Szépség és matematika - kevés kivétellel - csak a legritkább esetben illik össze :-). Egy arc szépségének fogalma azonban nem is annyira szubjektív, mint azt sokan gondolnák. Egyes tudományos elméletek szerint a szépség megítélése agyunk, pontosabban látórendszerünk szerkezetének egyenes következménye. Bár a tudományban sincs abszolút igazság, és sokszor egyetértés sem, pszichológiai kísérletek azt igazolták, hogy egy arcot akkor látunk szépnek, ha az átlagos! A női olvasók kedvéért gyorsan pontosítok: átlagos, de nem a szó mindennapi, hanem matematikai értelmében. Kissé leegyszerűsítve a dolgokat, agyunk lényegében minden új arcot az életünk során korábban látott arcok segítségével próbál leírni. Mivel látásunk nem velünk született képességünk - ugyanúgy meg kell tanulnunk, mint járni vagy beszélni -, mindegyikünk agyában kicsit más "átlagarc" fog kialakulni attól függően, hogy mindennapjaink során milyen emberekkel találkoztunk. Ez az átlagarc, amely egyébként egyik konkrét ismerősünkre sem hasonlít, harmóniát, kiegyenlítettséget és nyugalmat sugároz. Egyszóval szép.

Szépnek tehát azokat az embereket találjuk, akiknek arca igen közel van a matematikai átlaghoz. Ezzel azonban még nem érkeztünk el a megoldáshoz. A tökéletes szimmetria - és így az átlag is - a legtöbb ember számára nem szép, mivel nem emberi, és így hidegnek hat. Mindig szükség van tehát valamire, ami felmelegíti a legtökéletesebb szépséget is. Egy kiváló reklámfotós tapasztalatból tudja, hogy a szexepil fontosabb, mint a szépség, és ha kell, egy jól odarajzolt anyajegy segítségével pótolható.

Egy női arc tehát akkor szép, ha megfelelően közel esik az összes nő arcának átlagához, de kissé eltér attól, s ezáltal egzotikusnak vagy szexepilesnek érezzük. Rendben. Ez mind jó és érdekes, de - mielőtt átcsúszunk egy szépségmagazin profiljába - miért is fontos? Egyszerűen azért, mert a fentiekből következik, hogy szépségideálokat gyártani lehet! A közeljövőben algoritmikusan szinte megrendelésre lehet majd a különböző népcsoportok, társadalmi vagy korosztályok igényeinek pontosan megfelelő szépségideálokat előállítani, akik 24 órában - nem fáradva, nem öregedve - árulják és reklámozzák a cégek termékeit az interneten vagy a televízión keresztül.

Virtuális cicababák

Ahogy Ádám, Pygmalion vagy Frankenstein ideális nőtársa megteremtését a saját korának megfelelő technológia - pl. oldalborda, viasz vagy alkímia - segítségével képzelte el, ugyanúgy a ma embere egyre bonyolultabb számítógépeinket hívja segítségül, hogy Kyoko Date-et, Webbie-t, AnaNovát és a hasonló sztárokat életre keltse.

Gondolom, mindenkinek feltűnt, hogy az összes eddig említett sztár nőnemű. A nyilvánvalónak tűnő és látszólag egyszerű magyarázat ellenére azonban nem a férfiak velük született ösztönös vonzódásáról van szó a női nem iránt, hanem egyszerűen arról, hogy nőket könnyebb modellezni. Általában véve a spektrum egyik szélen a fiatal nők állnak, őket a legkönnyebb létrehozni, míg a másik oldalon az idősödő férfiak zárják a sort. Az új virtuális emberek korának hajnalán tehát a klónozott cicababák születnek meg elsőként, és csak később, talán egy digitális oldalborda segítségével, teremtjük majd meg a férfiakat is.

