Motion Capture – co powinieneś wiedzieć o systemach MoCap?



Opublikowane: 13 Maj / 2019 Kategoria: Pomoc techniczna - grafika 3D, Tagi: ,

Motion Capture (w skr. MoCap) to technologia, która umożliwia przechwycenie ruchów aktorów i przeniesienie ich do przestrzeni 3D. Co warto o niej wiedzieć?


Czym tak naprawdę jest Motion Capture?

Większości osób, gdy słyszą o systemach MoCap przychodzi na myśl scena z Gollumem z Władcy Pierścieni, gdzie Andy Serkis swoją mimiką twarzy potrafił wspaniale odegrać uczucia, które „kołotały się” w głowie Naszego Sméagol’a. Wyobraźmy sobie samą pracę animatorów przy kreowaniu tej mimiki bez użycia systemów przechwytujących ruch. Oczywiście sam system zmienił się z biegiem czasu i o ile przy produkcji Władcy Pierścieni system MoCap nie był jeszcze tak zaawansowany technologicznie, to już przy odsłonie Hobbita, Andy miał już system ukierunkowany pod przechwytywanie mimiki twarzy.
 

MoCap w Władcy Pierścieni 2 wieże Mocap w Hobbit Pustkowie Smauga
MoCap we „Władcy Pierścieni – Dwie Wieże”
MoCap w „Hobbit – Pustkowie Smauga”


Systemy MoCap służą do przechwytywania ruchu aktorów, po to, żeby móc stworzyć animację opartą na modelu w 3D. Przechwycone dane nie są już gotową animacją, ale za to bardzo mocno usprawnia pracę dla animatora, przy tworzeniu płynnej, realistycznej animacji. Większość ruchu jest już zaimportowana do programu, pozostaje tylko poprawić dynamikę i płynność ruchu.


Historia MoCap

Można śmiało stwierdzić, że pierwszą osobą, która stworzyła zalążek współczesnych systemów MoCap był Eadweard Muybridge. Wg. Legendy, prezes linii kolejowych, dla której pracować miał Eadweard, założył się ze swoim kolegą o to, czy galopujący koń odrywa od ziemi wszystkie cztery kopyta. Zlecenie, które dostał Eadweard przyczyniło się także do stworzenia później przez niego tzw.  Zoopraksiskopu – pierwowzoru kintematografu, który działał na zasadzie lampy rzutującej serię obrazów na szklany dysk. Gdy dysk szybko się obracał, postać na ekranie zaczynała się poruszać.

 

Animacja z Zoopraksiskopu Animacja z Zoopraksiskopu
Animacja z Zoopraksiskopu
Dysk zoopraksiskopu


Wracając do Eadwearda i jego systemu. Nasz bohater poustawiał wzdłuż toru aparaty fotograficzne, które miały za zadanie rejestrować każdą fazę ruchu konia. W poprzek toru rozciągnięte były nici, które w momencie zetknięcia uruchamiały spusty migawki kolejnych aparatów. Największym problemem był długi czas naświetlania. Ale i z tym bohater poradził sobie, pracując nad ulepszeniem chemikaliów, a za torem ustawił odbijającą światło białą ścianę, dodatkowo obsypując podłoże wapnem. A było to w roku 1877 roku!

W międzyczasie technologia rozwijała się i było sporo wynalazców, którzy także swoimi badaniami i wynalazkami dołożyli cegiełkę przy powstaniu systemów MoCap, warto pamiętać o takich osobach jak chociażby Etienne-Jules Marey – wynalazca fotorewolweru, wykorzystywanego przy chronotografii, Maxie Fleischer – polsko-amerykańskim wizjonerze animacji, który stworzył Rotoskop – wykorzystywany przy animacji filmów animowanych, czy chociaż o Nikolaiu Bernstein, który uczył się zasad działania naszych stawów oraz poruszania się przy użyciu mięśni, by lepiej zrozumieć jak to działa i jak przełożyć to na motorykę ruchu. Ale teraz przechodzimy do głównej postaci – Robert Abel.

