Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механикаHi-Tech

Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино – все эти взрывы, цунами, годзиллы, динозавры и прочие твари Юрского периода. Казалось бы, закон Мура работает, компьютеры становятся в сотни раз мощнее, и жизнь тружеников графики должна налаживаться. Но нет. Режиссеры хотят все более крутых взрывов, массовых разрушений страшных тварей, причем в огромных количествах. В противовес закону Мура есть закон Джима Блинна: время просчета одного кадра графики для кино не зависит от технического оснащения студии – оно определяется сроками сдачи проекта. Если, например, время рендеринга кадра превысит 10 минут, то весь материал не успеет просчитаться. Проще говоря, чтобы обработать всю красоту, железа всегда будет мало (сколько бы его ни было): графика всегда слишком сложная, и это всегда компромисс между замыслом и дедлайном. Поэтому каждый год эффекты становятся все сложнее и, скажем так, выразительнее. Например, в последней «Истории игрушек» были кадры с шестью миллиардами листьев и триллионом сосновых иголок.

С другой стороны, есть компьютерные игры, где один кадр должен отрисовываться на экране за определенную долю секунды и быть результатом компромисса между качеством и скоростью просчета. Прогресс в этой области делал картинки все красивее, сочнее и убойнее. И пока кино неторопливо, сутками считало своих динозавров в аду, игры научились выжимать максимум из нового железа и алгоритмов и стали выдавать картинку, которая по качеству подбирается к киноэффектам не такого уж далекого прошлого. По 60 кадров в секунду.

В конце 1990-х мы с коллегами решили выяснить, когда же можно будет считать кино в реальном времени. Взяли за основу время расчета текущего кадра на станции Silicon Graphiсs (за 40 тыс. долл.), 24 кадра в секунду и закон Мура, гласивший, что время расчета будет сокращаться в два раза каждые полтора года. Вышло, что через 40 лет. Про закон Блинна мы тогда еще не знали.

Сейчас картинка на игровом движке с лучшим качеством крутится на компьютере, который можно купить в магазине за 1000 долл. А кино и дальше останется консервативной областью, где инструменты и подходы меняются довольно медленно. Индивидуальный пошив кадров на все времена. Неторопливый, дорогой, солидный.

Игры

Виртуальное производство

Но игры дарят миру компьютерной графики массу новых технологий, и об одной из них просто необходимо упомянуть. Это виртуальное производство, Virtual Production – возможность снимать кино на игровом движке. Построить виртуальный игровой мир, поместить туда персонажей и отснять виртуальной камерой. Примерно так делали последнего «Короля Льва»: режиссер и оператор сидели в шлемах виртуальной реальности, выбирали ракурсы, ставили свет, руководили движением камеры. Самое забавное, что реальных камер не было, но были настоящие рельсы, краны и штативы, на которых стояли болванки, передававшие свои координаты в игровой движок. Зачем? В мире кино нет людей, которые умеют двигать камеру мышкой или клавишами, но есть дольщики и крановщики. И чтобы получить «киношное» перемещение камеры, надо монтировать все это хозяйство с единственной целью – записать траекторию камеры и передать ее в игровой движок. Когда кино «снято», то есть вся анимация камер получена, материал может быть пересчитан со сколь угодно хорошим качеством, другим светом, текстурами и прочими украшениями. Можно даже поменять персонажей. Экономия огромная: никаких экспедиций, ожидания солнца в режиме и постройки декораций.

А что если снимать надо реальных людей, но в виртуальных декорациях? Тогда на помощь приходят павильоны с огромными экранами вместо стен. На стены проецируется окружение (отснятый материал или виртуальное пространство), которое удачно отражается на актерах и декорациях и попадает в кадр как «реальный» мир. Актеры играют не на «зеленке», чувствуют контекст, совмещать потом ничего не нужно. Именно так снимали «Мандалорца».

А вот вся остальная часть компьютерной графики нереально ускоряется. Ибо спрос на визуальный контент растет катастрофическими темпами: «картинка» вырвалась за границы кино и телевидения и стремительно распространяется по планете через всевозможные альтернативные экраны – смартфоны, мониторы, проекционные панели, VR-шлемы. И тут самое время поговорить об инструментах для производства компьютерной графики и о том, какие тренды сейчас выходят на первый план.