Egy virtuális ember legfontosabb kelléke az arca. Egy arcmodell akkor jó, ha nemcsak verbálisan képes kommunikálni velünk, hanem érzelmeket, gesztusokat és apró rezzenéseket is továbbít. Ez azonban sokkal nagyobb kihívás, mint azt bárki elsőre gondolná. Steve "Spaz" Williams, a Jurrasic Park című film fő animátora egyszer azt mondta, hogy ha dinoszauruszok helyett teheneket kellett volna életre keltenie, akkor valószínűleg az egész film kudarcot vallott volna. Teheneket mindannyian láttunk már, élő dinoszauruszt azonban még nagyon kevesen. A korai filmekben tehát nem a valós élményeinket hasonlítottuk össze egy elképzelt világgal, hanem mi is akkor tanultuk meg, miként mozog egy dinoszaurusz. Ha mai szemmel ismét megnézzük a filmet, vagy akár a később készült Godzillát, a szörnyek gyakran csak gumijátékoknak látszanak, és elvesztik hatásukat. A magyarázat egyszerű: mára mindannyian megtanultuk, miként mozognak az "igazi" dinoszauruszok, és most már nem olyan könnyű filmtrükkökkel becsapni bennünket. Hasonló probléma merült fel a mostanában bemutatott, Stewart Little című filmben is, amelyben a két főhős egy egér és egy macska. Az egér teljesen digitális. Mivel otthon, a padláson ritkán találkozunk beszélő egérrel, így nincs igazán referenciaalapunk. A macskát azonban filmezni kellett, és csak úgy tudták digitálisan beszédre bírni, hogy alsó állkapcsát a szöveg alapján számítógéppel modellezték és mozgatták. A forgatás ritkán említett, de véleményem szerint igazi hőse a macskákért felelős csapat volt, amely a film másfél órájának többszörösét forgatta, hogy elkapjon egy-egy, a rendező által kívánt macskamozdulatot.

Kicsit elkanyarodtunk a témától. Miért is nehéz tehát arcokat modellezni? Röviden azért, mert az emberi agy egyik legkifinomultabb részét kell becsapnunk. Evolúciós léptékkel nézve évmilliókba telt, amíg agyunk kialakult. Továbblépve, látórendszerünk az a központ, amely képes a legnagyobb mennyiségű információ rövid idő alatt történő befogadására. De még az ilyen szintű specializáció sem elég. A legújabb tudományos eredmények ugyanis azt látszanak igazolni, hogy külön alrendszer foglalkozik a számunkra ismerős arcok felismerésével, és egy másik az arc gesztusainak és érzelmeinek elemzésével. Sok sikert annak, aki szintetikus arcok létrehozására adja a fejét...

Arcmodellezés és animáció

Az életszerű arcok létrehozásának kulcsa mindig egy jó geometriai modell használata. Az arc felszíne ugyanúgy leírható háromdimenziós (3D) pontkoordináták és ezeket a pontokat öszszekötő élek halmazával, mint egy kocka vagy egy teáskanna. Az élek ún. poligonokat formálnak, amelyek apró síklapokként jelennek meg a képernyőn. Minél kisebbek a lapok, annál kevésbé látjuk töredezettnek a felszínt. Így könnyű elképzelni, hogy sok-sok pont és él segítségével egy szép mosoly simának látszó görbületei is leírhatók. Az így létrehozott arcokat poligonális modelleknek (polygon mesh) hívjuk, és napjainkban ez a leginkább elterjedt módszer a számítógépes játékok, az internet és sokszor az egyszerűbb arcanimációk esetében is. A poligonok legfőbb hibája, hogy egyrészt egy szép és hibamentes arc leírásához nagyon sok kell belőlük, másrészt bizonyos felbontás mellett már nehéz a módszert a gyakorlatban használni, hiszen szükség esetén minden egyes pontot külön-külön kell módosítani. Nyilván kevésbé fárasztó módszer lenne, ha csak néhány kulcsfontosságú pontot kellene változtatni. Ezt természetesen többféleképpen is el lehet érni. Képzeljük el például, hogy minden poligonelemet a felszín tulajdonságai és bizonyos szabályok alapján további részekre osztunk. Mivel ez az osztás meghatározott szabályok szerint történik, a létrehozott felszín (ún. subdivision surface) megőrzi a kiinduló modell alakját, miközben a szemnek kellemes, sima, folytonos felszínt hoz létre. A poligon alapú módszer előnye, hogy könnyű, és intuitív módon lehet vele dolgozni, hiszen a 3D-s pontok pontosan a felszínen helyezkednek el. Ha azonban hajlandóak vagyunk analitikus görbéket, konkrétan ún. spline-okat használni, akkor a modellezés könynyebbé és hatékonyabbá válik. A spline alapú módszerek közül a filmgyártásban leginkább a NURBS-felszínek és a lokális Bezier-görbék terjedtek el. Mindkét módszer néhány kontrollpont (ún. CV) mozgatásának segítségével a felszín egy lokalizált részletét tudja megváltoztatni. Ez a parametrikus ábrázolási forma nemcsak könnyebbé teszi a modellezők és animátorok életét, hanem jóval kisebb helyet foglal el a számítógép memóriájában, különösen, ha nagy bonyolultságú felszínekről van szó.