Robert razem ze swoją animacją „Brilliance” wykorzystał technologię rentgenu do przeniesienia danych do cyfrowego świata. Słynny „Sexy robot” pojawił się w reklamie podczas Superbowl w 1985 roku, a był to już mały kamyczek, który rozpoczął olbrzymią lawinę rozwoju tej technologii, co mogliśmy zobaczyć już chociażby w ponadczasowej „Pamięci Absolutnej” z 1990 roku.

Motion Capture w „Pamięci absolutnej” MotionBuilder

Czym się różnią systemy Motion Capture?

Systemy MoCap możemy podzielić na kilka rodzajów. Mamy do czynienia z elektromechanicznymi, optycznymi z markerami lub światłami LED, inercyjnymi oraz optycznymi na podstawie obrazu z kamery. Najpopularniejszym systemem jest oczywiście MoCap optyczny z markeramiTutaj są 2 szkoły. Albo markery emitują światło i kamery zbierają dane, albo odwrotnie – kamera emituje światło podczerwone i rejestrują je w momencie odbicia od markera.

MoCap w wiedźminie:

Tego typu MoCap-y stosowane są w większości studiów zajmujących się animacją, ale wymagają także przestrzeni na zbudowanie sceny, rozstawienia kamer i przygotowania jej pod nasze potrzeby. Mają one dużo zalet jeżeli chodzi o „margines błędu” przy pomiarach, ponieważ są bardzo dokładne. Dodatkowo pozwalają Nam często osiągać klatkarz animacji podchodzący prawie pod 5000 fps!

Sztandarowym produktem, który wykorzystywał tego typu studio MoCap jest Avatar. Cameron zlecił budowę olbrzymiego systemu wg. własnej koncepcji, wykorzystując kamery 3D do nakładania obrazu wirtualnego na rzeczywisty – w czasie rzeczywistym, pozwalając na podgląd finalnego obrazu już na planie filmowym i możliwości poprawiania scen. Nie bez powodu przy Avatarze pracowało ok. 1000 osób, a koszt samego filmu wynosił ok. 300 mln $!


Systemy elektromechaniczne składają się ze szkieletów nakładanych na aktora, które są piekielnie dokładne, jednak ze względu na ich budowę – ograniczają ruch aktora. Przy produkcji w branży rozrywkowej tego typu system niespecjalnie się sprawdza, ponieważ odbiorca oczekuję efektownych animacji. Na ich plus można na pewno dodać, że są one tanie w kosztach.

System elektromechaniczny Motion Capture

Kolejnym systemem jest Motion Capture inercjalnyRóżni się tym, że nie potrzebujemy żadnych kamer oraz markerów. W zamian mamy sensory na najważniejszych punktach, które nagrywają zmiany w ruchu i przesyłają dane bezpośrednio do programów. Jest to duża zaleta, ponieważ wtedy możemy wykorzystywać cały ruch z animacji w pomieszczeniach w określonej odległości od odbiornika. Czyli możemy nagrać ruch osoby poruszającej się po danej lokacji, co jest pomocne przykładowo przy wykorzystywaniu obiektów takich jak drabina, schody czy większe elementy, które uniemożliwiałyby zastosowania ich w systemach optycznych. Nie wspominając nawet o możliwościach nagrań w terenie, gdzie między innymi zastosowano takie systemy przy produkcjach takich jak Czarna Pantera czy Avengers Infinity War.

 

Wykorzystanie technologii Motion Capture w Avengers Infinity War Animacja z MoCap w Avengers Infinity War

Hardware jest, a co z softwarem do MoCapów?

Oczywiście potrzebne są programy, które przetworzą wszystkie te dane i pozwolą je edytować. Najpopularniejszym softem do tego jest Autodeskowy Motion Builder oraz Maya. Te programy pozwalają nam na stworzenie animacji na światowym poziomie, a wielkie firmy zajmujące się tworzeniem jej w branży mediowej – współpracują już na rynku od wielu lat!
Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej na temat systemów MoCap lub oprogramowania do animacji – skontaktuj się z jednym z naszych ekspertów w tej dziedzinie!

 

Autor: Michał Chmielewicz | PCC Polska