Prim Hírek

Az új évezred hajnalán egy szép (digitális) arc vagy test valószínűleg ugyanolyan sikereket ígérhet tulajdonosának, mint 50, 500 vagy 5000 évvel ezelőtt. Mint sorozatunk korábbi számában láttuk (Virtuális arcok és szépségideálok, Internet Kalauz, 2000. április), szép és harmonikus arcokat matematikai eszközökkel jóval könnyebb létrehozni, mint azt belső megérzésünk (intuíciónk) eredetileg sugallná. Igaz ez a testünkre is? Természetesen.

Testünk éppúgy, mint arcunk, személyiségünk egyik fontos jellemzője. Megjelenésünk, tartásunk vagy járásunk alapján egy hozzáértő számára ugyanúgy kiolvashatók az életmódunkra, belső egyensúlyunkra, önbizalmunkra vagy éppen személyiségünkre utaló jegyek, mint beszédstílusunkból vagy írásunkból. Bár kétségkívül vannak kivételek, a négy alapvető testtípushoz általában jól azonosítható személyiségjellemzők kapcsolhatók. Micimackó például olyan "medvésen" viselkedik - ami az ő esetében egyáltalán nem meglepő -, azaz szeret aludni, enni és gondolkodni, mindent nyugodtan fogad, és nem aggódik túl sokat. Malacka ugyanakkor gyakran izgatott, rohan, szeret gyorsan döntéseket hozni, és sokszor meggondolatlanul cselekszik. Az igazsághoz tartozik, hogy más-más hozzáállásuk ellenére többnyire így is, úgy is bajba kerülnek :-). Ha Milne és Shepard fordítva álmodta volna meg őket, talán sem ők, sem pedig Füles, Bagoly, Kanga és Zsebibaba vagy a kis Tigris nem nőtt volna ennyire a szívünkhöz. Mi az, ami mégis közös Milne és sok más mesemondó elképzelt figuráiban? Az, hogy mindannyian emberszerűek. Fejük, szemük, orruk, szájuk, két kezük és két lábuk van, és úgy viselkednek, ahogy bármelyikünk viselkedhetne.

Micimackó és Malacka testalkata között széles és nagyon színes spektrum húzódik. Valójában az egész társadalom. A virtuális emberek technológiájának tehát egyik alapvető kihívása ezt a sokszínűséget (diverzitást) létrehozni anélkül, hogy minden egyént vagy rajzfilmfigurát külön-külön meg kellene terveznünk. Ezt nevezik paraméteres testmodellezésnek.

Homo syntheticus

A törzsfejlődést tekintve az ember hosszú és fokozatos változások során a főemlősök rendjéből vált ki. Az evolúciós lánc legelején álló australopithecust, amely körülbelül 600 ezer évvel ezelőtt jelent meg, 350 ezer éve az előember, majd 100 ezer évvel ezelőtt az ősember követte. Végül hosszú fejlődés után, kb. 50 ezer évvel ezelőtt, valószínűleg Közép-Ázsia területén, megjelent a ma homo sapiensként ismert faj közvetlen előde. A jelenkori ember - azaz olvasónk is - legfeljebb 10-12 ezer éves. Az utóbbi 10 ezer év viszonylagos "csendjét" egészen napjainkig nem törte meg semmi. Az elmúlt években azonban megszületett az első homo syntheticus, a teljesen digitális ember, "aki" várhatóan - az interneten keresztül - a jövő társadalmának domináns és meghatározó elemévé fog válni.

Honnan erednek és hová tartanak a virtuális emberek? A történet valamikor 1968-ban kezdődött, a Boeing repülőgépgyárban. Egy William A. Fetter nevű számítógépes mérnök a Jumbo Jet pilótafülkéjének tervezéséhez készítette a világ első 3 dimenziós embermodelljét. Ez volt a "first man". Bill barátunk a 70-es években még sok érdekes kísérletet végzett, de a homo syntheticus ideje még nem jött el. Az igazi technológiai áttörést az "olcsó" grafikus komputerek megjelenése hozta a 80-as években. Ebben az időszakban majd 90 különböző kísérletről tudunk. A leghíresebbek: Sammy (Nothingami Egyetem, 1982), Franky (GIT, 1986), Adaps (Delfti Egyetem, 1986) Oscar (OMFB Budapest, 1982-86) és Anybody (IST, 1988). A második generációs embermodellek általában CAD (számítógéppel segített tervezés) környezetben "nevelkedtek", majd a 90-es évek elején kifejlesztett harmadik generáció a mai napig szolgálja a mérnöki tervezőmunkát olyan világcégeknél, mint a Mercedes-Benz, a Porsche vagy a BMW. Napjainkban a repülőgépipar és az autógyártás négy általánosan elfogadott tervezőrendszert használ. Ez a Jack (USA), a Safework (Kanada), az Anthoropos és a Ramsis (Németország).

