`

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

 

Искусственный разум и анимация

+11
голос

Захватывающие дух и поражающие достоверностью разворачивающихся событий батальные сцены – одно из многочисленных применений так называемых систем управления виртуальными массовками. Первые упоминания об относительно новом направлении визуальных технологий датируются 2001 г. и связаны с триумфальной премьерой фильма «Властелин Колец. Братство Кольца». Все эпизоды сражений в этой и последующих частях знаменитой кинотрилогии были отданы на откуп оригинальной технологии Massive.

Отцу посвящаю!

Задолго до тотального проникновения цифровых технологий в кинематограф масштабные постановочные сцены требовали для своего воплощения колоссальных материальных и физических затрат. Ярким примером тому служит экранизация бессмертного произведения «Война и мир». Тщательно воссоздавая описанную Толстым атмосферу битвы при Бородино, Сергей Бондарчук был вынужден пригласить десятки тысяч статистов! Что и говорить, возможности советской киноиндустрии были поистине безграничны, нынешним же режиссерам все чаще приходится обращаться к услугам мощных вычислительных систем. Взятые ими на вооружение техники весьма разнообразны – от тривиального размножения дюжины двумерных объектов до усовершенствованных систем частиц, каждому элементу которых соответствует свой 3D-персонаж.

Искусственный разум и анимация
Для управления виртуальным разумом на вооружение взята облаченная в понятный интерфейс объектно-ориентированная архитектура и задействованы элементы нечеткой логики

Революция в сфере виртуальных массовок произошла благодаря Питеру Джексону. В конце прошлого века знаменитый новозеландский режиссер приступил к подбору специалистов, способных оказать содействие в воплощении грандиозных планов экранизации романа Джона Толкиена «Властелин Колец». Среди прочих трудоемких задач, с которыми предстояло справиться сотрудникам вновь образованной студии Weta Digital, была и разработка действенной системы управления большими скоплениями цифровых актеров. Не секрет, что, познакомившись с фрагментами произведения, детально описывающими колоссальные по размаху сражения на Пелленорских полях или же при Хельмовой Гати, сомнения в необходимости поиска абсолютно нового решения исчезали даже у закоренелых скептиков.

Видимо, поэтому на роль главного массовика была утверждена кандидатура Стивена Реджелуса (Stephen Regelous) – соотечественника PJ, имевшего в собственном послужном списке небезуспешные попытки построения моделей коллективного поведения на базе принципов искусственного интеллекта. Забегая вперед, отметим, что результатом более чем годичных исследований стало рождение продукта под красноречивым названием Massive (Multiple Agent Simulation System In Virtual Environment).

Успешно завершив входившие в обязанности Massive эпизоды LOTR, Реджелус не задержался с организацией собственной компании Massive Software. Собранная им команда единомышленников продолжала совершенствовать оригинальный продукт, и признание не заставило себя долго ждать. В 2004 г. разработчики редактора удостоились престижного «технологического Оскара», присуждаемого Американской академией киноискусства на церемонии Scientific and Technical Awards за весомые заслуги в части развития технологий кинопроизводства.

Искусственный разум и анимация
Агенты ловко перемещаются по ландшафтам любой сложности

