| |
Виртуальные студии сегодня
Олег Татарников
С момента возникновения телевидения в конце 60-х годов,
идея создания достойного "задника" для ведущего программы всегда
была актуальна. Впрочем технологию рир-проецирования, решающую эту
проблему наиболее экономно и эффектно создали еще раньше в кинематографии
и должно было пройти еще немало времени, прежде чем телевидение
освоило "хорошо забытое старое" и научилось совмещать съемки персонажа
с отдельно заснятым или созданным каким-либо другим образом "виртуальным"
фоном: ведущего снимают на синем или зеленом фоне, а затем при помощи
специального оборудования делают его прозрачным (это может быть
плата для видеомикшера, эффектора, компьютера или же отдельное специализированное
устройство). После "отрезания" синего такую съемку накладывают на
другую запись (неподвижный фон, видео или компьютерную анимацию)
и получают в кадре ведущего на новом фоне. Синий (голубой) или зеленый
цвет выбирается просто в качестве однотонного заполнения, далекого
по спектру от цвета кожи и поэтому максимально удобного для "вырезания".
Впрочем выбор цвета - вопрос риторический. Скажем, человека с синюшным
лицом лучше снимать не на синем. Некоторые компании продают системы
для аппаратного рир-проецирования со своим фоном, утверждая, что
он специально подобран по спектру для использующейся аппаратуры.
Альтернативу "синее или зеленое" бурно обсуждают специалисты, утверждая,
что синее больше подходит для аналоговой аппаратуры, а зеленое -
для цифровой. А практика показывает, что для качественного "вырезания"
важнее правильно поставить свет, нежели выбрать тот или иной цвет
задника.
 |
|
Пример действующей виртуальной студии
|
Бурное развитие компьютерной и цифровой техники, совершенствование
программных и аппаратных средств компьютерной графики привело к
возникновению нового направления -технологий виртуальной реальности.
Эта технология получила широкое распространение и в игровых, и в
профессиональных приложения. Не обошла она стороной и теле- видеопроизводство.
Студии виртуальной реальности выпускает достаточно много фирм-разработчиков,
а крупные телевизионные компании (в том числе и в России) уже обзавелись
такими студиями и активно их используют. В определенном смысле съемка
в виртуальной студии является разновидностью давно и хорошо известного
метода комбинированной съемки, когда реальный артист совмещается
с искусственной декорацией, но реализован этот метод на базе современных
компьютерных технологий.
В связи с этим существуют следующие разновидности "виртуальности"
студии:
• простая система, реализующая классическую рир-проекцию
- съемка неподвижной камерой с фиксированным фокусом.
В качестве оборудования для "отрезания" фона используется недорогая
плата для компьютера, модуль для видеомикшера или высококачественные
аппаратные системы - Ultimatte, Crystal Vision Xkey и
другие. Конечно, такие решения не являются полноценными виртуальными
студиями, но основное достоинство систем, основанных на
использовании широкодоступного и недорогого компьютерного
и видеооборудования - это возможность их реализации при минимальных
затратах. Причем используя недорогие средства, можно достичь
практически не меньшей выразительности, чем при
применении сложных и дорогостоящих комплексов;
 |
|
Билл Клинтон в виртуальной среде
|
 |
|
Спортивные комментаторы на виртуальном
фоне
|
• более сложная система рир-проецирования - съемка камерой
на роботизированном пьедестале (можно работать трансфокатором
и панорамировать - автоматически меняется/масштабируется
и задник). Однако все декорации должны быть заранее подготовлены
и просчитаны. Если необходимо поместить какие-либо виртуальные
объекты на передний план, используется технология "маскирования"
(применения Alpha-канала или так называемого канала прозрачности).
