: архив : архив журнала "625" : 2002 : #7

Технология и протоплазма
Олег Татарников

С этого выпуска мы начинаем публиковать цикл статей Олега Татарникова, посвященных виртуальным студиям и персонажной анимации. Олег Татарников – технический директор телекомпании "Пилот-ТВ", которая с 1997 г. выпускает телевизионные программы и сериалы с участием виртуальных персонажей (Performance Animation) для различных телевизионных каналов России ("Чердачок Фруттис" для ОРТ; "Тушите Свет!" для НТВ, ТВ-6, ТВС; "Академия собственных Ашибок" для М1; "Десять лет, которые потрясли нас" и др.). Кроме того, в телекомпании "Пилот-ТВ" были созданы различные компьютерно-мультипликационные сериалы и рекламные ролики. Эти статьи несколько необычны как по сути, так и по форме представления материала. Тем не менее, думаем, многим нашим читателям будет полезно познакомиться с ними. А может, и применить что-либо из них к себе.

Часть I. Промышленная технология

С одной стороны, если судить по многочисленным публикациям в журнале "625" и шумным выставочным экспозициям, то компании, производящие специальное оборудование, и "мудреные" программисты давно обеспечили нас всевозможными инструментальными средствами для быстрого воплощения любой творческой идеи. Все это с каждым годом становится лучше и дешевле (причем так стремительно, что, кажется, вот-вот уже наступит время, когда за использование каких-нибудь своих "железок" производители будут еще и приплачивать). Однако напрасно "насиловать" телевизионный пульт в поисках аудиовизуальных или компьютерных чудес. Так где же они?

С другой стороны, если посмотреть бюджет какого-нибудь современного фильма, сделанного с применением последних компьютерных и цифровых технологий, то сумма отпугивает (например, на кассете фильма с полностью компьютерными персонажами "Последняя фантазия" (Final Fantasy) значится цифра $137 млн., и, кстати, прибыль до сих пор не покрыла расходы). То есть технологии по-прежнему недоступны, а то и просто не нужны, и красочные буклеты нас нагло обманывают?

Где же истина?
Как всегда, "где-то рядом"…

Оказывается, одной технологии, какой бы новой и передовой она ни была, недостаточно для создания чуда. Настоящее производство - слишком сложный и многокомпонентный процесс, чтобы делать его заложником одной или двух новинок. И даже тогда, когда необходимо рисковать, поставив на совсем неизвестное, необходимо иметь в запасе хоть что-то надежное и неоднократно проверенное.

Кроме того, следует отдавать себе отчет, что самое лучшее программное и аппаратное обеспечение только помогает создать необходимую атмосферу, а важнейшим ресурсом по-прежнему остается "человеческий фактор". Это как генетика и среда. Причем среда (в данном случае технологии) взаимодействует с такой мультифакторной субстанцией, как человеческая генетика, очень сложно и неоднозначно.

И наконец, никогда не помешает удача: слишком многие факторы должны объединиться в нужное время и в нужном месте, чтобы воплощать чудеса в реальность.

Поиски жанра

Виртуальные студии вообще и перфоманс-анимация (Perfor-mance Animation) в частности - это отдельное и, я бы даже сказал, самостоятельное направление, развивающееся на стыке компьютерной графики и видеопроизводства. Причем здесь можно условно выделить два направления: реальные персонажи в виртуальном (компьютерном) пространстве или виртуальные персонажи в реальном (отснятом). На самом деле, обычно эти технологии комбинируются, но с точки зрения подхода они различны.

Перфоманс-анимация дает возможность передавать естественные, реалистичные движения живого человека трехмерному компьютерному персонажу (причем - принципиально - в реальном времени). Датчики (или маркеры) прикрепляются на живого исполнителя (виртуального актера) в тех местах, которые будут поставлены в соответствие контрольным точкам компьютерной модели для ввода и оцифровки движения или мимики. С их помощью записывается живая пластика танца, ходьбы или прыжков.

