ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ ЗАХВАТА ДВИЖЕНИЯ

На сегодняшний день графика и анимация – это наиболее развивающиеся направления в киноиндустрии, мультипликации и 3D-моделировании. С каждым годом появляются все более мощные ПО и инструменты для создания и обработки изображений, позволяющие полностью обеспечить рабочие группы необходимым функционалом и реализовать любые творческие идеи, причем экономически эффективно.

В настоящий момент разрабатывается новый метод захвата движения для 3D-анимации, где достаточно только проектора и камеры. Группа исследователей из Национального института передовых промышленных технологий Японии AIST прорабатывает технологию визуального захвата движений трёхмерных объектов, в которой по результатам первых испытаний метод оказался более универсальным и простым, чем применяемая сейчас в кинематографе система motion capture.

Рисунок 1. Внешний вид программы

В предложенной методике для создания анимационной модели проектор освещает снимаемый объект, формируя на его поверхности сложный светотеневой рисунок. Каждая линия этого рисунка образована вытянутыми элементами и немного волнообразна. Такой паттерн может быть легко распознан на каждом кадре, благодаря чему модель обрабатывается практически в реальном времени.

Для качественного просчета готовых анимационных роликов с реалистичным качеством широко применяется приложение 3Delight. Оно может использоваться как замена штатного модуля просчета для 3ds Max или Maya, предоставляя пользователю более качественный результат и возможность использования детальных настроек. Поддерживаются алгоритмы path-tracing и REYES для модификации в реальном времени камеры, освещения и материалов. Улучшены механизмы сглаживания, вычисления и построения смещений с субпиксельной точностью, а также работа с глубиной резкости и размытием движения. Другим существенным достоинством является точный и качественный просчет меха и волос, которые на готовом изображении выглядят предельно реалистично. Опытные пользователи могут использовать в работе RenderMan-совместимые RIB-файлы, а также создавать собственные программные модули с помощью API на языке С++.

Golaem Crowd - это инструмент для генерации персонажей в достижимых областях сцены (например, размещения армии в поле, вне деревьев и скал). После того, как персонажи толпы готовы для перемещения по сцене, модуль обеспечивает навигационное поведение, чтобы заставить их пройти от точки А до точки B автономно. Это допускает автоматическое навигационное вычисление петли, основанное на дорожной карте, планирование пути и конфигурируемое руководящее поведение (включая реактивное предотвращение коллизий). Встроенный механизм анимации позволяет воспроизвести ранее созданное движение даже персонажей различной морфологии. Golaem Crowd может адаптировать движения к поверхности и автоматически вычислять переходы при движении на двух или четырех ногах. Golaem Crowd опирается на несколько программных компонентов Golaem:

• Golaem Behavior позволяет создавать и применять сложные варианты поведения из готового набора;
• Golaem Motion – это механизм анимации в реальном масштабе времени с автоматическим переносом, слиянием и смешиванием движений с морфологией любого типа;
• Golaem Path содержит данные и инструменты для нахождения траектории движения и навигации в сложных 3D средах;
• Golaem Physics обеспечивает связь с физической библиотекой Bullet и предварительно сконфигурированным поведением марионетки;
• Golaem Population содержит инструменты для размещения объектов и определения их количества.

Все эти программные компоненты встроены в набор инструментов и адаптированы к Maya.

Компания Faceware Technologies занимается разработкой решений для захвата движения мимики человека. Все они делятся на две категории: обработка данных в реальном масштабе времени и обработка уже записанных данных. Продаются приложения, как в виде готовых комплектов, так и в виде программных лицензий. Для обработки используются обычные видео-файлы, причем поддерживается широкий спектр распространенных форматов. Другими словами, даже видео с web-камеры может быть обработано. Камера, причем не обязательно профессиональная (даже камера мобильного телефона), располагается непосредственно перед лицом актера. Главное, чтобы лицо было в центре кадра, иначе приложение теряет основные фрагменты лица и не может произвести анализ. Для качественной работы профессионалы обычно используют специальные шлемы, которые позволяют жестко зафиксировать камеру напротив лица. Отлично под- ходит вариант с использованием Vicon Cara Live в комплектации с одной камерой. Разработчики создали три приложения:

• Faceware Analyzer – предназначено для обработки записанного видео, его анализа и создания цифровой модели мимики на основе видеоряда. Обработанные данные сохраняются в векторном виде в собственном формате и в дальнейшем могут быть переданы в Maya, 3ds max и Motion Builder. Но это выполняет уже другое приложение. Analyzer выходит в версиях Lite и Pro. Основным их различием является возможность автоматизации основных действий, а также проведение тонкой настройки к различным типам лица и задания вручную обрабатываемых зон;
• Faceware Retargeter – по сути, не является самостоятельным приложением, а устанавливается как модуль для Maya, 3ds Max и Motion Builder. С его помощью данные, полученные в Analyzer, импортируются в приложение и привязываются к заранее созданной 3D-модели;
• Faceware Live – предназначено для ра- боты с лицом в реальном масштабе времени. Данные обрабатываются на лету и передаются напрямую в Maya, 3ds Max или Motion Builder.

В качестве готовых комплектов предлагаются GoPro Headcam Kit и HD Pro Headcam Kit. В их состав входит камера, шлем, а также набор ПО. Вариант с GoPro относится к начальному уровню, в него входят (кроме камеры и шлема) Analyzer Lite и Retargeter Lite. Этого вполне достаточно для начала работы и освоения технологии. Комплект HD Pro Headcam Kit содержит камеру, дисковый рекордер, приложения версии Pro, а также позволяет передавать видеосигнал по радиоканалу.

Компания Toon Boom выпускает системы для профессиональных художников-аниматоров (Harmony, Storyboard), а также приложение для начинающих Toon Boom Studio. Есть два варианта организации рабочего процесса. В первом пользователи могут работать на локальных рабочих местах и заниматься выполнением своей части работы либо выполнять всю работу самостоятельно. В этом случае пользователи могут обмениваться файлами проектов либо готовой анимацией, но полноценная совместная работа со всеми ее достоинствами не предусмотрена. Второй вариант, более профессиональный, открывает такие возможности, как: совместная работа над проектами и сценами внутри проектов; централизованное хранение всех рабочих материалов; совместное использование кистей и палитр; просчет готовых сцен на выделенном сервере или кластере; настройка прав доступа и отслеживание статуса выполняемых задач. Инструментарий Harmony позволяет создавать анимационные фильмы любой сложности, как коротко-, так и полнометражные. Анимация делается как классически покадрово, так и путем создания объектов и задания алгоритмов их движения. Поддерживается морфинг персонажей, работа с деформацией костей, анимированная камера, работа с шаблонами, синхронизация аудиодорожки и артикуляции. Кроме того, встроенные инструменты позволяют импортировать внешние 3D-данные, работать с виртуальной камерой, планами, а также применять спецэффекты к готовым сценам. Поддерживается эскизная прорисовка, которую в дальнейшем можно превратить в чистовую. На первый взгляд, приложение очень похоже на Flash. Те же временная шкала, возможность создания анимации, ключевые кадры, работа с траекторией движения объектов и другие инструменты. Однако если посмотреть чуть внимательнее, то видна в корне переработанная среда, позволяющая художнику легко и удобно пользоваться всеми достоинствами Harmony без длительного обучения, так как все здесь понятно и логично. Фактически, Harmony позволяет собрать компоненты и объекты воедино, произвести прорисовку персонажей и сцен, а затем и выпустить готовый мультипликационный фильм, сделав его буквально с нуля.

Список литературы:

1. Moeslund T.B. A survey of advances in human motion capture and analysis. // Computer Vision and Image Understanding, 2006. – vol.104, pp.90–126.