Эта маска (Alpha-
канал) воспроизводится синхронно с фоном, и нужные предметы
выступают на передний план (если использовать не абсолютно
белый, а серый цвет маски, то соответствующие предметы
на переднем плане будут казаться прозрачными). Такая технология
не очень гибка, но в то же время отпадает необходимость
в применении мощных компьютеров и дорогого программно-аппаратного
обеспечения для рендеринга, что позволит на порядок снизить
стоимость всей системы;
• система многокамерного рир-проецирования - поддержка
работы нескольких камер, в том числе и при съемке с рук
(на роботизированных пьедесталах или со специальными головками,
отслеживающими движения камеры и позволяющими затем воспроизводить
на компьютере все изменения положения, фокусного расстояния
и настройки на резкость). Большая часть программ, изготавливаемых
в такой виртуальной студии не требует 3D-графики в реальном
времени, а если она применяется, то готовится заранее.
Однако такие системы уже довольно дороги и дооснащение
их оборудованием, позволяющим создавать трехмерный виртуальный
мир в реальном времени, в котором ведущий будет взаимодействовать
с окружающей его виртуальной обстановкой не сильно повышает
их стоимость на фоне других затрат. Генерация виртуального окружения
в реальном времени значительно повышает гибкость использования
виртуальной студии и обеспечивает высокую степень интерактивности,
но существенной проблемой в этом случае является ограничение качества
визуализации изображении (обусловленной использованием OpenGL-рендеринга).
Хотя для большинства программ качества OpenGL достаточно,
но если создатели программ захотят достичь особенной реалистичности
виртуальных декораций, то у них это вряд ли получится, во всяком случае,
при работе с виртуальной студией в прямом эфире. Есть
трудности и в конструировании 3D-сцены для рендеринга
ее в реальном времени, связанные с тем, что приходится учитывать ограничения
системы виртуальной реальности даже при максимальном использовании
ее возможностей. А поскольку системы различны, то одна
и та же модель не может просто так, без дополнительных изменений,
использоваться и в той, и в другой. Кроме того, получение
информации о глубине сцены, когда ведущий мог бы ходить вокруг
декорации, как если бы она была реальной, и автоматически оставлять
впереди или позади себя объекты представляет собой все
еще довольно нетривиальную проблему и виртуальные студии, реализующие
такие возможности, довольно дороги. Более простые решения лучше всего
использовать либо для создания иллюзии большого пространства
в малых помещениях, либо для создания огромных видеопанелей,
либо для быстрых изменений окружения, либо для вставления компьютерной
графики и анимации;
 |
|
Применение виртуальной технологии для
создания прогноза погоды
|
• полноценная виртуальная студия с использованием виртуальных
персонажей. Для таких студий проблема производительности
пока еще стоит достаточно остро, поскольку виртуальный
персонаж сам по себе требует сложного управления при помощи
системы "захвата движения" (Motion Capture), а кроме того,
он находится непосредственно внутри виртуальной сцены
и взаимодействует с ней и с живыми актерами с учетом всех
многочисленных слоев изображения. Если же и виртуальный
персонаж, и виртуальная студия запускаются на одном и
том же компьютере, то для генерации необходимых 25 кадров
в секунду мощности уже может не хватить, а при использовании
различных компьютеров система неизбежно усложняется.
Виртуальные студии - проще, дешевле, надежней…
Хотя сейчас большинство студийных телепрограмм продолжают
снимаются традиционными способами, то есть в реальных декорациях,
идея виртуальной студии (студии без декораций) не покидает умы продюсеров.
А те, кто уже работает в виртуальных студиях, все-таки придерживаются
мнения, что преимущества сейчас уже начали перевешивать трудности
освоения, и, наконец, появились системы, которые намного проще и
надежнее прежних. Естественно, главное, что должно приниматься во
внимание при выборе новой технологии вещания - это характер или
жанр самой телепередачи. Естественно, применение виртуальных студий
более оправдано в интерактивных, игровых и музыкальных шоу. Именно
там новые технологии обеспечивают недоступные ранее возможности.