Итак, главные действующие лица Massive – это агенты. Их трехмерные модели с полигональной структурой варьируемого качества представляют собой полностью автономные системы, выстраивающие линию собственного поведения исходя из заданного набора действий. Все без исключения агенты имеют определенный интеллектуальный уровень, в соответствии с которым отрабатываются реакции на разного рода внешние раздражители. К примеру, грамотный и обученный боец благодаря своим навыкам имеет больше шансов дожить до окончания сражения. Не менее заметное разнообразие вносит в массовку и широкий выбор доступных для изменения индивидуальных параметров (будь-то анатомическое строение, физиология, особенности поведения или черты характера). Ко всему прочему обширная библиотека свойственных виртуальным актерам движений помогает смоделировать развитие практически любой ситуации. За первооснову библиотечных единиц взяты мимика, жестикуляция, перемещения реальных актеров, снятых с помощью систем Motion Capture. Ввиду того что деятельность агентов опирается на алгоритмы нечеткой логики и принципы организации нейронных сетей (эффективная работа электронного мозга зависит от своевременного получения и немедленной переработки информации из нескольких тысяч независимых источников), трудно до мельчайших подробностей прогнозировать поведение в конкретной ситуации каждого отдельного участника проекта. В компетенции встроенного механизма твердотельной динамики и симулятора тканей находится физически корректное взаимодействие между объектами и окружающими их предметами, адекватная реакция на атмосферные осадки и прочие природные катаклизмы путем придания телам и одежде соответствующего положения и вида. Изрядно облегчает эту задачу способность агентов моментально реагировать на все воздействия окружающей среды. Происходит это благодаря технологии Smart Stunts путем задействования систем захвата движений или же вручную, через устройства ввода типа джойстиков (Massive Live). В последнем случае контроль над оживлением можно установить даже для объектов, анатомия которых далека от человеческой.

Искусственный разум и анимация
Специально для рекламного ролика Budweiser агенты Massive заполнили чашу футбольного стадиона и строго следовали указаниям аниматоров Method Studios

В настоящее время существуют полнофункциональная (Prime) и облегченная (Jet) версии Massive, работающие исключительно на платформе Linux. Первая из них стоимостью без малого 22 тыс. долл. содержит весь комплекс инструментов для создания с нуля или управления уже имеющимися персонажами. Сфера деятельности Jet распространяется лишь на эксплуатацию представителей коллекции Ready-to-Run Agents, которые обладают полноценным скелетоном, качественной геометрией и текстурами. У каждого из них есть свои уникальные особенности. К примеру, Stadium Guy будет проявлять свои эмоции, как и подобает азартному болельщику, присутствующему на захватывающем матче любимой команды; специализация представителей подборки Combat Collection – активное участие во всевозможных схватках и баталиях; агенты категории Mayhem Man считаются незаменимыми организаторами уличных беспорядков – акций протеста и неповиновения, бунтов и митингов.

Во второй версии редактор дополнен тонкой интеграцией с пакетами Alias Maya и Softimage XSI, аппаратным рендерингом с задействованием карт NVIDIA Quadro FX, а также экспортом в RenderMan-совместимые визуализаторы. Уже на подходе долгожданная поддержка Mental Ray. Наличие этих рендеринг-опций положительно сказалось на детализации персонажей. Так, если раньше аниматоры старались располагать подопечных Massive на значительном удалении от камеры (виной чему была недостаточная прорисовка каждого из персонажей), то сейчас это ограничение практически устранено. Реализовать можно все, вплоть до мимики актеров, через модификаторы Facial Blend Shape. Естественно, огромные скопления агентов со сложной геометрией и детально поставленными движениями предъявляют высокие требования к аппаратным ресурсам. В этом случае сцены можно просчитывать в несколько проходов, причем каждая последующая просчитываемая группа не потеряет былого взаимодействия с уже подготовленными.

«Главные роли в фильмах будущего будут принадлежать виртуальным актерам»

Стивен, прежде чем узнать о технологии Massive из первых уст, нашим читателям было бы интересно познакомиться непосредственно с ее создателем...

Искусственный разум и анимация
Стивен Реджелус, основатель компании Massive Software

Эпоха становления визуальных технологий, пришедшаяся на середину 1980-х годов, застала меня молодым дипломированным специалистом в области художественного дизайна. Во время продолжительных творческих экспериментов с незамысловатыми графическими приложениями того времени меня все чаще посещала мысль собственноручно написать специализированный программный инструментарий. Это вылилось в усердное освоение азов программирования, и через некоторое время я начал создавать первые вполне работоспособные утилиты – для управления системами частиц, двумерного морфинга и лицевой анимации.

На этом поприще вы и познакомились со знаменитым нынче режиссером Питером Джексоном?

