Вокруг света - Все что вы хотели знать о "Силиконе".

<b>Вокруг света</b> - Все что вы хотели знать о

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.
________________________________