Practice/Siggraph2007KurortnyjjSiggraph/Ocean

Море волнуется — раз!


Авторы: Сергей Цыпцын, Берто, Паоло
Опубликовано в журнале «Компьютерра» №33 от 18 сентября 2007 года


Главной новостью первого дня конференции стала покупка пакета Mud Box? компанией Autodesk [Сергей Цыпцын находился на выставке в двух ипостасях: и как автор репортажа для «Компьютерры», и как лектор, приглашенный компанией Autodesk для проведения мастер-класса Planet Nucleus. – Прим. ред.]. Напомню, что вышеупомянутый пакет наделал много шума, родившись в недрах студии Weta Digital и выскочив на рынок благодаря компании Skymatter.


В узких кругах его еще называют «Zbrush с человеческим лицом» – пакет предназначен для моделирования в основном органических форм и персонажей и исповедует концепцию трехмерных кистей, благодаря которым 3D-художник работает с моделью скорее как скульптор, а не как инженер, передвигающий сотни контрольных вершин и ребер. Пакет действительно уникальный, и Autodesk не смогла устоять против его покупки. Таким образом, в руках компании скопилось беспрецедентное количество не имеющих аналогов 3D-пакетов: 3ds max, Maya, Motion Builder, Mud Box?, Studio Tools плюс вся «семейка Каддамс» во главе с Auto CAD? и его клонами. Плюс архитектурные инструменты. Плюс целый выводок мощных профессиональных 2D-пакетов: Combustion, Toxik, Flint, Flame, Inferno. Неудивительно, что стенд Autodesk напоминал развеселый красно-зеленый зоопарк – чтобы продемонстрировать хотя бы часть флагманских продуктов, компания выстроила кучу микростендиков вокруг основного Autodesk-айсберга. Зрелище внушительное и слегка подавляющее; остается только гадать, как компания собирается унифицировать линейки конкурирующих друг с другом продуктов и развивать трехмерное и двухмерное направления. Кстати, в декабре в Москве должен состояться так называемый Autodesk M3 Launch – первый в Европе запуск и анонс новых версий Maya, Motion Builder и 3ds Max (учитывая покупку Mud Box?, впору объявлять M4 Launch). Может быть, там станут известны подробности. Пока же большую часть усилий компания тратит на обеспечение беспроблемного обмена данными между основными пакетами, причем не только трехмерными – на Сигграфе было показано, как трехмерная информация из Render Layers в Maya 2008 плавно «приезжает» в Toxik с сохранением данных об источниках света, камерах и других объектах.


Надо признать, что Autodesk на сей момент является вызывающе большой компанией с шокирующе огромным потенциалом в виде накопленных программ и технологий. Об этом красноречиво свидетельствовал Autodesk Usergroup Meeting. Множество людей собрались в конференц-зале близлежащего отеля, чтобы послушать горячие новости и узнать планы компании на будущее. По моим оценкам, в зал набилось около трех тысяч человек, счастливо прижимающих к груди логотипированные игрушечные машинки, полученные при регистрации.


Во время митинга была продемонстрирована умопомрачительная скорость просчета ambient occlusion в новом 3ds max 2008 и сверхловкие инструменты по интерактивной настройке света и материалов.


Кстати, анонс Maya 2008 (это как бы девятая версия) был не слишком впечатляющим. Некоторые очень полезные вещи, унаследованные от Character Studio, возможность вставлять и двигать кости, не «отдирая» кожу (skin) от скелета, множественные и индивидуальные позы привязки (bind poses), mental ray 3.6 и, пожалуй, все. Ничего подобного прошлогоднему потрясающему анонсу Maya nCloth [Новый модуль для пакета Maya, предназначенный не только для симуляции одежды, но и для производства широкого спектра спецэффектов, таких как твердые и деформируемые тела, упругие конструкции, жидкости. Основан на новой вычислительной архитектуре Nucleus, впервые показанной на SIGGRAPH в прошлом году].