Координаты актера и его ориентация в пространстве обсчитываются компьютером и "оживляют" анимационные модели. Здесь возможны два варианта: либо файл с данными, записанный в определенном стандарте, служит для дальнейшей анимации персонажа в одной из 3D-программ с последующим покадровым просчетом, либо сцена просчитывается в реальном времени.

Сегодня в телекомпании "Пи-лот-ТВ" сосуществуют обе эти технологии, причем работают они параллельно и независимо. У каждой из них - свое аппаратно-программное обеспечение, своя технология и своя специфика работы, но цель одна - это программно-аппаратные комплексы для создания телевизионной продукции с использованием виртуальных актеров. В большинстве проектов компании модели антропоморфные, поэтому анимация трехмерных персонажей производится человеком посредством систем "захвата движения" (Motion Capture). Анимированные таким образом персонажи накладываются на видео (как правило, заранее отснятое) или действуют в созданном компьютером окружении.

Однако новую технологию необходимо безболезненно имплантировать в традиционную схему "сценарий-съемка-монтаж-озвучивание". О чем и пойдет речь далее.

От замысла к реальности: ограничения по срокам и деньгам Сроки исполнения и бюджет - это тесно связанные и взаимодополняющие позиции. Естественно, бюджетные ограничения нужно выяснить сразу и отдавать себе отчет, что денег никогда не бывает слишком много. Но очевидно и то, что смета определяет ваши возможности только отчасти. Тут открываются два взаимоисключающих пути: выбрать комплексный подход от производителя (или так называемое "законченное решение "под ключ"), что всегда дорого, или самостоятельно интегрировать разнородное оборудование в единый комплекс, а это всегда долго и требует некоторого опыта и высокой квалификации исполнителей. Следует учитывать тот факт, что при проектировании и доводке технологии "под ключ" разработчики тоже стоят перед своеобразной альтернативой: они вынуждены либо заранее "закладывать" довольно много возможных применений (иначе рынок будет слишком узок, и будет трудно найти покупателя), либо планировать узкую специализацию, но неоправданно завышать цену (чтобы оплатить ожидание и поиск покупателя). Кроме того, процесс увязывания различных компонентов воедино очень сложен и длителен (одни только соглашения о сотрудничестве с другими компаниями или договоры о лицензировании отнимают массу времени). Таким образом, когда такое решение, наконец, доходит до пользователя, многие из его компонентов уже морально устарели, некоторые уже изначально были не самыми лучшими по той простой причине, что не удалось договориться о сотрудничестве с соответствующим производителем, а часть - совершенно лишнее для ваших целей. Зато для вас, как для пользователя этой технологии, вопрос времени на ее освоение уже не стоит - это забота интегратора-проектировщика системы. И вот, либо вы стоите перед неуклюжим монстром, до отказа набитым абсолютно бесполезными для вас функциями и возможностями, либо система делает в точности то, что вам нужно, но стоит неоправданно дорого и вам попросту не по карману… Кроме того, комплексные системы и в том, и в другом случае, как правило, закрытые, а любое изменение их функций влечет за собой чуть ли не полную перестройку всей системы (ведь здесь само объединение различных компонентов есть часть "ноу-хау"). Берясь за создание всей це почки самостоятельно, мы находимся в привилегированном положении, ибо нам не нужен излишний универсализм, а требуется решить конкретную задачу. Мы можем взять все самое лучшее, привлечь инженеров и программистов и с нуля проектировать технологию "под себя". Вы будете восхищаться отдельными компонентами, радоваться существенной экономии и гордиться своими гениальными работниками. Но вот все сроки истекли, а результата - нет! Кроме того, последний подход неудобен еще и тем, что, при всей возможной экономии, необходимые на него затраты очень тяжело планировать. Грандиозные замыслы спонсора (или ваши собственные) могут стоить и миллион долларов, но окажутся неосуществимыми, если для их завершения вам не хватит одного. Проект должен быть выполним в тесных бюджетных рамках. Это золотое правило номер два. Если вам не хватит денег на систему "под ключ", то вы всегда сможете купить другую, дешевле. А вот если разница "на прогресс" уйдет на самом деле на пиво для программистов и наладчиков, то вы уже ничего сделать не сможете. Проект должен быть выполним в тесных временных рамках. Это золотое правило номер один. В разные периоды телекомпания "Пилот-ТВ" попробовала все варианты, но начало было предопределено… 1996 г. Планы грандиозные, но нет ни опыта, ни достаточного представления о существующих возможностях. Единственным реальным путем представляется покупка "законченного решения" с полным технологическим циклом. Однако вопрос выбора такого решения тоже довольно сложен. Естественно, многие производители утверждают на словах (подкрепляя аргументацию красивыми буклетами и выставочными шоу), что они - самые передовые, известные и надежные. Также очевидно, что проверка их слов может быть только одна: опрос реальных клиентов и внимательное изучение того, что делается на том или ином оборудовании в "боевых" условиях… Уже при первом знакомстве с технологией французской компании MediaLab я обратил внимание на то, что костюмы, в которых работают актеры на выставке, изрядно потрепаны и не раз стираны. При ближайшем знакомстве с программой Clovis этой компании показалось, что она несколько надумана и местами как-то алогична. При выяснении этих обстоятельств оказалось, что компания создавалась как "домашнее" образование французского телевидения (канала Cannel+), а программа писалась в процессе работы над реальными проектами. Клиентов у этой компании оказалось довольно мало, но все они были активно работающими. Смущало несколько обстоятельств: высокая цена программно-аппаратного комплекса от MediaLab, плохая документированность, узость выполняемых задач, "закрытость" и сложность технологии создания персонажей, а также необходимость их лицензирования. Оставалось продумать, насколько полно может использоваться предлагаемый комплекс, может ли он служить ядром для построения собственной промышленной технологии и не ограничит ли он ее будущего развития. И здесь, опять же, окончательно склонила чашу весов в свою сторону компетентность специалистов MediaLab именно в той области, в которой предполагали работать мы (забегая вперед, замечу, что никогда - ни до, ни после этого - я не встречал настолько грамотных специалистов-практиков). Скажу, что у меня нет причин излишне расхваливать эту компанию, тем более, что она давно прекратила свое существование. К сожалению, в настоящее время победили универсальные рыночные подходы. Сейчас, кажется, уже невозможно купить какую-нибудь штуковину, которая, помимо своих основных функций, не пыталась бы делать еще сотню разных вещей. И хотя очень приятно иметь встроенную кофеварку и холодильник для пива, но вполне резонно возникает детский вопрос: "А мы будем снимать кино?". Печальный опыт наших конкурентов только подтверждает правильность нашего первого выбора.

