Animacijos tobulinimas per mokslą
Eitanas Grinspunas, Kolumbijos universiteto direktorius Kompiuterinės grafikos grupė, ne visai atitinka žvaigždžių kirpėjos reikalavimus. Bet jei norite, kad kompiuteriu sukurti plaukai (arba kailis) atrodytų įtikinamai tikri, kai jie yra susukti, sulipę, matuoti, suvynioti, permirkę, dulkėti, vėjo nešami, sušukuoti ?? ar dar ką nors, ką filmo režisierius galėtų pagalvoti apie tai? tada ponas Grinspunas yra tas žmogus, su kuriuo reikia pasitarti.
Iš erdvaus biuro ir darbo kambario 10-ame Kolumbijos Schapiro centro Morningside Heights aukšte G. Grinspun ir jo absolventų komanda padėjo mokslininkams iš Walt Disney Studios, Pixar, Weta Digital ir Adobe Systems išspręsti sudėtingiausius C.G.I. problemų, nesvarbu, ar atkuriant šerių teptuką, ar norint, kad Rapunzelio plaukai Disnėjaus filme „Tangled“ plūduriuotų povandeniniame urve.
„Weta Digital“ programinės įrangos kūrimo komandos vadovas Alasdair Coull sakė, kad nėra daug žmonių, galinčių tai padaryti. Mes iš esmės ieškome geriausio pasaulyje. Weta prisijungė prie kelių universitetų, įskaitant maždaug pusšimtį universitetų Kalifornijoje, C.G.I. ?? kompiuteriu sukurti vaizdai ?? ir susijusius projektus.
M. Coullas, praėjusiais metais išvykęs iš Velingtono (Naujoji Zelandija), praleisti mėnesį Kolumbijoje, susisiekė su J. Grinspunu, kai perskaitė apie jo išradimus plaukų modeliavimo ir kailių priežiūros srityse. Tarkime, tai nėra atsitiktinumas Veto (Avataras, Žiedų valdovas) kuria kompiuteriu sukurtas protingas beždžiones, kurios užvaldys pasaulį filme „Beždžionių kilimas“, klasikinio 1968 m. filmo „Beždžionių planeta“, kuris taip pat turėtų pasirodyti 2011 m., istorija. kaip dirbant su būsima Steveno Spielbergo nuotykių versija Tintinas ir jo šuo Snowy. Tačiau šį pilką rytą ponas Grinspunas (34 m.) gamina kavą ir kepinius, kad susitiktų su Rasmusu Tamstorfu, vyresniuoju „Disney“ mokslininku. Ponas Grinspunas slankioja kojinėmis, jo rėmas aukštas ir lieknas, garbanotomis tamsių plaukų šluostėmis ir didelėmis akimis, nukarusiomis išoriniuose kampuose, nesunku įsivaizduoti jį kaip animacinį personažą: mielo būdo ir švelnaus būdo. šiek tiek kvailas, bet protingas.
Iš kitų kompiuterių mokslininkų jo darbas skiriasi tuo, kad jis kuria ne tik gražius paveikslėlius, bet ir gražią matematiką.
Ponas Grinspunas savo biure įjungia vieną iš maždaug pusšimčio kompiuterio ekranų, kad parodytų gyvas animuotų plaukų sruogas, kurias padėjo sukurti jo laboratorija, ir su meile žiūri į ekraną. Matematika už tai yra tikrai nuostabi, sako jis.
P. Tamstorfas vartoja kitą žodį ??principinis ?? apibūdinti Kolumbijos grupės požiūrį į problemų sprendimą.
Jis ir kiti, kalbėdami apie darbą kaip principingą ar gražų, turi omenyje tai, kad vaizdai ekrane yra ne techninių gudrybių kratinio rezultatas, o tikslios matematinės lygtys remiantis tuo, kaip pasaulis iš tikrųjų atrodo ir veikia ?? žodžiu, fizika. Jie naudoja vadinamąją diskrečiąją diferencialinę geometriją – sritį, tokią naują, kad pirmasis vadovėlis šia tema buvo išleistas tik prieš dvejus metus.
Mes randame lygtis, apibūdinančias daugybę skirtingų fizinių sistemų, paaiškino ponas Grinspunas, kabelio ant tilto, besisukančio viršūnės, blakstienų formą. Jis pradėjo siurbti didelį, spalvingą viršų, kurį laiko ant savo stalo norėdamas iliustruoti. Tada tos lygtys naudojamos kuriant smarkias bangas arba daugiasluoksnes sijono klostes.
Numatymas ir valdymas lanksčios medžiagos ir susidūrimai, tačiau yra sudėtinga. Labai keblu. Pavyzdžiui, su plaukais reikia atsižvelgti į tai, kaip kiekviena iš maždaug 150 000 galvos sruogų sąveikauja su kitomis sruogomis, gravitaciją, trintį, orą ir pan. Įsivaizduokite, kad bandote sugalvoti keletą lygčių.