Egy tipikus embermodell megépítése általában két fontos lépésből áll. Először az emberi test felépítéséhez hasonlóan egy csontvázat (skeleton), azaz egy merev mozgatóstruktúrát kell létrehozni. Minél részletesebb a csontváz, annál többféle mozgást lehet megvalósítani. Egy pálcikaemberhez hasonló csontváz például csak egyszerű dolgokat tud végrehajtani. Ha a teljes emberi csontrendszert megépítjük, akkor elvileg minden olyan mozgást létrehozhatunk, amelyre testünk képes. A számítógép azonban azt is megengedi, hogy ízületeink 360 fokban forogjanak, így olyan effektusok is megvalósíthatók, amelyek normális fizikai körülmények között nem jöhetnének létre. A megalkotott csontvázra egy egybefüggő bőrfelszínt (skin) erősítünk. Ez a munka, a várható mozgásoktól függően, a modell élethűsége érdekében hosszú heteket és hónapokat is igénybe vehet. A probléma forrása - ami éppúgy jelentkezik egy dinoszaurusz vagy beszélő egér testének modellezésénél, mint az emberi testnél - abban áll, hogy amikor a csontjaink mozognak, bőrünk is deformálódik, méghozzá a testünket párnázó zsírrétegek változásának függvényében. Ezek a szövetek rugalmasak és elasztikusak, így a felszín néhol megnyúlik, máshol összehúzódik. Ezt számítógéppel szimulálni csak pontos fizikai számítások segítségével lehetne, ami a gyakorlatban nem célszerű és nem könnyen kivitelezhető, hiszen sok fizikai paramétert (peremfeltételek, non-linearitás stb.) nem ismerünk. Ezért a vizuális effektusokat előállító animátorok úgy próbálják a nézőt becsapni- legtöbbször sikerrel -, hogy egyszerű formulák segítségével a bőrfelszín minden egyes pontjához súlyozást (weight) rendelnek, ami meghatározza, hogy a legközelebb eső csont (bone) milyen módon vonzza vagy taszítja az adott felszínt. A drága és fáradságos emberi munka ellenére a filmipar napjainkban még mindig ezt a bevált gyakorlatot alkalmazza. A homo syntheticus máshogy közelíti meg ezt a problémát. A paraméteres embermodelleket eredetileg ergonómiai vizsgálatokra és belső terek vagy használati tárgyak formatervezésének elősegítésére fejlesztették ki. Egy tervező számára ugyanis az a legfontosabb, hogy bármely pillanatban azonnal ellenőrizhesse, vajon egy átlagos ember például el tudja-e érni a rádió gombjait vezetés közben. Az embermodellező program tehát statisztikai alapon (antropometriai felmérések segítségével) olyan testet állít elő, amely megfelel a kívánt paramétereknek. A tervezés pontosságát is előírhatjuk, például garantálható, hogy a magyar női populáció 85%-ára ráilljen egy ruhaméret, vagy a férfiak 70%-a kényelmesen üljön egy adott gépjármű ülésében.

