Агент Гэндальф

Сегодня в России состоялась премьера третьей части фильма "Властелин колец". О его художественных достоинствах предоставим рассуждать кинокритикам. Мы же поговорим о другом - о нескольких десятках тысяч виртуальных актеров, которым для съемок в кино пришлось научиться думать.

Сегодня в России состоялась премьера третьей части фильма "Властелин колец". О его художественных достоинствах предоставим рассуждать кинокритикам. Мы же поговорим о другом - о нескольких десятках тысяч виртуальных актеров, которым для съемок в кино пришлось научиться думать.

Самым сложным спецэффектом фильма стали грандиозные битвы. Многотысячные войска смоделированы на компьютере до последнего солдата. Именно с компьютерной системы, моделирующей сражения, и началась работа над фильмом. В 1996 году будущий режиссер "Властелина колец" Питер Джексон попросил программиста Стивена Регелуса написать такую программу. Джексон хотел, чтобы каждый участник компьютерного сражения действовал на экране именно так, как ему полагается, и врагов можно было ясно различить даже по поведению. В то время ничего подобного не делали даже в лукасовской Industrial Light and Magic. Регелус справился: демонстрация работы его программы настолько поразила руководство киностудии New Line Cinema, что они выдели деньги на съемки, причем сразу на три, а не на две части, как планировалось вначале.

Мозг для виртуального пингвина

В 1986 году Крейг Рейнольдс построил компьютерную модель поведения групп животных. Условные компьютерные существа следовали установленным правилам и сами собирались в стаи. В движении они удивительно походили на косяки рыб или птичьи стаи. Существа могли демонстрировать очень сложное групповое поведение, хотя модель была очень проста. Они не были связаны между собой, но действовали очень слаженно. Рейнольдс назвал своих компьютерных существ "боидами".

Именно "боиды" и их близкие родственники стали первыми "разумными" компьютерными персонажами на большом экране. В 1992 году в некоторых эпизодах "Возвращения Бэтмэна" их взяли для моделирования движения стай летучих мышей и пингвинов. Компьютерные пингвины подчинялись всё тем же простым правилам, и это делало их более похожими на живых существ, чем сумел бы самый искусный аниматор.

После "Бэтмэна" так называемую поведенческую анимацию использовали в некоторых кадрах "Скалолаза" и "От заката до рассвета". Особенно же увлеклись моделированием поведения в студии Диснея. Компьютерными мозгами могли похвастаться участники массовых сцен в мультфильмах "Король-Лев" и "Собор Парижской Богоматери". Именно "Собор Парижской Богоматери" был последним достижением в области компьютерного моделирования поведения, когда Питер Джексон загорелся идеей снять "Властелин Колец".

О чем думают орки

Стивен Регелус понял, что решение поставленной перед ним задачи лежит где-то в этой области. Но изобразить сражающегося орка будет посложнее, чем пингвина, у которого в жизни только одна цель: добраться из точки А в точку B. К тому же, прежде компьютер допускали к управлению персонажами лишь на считанные секунды. Во "Властелине колец" смоделированные битвы продолжаются в сотни раз дольше. Любую оплошность зритель тут же заметит.

Требовалась значительно более сложная модель поведения. Тремя правилами было не обойтись. "Самое важное, когда делаешь реалистичную толпу, это сделать реалистичных людей", - объясняет Регелус. Решение пришлось искать в системах искусственного интеллекта. В итоге, получилась система Massive.

В каждой битве в фильме участвуют тысячи компьютерных персонажей или, по терминологии Massive, агентов. Агенты умеют совершать до 350 действий. Как будет двигаться агент, зависит от его свойств. Свойств у него в изобилии. У всех агентов разный рост, разная сила, разное зрение, разный характер, даже настроение - и то разное.

В бою каждый агент сам решает, как поступить. Каждый снабжен собственным "мозгом" - замысловатой сетью из нескольких тысяч узлов. В ней заложены правила, по которым персонажи оценивают на происходящее вокруг и принимают решения. Агрессивностью, выбором стиля боя и движением по различным поверхностям ведают отдельные группы узлов.