Apskritai, animacijos kūrimo procesas apima kruopštų bandymą ir klaidas, kuriuos ponas Tamstorfas iš „Disney“ palygino su darbu užrištomis akimis. Animatoriai gali kai ką suprasti, bet ne viską: veikėjui bėgant išlenda galvos odos lopinėlis arba marškinėliai vis spaudžia veikėjo pilvą net jam nustojus judėti. Pasak jo, kartais studija yra priversta griebtis brutalios jėgos, kad pasiektų norimą efektą, o tai gali reikšti, kad „Disney“ menininkų armijos turi nupiešti kiekvieną filmo vaizdą, kad būtų patenkintas režisierius.
VaizdasKreditas...Volto Disnėjaus nuotraukos
Vis dėlto, kol jis gerai atrodė dideliame ekrane, niekam nerūpėjo, kaip buvo pasiektas rezultatas. Tai buvo panašu į nesandarių stogų lopymą prikalant vinimis ant medinės plokštės, užrišant brezentą, užklijuojant plyšį, įkišant skėtį į skylę. Kol vanduo nepatekdavo, niekas nesiskundė.
Tai ne mūsų filosofija, sakė J. Grinspunas. Mes pasakėme: „Parodykime pasauliui, kad gali turėti matematiškai principingų metodų“.
Esminė G. Grinspuno idėja buvo išmesti žiuri suklastotus modelius, o ne bandyti juos tobulinti, kaip tai padarė „Apple“ su savo operacine sistema, kai atsisakė DOS ir komandų eilučių. Pasak jo, programavimas turėjo būti permąstytas iš pagrindų. Pavyzdžiui, užuot bandęs priversti sistemą, kuri buvo skirta tiesiems plaukams imituoti, taip pat sukurti garbanotus plaukus, P. Grinspun sukūrė sudėtingesnę sistemą, kuri galėtų atlikti abu.
Mes kaip psichoanalitikai, pridūrė jis. Bandome išsiaiškinti, kokia yra pagrindinė problema. Turite problemų su mama? Grįžkime ir pažiūrėkime į jūsų tualeto mokymą.
Atskiros diferencialinės geometrijos naudojimas yra kur kas daugiau nei animacija. Pavyzdžiui, Johnso Hopkinso medicinos centras naudoja G. Grinspuno kompiuterinį modeliavimą, kad nuspėtų, kaip adatos juda per žmogaus kūną, kad gydytojai galėtų išmokyti atlikti laparoskopines operacijas virtualiuose kūnuose, o ne tikruose.
Tačiau daugeliui animatorių šis požiūris buvo svetimas ir iš pradžių buvo sutiktas skeptiškai. Iš pradžių tai buvo prieštaringa, sakė G. Grinspunas, tačiau ilgainiui strategija pasiteisino. Tai žymiai sutrumpino laiką, per kurį buvo pagaminta tai, ko norėjo režisierius, iki kelių minučių nuo kelių dienų ir davė geresnių rezultatų. Jūs gausite daugiau pinigų už pinigus, sakė ponas Grinspunas.
„Disney“ mažai dirbo su akademikais, kol J. Tamstorf partnerystė su G. Grinspunu prasidėjo maždaug prieš penkerius metus. Nuo tada įmonė labiau žvelgė į universitetus. 2006 m. įsigijęs „Pixar“, „Disney“ sustiprino savo akademinius ryšius ir 2008 m. atidarė dvi bendradarbiaujančias laboratorijas universitetų miesteliuose – vieną Carnegie Mellon Pitsburge, o kitą – Šveicarijos federaliniame technologijos institute Ciuriche.
G. Grinspun paprastai neparduoda ir nelicencijuoja programavimo, kuris gaunamas iš jo laboratorijos. Absolventai gali stažuotis tris ar keturis mėnesius tokiose vietose kaip „Disney“ ir „Weta“, kur jie įgyja vertingos patirties, o komanda susiduria su neįprastomis ir įdomiomis problemomis.
Neseniai įvykusiame susitikime G. Grinspun paprašė J. Tamstorf išvardinti technines mįsles, kurias jis norėtų, kad laboratorija spręstų. Viena iš sričių, kur mūsų dabartinės sistemos gerokai atsilieka ten, kur turi būti, yra ta, kad drabužiai nesustoja ten, kur turėtų, – sakė J. Tamstorfas. Personažas sustojo, bet jo marškiniai vis šliaužia, šliaužia, šliaužia.
Ponas Grinspunas sušuko: „Simuliacijos nesugeba išlikti vietoje.
Kita nuolatinė problema yra ta, kad tam tikros rūšies medžiagos išlaiko savo bendrą formą net judant ar stumdant. „Tangled“ išpūstas Rapunzelio rankoves buvo neįmanoma. (Galų gale menininkai turėjo piešti įpūtimus.) Mums reikia geresnių lenkimo modelių ar valdymo, sakė P. Tamstorfas, kad forma išliktų standi, o audinys atrodytų minkštas.
P. Grinspunui patinka dirbti su studijomis, tačiau nė vieno pilno etato dirbti nevilioja, – sakė jis. Širdyje jis yra akademikas. Tačiau jis mėgsta prisidėti prie meninės įmonės.
Kaip jis mato, jo darbai išlaisvina menininkus nuo nerimo dėl išpūstos rankovės, kad jie galėtų sutelkti dėmesį į tai, ką moka geriausiai, pavyzdžiui, užfiksuoti išraiškingas emocijas. Jo atlygis kitoks: kol darysi gražias nuotraukas, turėsi mokytis matematikos ir fizikos.