Testanimáció

Bármilyen módon is építjük fel virtuális emberünk testét, mozgatnunk is kell azt. A mozgatás célja lehet hagyományos animáció, mondjuk egy akciófilm keretében vagy az interneten keresztül, de lehet egyszerű pózokba állítás is, például reklámfotókhoz vagy akár az első digitális Káma-szútra létrehozásához :-). A hagyományos pózbeállítási módszerek minden csukló szögének külön-külön való meghatározását igénylik. Ezt a mozgást minden kritikus képkockára (keyframe) végre kell hajtani. Az olvasó elképzelheti, milyen nehéz feladat ezt a teljes emberi testre elvégezni (csigolyák, kéz- és lábízületek, ujjak stb.). Ez azonban a matematika segítségével részben megkönnyíthető. A módszert szakmai körökben inverz kinematikának (IK) nevezik, és úgy kell elképzelni, mintha egy kisbabával szemben leülnénk, megfognánk a két kezét, és elkezdenénk tologatni. Ha az izmok lazák, a baba kezei, felső teste és általában az összes többi csontja felvesz valamilyen állapotot. Az ízületek fizikai tulajdonságai miatt ez nem lesz véletlenszerű vagy tetszőleges, hanem nagyon is meghatározott. Matematikai szempontból a probléma ún. inverz feladattá válik. A megoldás nehézsége attól függ, hogy hány merevnek tekintett csont van összekapcsolva. Javaslom, ebédnél nézzenek meg egy csirkeszárnyat. Könnyű belátni, hogy ha egyetlen csont van, akkor annak egyik végét mozgatva pontosan tudjuk, hol lesz a másik vége. Két csont esetén még mindig átlátható a feladat. Egy hosszú láncról azonban már senki sem tudja megmondani, mi fog történni, sőt matematikailag sem könnyű a problémát megoldani. Tehát egyfajta dilemmába kerülünk. Ahhoz, hogy jól kinéző és szépen mozgó embereket hozzunk létre, a teljes csontvázra szükségünk lenne. Ezt vezérelni azonban igen hosszadalmas és bonyolult.

Itt megszakítom a technológiai értekezést, mielőtt mindenki elalszik. Inkább próbáljunk meg arra visszaemlékezni, hogy miért is kezdtünk el szintetikus embereket létrehozni. Gondolom, az előző szakasz olvasása közben mindenkiben felmerült a kérdés, hogy miért költenek nagy cégek hatalmas pénzeket erre a kutatásra. Miért kellenek ezek az egzotikus szoftverek, és kik fogják használni? S leginkább mire? A válasz egyszerű, bár nekünk, halandó és "analóg" homo sapienseknek nem biztos, hogy szimpatikus. Kis túlzással talán azt mondhatjuk, hogy nemsokára mindenhol és mindenre virtuális embereket fogunk alkalmazni! Például ruháinkat és a divatcikkeket nemcsak e modellek segítségével tervezik majd, hanem virtuálisan fel is próbálhatjuk őket. A Cosmopolitan női magazin például egy montreáli cég, a Public Technologies Multimedia segítségével olyan programot hozott létre, amellyel az interneten keresztül női vásárlóik a testükre szabott és megrendelhető új ruháikat felpróbálhatják. Ez más példákkal együtt azt mutatja, hogy a hagyományos ipari és ergonomikus formatervezés segítése mellett sok más, az átlagemberhez is közel álló alkalmazás fog megjelenni a közeljövőben. Sokak számára azonban a legizgalmasabb és legkihívóbb alkalmazási terület továbbra is a filmgyártás marad.

Virtuális emberek a médiában

A szintetikus úton (számítógép segítségével) előállított videofilmeknek, a digitális mozinak és a hozzá kapcsolódó szolgáltatásoknak - különösen a reklám területén - jelentős kultúrája és eszköztára alakult ki az utóbbi években. A technológia lényege, hogy az egyes jeleneteket (cuts) nem video- vagy filmkamerával, élőkörnyezetben és létező személyekkel veszik fel, hanem a díszletektől kezdve a megvilágításon és a kamerapályákon keresztül egészen a szereplők mozgásáig digitális úton hozzák létre. A további technikai lépések - úgymint vágás, keverés, hangfelkeverés - is a multimédia segítségével történnek.

Az új digitális média alkalmazási területe igen sokrétű lehet. Itt elsősorban nem is az animáció világára gondolok, hanem a tradicionális média, pl. reklámfotók, prospektusok, illusztrációk vagy újságok és különböző kiadványok létrehozására. Sok oktatófilm, szerelési útmutatás és interaktív szimuláció is elkészíthető így. Legújabban például több légitársaság szintetikus emberekkel készített videón magyarázza el a repülőgép biztonsági berendezéseit, és mutatja meg a baleset esetén használható vészkijáratokat. A homo syntheticus segítségével gyakorlatilag az élet minden területéről filmet lehet készíteni, legyen az építészeti tervalternatívák vizualizálása, belsőépítészeti tervek szintetikus embermodellekkel történő kipróbálása és dokumentálása, termékvizualizáció, szerelési útmutató, kriminalisztikai, régészeti vagy történeti rekonstrukció, virtuális távorvoslás és még nagyon-nagyon sok minden.