Ручная работа

Инструменты для производства 3D-графики остаются вызывающе старыми. Основные пакеты типа Maya, Houdini, 3ds Max, Cinema 4D созданы еще в прошлом веке. Они исповедуют размеренный неторопливый пайплайн. Моделирование, анимация, эффекты, рендер. Иногда появляются новички типа Notch, заточенные под производство, например, «быстрой» графики для виджеинга или интерактивных событий. Но в целом картина не меняется. Меняются скорее тренды производства.

Ассетное мышление

Это умное словосочетание обозначает переиспользование моделей и вообще любых производственных материалов. Цифровых ассетов становится все больше, они накапливаются за годы выпуска. Растут и магазины 3D-моделей, стоковых фотографий и видео. Мир стремительно насыщается визуальным контентом, который можно пускать в дело снова и снова. То же относится и к анимации. Пример систем захвата движений (motion capture) показывает, что движение может быть отделено от персонажа и существовать в виде библиотек, то есть ассетов, которые легко использовать повторно. Если раньше моделирование и анимация делались в основном вручную, то сейчас сцены все чаще собирают из готовых блоков с последующим «допиливанием». Это тоже в какой-то мере влияние индустрии разработки игр.

Оцифровка всего

Появление хороших камер в телефонах резко демократизировало такую область, как фотограмметрия, когда можно сделать несколько снимков объекта с разных ракурсов, а потом с помощью умного алгоритма сгенерить по ним трехмерную модель. Появление сенсоров ToF и лидаров в мобильных устройствах еще больше ускорило процесс. Не остался в стороне и ИИ, который способен восстановить 3Dмодель по одной (!) фотографии – правда, не для всех классов объектов. Прогресс налицо, а вместе с ним и лавинообразное увеличение количества моделей (ассетов) в цифровом мире и то самое ассетное мышление.

Все в облако

Облачные технологии проникают в компьютерную графику не так быстро: исходные материалы здесь идут под жесточайшими договорами о неразглашении (NDA), и никто не торопится загружать их в облако. Однако концепция «студии в облаке» настойчиво проталкивается производителями программного обеспечения и железа. Можно арендовать сколько угодно рабочих станций на Amazon (AWS) и трудиться удаленно. Можно считать кадры на облачных рендерфермах без необходимости держать тонны оборудования в студии или дома. Пользователи Adobe, например, имеют возможность совместно редактировать изображения в облаке. Наиболее интересный концепт – решение Omniverse от NVIDIA: в облаке существует трехмерная сцена, которая поддерживает совместное редактирование из любой точки планеты и с помощью разных 3Dпакетов. Сцена на лету конвертируется в общий формат USD, при этом она одинаково отображается у всех пользователей, где бы они ни находились и какое бы программное обеспечение (Maya, Houdini, Blender) ни использовали. Своеобразное совместное прохождение трехмерных уровней с целью создания контента.

Искусственный интеллект

Искусственный интеллект
учится восстанавливать
3D-модель по одной
фотографии

Под искусственным интеллектом здесь имеется в виду «слабый ИИ» – те самые нейросети. Производство графики – процесс тяжелый, медленный и часто ручной, поэтому любое ускорение обречено на успех. Перед ИИ тут открываются потрясающие перспективы: он умеет вытаскивать из картинки (и видео) очень много информации, которую можно использовать для ускорения производства. ИИ научился отделять предметы от фона (ротоскопинг), вычленять информацию о глубине (расстоянии от камеры до объектов), распознавать лица и выделять их ключевые элементы (глаза, нос, брови и т.д.), делать захват движения по видео, снятому на телефон (прощайте, системы motion cap ture за 20 тыс. долл.), строить скелет человека по видеозаписи. Все это используется в производстве графики и позволяет автоматизировать многие этапы ручной работы.

Еще один пример – «разгон» разрешения и улучшение изображений. Специально обученные нейросети способны повышать разрешение изображений и видео с качеством, превосходящим традиционные алгоритмы. Их долго обучали на парах «плохая копия – хорошая копия» одной и той же картинки, и теперь нейросеть может автоматически улучшать материал, причем очень быстро. Более того, технология DLSS от той же NVIDIA умеет увеличивать разрешение на лету, прямо во время игры. Это позволяет игровому движку считать картинку в низком разрешении (то есть в несколько раз быстрее), а показывать ее – в высоком. Похожий принцип используется и при ускорении просчета в рендерах типа V-Ray: там ИИ убирает шум из картинки на последнем этапе, резко сокращая время обработки. О реставрации, раскраске и улучшении архивных фото- и видеозаписей с помощью ИИ можно даже не упоминать: они уже стали стандартом.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
Facebook, ответьте: Почему Instagram на Android до сих пор сильно сжимает качество фото Facebook, ответьте: Почему Instagram на Android до сих пор сильно сжимает качество фото