Все собрания пользователей традиционно заканчиваются грандиозными afterparty, и в этом году, чтобы как следует «протусовать» многотысячную армию поклонников, Autodesk арендовала… авианосец! Знаменитый Midway 41 (www.midway.org), стоящий на приколе в бухте Сан-Диего, превратился на одну ночь из патриотического музея в грандиозный фривольный ночной клуб: игровые автоматы, дискотеки на многочисленных палубах, галлоны текилы, реки пива, неистовые ультрапрофессиональные танцовщицы… впрочем, мы немного ушли от темы. Чем мне нравится Сигграф – так это своей неформальностью и полным отсутствием бизнес-пафоса. Серьезнейшие вещи демонстрируются и обсуждаются с легким налетом юмора и самоиронии. С утра до ночи. Такова индустрия.


Водные процедуры с кроликом


Наутро после высадки Autodesk-десанта открылась собственно выставка, именуемая в народе Exhibition Floor. По традиции самый большой и шумный стенд отхватила компания Newtek, демонстрировавшая несвежие версии когда-то знаменитого 3D-пакета Lightwave и другие странные программы. Похоже, что для основателей компании это скорее веселое хобби, чем реальный бизнес. Из интересных 3D-впечатлений можно отметить стенд Side Effects, производителя пакета Houdini. Мощный и бесконечно гибкий пакет к девятой версии обзавелся абсолютно новым интерфейсом в духе Cinema 4D. Смелый ход, вызванный, очевидно, желанием быть ближе к народу, изрядно напуганному утонченной сложностью Houdini. Кроме интерфейса, на стенде демонстрировали динамику жидкостей, основанную на решении уравнений Навье-Стокса. При мне бедного мехового трехмерного кролика сажали в аквариум, заливали трехмерной водой, сливали воду и сушили зверюшку трехмерным феном. Мокрый трехмерный мех быстро превращался в пушистую шубку, и все повторялось снова. Это была, очевидно, заранее просчитанная анимация. Саркастически поинтересовавшись о времени просчета подобной симуляции, я получил ответ: пятнадцать минут на кадр (!) для расчета лишь динамики жидкости, не включая просчет изображения. Вода – одно из самых дорогих трехмерных удовольствий.


И в этом смысле новая версия пакета Realflow компании Next Limit выглядела более чем бодро. Этот пакет, заточенный под динамику жидкостей, всегда отличался повышенной капризностью и задумчивостью. Новая версия (по крайней мере, ее демонстрация) вселяет некоторую надежду на появление более надежного инструмента для работы с водой. Напомню, что все пакеты или модули для работы со сплошными средами можно разделить на два основных класса. Первый базируется на дискретном подходе, известном в индустрии как частицы (particles), и представляет среду как набор микрогорошин с некоторой массой. К этому классу относятся Realflow и Maya Particles, позволяющие воспроизводить глобальные эффекты (струи, брызги, потоки, водопады). Второй класс основан на решении уравнений Навье-Стокса в ограниченной области пространства (контейнере) и используется для локальных эффектов (анимация поверхности жидкости, волны и всплески, заполнение объемов, истязание трехмерных кроликов). К этому классу можно отнести Maya Fluids, Houdini Fluid Solver, Scanline Flowline.


Последний не раз демонстрировался на секциях, посвященных спецэффектам к фильму «Триста спартанцев». Умопомрачительная программа, опередившая конкурентов лет на пять, возникла в застенках немецкой студии Scanline и развивалась там же в условиях строжайшей секретности. Коммерческих версий программы нет, одни лишь демонстрации ее возможностей. Желающие могут посмотреть ролики на сайте www.scanline.de.
Кстати, просчет (рендеринг) финального вида воды порой не проще симуляции ее поведения. Частицы приходится обтягивать полигональными сетками, огромное число частиц не позволяет использовать традиционные методы рейтрейсинга (трассировки лучей), брызги требуют отдельного подхода и пр. В этом смысле многообещающе смотрелся пакет Krakatoa, предназначенный именно для рендеринга огромного количества частиц. Методы просчета, разработанные на производстве [Имеется в виду производство таких фильмов, как “Resident Evil”, “X-Men”, “Poseidon”, “Superman returns”], легли в основу нескольких коммерческих пакетов компании Frantic Films (в числе которых и Krakatoa, Deadline, FLOOD), дебютировавших в этом году на Сигграфе.


Это, кстати, еще одна любопытная тенденция последних лет – все больше появляется коммерческих пакетов, изначально разрабатывавшихся в различных студиях как инструменты для сугубо внутренних нужд [Самый, пожалуй, известный пример такого подхода – коммерческая версия Renderman от Pixar, являющаяся «бледной тенью» внутренних разработок компании, применяемых для трехмерной анимации. – Прим. ред.]. Король 2D – Nuke, написанный в стенах Digital Domain; симулятор одежды Syflex, разработанный при производстве фильма “Final Fantasy” студией Square USA (ныне покойной); тот же Mud Box? или USAnimation. Зачастую интерфейсы этих программ попирают все правила приличия, годами навязываемые производителями благопристойных офисных пакетов. Однако их профессиональная заточенность под конкретные задачи и более того – под конкретный тип специалистов, с лихвой окупает парадоксальные (и зачастую удобнейшие) интерфейсные решения.


Будущее 3D с питоном


Прежде чем переходить к железу, позволю себе немного аналитики.


За последние два года произошло много любопытных событий на рынке «тяжелой» трехмерной графики. Как я упоминал выше, компания Autodesk сосредоточила в своих руках целую коллекцию программного обеспечения, собрав самые сильные и популярные программы под одной крышей. Невооруженным глазом видно, что эти программы конкурируют друг с другом, а наличие Motion Builder и Mud Box? делает позиционирование поддерживаемых пакетов еще более затруднительным. Несмотря на упорное молчание компании по поводу будущих разработок, пока можно сказать, что ни Maya, ни 3ds max не будут «встраиваться» друг в друга. Точно так же ни один из этих двух пакетов не будет «свернут» для продвижения другого. Однако такой зоопарк в руках одной компании делает весьма вероятным появление новой разработки на основе имеющихся инструментов. Возможно, это будет постепенное обновление Maya путем замены ключевых модулей решениями, более соответствующими нынешним требованиям индустрии.


Пакет XSI, традиционно представленный на Сигграфе под вывеской Softimage (а не Avid), в последнее время сильно укрепил пошатнувшиеся несколько лет назад позиции, благодаря активному взаимодействию с ведущими студиями. Встраивание Syflex, язык Питон, девяностотысячедолларовый плагин Face Robot сыграли положительную роль в популярности пакета. Единственное, что смущает, – это некоторая «громоздкость» и весьма своеобразная интеграция различных инструментов в единое целое.


Разработчики Houdini наконец-то осознали, что, кроме технического совершенства, нужно заниматься налаживанием отношений с пользователями. Последние версии пакета содержат много усовершенствований, облегчающих освоение программы, прибавьте сюда гуманные средства для работы с персонажной анимацией и абсолютно новый интерфейс, и станет ясно, что впредь Side Effects намерена быть «ближе к народу».


Теперь давайте взглянем на номера версий основных трехмерных пакетов. Все они (за исключением шестой версии XSI) находятся в районе цифры девять. (Мы-то знаем, что 3ds max 2008 и Maya 2008, объявленные на Сигграфе, это обычные «девятки».) А возраст пакетов приблизился к десяти годам (или даже перевалил за эту черту). То есть что программы были спроектированы еще в прошлом веке на основе идей и разработок того времени. За прошедшие годы часть разработок идеологически устарела (например, встроенные системы рендеринга), и на рынке появились новые идеи и решения. Однако программы вынуждены поддерживать совместимость с предыдущими версиями, сохранять оригинальный формат файлов, поддерживать прежние программные интерфейсы. Новые модули (особенно купленные у сторонних разработчиков) появляются в пакетах как «нашлепки», не всегда удачно интегрированные в основную среду. Потому-то с течением времени интегрированные пакеты «пухнут» и представляют собой набор как свежих технологических решений, так и безнадежно устаревших модулей. Autodesk, например, до сих пор поддерживает Maya Live в составе Maya Unlimited, не прилагая ни малейших усилий по развитию этого древнего модуля.