Причем создатели некоторых программ могут не использовать компьютерную
графику и делать изображение максимально фотореалистичным, а другие
специально не хотят, чтобы виртуальная студия выглядела так же,
как обычная, и предпочитают стиль мультипликации, компьютерной графики
или гиперреализма.
 |
|
Реальный (вверху) и виртуальный фон в
телевизионной студии
|
А в традиционных передачах (таких, например, как новости)
визуальные возможности (по крайней мере для зрителя) по сравнению
с реальной студией практически не меняются и здесь речь может идти
только об удешевлении процесса создания/замены декораций. Причем для
виртуальной студии можно использовать маленькое помещение, "до неправдоподобия"
увеличивая его видимый объем по сравнению с реальным. Причем из одного
помещения можно вести сразу две-три ежедневные программы.
Впрочем любой эффект можно сделать незаметным, но вместо
того, чтобы снимать, скажем, на живой натуре, можно просто использовать
синий экран в контролируемой обстановке студии, а потом "незаметно"
вписать необходимый задник. Разница от применения классических методов
рир-проецирования здесь заключается лишь в том, что с виртуальной
студией работать удобнее и она предоставляет некоторые дополнительные
возможности, а, кроме того, при компьютерном монтаже вы никогда
не отличите искусственную вставку от реальной жизни.
Решений для создания виртуальной студий на сегодняшний
день уже довольно много: это и Vapour (Discreet Logic), Larus (RT-SET),
Estudio (Brainstorm), Elset (Accom), MindSet, Orad и другие. А для
использования виртуальных персонажей применяются системы анимации
в реальном времени с захватом движения, такие как FilmBox (Kaydara),
Typhoon (DreamTeam) и другие. Некоторые из них специально разработаны
для прямого эфира, результаты работы других могут быть улучшены пост-рендерингом.
Теперь потенциальные клиенты могут выбирать систему по принципу простоты
работы и легкой встраиваемости в существующие у них технологии производства.
Новые пакеты имеют и меню drag-and-drop, и удобный графический интерфейс
пользователя, и хорошую документацию. Они могут включаться и использоваться
очень оперативно, просто и быстро устанавливаются (основным нареканием
к прежним системам было как раз то, что они настраивались слишком
долго и имели так много разных элементов, что когда происходит что-то
не так, бывало трудно найти причину). Все это ускоряет рабочий процесс
и позволяет достигать большей скорости освоения и работы. Современные
системы виртуальных декораций работают достаточно хорошо, надежно
и требуют очень мало времени и трудозатрат при каждом выходе в эфир.
Оператору требуется всего несколько минут для установки параметров
роботизированных головок, настройки ПО и загрузки соответствующей
виртуальной декорации. А система генерации виртуальных изображений
хорошо интегрируется в цифровую производственную среду.
 |
|
Изображение, полностью созданное при
помощи компьютерных технологий
|
Но в то же время, эти технологии имеют целый ряд тонких мест и строгих требований, которые следует неукоснительно соблюдать:
• требуют особой настройки и аккуратности в обращении
видеокамеры, применяемые в виртуальных студиях;
• нужен хороший ключевой сигнал (Key), который не всегда
обеспечивается обычным синим/зеленым фоном;
• необходимы высокопроизводительные и надежные компьютеры;
• необходимо соблюдать расстояние между ведущим и фоном
и следить, чтобы ведущий не "посинел" и не был пересвечен;
• рекомендуется использовать холодные светильники. При
использовании обычных вольфрамовых ламп необходимо следить,
чтобы задник не подвергался воздействию тепла и делать
цветокоррекцию по ходу съемки. Кроме того обычные лампы
дают существенную инфракрасную составляющую в спектре,
которая может действовать на датчики движения.
