Все, что вы ХОТЕЛИ ЗНАТЬ О "СИЛИКОНЕ", но боялись спросить(C) Павел Молодчик Продолжение.________________________________ Трехмерное сканирование. В настоящее время, а равно ив обозримом будущем, наиболеесовершенное программное обеспе-чение по обработке данных, полу-чаемых с трехмерных сканеров,ориентируется на рабочие станцииSGI. Эти программы призваны ре-шать целый комплекс математичес-ки сложных задач, включающий ус-транение избыточной информации,
сплайновую аппроксимацию и адек-
ватное текстурирование. Поэтому
они просто обречены на использо-
вание в производстве голливуд-
ских спецэффектов, требующих,
например, создания виртуальных
двойников для реальных актеров.
Трехмерная анимация и
Motion Capture.
Программное обеспечение рабо-
чих станций SGI реализует самые
сложные и изощренные способы уп-
равления трехмерными персонажа-
ми, включая Motion Capture (бук-
вально - "схватывание движе-
ния"), которое представляет со-
бой технологию снятия кинетичес-
кой информации с реальных объек-
тов, например живых актеров. В
последних разработках из этой
области отпадает нужда опутывать
актеров сверхмеханизмами и про-
водами, сковывающими их подвиж-
ность. Вместо этого на ключевых
участках их опорно-двигательного
аппарата (локтях,коленях, лодыж-
ках и т. д.) располагаются отно-
сительно легко визуально распоз-
нающиеся наклейки. Сцена сни-
мается одновременно несколькими
камерами, после чего сделанные
видеозаписи анализируются прог-
раммным обеспечением, которое
делает выводы о пространственном
перемещении каждой из наклеек,
при этом специальные эвристичес-
кие методы позволяют избежать их
перепутывания, если они периоди-
чески перекрываются, а также
правдоподобно восполнять недос-
тающую информацию относительно
тех моментов времени, когда нак-
лейки оказывались невидимыми для
одной или нескольких камер.Полу-
ченные таким образом траектории
могут быть ассоциированы с час-
тями тела смоделированного ком-
пьютерным художником персонажа
(причем вовсе не обязательно
антропоморфного). Впечатляющие
результаты достигаются также
при снятии аналогичным образом
информации о мимической моторике
актера.
Некоторые программы предоста-
вляют пользователю гораздо более
простой и дешевый, но тоже очень
полезный механизм для схватыва-
ния движений, который не требует
никакого дополнительного аппара-
тного оборудования и работает
примерно так: по сценарию анима-
ционного фильма о Золушке в нуж-
ный момент времени и в нужном
месте героиню надо заставить
сделать реверанс нужной глубины.
Пользователю дается возможность
соотнести с этим многокомпонент-
ным движением,которое состоит из
поклона, приседания, и так да-
лее, перемещение мыши по столу в
ходе наблюдения в реальном вре-
мени за поведением прочих персо-
нажей. Часто такой подход оказы-
вается много эффективнее тради-
ционного рутинного задания клю-
чевых кадров.
Помимо Motion Capture, в "си-
ликоновом мире" существует мно-
жество иных способов сообщить
объекту естественное движение.
Что скажете об анимации вир-
туальных балерин с помощью хо-
реографической нотации Бенеша?
Некоторые программы позволяют
визуально программировать пове-
дение одних объектов в зависимо-
сти от состояния других (звенья
провисающей якорной цепи, подни-
мающиеся в воде пузырьки газа),
а также учитывать влияние приро-
дных феноменов (гравитация, ла-
минарный или турбулентный ветер,
инерция, трение, упругое дефор-
мирование и т.д.). Предлагается
множество различных способов
процедурного анимирования таких
специфических объектов, как стаи
птиц и косяки рыб, клубы пыли,
опавшая листва, волны на поверх-
ности воды и стелящийся туман.