Думаю, да. Мы познакомились в 1996 г. на съемках фильма ужасов The Frighteners. По признанию самого Джексона, тогда он впервые обратил внимание на мои довольно результативные попытки победить фальшь в поведении синтетических актеров путем привязки к компьютерной анимации основ искусственного интеллекта. Вероятно, этим отчасти и объяснялось предложение объединить все существующие наработки и попробовать силы в построении полноценной системы имитации поведения большого скопления персонажей в батальных сценах. Вскоре я был назначен супервайзером компьютерных массовок веллингтонской студии Weta Digital.

Какие возможности планировалось заложить в продукт на ранних стадиях разработки?

Прежде всего, присутствовало абсолютно ясное понимание того, что необходимо получить в качестве исходного продукта. В частности, требовалась система управления персонажами, которые с легкостью могли бы контактировать друг с другом и адекватно реагировать на происходящее вокруг. Другими словами, наши подопечные должны были обладать способностью видеть, слышать и осязать. Планировалось, что соответствующим образом реагировать на полученную из окружающей среды информацию они будут при помощи построенного на алгоритмах искусственного интеллекта электронного мозга. Особняком стояла не менее важная проблема правдоподобной с физической точки зрения симуляции движений.

Успех кинотрилогии в мировом прокате и стал поводом для самостоятельного выхода на рынок анимационного ПО?

Безусловно, хотя Massive и создавался исключительно как In-House-инструмент Weta Digital для «Властелина Колец», мы отдавали себе отчет в том, что столь мощная разработка не заслуживает ярлыка «для внутреннего пользования». Питер Джексон также прекрасно понимал это и любезно согласился с оформлением на мое имя всех авторских прав. Таким образом, 2002 г. можно смело считать периодом образования компании Massive Software и началом доработки приложения с прицелом на массового потребителя. В числе своих клиентов мы видели прежде всего творческую среду пользователей, далеких от контактов с многоэтажными математическими формулами. Для управления виртуальным разумом мы взяли на вооружение объектно-ориентированную архитектуру и задействовали элементы нечеткой логики. Как оказалось, это наиболее простой и гибкий путь «привития» разношерстной массовке требуемой линии поведения.

Однако не все студии могут позволить себе приобрести продукт за 22 тыс. долларов...

Поэтому в конце прошлого года под маркой Jet мы выпустили сокращенный вариант версии 2.0. Этот шаг позволил снизить стоимость продукта более чем в два раза, тем самым сделав технологию доступной широкому кругу аниматоров. Мы старались, чтобы под нож попали лишь самые узкоспециализированные функции.

Какие проекты, помимо «Властелина Колец», вы бы назвали в числе лучших образцов деятельности Massive?

Если говорить о большом кино, то это прежде всего симуляция поведения скоплений роботов и людей в фантастическом фильме Алекса Проайса «Я, Робот». Не менее сложной была реализация сцен с участием сотен змей для картины «Электра». Из свежих достижений стоит отметить многочисленные эпизоды последнего шедевра Джексона – «Кинг Конга». В этом случае специалисты Weta Digital задействовали Massive для шести сотен фрагментов, включая сцены в Нью-Йорке (движение машин и людей), а также на острове Черепа (поведение представителей богатого мира фауны). Наши партнеры из студии Rhythm & Hues занимались постановкой батальных сцен с участием животных для фильма «Хроники Нарнии».

Чего ждать от вашей команды в ближайшем будущем?

Мы постоянно работаем над тем, чтобы все участники массовых сцен могли легко и непринужденно приближаться к камере на весьма близкое расстояние и без боязни раскрыть перед зрителем свою цифровую природу. Это основополагающая задача будущих версий редактора. Не менее важным видится расширение сферы применения продукта. Уже сегодня с его помощью становится возможной не только имитация бурной деятельности разъяренной толпы, но и куда более мирные задачи. К примеру, упомянутый выше «Кинг Конг» отлично продемонстрировал возможности управления интенсивными транспортными потоками Нью-Йорка 30-х годов. Уверен, запросы режиссеров завтрашних кинолент будут открывать для Massive новые горизонты.

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

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