Но основная проблема при выборе системы, действительно
отвечающей возлагаемым на нее надеждам в плане надежности и простоты,
как мне кажется следующая: компания, производящая компьютеры специализированной
архитектуры, для работы с графикой и видео - SGI, переживает глубокий
кризис, а многочисленные решения на базе Intel-архитектуры под управлением
Windows NT/2000 не выдерживают строгой критики. Универсальные PC-компьютеры
не имеют собственной, надежной и отлаженной видеоподсистемы, а их
графические акселераторы больше приспособлены для игровых приложений,
нежели для серьезной 3D-графики. Поэтому компаниям-производителям
систем виртуальной реальности на базе NT/2000 приходится разрабатывать
собственные видеоподсистемы и модифицировать 3D-акселераторы под свои
нужды. А в результате, PC-архитектура не может обеспечить ни достаточной
реальной (а не декларируемой тестами) производительности, ни надежной
работы с видео вещательного качества. Поэтому от утверждения, - "Она
работает!",- До констатации,- "Она работает так, как мы этого ожидали",-
подчас простирается огромная пропасть. Но, тем не менее, все это как-то
работает, а по мере того, как системы становятся дешевле и мощнее,
затраты на создание виртуального окружения уже не являются вопросом
номер один для создателей тех программ, которые хотели бы выжать из
этих технологий все, что только можно, виртуальные студии действительно
становятся очень мощным инструментом, с помощью которого можно достичь
желаемого.
Motion Capture
Виртуальные персонажи добавляют виртуальным студиям
новые возможности, а системы Motion Capture вносят в характеры компьютеризованных
героев ощущение реализма.
Технология съемки движения Motion Capture предназначается
для управления трехмерными графическими моделями. Эта система главным
образом используется для того, чтобы передать трехмерным героям,
сгенерированным в компьютере, нюансы движения живых объектов и,
по возможности, сделать это в реальном времени. Но этим сфера применения
Motion Capture не ограничивается. Например, с помощью этой технологии
человеческие черты могут быть приданы растениям или животным. "Захват
движения" осуществляется следующим образом: отслеживаются положения
специальных датчиков, прикрепленных к ключевым точкам на поверхности
тела исполнителя. По ним компьютерная система вычисляет положение
управляющего скелета модели и ориентацию в пространстве каждого
фрагмента тела.
Для трассировки движений человека можно использовать
любое количество датчиков, но обычно, чтобы отследить перемещения
всех частей тела, их требуется от 16 до 30. С помощью подобной системы
можно отслеживать не только движения тела - можно также записать
поведение лицевых мышц, передать эти данные компьютеру и с их помощью
добиться правильной мимики у искусственной модели: заставить ее
реалистично двигать глазами, синхронизовать движения губ с фонограммой
и т. п. Поскольку у человека лицевых мышц очень много, для записи
мимики необходимо использовать большое число датчиков и располагать
их достаточно близко друг к другу. Однако, как показывает практика,
ни одна из систем автоматической анимации лица (так называемые Face
Trakers) не обеспечивает необходимого эффекта и всю анимацию необходимо
корректировать в той или иной мере вручную.
Сегодня не только "История игрушек" (Toy Story) с триумфом
победила всевозможные предрассудки -мы имеем целую ораву телевизионных
рекламных роликов и музыкальных видеоклипов, нацеленных на детскую
и юношескую аудиторию и использующих для подрыва основ образы, сгенерированные
компьютером. Самые юные обычно оказываются самыми восприимчивыми
к новейшим технологиям. Когда тебе еще нет 10-ти, легче всего разрушать
барьеры. (Кстати, в этом диснеевском/пиксаровском хите описываемая
нами технология как раз и не применялась). Теперь даже фирма Lego,
всегда такая традиционная, не боится пролить свет на этот уголок
нового тысячелетия. Разноцветные игрушки и пластиковые человечки
получили новую трактовку в системах Motion Capture.