Не всё зависит от желаний агента. Результат всегда складывается из множества факторов. Полет стрелы, которую виртуальный эльф пустил в виртуального орка, просчитывается до мелочей: куда дует ветер, какова меткость лучника, не устал ли он, не дрогнула ли его рука. И так - везде и всюду.

Порой результат поражал самих разработчиков. Дизайнер спецэффектов во "Властелине колец" Ричард Тейлор вспоминает, что поначалу им изрядно попортили нервы трусливые солдаты. Виртуальные артисты наотрез отказывались участвовать в побоище и  в массовом порядке пускались в бегство. Разумеется, никто не закладывал этого в программу. Как спастись от гибели, агенты додумались сами. "Мы не могли сделать их компьютеры такими тупыми, чтобы они не убегали", - оправдывается Тейлор.

Актерская игра по Дарвину

И всё же оставались вещи, которые были компьютерам не под силу. Чтобы виртуальные персонажи казались правдоподобными, всё равно пришлось воспользоваться помощью живых актеров. Шаг вперед, шаг назад, поворот, меч вверх, меч вниз, взмах - каждое из сотен и сотен движений, которое могут совершить агенты, пришлось оцифровать в специальной студии при помощи motion capture.

Разработка Massive началась в 1996 году. Тогда без этого было не обойтись. Но с тех пор по меркам компьютерной индустрии миновала целая геологическая эпоха. Появились технологии, которые позволяют синтезировать очень достоверные движения трехмерных моделей.

Одну из таких технологий разработали специалисты из Калифорнийского университета и Университета Торонто. Специальная система осуществляет надзор за работой и управление набором программ (так называемых контроллеров), определяющих разные виды движения: ходьба, бег, прыжки. Каждая модель снабжена набором "сенсоров", регистрирующих изменение положения центра тяжести объекта, движения в суставах и контакты с другими объектами. Эти данные обрабатываются с использованием тщательно проработанной физической модели. В результате, цифровые артисты двигаются так же естественно, как если бы на них действительно воздействовали гравитация, трение и посторонние объекты. Чтобы не позволять им выкидывать коленца, которые тут же выдали бы их нереальность, движения виртуального артиста ограничены возможностями среднего человека: параметры каждого сустава берутся из биомеханической базы данных. Система имитирует даже инстинктивные движения человека, например, вскидывание рук при падении.

Пока в Америке разрабатывали эту систему, на другом конце земного шара, в Англии, выходцы из Оксфорда Торстен Рейл и Колм Мэсси придумали еще более мощный способ компьютерной имитации движений человека.  Их технология под названием Endorphin уже попала в третью часть "Властелина колец", а  в полную силу она покажет себя в снимающемся сейчас фильме "Троя".

Суть Endorphin в нейронных сетях, генетических алгоритмах и точнейшей физической модели. На практике же она представляет собой виртуальный аналог студии motion capture, в которой живых людей заменяют программные роботы. Сходство с настоящим motion capture усиливает использование того же самого стандартного формата данных.

Работа с Endorphin начинается с настройки "робота". Трехмерная фигурка человека на экране придет в движение. Поначалу она станет делать совсем не то, что нужно. Придется подождать. Каждый её следующий шаг будет другим. Тут в дело вступает искусственный отбор. Когда движения "робота" становятся лучше, его нужно поощрять. Несколько поощрений - и он сделает всё, что заказывали.

Эпоха железных кинозвезд

Пока от компьютерных моделей пострадали, главным образом, каскадёры. Судьба этой профессии печальна. "Рано или поздно нас заменят, - уверен бывший каскадёр Андреас Петридес, постановщик боевых сцен в новых сериях "Звёздных войн". - Всё зависит от денег. Если компьютеры будут делать то же, что я, но дёшево, киностудии будут использовать их". Кроме того, как он отмечает, есть множество трюков, которые в действительности исполнить невозможно или крайне трудно и опасно. Как бы это ни было печально для его собратьев по цеху, виртуальные каскадёры делают это лучше.

Но, очевидно,  что это только начало. Разработчики Massive хотели идеальную массовку, и они её получили. Создатели Endorphin учили своих "роботов" двигаться как настоящие каскадеры, и теперь тех не отличить от живых. Отсюда недалеко и до актёрской игры. Так ли далеки времена, когда очередной кинозвездой станет виртуальный персонаж, компьютерный с ног до головы?