Телевизионная программа "Чердачок Фруттис" ("Чердачок братьев Пилотов") (первая программа в технологии Performance Animation в России) Хронометраж: 26 мин Периодичность: 1 раз в неделю Жанр: ток-шоу с виртуальными ведущими и реальными гостями Раз в неделю братья Пилоты принимали у себя дома на чердачке дорогих гостей. Точнее, гостя - одного в течение программы. Шеф и Коллега пили с ним чай и расспрашивали гостя о его ДЕТСТВЕ. Ибо, как сказал как-то Кощей Бессмертный: "Детство было почти у каждого!". Но не каждое из наших детств столь интересно всем телезрителям. Другое дело - "звезды"! Их личная жизнь, а значит, и детство, интересуют всех нас. Технология: Компьютерная анимация в реальном времени: совмещение виртуальных персонажей со съемочными фонами и живыми людьми. Программа снималась пулами на два-три месяца. Для этого в студию приглашались гости (не более трех в день). За десять дней (с учетом слетевших гостей и гостей капризных) легко набирался материал на 12 программ. Некоторые гости могли записываться на несколько программ. ПОДВИЖНИЧЕСТВО (философия) Точность нам не нужна, наша карта должна Быть пустой и желательно синей Л. Кэрролл, Охота на Снарка 1. Мотивация Конечно, можно рассказать о том, какие компоненты выбрать и как их объединить в единое целое, для того, чтобы получилась работоспособная студия. Но прежде, чем планировать что-то радикальное, необходимо задуматься о том, чем оно будет лучше того, что стоит у ваших соседей: давно освоенного и прекрасно работающего. А если даже ничего подобного ни у кого нет, то совсем не значит, что это кому-нибудь нужно. Чтобы идея обрела воплощение, необходима, в первую очередь, ее творческая актуальность, а уж затем следует задуматься о технических возможностях. Кроме того, "в одну реку невозможно войти дважды": - оборудование меняется, различаются задачи, которые ставит перед собою та или иная компания, но общие принципы и подходы остаются (с учетом, естественно, специфики нашей страны, порою сильно отличающейся от нормы). Поэтому я буду специально обращать ваше внимание на те уроки, которые преподносит действительность, в какую бы неожиданную форму они не облекались. Начнем с общей мотивации. Конечно, когда много людей объединяются ради общего дела, то каждый из них преследует какие-то свои цели: заработать денег, прославиться, приятно провести время, изучить что-то новенькое и т.д. Логично? Наверное… Только практика показывает, что коллектив работает тем лучше, чем меньше в мотивациях его сотрудников этих самых "и т.д.". То есть сделать что-то путное с командой меркантильных "шабашников" бывает значительно легче, чем с группой амбициозных мечтателей. В любом случае, объединение людей с различной мотивацией в одном коллективе - это прямой путь к спонтанному зарождению и развитию конфликтов. Беда еще и в том, что и те, и другие мало подходят для освоения чего-то совсем нового и нестандартного. Одни - по причине невозможности получения быстрой выгоды, а другие - в силу своей несгибаемой веры в собственную непогрешимость. Конечно, было бы заманчиво собрать в одну команду энтузиастов-подвижников, но непреодолимая страсть к познанию неизведанного у большинства людей проходит годам к шести, а если она и остается, то часто сопровождается полным отсутствием организаторских способностей и трезвого взгляда на жизнь. А кто же тогда сможет оценить целесообразность самой идеи? Будет ли она представлять интерес для широкой аудитории? И наконец, есть ли в этой идее потенциал, достаточный для ее воплощения? В принципе, если идея стоящая, нужно немедленно приступать к делу, но перед этим все-таки необходимо ответить на последний и главный вопрос: а сможем ли мы продать нашу блестящую идею? Однако любой человек устроен так, что одного только стремления к выгоде ему всегда мало. Вспомните, сколько бесшабашных, ничем не мотивированных поступков вы совершали в своей жизни. Возможно также, что у каждой нации есть своя специфика (недаром русских во многих странах называют "горячими головами"). Итак, урок первый: ищите подвижников, но старайтесь, чтобы их было не слишком много. Вообще, чем меньше людей стоят у истоков какого-либо нового дела, тем больше у него шансов на успех.