Mint minden az életben, a választott geometriai modell is leginkább ízlés dolga. Mindenkinek magának kell eldöntenie, hogy milyen környezetben és milyen eszközökkel kíván dolgozni. A választott eszközök korlátjai megkönnyíthetik vagy olykor megnehezíthetik munkánkat, de a legtöbb esetben így is, úgy is eljuthatunk célunkhoz. Az internet világában azonban saját "ízlésünkkel" és szakmai preferenciánkkal szemben a felhasználó értékes ideje áll. Ha a modell túl bonyolult, akkor a letöltési idő is hosszúra nyúlhat, ami megnöveli annak az esélyét, hogy honlapunk látogatója egyszerűen továbbáll, és cégünk értékes reklámbevételtől esik el. Így a napjainkban szinte 100%-osan domináló poligonális modelleket a közeljövőben várhatóan NURBS alapú arcok váltják majd fel.

Létrehoztunk tehát egy arcot - mondjuk álmaink nőalakját -, de ő még rideg és mozdulatlan. Miként lehet teremtményünket életre kelteni vagy mosolyra bírni? Két alapvetően különböző technikai megoldást választhatunk. Az első és egyszerűbb módszer (ún. morph targets) lényege abban áll, hogy minden általunk megkívánt arckifejezést egyenként megtervezünk, és betöltünk a számítógép memóriájába. Az animáció kiinduló-, azaz referenciapontja egy semleges arc (neutral), amely semmilyen érzelmet nem mutat. Ezt nevezzük 0%-nak. Minden megtervezett arckifejezés - pl. mosoly, harag, gúny vagy félelem - 100%-nak felel meg. Új arckifejezéseket, a festők palettájának analógiájára, úgy tudunk "kikeverni", hogy az alapkifejezések különböző százalékait kombináljuk. A módszer egyszerűsége imponáló. Sajnos mivel egy gúnyos mosoly nem egyenlő 50% gúny és 50% mosoly összegével, a módszer használata korlátozott és nehézkes lehet.

A második megoldás virtuális izmok létrehozásán alapul. Ilyenkor egy reálisnak tűnő arc létrehozásához nemcsak a koponya, a mozgó állkapocs és a kapcsolódó izmok, inak, illetve szövetek létrehozásával kell foglalkoznunk, hanem azok mozgását is fizikailag kell modellezni. A gyakorlatban ez ritkán történik meg. Legtöbbször az animációs értelemben vett csontokat és izmokat (bones, muscles) nem élő valóságukban, hanem csak egyszerű vezérlőstruktúrák formájában kell elképzelni, amelyek a marionettbábu fonalaihoz hasonlóan mozgatják az egyes részeket.

Általában igaz, hogy - szinte a választott modell struktúrájától függetlenül - minél kifinomultabb mozgásokat és arckifejezéseket akarunk ábrázolni vagy megjeleníteni, annál több alap-arckifejezésre (morph) vagy "fonalra" van szükség. Egy kifinomult, majdnem élethű arcmodell mozgatásához közel 500 vezérlő csatornára (channels) is szükség lehet. Képzeljünk el egy marionettet 500 vezérlő fonallal a nyakában... Nagy összegubancolódáson kívül nem sokat várhatunk az előadástól. Pontosan ez a gond az arcok esetében is. A megoldás azonban nem ennyire bonyolult. Kézi vezérlés helyett egy élő ember mozdulatait kell lemásolnunk. A kaliforniai Virtual Celebrity Productions által kifejlesztett digitális klónozórendszer (Digital Cloning System - DCS), amelyről korábbi számainkban már részletesen beszámoltunk (ld. www.prim.hu/kalauz), ezen az alapon működik. A hagyományos animációs módszerek helyett a rendező nem számítógépes szakemberekkel, hanem élő színészekkel dolgozik, akiknek a finom mimikáját és arcmozgását a DCS automatikusan átülteti a digitálisan klónozott személy arcára.

Talking Heads

Talking Heads, azaz a beszélő fejek képezik az internet közeljövőjének egy fontos részét. Természetesen nem a népszerű rockzenekarra gondolok, hanem egy átlagos napra egy szintetikus "cyberbabe" életében. A nap 24 órájában szóba elegyedhet, beszélgethet, vitatkozhat vagy éppen pletykálhat a világháló honlapjait egyre többet látogató közönséggel. Vonzónak tűnik? Számomra mindenképpen. Őszintén, hányszor történt meg bármelyikünkkel az utóbbi néhány hónapban, hogy egy csinos fiatal hajadon vagy éppen jóképű nőtlen úriember leszólított, és beszélgetésbe elegyedett velünk?

Egy szép arc kétségkívül messzire repítheti tulajdonosát a világhír szárnyain. A szórakoztatóiparban azonban - és különösen igaz ez Hollywoodra - a sikerhez szép testre is szükség van :-). Sorozatunk következő számában ennek titkaival ismerkedhetünk meg, miközben betekintést nyújtunk a digitális testépítés világába.