Почему Instagram не решил проблему низкого качества публикуемых фото на Android

Популярная механика
«Мне не в чем оправдываться» «Мне не в чем оправдываться»

26 декабря 2020 года в возрасте 98 лет ушёл из жизни Джордж Блейк

Дилетант
5 признаков здорового стартапа. Неочевидные советы от инвестора 5 признаков здорового стартапа. Неочевидные советы от инвестора

5 неочевидных вещей, которые сделают стартап привлекательным для инвесторов

Inc.
На понятном языке На понятном языке

Как появился Kotlin, и правда ли, что он идеален для программирования

Популярная механика
Феминизм здорового человека Феминизм здорового человека

Как живет под властью женщин крепкая семья с Пречистенки

Tatler
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
«Июльский дождь» 55 лет спустя. Главный фильм Марлена Хуциева снова в прокате «Июльский дождь» 55 лет спустя. Главный фильм Марлена Хуциева снова в прокате

«Июльский дождь» — главный фильм о хрущевской оттепели

СНОБ
Алгоритмические войны Алгоритмические войны

Как битвы будущего видят по ту сторону океана

Популярная механика
IPS, OLED, QLED: Как не запутаться в типах матриц при покупке телевизора IPS, OLED, QLED: Как не запутаться в типах матриц при покупке телевизора

Чем отличаются популярные матрицы экранов телевизоров?

Популярная механика
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
Просто фантастика Просто фантастика

Сальма Хайек – о ролях, Голливуде и сожалениях о прошлом

Grazia
Русские гонки Русские гонки

Первый Кубок России по авиагонкам прошел 19 сентября в Орешково

Популярная механика
Мне бы в небо Мне бы в небо

Анна Кикина рассказала Cosmo о том, что дарит ей чувство полета

Cosmopolitan
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Валерия Брусникина: «Блокчейн увеличивает прозрачность и надежность сделок» Валерия Брусникина: «Блокчейн увеличивает прозрачность и надежность сделок»

Возможности и перспективы блокчейна

Forbes
Чистое дыхание авиации Чистое дыхание авиации

Первые регулярные рейсы электросамолеты могут совершить в ближайшие годы

Популярная механика
10 самых опасных хобби в мире 10 самых опасных хобби в мире

Самые рискованные виды хобби, которые уносят десятки жизней каждый год

Популярная механика
Цифровое бессмертие Цифровое бессмертие

Sensorium Galaxy – VR-платформа, которая способна преобразить нашу жизнь

Популярная механика
Дегазация глубинных магм разогрела климат перед вымиранием динозавров Дегазация глубинных магм разогрела климат перед вымиранием динозавров

Выбросы углекислого газа из Деканских траппов запустили маастрихтское потепление

N+1
Билет в один конец Билет в один конец

Илон Маск мечтает умереть на Марсе, и он по-своему прав

Популярная механика
Ни зарплаты, ни отпусков: чем «карьера» жены и матери опаснее обычной работы Ни зарплаты, ни отпусков: чем «карьера» жены и матери опаснее обычной работы

Какой будет жизнь девушки, если она выберет роль жены, отказавшись от карьеры

Cosmopolitan
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
Alexander Skarsgård Alexander Skarsgård

Интервью с актёром Александром Скарсгардом

Elle
Робот – лучший повар Робот – лучший повар

Намучившись с самодеятельной кулинарией, он решил поручить эти заботы технике

Популярная механика
Сказка — ложь Сказка — ложь

Gucci и русский фольклор

Grazia
Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
Яркий цвет, супердлина и блестки: маникюр российских звезд крупным планом Яркий цвет, супердлина и блестки: маникюр российских звезд крупным планом

Наши звезды всегда отличались оригинальным вкусом и чувством стиля

Cosmopolitan
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
«Месмеризм и конец эпохи Просвещения во Франции» «Месмеризм и конец эпохи Просвещения во Франции»

Как представляли себе устройство мира ученые конца XVIII века

N+1
Открыть в приложении