Prim Hírek

Teremtés és evolúció

A "teremtés" folyamata a test és az arc létrehozásával kezdődik (ennek részleteiről a cikksorozat következő két folytatásában írunk majd). Ezt az első lépést geometriai modellezésnek hívják. A modell felszínét alkotó építőkockák (poligonok vagy spline-ok) finoman illeszkednek egymáshoz, és pontosan leírják az összefüggő testfelszínt. Ahhoz, hogy ez a millió pontból álló felszín mozogni is tudjon, egy olyan kontrollstruktúrára van szükség, amely kisszámú vezérlő pont segítségével az összes elvárt deformációt létre tudja hozni. Ezt a mechanizmust a legtöbb animációs rendszerben csontoknak (bones) nevezik. A felszín minden pontját tehát valamilyen súlyozás (weight) függvényében ezekhez a csontokhoz rendelik hozzá. A súlyozás meghatározása nem könnyű, általában kézi feladat. Egy bonyolultabb modell esetében akár hónapokba is telhet. A folyamat befejeztével a létrehozott figurát a csontrendszer mozgatásával lehet vezérelni/animálni. Minden egyes mozgatott csonthoz külön vezérlőcsatorna (channel) tartozik. A modell azonban még így is egy élettelen valami. Ahhoz, hogy önállóan cselekvő és gondolkozó (autonóm) virtuális embert hozhassunk létre, öt főbb evolúciós lépésre van szükség.

1. Fázisanimáció: A napjainkban használatos 3D-technikák a XX. század elején kialakult rajzfilmes gyakorlatból származnak. A módszerek lényege, hogy az ábrázolandó mozgás egyes kulcsfontosságú képkockáit (ún. keyframe) nagy pontossággal előre megrajzolják, majd a két kulcs közötti képeket fázisrajzolók töltik ki. Így készültek a korai Disney-filmek és Magyarországon a kecskeméti Pannónia Filmstúdió alkotásai is. A mai 3D- és 2D-animáció világában a számítógépek annyiban egyszerűsítették a folyamatot, hogy a fázisrajzolók helyett a kulcspozíciók közötti mozgást algoritmikusan generálják (mozgás-interpoláció). A filmgyártásban elterjedt programcsomagok (SoftImage, Maya, Houdini, 3D Max) mind ezt a gyártási filozófiát támogatják. Mivel alapvetően továbbra is kézi munkáról van szó, az így készült digitális filmek (ezekről a sorozat későbbi cikkeiben írunk) óriási összegekbe kerülnek. Az igazán nagy gond azonban nem az árban rejlik. Nyilvánvalóan csak akkor érdemes így filmet gyártani, ha például csak minden 10. képkockát kell kézzel beállítani. Sajnos, a mozgás bonyolultságától függően, ez nem mindig lehetséges. Különösen igaz az arcmozgás esetében, ahol gyakran minden egyes képkockát külön-külön kell megrajzolni.

2. Objektumorientált rétegződés: A továbblépéshez egy új vezérlési filozófia kialakítására van szükség. A programozók számára már rég ismert fogalom az objektumorientáltság, az animáció világában azonban csak napjainkban kerül alkalmazásra. A virtuális embert egy tulajdonságokkal felruházható általános prototípus testesíti meg. Az egyes egyének e prototípus különböző implementációi. A folyamat hasonlít az örökléshez. Mindannyian két lábbal, két karral stb. rendelkezünk, mégis testalkatunk, szemünk színe és egyéb külső/belső tulajdonságaink változatos megjelenést mutatnak. A megjelenés mellett fizikai korlátjainkból adódóan mozgásunk is más-más lehet. Ezt valósítja meg a többrétegű animáció (ún. layered animation), amelyben a virtuális ember ugyanazon testrészének mozgását több csatornán keresztül vezérelhetjük. A többrétegű modell ezt az emberi test korlátjait figyelembe véve valósítja meg. Például ha az egyik csatornán a jobb láb felemelését vezéreljük, a másikon a bal láb behajlítását nem tudjuk úgy végrehajtani, hogy digitális emberkénk el ne essen. Hasonló példa, amikor az arcok vezérlése esetén az egyik csatorna a beszédnek megfelelően az ajkakat formálja, míg a másik érzéseinket közvetíti mosoly, szomorúság vagy kétségbeesés formájában.

