органов зрения и мышления, весьма подробно осведомленных о том, каким именно образом надлежит перемещаться человеческому телу в пространстве. Следовательно, малейшая неточность при отображении движений незамедлительно выдает свою искусственную природу. С другой стороны, сталкивающиеся с решением столь трудоемкого вопроса VFX-студии далеко не всегда располагают штатом достаточно опытных сотрудников, способных сымитировать требуемые основополагающие реакции живых существ. Вот почему для разработчиков игрового ПО и специалистов, задействованных на стадии кинематографического post-production, выход технологии Endorphin стал действительно знаменательным событием.

Сразу же следует оговориться: этот продукт нельзя считать панацеей в части точного вычисления динамики тела, однако он определенно упрощает процесс, позволяя заниматься постановкой сложных сцен, что называется, «малой кровью». В сравнении с распространенными техниками анимации по ключевым кадрам и с помощью систем захвата движений очевидны такие неоспоримые преимущества, как существенное сокращение расходов и времени на ручное задание траекторий следования объекта и получение в конечном итоге полностью интерактивных персонажей. Помимо всего прочего, не стоит забывать и о частичном избавлении от риска каскадеров, которые при исполнении сложных трюков будут заменяться виртуальными дублерами.

Интеллектуальная экспрессия Endorphin
По-видимому, скоро виртуальный американский футбол станет не менее зрелищным, чем реальный

В качестве яркой иллюстрации последнего довода рассмотрим сцену, регулярно наблюдаемую в фильмах жанра Action, а именно, падение человека с высокой скалы и сопутствующее этому инциденту столкновение со встречными предметами и острыми выступами каменных глыб. Что и говорить, пример довольно невеселый и, тем не менее, весьма наглядный. Ввиду естественной хрупкости реальные актеры к участию в подобных сценах практически никогда не приглашаются. Самое большее, к чему их можно привлечь, это непосредственно момент начала падения при съемке крупным планом. Затем главная роль в эпизоде, как правило, отводится специально подготовленным манекенам. Недостатком данного приема является то, что летящий с обрыва вниз человек не может, примирившись с неизбежным, падать послушно и смиренно. По крайней мере, он размахивает руками и пытается сгруппироваться, т. е. вполне адекватно реагирует на происходящее. Пассивность же манекена прослеживается довольно отчетливо. В эпоху отсутствия замысловатых спецэффектов для кино зритель прощал эту условность, сейчас же требования к реалистичности происходящего на экране возросли на порядок. Таким образом, введя в сцену инструментарий от NaturalMotion, мы сможем рассчитать необходимую нам (а вернее, режиссеру фильма) траекторию падения цифрового дублера. Кроме того, открывается возможность проследить за тем, чтобы он с предельно допустимыми столкновениями и максимальным драматизмом эффектно бросился вниз, тем самым заставив зрителей либо затаить дыхание в порыве сочувствия, либо удовлетворенно вздохнуть, если речь идет о получившем по заслугам отрицательном герое. Во время падения Endorphin самостоятельно определяет реакцию дублера, в результате чего объект способен панически и вполне правдоподобно махать руками, пытаться сгруппироваться и т. п. Положение тела во время падения настраивается автоматически с дальнейшим внесением поправок исходя из развивающихся событий.

Интеллектуальная экспрессия Endorphin
Endorphin прекрасно понимает форматы других редакторов и не требует использования особых моделей

В связи с тем что Endorphin – автономное приложение, предназначенное сугубо для расчета динамики тела, плоды его деятельности с легкостью экспортируются в специализированные редакторы, такие как Kaydara FiLMBOX, Alias Maya или Autodesk 3DS Max. Активизировав проверенный временем формат компании Biovision (BVH), перемещенные в 3D-редактор данные анимации движений можно откорректировать вручную или же использовать без изменений, непосредственно назначив их модели виртуального актера. Итог визуализации – вполне реалистичное тело в движении, окончательная степень достоверности которого всецело лежит на совести аниматоров и компоузеров.

К следующей, не менее ценной, особенности пакета причислим работу с заблаговременно подготовленными данными. Так, воспользовавшись системой оцифровки движений реальных существ (людей, лошадей и т. п.), легко сгенерировать те же BVH-файлы. После их отправки в Endorphin все готово для редактирования и видоизменения заданных действий. Ради наглядности обратимся к сцене с бегущим человеком. Для одного из потенциальных вариантов исполнения проекта настраиваем систему оцифровки MOCAP (Motion Capture) и отрабатываем задание реальному актеру. В частности, ему потребуется добежать до края площадки и спрыгнуть с подготовленной платформы высотой в несколько десятков метров. Налицо сразу несколько отрицательных моментов. Во-первых, для оцифровки сцены понадобится развернутая система MOCAP с внушительным количеством датчиков и систем слежения. Во-вторых, возникают уже упоминавшиеся проблемы с каскадерами – трюк нешуточный. Именно здесь на выручку и приходит герой настоящих строк. Силами MOCAP оцифровке подвергается только отрезок пробежки актера, и извлеченная информация экспортируется в рабочую плоскость Endorphin. В момент, когда объект перестает бежать и по замыслу сценариста должен начать падение в пропасть, аниматор удаляет ключи оцифрованных данных и размещает на его пути специальный дефлектор. Задача сводится к созданию физического препятствия при расчете динамики. Теперь можно смело положиться на интеллектуальный алгоритм программы, который, опираясь на траекторию человека до определенного момента времени, прослеживает его поведение и небезуспешно пытается продолжить движение.