У компании "Пилот-ТВ" был конкретный проект, рассчитанный на определенное количество передач, - "Чердачок Фруттис", 50 эфиров. Под этот проект заказчиком были выделены деньги на приобретение необходимого оборудования, которое после выполнения проекта оставалось у нас. Проект был реализован, и все обязательства выполнены.

Оптимизация мозга

Одними из первых шагов, которые придется проделать на пути к реальному воплощению идеи - это отделить возможное от невозможного, внести в планы те элементы реальности, которые по крайней мере вам хорошо знакомы и опробованы на деле, рассмотрев при этом бюджетные ограничения, сроки и технические вопросы.

Меня часто обвиняли "за глаза" всякие "теоретики", что я принял в свое время решение не покупать, например, компьютер SGI ONYX последней в то время модели с более мощными процессорами R10000, а выбрал старый и "слабый" с процессорами R4400. Но проблема была в том, что программа Clovis MediaLab на четырех процессорах R4400 работала быстрее, чем на двух R10000 более совершенной архитектуры (а больше двух никак не укладывалось в бюджет). Более того, когда представилась возможность недорогой модернизации графики и процессоров, то выигрыш от замены 4xR4400 на 4xR10000 оказался ничтожно мал. В то же время, когда мы решали, какие приобретать цифровые видеомагнитофоны (по технологии однозначно был необходим полный цифровой тракт), то выбор пал на дорогие Sony Digital Betacam, а не на более дешевые JVC Digital-S. Но уже не по технологическим причинам, а по причине большей надежности первых и доступности их технического обслуживания в российских условиях. В результате, за пять лет мы не потеряли ни одной минуты из-за отказов видеооборудования.