Компанией WaveFront разработано
нечто вроде модуля виртуальной
кройки и цифрового шитья, кото-
рый позволяет компьютерному ху-
дожнику по своему произволу соз-
давать одежду, реалистично обле-
гающую тело, развевающуюся на
ветру или собирающуюся в складки
сообразно движениям носящего ее
персонажа. Есть даже возможность
управлять процентным соотноше-
нием жира и мышц в различных ча-
стях тела анимационных персона-
жей, чтобы правильно моделирова-
ть их поведение под воздействием
сил инерции или гравитации.
Визуализация.
Оценивание качества визуали-
зации - вопрос субъективный, но,
согласитесь,было бы удивительно,
если бы программное обеспечение
для SGI не лидировало и здесь. И
оно действительно лидирует. Мно-
жество "силиконовских" програм-
мных пакетов предлагает разнооб-
разные варианты наиболее совер-
шенной на сегодняшний день тех-
нологии визуализации high-end,
сочетающей в себе трассировку
лучей (ray-tracing - метод, ко-
торый может учитывать такие оп-
тические эффекты, как многократ-
ное преломление и отражение све-
та в криволинейных полупрозрач-
ных объектах, глубину резкости,
аберрацию и даже ньютоновское
разложение на цветовые компонен-
ты; вообразите, например, как
блестящая чайная ложечка в ста-
кане воды в яркий летний день
отбрасывает тени и блики на све-
тлый подоконник) и радиосити
(radiocity - способ фотореалис-
тического моделирования явления,
связанный с распределенными ис-
точниками освещения и диффузион-
ным рассеиванием света; напри-
мер, наблюдатель вправе ожидать
увидеть матовый оранжевый отсвет
от баскетбольного мяча, лежащего
на бетонной плите).Очень непрос-
той задачей, с вычислительной
точки зрения, является получение
реалистического размывания быст-
ро движущегося объекта в отдель-
ном кадре (temporal antialiasing
или motion blur), как если бы он
был снят настоящей кинокамерой
или фотоаппаратом с центральным
или шторочным затвором (что, ме-
жду прочим, не совсем одно и то
же!). Для этого существуют алго-
ритмы, которые с целью получения
наиболее качественной размывки
интерпретируют анимационную тре-
хмерную сцену как статичную че-
тырехмерную. Однако программы
SGI с этим справляются. Наиболее
прогрессивные программные разра-
ботки позволяют сэмулировать да-
же оптические иллюзии, связанные
с искажениями изображения в го-
рячем воздухе, по всем законам
оптики моделировать солнечную и
лунную радуги, светящиеся круги
вокруг уличных фонарей во время
снегопада и много чего еще.
Компьютерные голограммы.
Да-да, даже для этого на SGI
существует особое аппаратно-про-
граммное обеспечение.
Обработка изображений.
В некоторых программных паке-
тах,в особенности тех, что пред-
назначены для нелинейного мон-
тажа, нашли практическое приме-
нение новейшие достижения теории
распознавания образов. Например,
пользователь может поместить пе-
ред изображением реального акте-
ра виртуальную тюремную решетку
и добиться того, чтобы на его
лицо от нее падала относительно
реалистичная тень.Располагая ра-
бочей станцией SGI, можно в по-
луавтономном режиме за пару ми-
нут повторить бессмертный подвиг
Эйзенштейна, снявшего первый в
истории кино цветной фильм путем
собственноручного перекрашивания
развевающегося черно-белого фла-
га в красный цвет. Можно выров-
нять последовательность кадров
по ключевому объекту. Например,
имеется видеоматериал о принце
Чарльзе, который столь резво и
безостановочно гарцует на лоша-
ди, что его лицо с трудом удает-
ся рассмотреть, да к тому же во
время съемок у оператора поче-
му-то трясутся руки. Делая попы-
тку вычленить в каждом кадре ис-
ходного изображения лицо принца
Чарльза в качестве ключевого
объекта, программа преобразует
этот сюжет таким образом, чтобы
ключевой объект постоянно нахо-
дился в определенном месте кад-
ра, например в центре.