Mint láttuk, szintetikus embereket létrehozni és mozgatni nem könnyű. Általános elterjedésüknek azonban mégsem ez az egyetlen oka. Komoly gondot jelent az is, hogy miként juttassuk el a létrehozott animációt, képet vagy videót a nézőközönséghez. Egy interaktív beszélgetés során ugyanis nem lehet minden lehetséges választ előre felvett jelenetekkel helyettesíteni. Az avatároknak valós időben (ún. real-time) kell kérdéseinkre és érzelmeinkre reagálniuk. Ez komoly kihívás a kommunikációs csatorna sebességét illetően, hiszen elfogadható minőség eléréséhez 24 vagy minimum 15 képet kell átküldenünk másodpercenként. Mivel a képek mérete általában nagy adathalmaznak felel meg, egyszerűbbnek és olcsóbbnak tűnik, ha nem magukat a képkockákat továbbítjuk (transzmittáljuk), hanem csak az animációs paramétereket. Ezt modell alapú közvetítésnek hívják. Ismerve a virtuális ember szerkezetét, magas szintű parancsokkal arra utasíthatjuk, hogy pl. emelje fel a lábát, vagy menjen a szoba egyik pontjáról a másikra. Minél magasabb szintű ez az absztrakció, vagyis a parancsok, amelyeket küldünk, annál értelmesebbnek kell lennie homo syntheticusunknak a vonal másik végén.

A világháló ily módon az elmúlt években sajátos versenytérré vált. A távközlési, telefon- és internetszolgáltatók egyre gyorsabb hálózatokat építenek az átviteli képesség (sávszélesség, bandwith) növelése érdekében. A jelenlegi hálózatot felváltják az üvegszálas megoldások, otthonunkban a hagyományos modemeket egyre nagyobb kapacitású T1-, ISDN- vagy legújabban DSL-vonalak váltják fel. A verseny további résztvevői az adattömörítéssel foglalkozó cégek, amelyek egyre rafináltabb megoldásokkal próbálják az internet "gyufaskatulyájába" beszorítani az egyre növekvő információmennyiséget. Ha 3D-s animációról van szó, az általános - tehát tartalomtól független - eljárások alkalmazását specifikus trükkökkel lehet helyettesíteni. Ily módon elérhető, hogy egy 3 MB-os AVI fájl helyett csak 160 kB-ot kelljen átküldeni, ami alig nagyobb, mint egy átlagos kép. A technológia eme ága iránt érdeklődőknek javaslom, hogy szörfözzenek el a Nucleus, a Cult3D, a Pulse, az OZ.com vagy a Shout3D cég honlapjára.

Valóság vagy képzelet

John Bruno, aki Hollywood egyik rangidős, filmeffektusokkal foglalkozó szakembere, és olyan rendezők keze alatt dolgozott, mint Steven Spielberg, George Lucas vagy James Cameron, nemrég egy beszélgetés közben (kissé szabadon fordítva) azt mondta: "Minden vizuális trükk vagy illúzió a valóságból indul ki." Bruno és kollégái olyan filmek látványának létrehozásában kaptak meghatározó szerepet, mint a Titanic, a Batman, Arnold Swarzenegger Terminátor 2-je, a Mátrix, az E.T. vagy régebben a Csillagok háborúja II és a Majmok bolygója. A legjobb speciális effektusok létrehozását nagyon sokszor valamilyen hétköznapi tárgy fényképezésével vagy digitalizálásával kezdik. Hogy mi az a digitalizálás? Emlékezzünk rá, hogy minden 3D-animációnak egy olyan számítógépes modell az alapja, amelyet térbeli pontok serege épít fel. Függetlenül attól, hogy épületről, járműről vagy egy emberi testről van-e szó, az analóg és a digitális világ közé olyan eszközöket kell építenünk, amelyek számokkal, azaz numerikusan ábrázolják a minket körülvevő világot. Következő cikkünk ebbe az érdekes világba invitálja olvasóinkat "3D-fényképezés: internet, games & Hollywood" címmel.

A szerző köszönetet mond Ördögh Lászlónak, az Anthropos rendszer kifejlesztőjének a cikkhez nyújtott segítségéért.