И уж совсем беспочвенно выглядят "недоумения" в выборе платформы SGI (Silicon Graphics в то время), а не более "гибкой" и дешевой PC. И дело даже не столько в том, что на тот момент другой альтернативы просто не существовало. Как показывает практика (а мы все-таки реализовали подобную технологию на PC), нет ее и сегодня! И тем более печально, что фирма SGI доживает сейчас последние дни. В отличие от PC, компьютер Silicon Graphics изначально задумывался для работы с графикой и видео. И у него не только соответствующая архитектура и программное обеспечение. Главное - у него соответствующие пользователи! То есть определенный круг высокопрофессиональных специалистов, которых всегда можно спросить и проконсультироваться о возникающих проблемах. На PC аналогичные возможности появились, но реальных решений и действительно грамотных специалистов до сих пор днем с огнем не найдешь. И на поверку красивые буклеты оказываются всего лишь веселыми картинками, которым ой как далеко до промышленных технологий. Охотно верю, что со временем многие проблемы будут решены. Мне нравится компания nVidia (тем более что часть специалистов перешла туда из SGI), но до сих пор все, что на компьютерах SGI делается относительно легко (например, тот же вывод видео), на PC решается левой ногой через правое ухо и реально не работает. Аналогично платформе ведут себя и программы во главе с операционной системой Windows от компании Microsoft. Скажем, следуя модному на PC универсализму, по своему описанию, программа FilmBox компании Kaydara работает чуть ли не с любыми экзотическими устройствами: микшерскими пультами, платами видеовывода и т.д., в программе есть даже такие кнопки, но сами разработчики порой не знают, как с ними работать. Естественно, у них же тысячи заказчиков из разных областей, а заказчиков-профессионалов в области телевидения - единицы. И среди последних практически нет ни одного, кто использовал бы все это по назначению. Декларировано, что каждая часть комплекса должна работать, но в реальности комплекс не работает как единое целое, его компоненты не увязываются, а различные части не стыкуются. Поэтому приходится проводить дополнительные провода, раскурочивать игровые джойстики, конструировать собственные устройства и при этом еще заменять, например, штатные последовательные порты на специальные (которые, впрочем, работают всего лишь в точном соответствии со стандартом, давно и напрочь забытом в мире персональных конструкторов китайского производства). Честно говоря, мы уже потеряли счет различным переделкам и оригинальным техническим решениям, которые нам приходится разрабатывать практически каждый день, чтобы заставить работать c PC что-нибудь сложнее "мыши".

И если бы не тот опыт, что был получен нами при работе с MediaLab Clovis на SGI, то мы бы вряд ли смогли сделать что-либо путное на PC. А недостатки "закрытой" системы оказались не такими уж и фатальными (и уж никак не сравнимыми с теми проблемами, которые мы обнаружили в открытой системе на базе FilmBox компании Kaydara на PC). Круг возможных задач удалось постепенно расширить, договориться с французами о том, чтобы делать персонажи самим, освоить, в конце концов, сложную технологию их подготовки и избежать лицензирования по причине изменения условий и кончины самого правообладателя. В процессе работы предложенные компанией MediaLab технологии приходилось сильно модифицировать, некоторые подходы и принципы изменять, а также дополнять или заменять оборудование. В частности, нам очень помогла российская фирма Stream Labs, плату которой Alpha SDI мы используем совсем не по назначению, но она позволяет сильно оптимизировать технологический процесс. Но все это делалось на прочной базе уже полученного в реальной работе опыта.

(Продолжение в следующей части: Часть II. Motion Capture)