Написанный и регулярно модифицируемый командой Торстена Рейла алгоритм настолько умен, что способен заметить кирпич (дефлектор), который не смог обнаружить на своем пути компьютерный персонаж. Все акцентированные на реальную физику человеческого тела вычисления происходят крайне грамотно, в результате чего объект, споткнувшись о кирпич, взмахивает руками (или же не взмахивает – поведенческая реакция тела задается в личных параметрах персонажа) и вполне правдоподобно обрушивается с обрыва вниз. Причем подобные трюки можно проделывать не только с человеческими фигурами, но и с братьями нашими меньшими.

Естественно, функции программы не ограничиваются возможностью кого-либо откуда-нибудь сбросить. Пакет содержит такие инструменты воздействия, как взрывы, удары в лицо, живот и другие незащищенные части тела. В этих случаях тело реагирует вполне натурально – складывается пополам, зажимая руками поврежденное место, или же реалистично опрокидывается. Обеспечение требуемого стиля поведения персонажа происходит за счет построенной на оригинальном AI-механизме системы Adaptive Behaviors, которая пытается воспроизвести деятельность нервной системы человека. В соответствующую библиотеку включен обширный перечень применимых к персонажу типов поведения. Для усиления контроля над работой цифровых «подопечных» аниматор может подключить функцию Active Pose. Благодаря этому каждый персонаж, опираясь на собственную мускулатуру, будет пытаться достичь требуемой позы, а так как в Endorphin заложены принципы форвардной динамики, финальная развязка окажется достаточно натуральной и зрелищной.

В завершение необходимо отметить, что первая версия программы открывала доступ к расчету динамики только одного персонажа. Во второй редакции замечательного графического решения уже имеется функция контроля над полноценными популяциями персонажей. Ее ознакомительная версия (размер файла несколько превышает 50 MB) с недавних пор любезно выложена разработчиком на сайте www.naturalmotion.com. Единственное, что не может не огорчать, так это относительно высокая стоимость (около 13 тыс. долл.) полнофункциональной редакции Endorphin 2.5. Что и говорить, осилить ее смогут лишь считаные VFX-фабрики.

Комментарий специалиста

Вот, что рассказал нам Торстен Рейл, президент компании NaturalMotion: «Технологией, которая сегодня трансформировалась в законченное решение Endorphin, я начинал заниматься еще будучи студентом Оксфордского университета. В стенах знаменитой своими открытиями зоологической лаборатории без устали моделировал поведенческие реакции различных существ, дабы понять все тонкости биомеханики и контроля над двигательной активностью животных. Не секрет, что биология как наука полна всевозможных комплексных процессов, причем многие из них с математической точки зрения трудно поддаются анализу и последующей обработке. Именно поэтому эксперименты с компьютерным моделированием процессов становятся все более важными для понимания протекающих процессов, таких как генная регуляция или деятельность нервной системы.

Основополагающие принципы функционирования Endorphin заложены в технологии Dynamic Motion Synthesis (DMS). Алгоритм синтеза динамического движения ответственен за анимацию трехмерного персонажа путем корректной имитации работы его тела, мозга и мускул. Аналогично своему реальному прототипу он адекватно воспринимает окружающую среду, в результате чего посылает сигналы активизации собственным мускулам. Последние, в свою очередь, приводят в движение требуемые части тела. Другими словами, исходя из разворачивающихся вокруг цифрового актера событий происходит построение индивидуальной линии поведения.

Ключевым звеном производственного конвейера DMS, вне всяких сомнений, является технология Adaptive Behaviors. Пусть это покажется нескромным, но я считаю, что реализацию адаптивного поведения от NaturalMotion можно смело отнести к действительно революционным идеям. Все существовавшие до выхода в свет Endorphin методы цифрового анимирования стоило бы причислить к категории «законсервированных». Техника Adaptive Behaviors абсолютно противоположна им, поскольку полностью интерактивна. Это дает возможность влиять на происходящее в любой промежуток времени и открывает полную свободу действий.

В настоящее время нами усиленно проводятся мероприятия по дальнейшему развитию интеграционного компонента нашей среды. В частности, команда NaturalMotion пытается сделать более приемлемым переход от существующих анимационных данных категории MOCAP и KeyFrame к DMS. В этом нелегком деле мы всецело полагаемся на такую особенность пакета, как динамическое смешение разнородных типов анимации. Это позволит, что называется, на лету переходить от смоделированного программой движения к существовавшим ранее анимационным заготовкам. Думаю, наши решения удовлетворят нынешних и будущих пользователей Endorphin, которые, я надеюсь, в скором времени появятся и в Украине».

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT