Practice/Siggraph2007KurortnyjjSiggraph/Ratatui

Рататуй на прощанье


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


Сигграф отличается от других экспозиций полным отсутствием booth babes – радикально обнаженных девушек, раскрашенных в боевые цвета производителей. Их отсутствие, в некотором смысле, компенсируют неистовые профессиональные танцовщицы, облаченные в обтягивающие костюмы с датчиками. Речь идет о демонстрации работы многочисленных систем Motion Capture, в изобилии представленных на выставке.


Технология Motion Capture переживает очередной подъем. На рынке пока правят бал признанные лидеры в лице, например, Vicon или Motion Analysis. Однако их системы, отлаженные и опробованные на многих проектах, стоят в среднем двести тысяч долларов в работающей, а не минимальной конфигурации. Рынок же требует удешевления и упрощения этих систем. И некий прогресс тут есть. На Сигграфе каждый год можно найти несколько компаний, предлагающих решения в диапазоне 20–50 тысяч долларов. Правда, их фактическая работоспособность решений «остается за кадром», но количество этих компаний свидетельствует, что рынок явно далек от насыщения и будут появляться все новые и новые молодые игроки. В этом году в каталоге Сигграфа я насчитал 29 (!) стендов фирм, отнесенных к категории Motion Capture Equipment. Кроме того, наблюдается прогресс в области развития самих технологий захвата движений. Разработчики пытаются перейти от громоздких систем с датчиками и маркерами к решениям, распознающим движение по картинке, снятой специальными или обычными камерами. Для меня стала открытием компания Organic Motion. Скажу больше, я был в шоке. Никаких маркеров или датчиков! Никаких специальных костюмов! Трехминутная калибровка. Никакого дрожания и, как следствие, никакой чистки. Отсутствие проблемы перекрытия и заслонения маркеров. Organic Motion Stage является как бы системой компьютерного зрения и 3D-сканером одновременно: десять специальных камер размером чуть больше пачки сигарет сканируют пространство 4х4х2,5 метра, обтянутое с трех сторон специальной матовой белой тканью, и захватывают актера не как набор точек-маркеров, а целиком, как отсканированное трехмерное изображение! И это с частотой 120 кадров в секунду! С текстурами! На выходе прежде всего имеется движущаяся полигональная сетка (до 8000 полигонов), а по ней программное обеспечение достраивает скелет, который «подходит» захваченной модели. Длина костей, разумеется, может быть зафиксирована, а сам скелет подогнан под нужные пропорции. У компании даже готов плагин для Autodesk Motion Builder и есть свой SDK. Я специально узнал, можно ли подобрать «магическую» ткань самому (а вдруг при пожаре сгорела?), инженеры долго мялись, но все же нехотя признали, что можно. Этот материал немного напоминает материал экранов для проекторов и не имеет никаких вшитых волокон или проводов. Демонстрации системы смотрелись чудовищно эффектно: трехмерное сканирование актера без видимых задержек и выдача результата на экран в виде полигональной модели или скелета с произвольной моделью какого-нибудь монстра. Конечно, было заметно, что компания торопилась к Сигграфу: захват-сканирование двух актеров и отслеживание движений пальцев обещаны к первому кварталу следующего года, равно как и сканирование окружающей актера обстановки. Радует и то, что компания базируется в Нью-Йорке, а не в Восточной Азии, что существенно повышает шансы на реальное развитие этой технологии. А о ее применениях можно долго фантазировать (например, для интерактивных и традиционных игровых технологий).


Частным, но и более проработанным случаем использования компьютерного зрения для интерактивного трехмерного сканирования являются системы захвата лицевой анимации. В данном случае с частотой 24–120 кадров с секунду сканируется только голова актера с умопомрачительной плотностью и в реальном времени. На основе этого облака точек строится текстурированная (!) модель головы. В каждом кадре. На лицо актера вместо маркеров наносится специальный фосфоресцирующий грим, а сам актер освещается специальными флуоресцентными лампами. На выходе – говорящая трехмерная голова. Лидер и разработчик этой технологии – компания Mova с системой Contour – не новичок на Сигграфе и каждый год заметно улучшает характеристики своей системы.


В дальних урочищах, где стенды становятся меньше, а проходы уже, я обнаружил любопытную программную разработку, не имеющую прямого отношения к компьютерной графике, но призванную решить некоторые проблемы, возникающие в ходе ее производства. Всем известно, что если попытаться открыть папку, где мирно покоятся десять тысяч файлов, то можно сильно расстроиться. Некоторым также известно, что если хорошая программа пытается читать очень много мелких файлов из разных мест, она быстро становится нехорошей программой.


Просчитав десять минут анимации, вы получите пятнадцать тысяч свежих файлов, сваленных в одну папку (это если считать кадр целиком, обычно считают 5–20 слоев на кадр). Кроме того, информация, необходимая для сборки одного кадра, может находиться в десятках, сотнях, а то и тысячах мелких файлов – текстуры, материалы, освещение, огромные кэши для частиц, одежды, бесконечный мех и волосы, захваченное с маркеров движение, геометрические кэши для объектов, reference-сцены, delayed-архивы и пр. Эти файлы могут быть как мелкими, так и огромными (многомегабайтные текстуры), и все это хозяйство для каждого кадра свое. Рано или поздно встает проблема эффективного чтения и записи на диски (назовем так системы хранения данных). По мнению компании IRBIX, с 1982 года, со времен появления культового фильма TRON, средняя производительность центральных процессоров увеличилась в два миллиона раз, пропускная способность сетей – в тысячу раз, объемы дисков – в три тысячи раз, тогда как скорость чтения-записи на диски возросла менее чем в сотню раз, что делает чтение-запись узким местом в любых «тяжелых» вычислительных задачах. Компания предлагает чисто программное решение – семейство серверов Fusion. Это ПО может крутиться на файловых серверах в виде прослойки, именуемой «сегментной файловой системой», и обеспечивает, по словам разработчиков, в 10–50 раз большую пропускную способность систем хранения данных только за счет софта. На сайте также фигурируют цифры в один терабайт в секунду для aggregate I / O? throughput performance. Впечатляет, но проверить это на своем ноутбуке времени не было.


Не секрет, что для того, чтобы «въехать» в трехмерную компьютерную графику, нужно изучить массу разрозненной, не связанной друг с другом информации. Основы математики, физики, дизайна, живописи, колористики, анатомии, биологии, архитектуры, кинематографии плюс множества сопряженных дисциплин (моделируя танки, неплохо бы знать современное вооружение, а анимируя птиц, желательно копнуть орнитологию, и т. д.). Для тех, кто ничего не хочет изучать, а сразу хочет неистово щелкать мышкой по кнопкам «сделать круто», есть программа iClone2 Studio. Ее девиз – «вам не нужна ученая степень, чтобы работать». Этакая куча инструментов для 3D Real-time Filmmaking плюс уродливейшие примеры и демонстрации.


Едва ли не половина новостей являются на Сигграфе неофициальными и распространяются по принципу «я тут узнал от друзей из студии X, что оказывается…". Так вот, оказывается, Рон Бринкман, автор легендарной программы для композитинга Shake, купленной пару лет назад компанией Apple, не выдержал корпоративной атмосферы, избавился от части активов и перешел в компанию The Foundry, чтобы развивать и улучшать главного конкурента Shake пакет Nuke. 2D-общественность в шоке. Все ждут пятой версии Nuke с новым интерфейсом и поддержкой языка Питон.


Компания Pixar устроила форменную диверсию, повесив на стенде информацию о том, что каждый день в час дня тут будут раздавать фирменные пиксаровские чайники. Заводные, ходящие, красивые. Уже в полдень выставку опоясывала двухсотметровая очередь из алкающих чайников посетителей. Они блокировали проходы (стенд Pixar располагался в центре экспозиции) и терпеливо ждали чуда. Каждый день.


Рixar показывала вторую версию Renderman for Maya и наконец-то вышедшую в свет официальную версию Renderman Studio. Все эти продукты уже демонстрировались на прошлых Сигграфах в виде бета-версий, поэтому ажиотажа не вызывали. Любопытно, что Pixar одной из последних стала неявно говорить об использовании GPU для ускорения просчета и даже упомянула некий openGL hider, встроенный в грядущие версии Renderman Pro Server. Видать, успех Ларри Гритца и Gelato так раздражает королей рендеринга, что аббревиатура “GPU” не встречается ни в одном пресс-релизе. На стенде Pixar был полный Рататуй, очаровательный Рэми во весь рост был виден отовсюду, а на семинарах, посвященных этому фильму, пиксаровцы охотно делились секретами дрессировки смышленых крыс.


Вы думаете, Сигграф – это пять дней конференции и выставки? Это еще и четыре ночи неформального общения. Собираясь на Сигграф, забудьте про сон. Незадолго до начала выставки крупные студии и компании открывают на своих сайтах регистрацию на так называемые Usergroup Parties. Регистрация довольно быстро заканчивается, желающих много. Некоторые вечеринки и вовсе носят закрытый «мафиозный» характер: чтобы попасть туда, надо знать пароль или иметь некую метку (кусок открытки или значок). Национальный сигграфический спорт заключается в том, чтобы попасть на как можно большее количество вечеринок, посетив за ночь два-три ночных клуба. Благо все они недалеко друг от друга. Правда, сами вечеринки – это, как правило, громкая музыка, странное освещение, бесплатная выпивка, минимум еды, изрядная теснота и люди с бутылками пива, старающиеся перекричать друг друга в неистовом обмене новостями. Многие не виделись целый год и стараются наговориться на год вперед, многие ищут работу через знакомых, многие даже решают бизнес-вопросы таким образом. Сигграф не спит, индустрия жжет.