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. ________________________________