3. Procedurális viselkedés: Az előző két lépcsőfokra építve létrehozhatunk egy vezérelhető virtuális embert, "aki" a felhasználó magas szintű (szóbeli) parancsait képes végrehajtani. A procedurális vagy algoritmikus viselkedés lényege, hogy előre beprogramozzuk, a virtuális ember miként viselkedjen bizonyos szituációkban. Ezek a mozgásrutinok általában nem önállóan hajtódnak végre, hanem az eredeti célmozgással együtt közösen hozzák létre a kívánt hatást. Digitális emberünket például utasíthatjuk arra, hogy a szoba egyik pontjáról sétáljon át a másikra, vagy hogy üljön le egy székre. A mesterségesintelligencia-algoritmusok automatikusan tudják, hogy ezt miként kell megvalósítani. A rendszerbe épített procedurális memória azt is lehetővé teszi, hogy a parancs végrehajtása közben az eredeti mozgást a körülményektől függően felülbíráljuk. Máshogy kell például a padlón járni, mint a lépcsőn, és egy székre, díványra, illetve fotelbe leülni.

4. Célkitűzés és adaptáció: Az önállóság teljes fokú eléréséhez, a darwini evolúcióhoz hasonlóan, célkitűzésre és adaptációra van szükség. Célkitűzés alatt azt értjük, hogy szintetikus emberünk a maga virtuális világában él, és feladatokat lát el anélkül, hogy azok részleteit meghatároznánk. Gondoljunk a rendező és a színész kapcsolatára. A színész a rendező egy jelenetre vonatkozó rövid utasításait a forgatókönyvnek és az alakított szereplő egyéniségének megfelelően próbálja eljátszani. A másik folyamat az adaptáció, amely szintén nélkülözhetetlen, hiszen környezetünk állandó változását tanulás segítségével követnünk kell. Az előbbi példával élve, a próbák során egy jelenetet többször is felvehetnek, miközben a rendező utasításai, a színpad és a kellékek is megváltozhatnak. Végül a legfontosabb elem a virtuális színészek estében is az improvizáció. Korábban nem tapasztalt helyzetekben csak úgy találhatjuk fel magunkat, ha tapasztalataink alapján döntünk, jól vagy rosszul.

5. Intelligencia, hangulat és érzelmek: A negyedik fázisban "életre" keltett digitális színészek, bár látszólag intelligensen viselkednek, valójában még mindig csak magas fokon programozott, értelem nélküli robotok. Továbbra is a rendezőkre, forgatókönyvírókra és animátorokra hárul a feladat, hogy viselkedésüket, reakcióikat és mozdulataikat pontosan meghatározzák. Az utolsó és legfejlettebb szint a teljes fokú személyiség létrehozása lesz. Ezek a virtuális lények valós intelligenciával és döntésképességgel rendelkeznek. Racionális viselkedésüket olyan véletlenszerű folyamatok is befolyásolják, mint a hangulatok és az érzelmek. Tudom, meglepő, de ez még várhatóan a mi életünkben bekövetkezik. Korunk nagy technológusai (pl. Ray Kurzweil) azt jósolják, hogy az elkövetkező huszonöt éven belül az emberi agy teljes egészében letölthető lesz személyi számítógépeinkre.

Szintetikus emberek 2000-ben

Hol is tartanak ma a virtuális emberek? Talán meglepőnek tűnik, de az autógyárak, ipari tervezőirodák és természetesen a hadsereg hosszú évek óta használ digitálisember-modelleket. Ezek funkciója nagy részben a tervezői folyamat meggyorsítása és a termékek használhatóságának megítélése. Antropometriai (az emberi test mérésével foglalkozó tudomány) adatbázisok segítségével egy gépkocsi ülését minden lehetséges vásárló kényelmi szempontjai szerint ki lehet próbálni. Ez napjainkban az ergonómikus tervezési szemlélet egyik alappillére. Az ipari felhasználás következő szintje a fizikai szimuláció, aminek lényege, hogy az előbb említett gépkocsi esetében költséges ütközési kísérletek végrehajtása nélkül tudjuk megmondani, milyen kimenetelű lenne egy baleset. Végül az utóbbi években az ipar is elérkezett az animáció világába. Oktatófilmek és vizuális kiegészítő anyagok készülnek ilyen módszerekkel. Az alapvető cél mindig a funkció kiértékelése/bemutatása a konkrét megvalósításnál jóval alacsonyabb áron. A használt célszoftverek azonban drágák, és nem a modern animációs programcsomagok igényeinek figyelembevételével készültek.

