Интеллектуальная экспрессия Endorphin

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.

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.

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.

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.