Motion capture — czym jest przechwytywanie ruchu?

Czy chciałbyś wiedzieć, jak powstają niesamowite, realistycznie wyglądające sceny w filmach animowanych i fantastycznych? Dlaczego animowane postacie, które oglądasz na ekranie, poruszają się tak, jakby były prawdziwe? Zadajesz sobie pytanie, czym jest motion capture i co to za technika? Odkryj tajemnicę, jaka stoi za tymi niesamowitymi efektami, które widziałeś w tak wielu filmach!

Motion capture – jak działa przechwytywanie ruchu?

Technika przechwytywania ruchu, zwana motion capture lub w skrócie mocap to nowoczesne rozwiązanie pozwalające odwzorować ruch aktora na ekranie komputera w czasie rzeczywistym, co ostatecznie pozwala tworzyć niezwykle naturalnie wyglądające animacje komputerowe. Motion capture system to powszechnie używana w dzisiejszych czasach technologia, bez której trudno byłoby wykonać zachwycające widzów animacje, filmy o superbohaterach lub niektóre sceny akcji w tradycyjnych filmach. 

Ich zastosowanie wykracza nawet poza branżę filmową oraz gier komputerowych. Z pewnością ułatwiają pracę animatorom, którzy nie muszą tworzyć dzięki temu animacji od zera. Sukces technologii motion capture system zawdzięcza się jednak zarówno zaawansowanej technice, jak i umiejętnościom specjalistów. Skąd zatem wzięła się ta rewolucyjna technika, jakie są jej cechy i jak przebiega praca z wykorzystaniem przechwytywania ruchu? Wyjaśniamy poniżej!

Przechwytywanie ruchu odpowiedzią na rosnące potrzeby kina!

Gdy przy kręceniu filmów zaczęto stosować efekty CGI, twórcy zaczęli dostrzegać potrzebę umiejscowienia w nich prawdziwych aktorów, aby filmy te były bardziej przekonujące. Niestety aktorzy na tle efektów generowanych komputerowo wyglądali często nienaturalnie lub wręcz komicznie. 

Zanim jednak techniki motion capture system na stałe zagościły w kinematografii, pełniły w latach 70. zgoła inne funkcje. Były wykorzystywane w analizach naukowych oraz sportowych. Koniec lat 80. to początek wykorzystywania w branży gier komputerowych, gdzie zastępują trudne w wykonaniu interaktywne animacje. 

Początek XXI wieku to czas rozprzestrzeniania się tej techniki w przemyśle filmowym, między innymi w takich hitach jak Władca pierścieni, Piraci z Karaibów oraz nieco późniejszy Avatar. W tym filmie zastosowano ogromną liczbę kamer rozmieszczonych w wielu miejscach. Ekipa reżyserska musiała stworzyć od nowa system nagrywania pod wodą techniką motion capture, ponieważ wcześniej nikt go nie używał do nagrywania filmu w takim środowisku. Reżyser podsumował, że było około 100 kamer w różnych punktach. Od tego czasu system ten ciągle się rozwija i wynosi produkcje filmowe na nowe poziomy realizmu.

Innym przydatnym narzędziem do tworzenia fotorealistycznych postaci jest MetaHuman. Jest to kreator, który zmienił wygląd postaci filmowych oraz tych tworzonych na potrzeby gier video. MetaHuman pozwala na przygotowanie realistycznych cyfrowych postaci z idealnie odwzorowaną twarzą, sylwetką i ubiorem. Wszystko zaledwie w kilka chwil!

Tajniki powstawania magii współczesnego wielkiego ekranu

Bezsprzecznie system przechwytywania obrazu jest wizytówką nowoczesnej kinematografii. Jak więc tworzy się animacje z jej wykorzystaniem? Najprościej rzecz ujmując, technika ta polega na przechwytywaniu przez kamery ruchu specjalnych znaczników umieszczonych na ciele aktora, dzięki czemu oprogramowanie komputera jest w stanie przetworzyć przechwycone dane w animację. 

Kamery rejestrują położenie markerów wiele razy w przeciągu sekundy, dzięki czemu animacja jest niezwykle płynna. Jest to też o wiele łatwiejsze niż tworzenie od zera trójwymiarowego modelu, który trzeba dodatkowo animować. Przy użyciu tej techniki można przykładowo otrzymać gotową scenę walki odegraną przez aktorów, gotową do dalszej obróbki i okraszenia efektami komputerowymi.