A virtuális emberek "életében" az igazán nagy áttörést az internet megjelenése hozta. A különböző weboldalakról felénk áramló óriási mennyiségű információ ugyanis - paradox módon - egyre inkább az ember beszűkülését eredményezi. Ezt úgy kell érteni, hogy a számunkra éppen nem érdekes információt (reklám vagy hirdetés) úgy próbáljuk meg kiszűrni, hogy egyre felszínesebben figyelünk. Természetesen, mivel a legtöbb internetes újság a reklámbevételekből él, válaszul újabb és újabb technológiai megoldások tűnnek fel, amelyek egyre színesebbé és érdekesebbé teszik a honlapokat.

Az egyik legeredetibb megoldásnak az olyan interaktív szereplők (avatárok) megjelenése ígérkezik, akik a képernyőről megszólítanak bennünket, és társalgásba elegyednek velünk annak megfelelően, hogy mit szeretnénk vásárolni, vagy milyen információt keresünk. Néhány cég (Motion Factory, Talkie.com) például olyan mesterséges intelligenciával rendelkező számítógépes embereket hozott létre, "akik" azonnal reagálnak minden tevékenységünkre, és intelligens módon válaszolnak kérdéseinkre. Nemcsak figyelik reakcióinkat, és követik hangulatunk minden változását, hanem memóriájuk segítségével emlékeznek a számunkra fontos dolgokra is… És itt bezárul a kör. Úgy tűnik, az ideális nő vagy férfi megteremtése mégis elérhetőnek látszik... :-)

Digitális barátaink (Haptek) vagy tanáraink (Virtual Personalities) kétségkívül hamarosan életünk fontos részévé válnak majd. Technikailag jelenleg a legnagyobb gondot a felhasználókat a világhálóval összekötő modemek sebessége okozza. A társalgás során velünk kapcsolatot teremtő virtuális barátainknak ugyanis ún. valós időben (real-time) kell kérdéseinkre reagálniuk. Ez a grafikus megjelenítési forma az animációs rendszer szemszögéből egészen más jellegű követelményeket támaszt, mint a filmgyártásban. Míg a film és a televízió esetében egy képkocka létrehozására akár napokat is áldozhatunk, a real-time világában a legjobb esetben is egy másodperc 24-ed része a leghosszabb rendelkezésre álló idő. A számítógépek mai teljesítménye mellett ez komoly kihívás, többnyire a vizuális minőség romlását eredményezi.

Az ígéret szép szó…

A múlt hónapban megígértük, hogy mindenki saját maga is kipróbálhatja, milyen digitális lényekkel "társalogni" az interneten keresztül. A bátrabbak látogassák meg az Extempo cég Jenniferjét, aki egy autószalonban próbál meg a vállalkozó kedvűekkel beszélgetni, vagy a hasonlóan érdekes virtuális Jay Lenót (Digital Phenomena), aki az Amerikában egyik legnépszerűbb esti show-műsor műsorvezetőjét és vicceit próbálja meg az internetre átültetni. Jó szórakozást!

Végül egy vallomással tartozom mindazoknak, akik eljutottak eddig a pontig a cikkben. Jómagam is azok közé tartozom, akik a tökéletes nő megteremtésén fáradoznak. Az elmúlt néhány évben volt szerencsém kutatási igazgatóként Hollywood legjobbjaival egy olyan projekten dolgozni, amelynek célja a lehető legtökéletesebb virtuális ember létrehozása volt. A következő számban a digitális modellezéssel és annak kulisszatitkaival foglalkozunk, hogy miként lehet élőnek tűnő szintetikus arcokat létrehozni.