فناوری نوین مجازی سازی  در فیلم آواتار

پژوهشگر و مترجم : مهدی صنعت جو

 

چند سالی است که برای متحرکسازی شخصیتهای دیجیتالی از بازیگران واقعی استفاده می شود. در ابتدا اینکار محدود به  متحرکسازی بدن شخصیتها می شد و  اکنون تلاش زیادی می شود تا چهره و احساسات بازیگران نیز ثبت گردد و شخصیتهای دیجیتال بر مبنای بازی بازیگران حرکت کنند. چهره شخصیتهای فیلم آواتار ساخته جدید جیمز کامرون از جمله بهترین مثالها در زمینه پیشرفت متحرکسازی چهره است. در این نوشته بر روی این بخش از ساخت فیلم آواتار متمرکز خواهیم شد . – مهدی صنعت جو
 

 

نگاهی به روند کلی کار
در متحرکسازی شخصیتهای این فیلم بطور گسترده ای از تکنیک performance capture استفاده شده است. بطور معمول بازیگران در یک محوطه ویژه که توسط تعدادی دوربین ( عموماً دوربینهای مادون قرمز ) پوشش داده می شود  به اجرای حرکات مورد نظر می پردازند و این دوربینها بواسطه نشانگرهای موجود بر روی بدن بازیگر و محلهای مورد نظر صحنه ، حرکات مختلفی را دنبال می کنند و این حرکات را ثبت می نمایند. اما در فیلم آواتار  Lightstorm Entertainment ( شرکت فیلمسازی جیمزکامرون ) با کمک Giant studios از یک سیستم ثبت حرکت بی درنگ ( real time ) بهره بردند.چنین سیستمی  به کارگردان اجازه می داد کاراکترهای CG را در حالیکه بطور بلافصل با محیط خود تعامل دارند در محیطی CG ببیند. بازیگر در صحنه از روی اشیایی که نمایانگر درخت و زمین و مواردی اینچنینی بود راه می رفت و  شخصیتهای کامپیوتری هم حرکات متناظر را در نمای مجازی انجام می دادند . کامرون می توانست بروز احساسات شخصیتهای کامپیوتری را سر صحنه ببیند و انیماتورها هم داده های لازم برای کار در مرحله پساتولید را در اختیار داشتند.Weta Digital در زمینه ثبت چهره در این فیلم همکاری زیادی کرد و بواسطه تجربیاتش در استفاده از چنین تکنیکهایی روند ساخت فیلم را به پش برد . Weta سیستمی برای ثبت چهره ایجاد کرد که نیازهای کامرون را برآورده می ساخت. نرم افزار ارائه شده توسط Weta داده های ثبت شده از چهره بازیگر  را ترجمه و تفسیر می کرد  و آنرا بطور real time به یک سیستم blend-shape-based facial-animation اعمال می نمود.

ثبت حرکات بازیگران ایفاگر نقش شخصیتهای تخیلی ، در یک فضای performance  capture خاص صورت گرفت که به Volume مشهور شده است. ویژگی volume این بود که فضای وسیعتری را نسبت به محوطه های معمول  Prformance capture در اختیار قرار می داد. در این فضا از 120 دوربین ثابت (از Basler Vision) برای ثبت حرکات بازیگران استفاده شد.این مجموعه دوربینها حرکات همه بازیگران را در آنِ واحد ،  بطور سه بعدی و با دقت بسیار زیادی ثبت می کرد.داده های این دوربینها به کامپیوتر ( نرم افزار MotionBuilder (Autodesk)  )  فرستاده می شد تا حرکات بازیگران بطور real time به شخصیتهای کامپیوتری که در محیطی مجازی و با جزئیات بسیار کم ( نظیر بازیهای ویدئویی ) حضور داشتند اعمال گردد ( تصویر 1 ) .

 

 

 تصویر 1

 

چندین فیلمبردار نیز از صحنه ها تصویربرداری می کردند تا تصاویر مرجع مورد نیاز فراهم گردد (تصویر 2 ) .از آنجائیکه حرکات بازیگران در Volume از زوایای مختلفی ثبت می شد ، کارگردان می توانست پس از اجرای بازیگران ، صحنه های ثبت شده سه بعدی را بازپخش کند و مکان و جهت دوربینها را دوباره تنظیم نماید ، حرکات دوربین را اصلاح  کند و صحنه  را بدلخواه خود از هر زاویه ای که خواست دوباره رندر نماید. کامرون قادر بود با استفاده از  LCDهای کنار صحنه و یا با کمک دوربین مجازی ویژه ای که می توانست آنرا در دست بگیرد و در صحنه حرکت کند نمای مجازی پاندورا را ببینید.

