Технология захвата движений отмечает столетие

Нынешние технологии захвата движений – результат сотни лет экспериментов, инноваций и достижений в компьютерной сфере. За годы до появления Голлума на больших экранах, ещё до Второй мировой войны, в 1915, аниматор Макс Флейшер изобрёл ротоскопирование, тем самым заложив основы для современных высококлассных техник.

Ротоскопирование – примитивный и трудоёмкий процесс, но индустрии надо было с чего-то начинать. Аниматор стоял перед стеклянным столом и один за другим копировал кадры живой съёмки, напрямую перенося действия актёров и животных в нарисованный мир. Это позволяло добиваться реалистичной плавности движений, недостижимой обычными приёмами анимации.

Первой полнометражной американской лентой, использующей ротоскопирование, стала дебютировавшая в 1939 «Белоснежка и семь гномов». В дальнейшем Disney применяла технику в «Алисе в Стране чудес», «Спящей красавице» и «Питере Пэне». Конечно, до того, что мы сегодня понимаем под термином «motion capture» ещё далеко, но ротоскопирование задало нужное направление: максимально точная имитация человеческих движений в анимированном пространстве.

Двадцать лет спустя, пока США соперничали с СССР в космической гонке, аниматор Ли Харрисон III экспериментировал с аналоговыми схемами и электронно-лучевыми трубками. В 1959 Харрисон прикрепил потенциометры (регулируемые резисторы) на специальный костюм и впервые сумел захватить движения актёра в реальном времени на ЭЛТ-экране. Представление актёра было простейшим – светящийся человечек из палочек – но это был первый образец захвата движений в реальном времени.

К 80-м уже использовались костюмы с активными маркерами, и движения актёров отслеживались посредством нескольких больших камер, выдавая куда более точную и детальную картинку в сравнении с первыми опытами Харрисона. Но даже в 90-х каждая такая камера всё ещё была размером с холодильник, а аниматорам приходилось вручную присваивать каждому маркеру своё место в каждом кадре каждой сцены. Мучительно долгий процесс, по времени сравнимый с ротоскопированием.

«Нами проделан долгий путь, учитывая, что сегодня автоматизировано вообще всё», – говорит Джеффри Овадья (Jeffrey Ovadya), директор по продажам в Vicon.

Компания Vicon, основанная в Оксфорде в 1984 (что наверняка заставило Джорджа Оруэлла перевернуться в гробу), занимается захватом движений уже больше 30 лет. В их продукцию входит всё, что связано с технологией, от камер и датчиков до софта, в реальном времени превращающего захваченные данные в цифровое изображение.

Системы Vicon не раз применялись для съёмки блокбастеров, включая «Титаник», вселенную марвеловских «Мстителей», «Приключения Паддингтона» и «Первому игроку приготовиться», а также в разработке игр (Life is Strange и Hellblade: Senua’s Sacrifice).

Hellblade занимает особенное место в истории захвата движений. Это впечатляющий экшен от независимых разработчиков Ninja Theory, в 2016 послуживший окном в мир новых технологий. Ninja Theory заключили партнёрство с Epic Games, Vicon и рядом других компаний для организации живого выступления, демонстрирующего доступность и качество новейших техник захвата движений. Выступая на Siggraph и GDC, студия дала понять, что подобные технологии теперь по карману не только компаниям-миллиардерам с AAA-проектами.

«Hellblade стала феноменом», – говорит Джеффри. – «Их выступление было просто невероятным. Впрочем, для подготовки к живому выступлению потребовалось немало закулисной работы».

В эффектной презентации Hellblade многое было предусмотрено заранее. У актрисы был запланированный набор движений, которого она придерживалась, и студии пришлось доработать софт под нужды живой демонстрации.

«Перемещаемся на два года вперёд, вычислительные мощности удваиваются. Удваивается мощь графических процессоров», – говорит Овадья. – «Unreal Engine привносит ещё больше возможностей, ещё больше реализма. И внезапно все закулисные усилия, вкладываемые в Senua’s Sacrifice, стали требовать куда меньше времени. Скажем, если из ста часов работы над Senua’s Sacrifice 80 часов тратились на захват движений, то в Siren на это уходил один час».