Istnieje też kilka rodzajów motion capture, które dzielą się na dwie zasadnicze grupy: – najpopularniejsze – oparte na optyce,

– działające na innych zasadach. 

Pierwsza grupa jest powszechnie wykorzystywana i jej kolejne wersje są rozwinięciem bazowego pomysłu. Wyróżnia się więc następujące kategorie systemów optycznych:

• Markery pasywne – to jeden z prostszych, lecz nadal wyjątkowo pomysłowych zabiegów. Kostiumy aktorów pokryte są odblaskowymi znacznikami (markerami), natomiast kamery jednocześnie emitują i odbierają odbite od tych markerów światło. Kamery posiadają próg czułości, dzięki czemu tylko odpowiednio intensywne światło odblasków jest rejestrowane. Na planie istnieje pewien odblaskowy punkt odniesienia, wobec którego wykonywane są obliczenia przestrzenne. Dzięki zastosowaniu synchronizacji kilku, a nawet kilkudziesięciu kamer jednocześnie, możliwe jest uzyskanie precyzyjnego określenia pozycji każdego markera w danej chwili. Zaletą tej metody, poza niższym kosztem, jest brak konieczności uzbrajania aktora w kable i inną elektronikę.
• Markery aktywne – działają podobnie do pasywnych, z tą różnicą, że markery nie odbijają światła, lecz same są jego źródłem w formie lampek LED. Dzięki możliwości wybiórczego oświetlania znaczników łatwiej jest odwzorować zależności między nimi w ruchu. Metoda ta charakteryzuje się zatem większą precyzją oddania ruchu oraz większym zasięgiem, z jakiego można nagrywać aktorów.
• Markery aktywne z modulacją czasu – są w zasadzie ulepszeniem poprzedniego rodzaju, z częstotliwością nagrywania sięgającej prawie 1000 klatek na sekundę i z możliwością śledzenia animacji w czasie rzeczywistym.
• System pozbawiony markerów – są wykorzystywane do rejestracji obiektów innych niż ludzie, często poruszających się pojazdów. Kamery zbierają obraz z docelowego punktu, a oprogramowanie tworzy jego cyfrowe, możliwe do obróbki odwzorowanie. Ten rodzaj motion capture system jest wykorzystywany nawet w nauce!

Druga grupa to równie ciekawe techniki, nieoparte na optyce:

• Inercyjne – oparte na bezprzewodowym odczytywaniu ruchu żyroskopów. Do ich używania nie jest często potrzebna nawet kamera! Ich zaletą jest łatwe przenoszenie systemu w teren i możliwość używania w ciasnych przestrzeniach.
• Mechaniczne – opierają się na swego rodzaju szkielecie zewnętrznym z plastiku lub metalu przymocowanym do ciała aktora. W ten sposób wiernie oddaje się jego ruch, a zaletą jest niska cena systemu.
• Czujniki rozciągania – wykonane z silikonu, pozwalają rejestrować ugięcia materiałów w precyzyjny sposób.

Jak widać, techniki przechwytywania obrazu są wyjątkowo pomysłowe i różnorodne. Dzięki nim możemy cieszyć się niesamowitymi efektami specjalnymi przy zachowaniu naturalnej gry naszych ulubionych aktorów!

FAQ:

1. Jakie są zalety motion capture system?

Zdecydowanie główną zaletą techniki motion capture jest przyspieszenie i zmniejszenie ilości pracy, jaką trzeba poświęcić animacji postaci. Dzięki temu można też uzyskać naturalnie wyglądające ruchy animowanych bohaterów, gdyż te zależą wyłącznie od talentu aktora.

2. Czy jest możliwe przechwytywanie mimiki aktorów?

Jak najbardziej! Najnowsza technika pokrewna motion capture zwana performance capture pozwala szczegółowo oddać mimikę i najdrobniejsze emocje, jakie pojawiają się na twarzach aktorów! Świetnym przykładem jest Avatar, który zrobił fenomenalne wrażenie przez zastosowanie największej ilości punktów MC.

3. Czy motion capture system to pracochłonna technika?

Chociaż wydatnie pomaga w kręceniu ujęć, motion capture zwykle wymaga mimo wszystko przygotowania specjalnego studia, kamer oraz odpowiednio wydajnych komputerów. Aktorzy potrzebują specjalnego przeszkolenia, natomiast animatorzy muszą mieć doświadczenie w wykorzystywaniu takiego oprogramowania. Jest to skomplikowany i czasochłonny proces zdecydowanie dla wysokobudżetowych produkcji filmowych.