 

تصویر 2

Weta Digital
کامرون سالها برای ساخت فیلم آواتار منتظر مانده بود. او با دیدن شخصیت گالوم فیلم ارباب حلقه ها ، مطمئن شد که زمان آن فرا رسیده تا ساخت فیلم را عملی کند. شرکت Weta Digital که گالوم ساخته شده از سوی آن توجه زیادی را به خود جلب  نموده بود در پروژه آواتار  همکاری کرد و اقدام به جانبخشی  شخصیتهای فیلم نمود.با استفاده از تکنیک ثبت چهره ای که Weta استفاده کرد،  دیگر نیازی به صرف ساعتها زمان برای گریم و اجرای سایر موارد نبود. شیوه ثبت چهره مورد استفاده در این فیلم برای بازیگر هم راحت تر از روشهای معمول است. در گذشته بازیگران نیاز داشتند صدها نشانگر کوچک را بر روی صورت خود بچسبانند و نمی توانستند به صورت خود در طول فیلمبرداری دست بزنند.با تکنیک جدید بازیگر می تواند یک سیستم کوچک و  سبک را درست چند دقیقه پیش از فیلمبرداری بر سر بگذارد.

Weta پیش از این با ساخت شخصیت گالوم در فیلم  ارباب حلقه ها قدم تأثیرگذاری در ارائه شخصیتهای کامپیوتری برداشته بود. ولی در آن پروژه فقط بدن بازیگر ثبت شده بود و چهره بطور گسترده ای ثبت نشد. Weta در پروژه بعدی یعنی فیلم  کینگ کونگ ، حرکات چهره را نیز مد نظر قرار داد . با اینحال کامرون نمی خواست در فیلم آواتار  از روشی مشابه پروژه های پیشین Weta استفاده کند.  وی بیشتر به  استفاده از سیستم ثبت چهره ای فکر می کرد که قابل نصب بر روی سر بازیگر باشد (تصویر 3 ) . تفاوت آواتار با پروژه های دیگر Weta  مثل گالوم و کینگ کونگ در این بود که در این فیلم تعداد شخصیتهای مورد نیاز به مراتب بیشتر  بود .

 

تصویر 3
 
Weta جهت ارائه سیستم ثبت چهره ای که براحتی قابل نصب بر روی سر بازیگر باشد و بازیگر با آن احساس راحتی کند بر روی  نرم افزاری کار کرد  که  قادر بود با کمک تنها یک دوربین حرکات چهره را ردیابی نماید. در این پروژه  لازم بود  حرکات ردیابی شده چهره بصورت آنی (real time ) به مدل سه بعدی انتقال یابد که این خود یک چالش محسوب می شد.

 
چهره
سر صحنه ، هر هنرپیشه یک لباس ویژه و کلاهی خاص بر سر داشت (شکل 4 )  . لباس شامل نشانگرها و نوارهایی بود که ردیابی آن را توسط 120 دوربین نصب شده در Volume ( محل اجرای performance capture ) ممکن می کرد. کلاه هم متشکل از دوربینی بود که با کمک یک بازو به آن متصل می شد ؛  به نحوی که جلوی صورت و در محلی بین بینی و لب بالایی بازیگر قرار گیرد.از این طریق حرکات لبها و چشمها توسط این دوربین کوچک  قابل ردیابی می شد . این کلاه  درست به اندازه سر بازیگر مورد نظر  طراحی شده بود و در نتیجه ضمن اینکه براحتی بر روی سر قرار می گرفت حرکت اضافی هم نداشت. نکته کلیدی این سیستم نرم افزاری  است که حرکات چهره ، مردمک و پلک بازیگر را تفسیر می کند.

 

تصویر 4

چهره بازیگر  با نقاط مشخص سبز رنگی علامتگذاری شده بود تا کار دنبال کردن حرکات بخشهای مختلف چهره امکانپذیر گردد. از آنجائیکه عمل نقطه گذاری روی چهره  کار وقت گیری است  در آواتار از  یک ماسک که سوراخهای کوچکی روی آن قرار داشت استفاده شد. به این طریق محل نقاطی که می بایست روی صورت نقاشی می شدند به خوبی قابل تعیین بود. این باعث می شد کار نقطه گذاری  پنج  تا ده دقیقه بیشتر طول نکشد و بازیگران نیز راحت باشند.

Weta نرم افزار 2D tracking و solving جدیدی را توسعه داد که اجازه می داد با کمک  نقاط سبز رنگ روی چهره بازیگر  و با استفاده از یک روش muscle mapping مبتنی بر FACS) Facial Action Coding System )  چهره کامپیوتری متحرکسازی گردد.

 

                                          صفحه 1                         صفحه 2                     عناوین مطالب