Альтернативные технологии
трехмерного моделирования.
Под таковыми условимся пони-
мать все способы задания реаль-
ных объемных тел, отличные от их
аппроксимации многогранными,
сплайновыми или полиномиальными
поверхностями, а также логичес-
кого оперирования с пространст-
венными примитивами (сиречь их
объединения, пересечения и вычи-
тания). Таких способов сущест-
вует гораздо больше, чем пред-
ставляется компьютерному худож-
нику, если, конечно, он работает
не на SGI. Возьмем, хотя бы, так
называемые блобы (blobs - нечто
вроде "пузырей"). Математически
это изотермические поверхности,
окружающие точки разной темпера-
туры. А для компьютерного худож-
ника блобы представляют собой
нечто вроде этакой биомассы -
бесконечно мягкого и пластичного
материала,применять который осо-
бенно уместно при создании живых
анимационных персонажей, симпа-
тичных и теплокровных. Ведь даже
Господь Бог предпочел лепить лю-
дей из податливой глины, а не из
кубов с цилиндрами! Другим при-
мером такой технологии может
служить вексельный куб.Это трех-
мерный массив данных, состоящий
из вокселов, суть пространствен-
ных пикселов, и предназначен он
для моделирования трехмерных
объектов неограниченной сложнос-
ти, особенно если существенной
представляется информация об их
внутреннем строении. Ясно, что
организация такого массива при
приемлемом пространственном раз-
решении требует наличия громад-
ного объема ОЗУ, а его обработка
с приемлемой скоростью - громад-
ного быстродействия и пропускной
способности. Это до недавнего
времени сдерживало демократиза-
цию вексельных кубов, и приклад-
ное программное обеспечение для
работы с ними активно использо-
валось лишь для анализа и ви-
зуализации медицинских данных,
поступающих от ядерно-магнитных
резонаторов (томографов),однако,
судя по всему, в ближайшем буду-
щем вексельные кубы пополнят
творческий инструментарий ком-
пьютерных художников и станут
столь же активно применяться для
создания спецэффектов.
Вещательный сервер.
Это пока непривычное нашему
слуху словосочетание связано со
старшими моделями семейства "си-
ликонов" - грозными машинами,
которые в полном боекомплекте
ненамного уступают по габаритам
СМ-4, и распространение которых
означает для телевидения револю-
цию того же масштаба, что пере-
ход от целлулоидной кинопленки к
видео.Будучи подключенным к ком-
пьютерной сети,Challenge превра-
щает телевизионную студию в вы-
числительный центр, а рутинную
работу с видеоматериалами - в
увлекательное и приятное занятие
вроде компьютерной игры. Диско-
вый массив студийного сервера
может хранить оцифрованные ви-
деоматериалы вещательного качес-
тва на несколько суток вперед.
При монтаже оказывается ненужной
многократная перемотка кассет,
ибо доступ к любому видеофрагме-
нту осуществляется мгновенно,
причем с покадровой точностью.
При создании спецэффектов с мно-
гослойными наложениями видеоин-
женерам не приходится ограничи-
вать сложность проектов по тех-
ническим причинам и сушить голо-
ву над комбинаторными задачами
оптимизации количества перезапи-
сей, ибо если пятая копия анало-
гового видеоформата Betacam ус-
ловно считается непригодной для
вещания, то для цифрового спосо-
ба такого ограничения, конечно,
не существует. Появление вещате-
льных серверов Challenge дало
возможность организовывать сту-
дии кабельного телевидения, пре-
доставляющие своим клиентам ви-
део "по запросу", т.е. любой
фильм начинает идти по домашнему
телевизору пользователя сразу
после сделанного им телефонного
звонка (или в заказанное время)!
Такой сервис уже сегодня досту-
пен нескольким десяткам тысяч
человек.
SGI и Internet...
Впрочем, здесь автору пора и
честь знать, ибо эта тема, как,
пожалуй, никакая другая, заслу-
живает отдельной статьи.
________________________________