Siren – это новая впечатляющая технодемка от Vicon и Epic Games. Сирена – цифровая девушка, копирующая движения актрисы, надевшей специальный костюм и прибор для считывания лицевой анимации. Эта система открывает возможности, попросту недоступные в демонстрации Hellblade. Актриса может ходить, импровизировать, произносить любые фразы, и трёхмерный аватар будет в точности всё воспроизводить.

«Живой человек управляет компьютерным человеком, и разницу между ними не заметить», – говорит Джеффри.

Продвинутые технологии обеспечивают экономию времени, но по словам Джеффри, это приведёт не к сокращению времени производства, а к его более эффективному использованию. Он полагает, что разработчики скорее потратят лишние часы на дополнительный реализм заднего плана и мелкие детали в анимации.

«Сегодня к играм предъявляются очень высокие требования в плане реалистичности и глубины проработки, так что я не думаю, что вообще стоит браться за создание собственного проекта, не прибегая к помощи захвата движений», – говорит Джеффри. – «Ведь эта технология – уже сама по себе являющаяся формой искусства – выступает инструментом, позволяющим моментально переносить человеческие движения в анимацию без необходимости в обильной постобработке. Теперь вы можете максимально быстро добавлять в игру анимацию людей – одним поводом для беспокойства меньше».

Захват движений вышел на пик популярности в 90-х, когда разработчики вовсю пользовались многопоточностью, возросшей скоростью вычислений и возможностью использовать графический чип в качестве процессора. В какой-то мере это проявляется и в наши дни, ведь производительность компьютеров всё растёт, но следующий бум ещё только впереди.

«Очевидно, сегодня святым граалем захвата движений всем видится отсутствие маркеров», – говорит Джеффри. – «Людям не хочется полагаться на приблизительные данные, и по мере развития ИИ и квантовых компьютеров, сохраняющих высокую точность отслеживания, мы постепенно начнём отказываться от маркеров, не будет необходимости в большом количестве камер, мы сможем захватывать больше пространства с высокой скоростью. Вы просто настраиваете съёмочное пространство, и в его пределах считываете движения кого угодно. Это станет реальностью через пять-десять лет».

При всей соблазнительности таких перспектив, технология таит в себе и ряд потенциальных угроз. Даже игнорируя тень «большого брата», стоящую за фразой «считывать движения кого угодно», нельзя не принимать в расчёт использование захвата движений со злым умыслом. Популярная нынче тема – «дипфейки», или порноролики, где лицо актрисы заменяют лицом другой известной персоны. В сети бурно обсуждаются вялые попытки сайтов типа Pornhub удалять подобные видео. Оскароносный режиссёр Джордан Пил недавно лично продемонстрировал, как просто сделать обманный ролик с Бараком Обамой, несущим всякую ерунду.

«Если в мире есть люди, злонамеренно использующие новые технологии, мы будем всеми возможными способами отделять себя от них», – говорит Джеффри. – «Но я не считаю, что такая участь постигла только захват движений, это касается любых продвинутых технологий. Достижения прогресса сегодня позволяют легко обмануть и запутать человека. Остаётся лишь надеяться, что люди поймут: технологии задуманы для иных целей».

Игры и кино – два главных сектора потребительского рынка, на которые нацелена Vicon. Однако немалая часть их работы отводится и биомеханике: продукция компании применяется в медицине, помогая отслеживать отклонения в движениях и походке, вызванные церебральным параличом или травмами. Биомеханике посвящена половина всего бизнеса Vicon, четверть занимают игры и кино и ещё четверть – робототехника, применяющаяся в виртуальной реальности и автономном вождении.

Все эти сферы взаимозависимы и сообща помогают развитию захвата движений. Особенно актуально это в плане взаимодействия игр и кино.

«Нынче обе индустрии идут наравне, они стараются установить новые стандарты друг для друга и двигают друг друга вперёд. Игры – определённо значимая область, она бурлит энергией», – говорит Джеффри. – «Сегодня разработчики могут посвящать уйму времени анимированию чудесных пейзажей в Horizon: Zero Dawn или создавать уникальных спортсменов в FIFA. Всё это делается гораздо быстрее и проще благодаря развитию технологии захвата движений».