Кроме того, интерфейсы программ тоже изрядно устарели (я имею в виду оконные интерфейсы пользователя). Поглядите, как выглядят окна программ под Linux, и вы поймете, что портирование этих пакетов на другие операционные системы происходило в те времена, когда о красоте интерфейсов под Linux еще никто не помышлял.


3ds max практически единственный из всех пакетов, намертво привязанный к платформе Windows. Современная индустрия вряд ли будет долго терпеть сей вопиющий факт. Нынешний рынок диктует несколько другие стандарты, нежели привязка к одной платформе.


Все вышеперечисленное наводит на мысль, что вскоре следует ожидать кардинальных изменений на рынке интегрированных трехмерных пакетов. Эти изменения не будут внезапными, возможна череда слияний и поглощений, однако существующий инструментарий устарел и требует обновления с учетом современного технологического уровня. Программное обеспечение тоже имеет свой срок жизни (до двадцатой версии, по-моему, не дожила ни одна коммерческая программа).


Попробую также на основе последних трех Сигграфов отметить основные тенденции в развитии трехмерных пакетов за истекшие два года и сделать прогнозы о том, чего следует ожидать в будущем.


Язык Питон – абсолютный фаворит в индустрии компьютерной графики. Поспешно встроенный почти во все пакеты, он призван унифицировать способ работы с данными как внутри пакетов, так и на уровне операционных систем. Не исключено, что это сделано под давлением компании Disney, давно опирающейся на возможности Питона.


Развитие независимых систем рендеринга. Технологический прогресс в этой области вынудит производителей софта забросить собственные разработки средств визуализации и заняться интеграцией с лучшими решениями на рынке. Интеграция с Pixar Renderman, похоже, станет стандартом.


Рынок графических ускорителей развивается столь стремительно, что каждый год на сцене появляются сопутствующие технологии. Следует ожидать дальнейшего прогресса в этой области применительно к трехмерным пакетам, а не только к играм. В трехмерной графике есть масса процессов, расчет которых может быть распараллелен и ускорен на графических процессорах (взять хотя бы динамику сплошных сред).


Это же относится и к мультипотоковым вычислениям. Компания Intel довольно успешно заманивает нас технологиями Hyperthreading, Multithreading и многоядерными системами. Трехмерные пакеты вряд ли останутся в стороне от этой погони за производительностью.


Развитие видеокарт тоже может стимулировать появление новых систем рендеринга, целиком основанных на возможностях видеоускорителей. Это прежде всего относится к просчету нефотореалистичной анимации и различных спецэффектов. Такие системы рендеринга могут быть встроены прямо в окно камеры трехмерного пакета для мгновенного получения результата.


Появление специализированных средств для предварительной визуализации (previz) также будет стимулировать развитие систем аппаратного рендеринга. Быстрый просчет всего проекта, интерактивный сториборд, монтаж сцен непосредственно в трехмерной среде – основа будущих систем пре-визуализации, встроенных в трехмерные пакеты.


Следует ожидать появления «более модульных» трехмерных программ, способных не только подключать собственные плагины, но и принимать и передавать данные от других программных пакетов без помощи неистового программирования, а на основе продуманных интерфейсов.


Кстати о воде


Рядом с выставочным центром возвышались две шикарные башни отеля Mariott, в котором мне посчастливилось обитать. Впрочем, не только мне. Часам к пяти коллеги, измученные беготней по выставке, стекались со всех уголков Сигграфа к открытым бассейнам Мариотта, чтобы плюхнуться лицом вниз в теплую воду, а затем, вытянув гудящие ноги, полежать часок на вечернем солнце, перемешивая ром, ананасовый сок и свежие впечатления в тягучий коктейль. Никто ни у кого никогда не спрашивал никаких пропусков, а у меня в номере порой ночевало до четырех коллег, приехавших на пару дней из Лос-Анджелеса. Странное ощущение интенсивной работы и шикарного отдыха на курорте.