От наплыва ассоциаций можно прийти в уныние. Для управления
движением героев используется методика Motion Capture - технология
трассировки и записи перемещений живых объектов. Этот метод позволил
внести в движения героев такой реализм, которого невозможно добиться
традиционными средствами.
Технология Motion Capture берет свое начало в исследованиях
врачей-ортопедов. В частности, она используется для помощи детям,
больным церебральным параличом, в будущем преодолеть трудности при
передвижении. 
В шоу-бизнесе она позволяет анализировать движение и
преобразовывать его в согласованные компьютерные данные, которые
затем можно использовать для анимации трехмерных моделей - героев
ролика. Но несмотря на то, что к настоящему времени существует уже
много студий, обладающих технологией Motion Capture (в том числе
и в России), опыт показывает, что для выхода на экран им необходимо
преодолеть целый ряд серьезных трудностей, и прежде чем приступать
к съемке движений, нужно решить много проблем.
Во-первых, необходимо безупречно cмоделировать героев.
Чтобы создать реалистичную трехмерную модель, которая будет свободно
двигаться на экране необходимо построить ее таким образом, чтобы
те части, которые управляются данными с датчиков системы Motion
Capture, не "дурили" и не распадались и тем самым не нарушали реализма
картины. Чтобы добиться реалистичной мимики, приходится огромное
количество времени потратить на манипуляции с моделью и данными
о движении.
 |
|
Реальный и компьюторный персонажи в виртуальной
студии
|
Но, тем не менее, то, что раньше было прерогативой голливудских
супербоевиков, теперь нашло дорогу и на малые экраны. И границы возможного
для компьютерной анимации еще дальше отодвигаются. Это сегодня не
столько передний край, сколько показательный срез того, как технология
завтрашнего дня заглядывает в день сегодняшний.
Итак, мы стоим в начале внедрения "виртуальных" технологий
- они еще будут развиваться по мере роста потребностей пользователей
и масштабов их применения. Естественно, что те подходы, которые имеют
сильные ограничения, будут отмирать, а более дружественные, универсальные
системы будут продаваться все шире и станут более доступны.
Киношный жаргон
Подкрепите свой режиссерский авторитет соответствующим
лексиконом.
 |
|
Фантастический виртуальный мир
|
Рир-проекция или Хромакей (Chromakey)
Метод, при котором видеоизображение накладывается поверх
заранее подготовленного фона (отснятого, сфотографированного, нарисованного
или сделанного при помощи технологий компьютерной графики). Чаще
всего вы можете наблюдать его в прогнозах погоды, где диктора показывают
на фоне карты, подготовленной на компьютере.
Генлок (Genlock)
Операция, обратная хромакею. Генлок синхронизирует компьютерную
графику и видео, тем самым позволяя накладывать графические фрагменты
(фотографии, зарисовки или компьютерную графику) поверх имеющегося
видеоряда. Вы можете воспользоваться данным методом, если вам вздумается
оживить свой материал каким-нибудь монстром из игры Doom.
Переход (Transition)
Общепринятый термин, обозначающий любой спецэффект,
использованный для переключения с одной сцены на другую (например,
наплыв, растворение или затухание изображения)
Частота кадров (Frame Rate)
Количество кадров, захватываемых или проигрываемых за
секунду. Если вы собираетесь делать видеопродукцию, то вам нужна
частота кадров 25 fps (frames per second или кадров в секунду (речь
идет о вещательных системах PAL или SECAM), тогда как широко распространенным
компьютерным системам виртуальной реальности достаточно и более
низких частот (обычно все-таки не менее 15 fps).
Многослойность (Multiple Layers)
Возможность накладывать несколько видеоизображений одно
поверх другого и таким образом создавать сложные эффекты. Вообще-то
для этого не нужны сложные и дорогостоящие системы виртуальной реальности
и если у вас хватит терпения, то того же эффекта можно добиться
и с помощью сравнительно простых программно-аппаратных комплексов
для видеомонтажа.
[дальше]
|
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
