От «Аленького цветочка» до Uncharted 4. История и развитие технологии Motion Capture.

***

Удивительно, но Motion Capture с нами уже очень долгие годы, и этапы его зарождения уходят чуть ли не к временам становления кинематографа. Тем не менее, в играх данные технологии начали применяться только совсем недавно, однако в уже очень преобразованном и усовершенствованном виде. Захват движений стал крайне важным этапом разработки практически любого AAA-проекта и без него трудно представить современную индустрию.

***

Начало XX века и первые изобретения

Кто бы мог подумать, но прародитель современной технологии захвата движений был изобретён уже добрую сотню лет назад, а именно в 1914 году. В связи с невысоким качеством анимации в мультфильмах начала XX века американский мультипликатор и режиссёр Макс Флейшер (Max Fleischer) решает начать разработку альтернативных способов создания анимации. Изобретатель первого в истории mocap'а являлся большим докой как в изобразительном искусстве, так и в механизмах фотографирования, что, по видимому, помогло ему прийти к умозаключению о попытке совмещения реальных движений актёров и их последующую мультипликационную обработку.

Хотя суть технологии и была достаточно простой и заключалась в последовательной обрисовке отдельных фотокадров с актёрами или же конкретными декорациями, однако же сам производственный процесс являлся крайне кропотливым и требовал колоссального количества времени. Для создания первого демонстрационного мультфильма понадобились более двух с половиной тысяч отснятых кадров и целый год работы; длительность же результата такого тяжёлого труда составляла одну минуту.

Казалось бы, тут-то можно было бы и поставить крест на данной технологии, учитывая общую неторопливость производства, но техника и не думала останавливаться в развитии. В результате мы получили общемировое распространение ротоскопинга, который применялся как в диснеевской «Русалочке», так и в советском «Аленьком цветочке». Кстати в СССР пионеры технологии захвата движений называли ротоскопную анимацию вкусным термином «Эклер».

Дебют же успешного использования приёмов ротоскопирования в игровой индустрии тесно связан с известным многим геймдизайнером и программистом — Джорданом Мекнером (Jordan Mechner). Karateka — первая игра именитого разработчика, в которой применялись схожие с ротоскопингом методы. Для создания правдоподобной анимации персонажа Джордан копировал кадры из фильмов о восточных единоборствах и, посредством техники перекрестного монтажа, добавлял их в игру. Стартовав в 1984 году на компьютерах Apple II, Karateka добилась значительного успеха в игровой среде, что во многом обусловлено реалистичной анимацией, которая была расхвалена игроками того времени.

Но наиболее значимой для продвижения motion capture в видеоигровую индустрию является игра, которая тесно связана с детством многих уже взрослых геймеров — Prince of Persia 1989 года. Развив идеи и наработки, применённые в Karateka, Джордан создаёт одну из самых узнаваемых и значимых игр в мире. Процесс разработки уже отчётливо напоминает современное производство на студиях mocap'а: для придания анимации Принца большей реалистичности было отснято и скрупулёзно обработано огромное количество видеоматериала. В этот раз роль главного героя стал исполнять брат Джордана — Дэвид Мекнер. Новоиспечённому спасителю принцесс пришлось совершить на камеру массу прыжков, падений, ударов и перекатов, но все эти усилия дали сногсшибательный результат. Prince of Persia — игра выдающаяся и была удостоена отдельного упоминания в Книге рекордов Гиннеса за столь удачное применение только-только начавших развиваться технологий захвата движений.

Забегая немного вперёд по хронологии, нельзя не упомянуть и о другом творении Мекнера — The Last Express, релиз которой состоялся уже более 20 лет назад. Как и в предыдущих играх геймдизайнера, гибкое искусство начала XX века также идеально подошло для этого проекта и принципы ротоскопа легли в основу запатентованной технологии Grabface, разработанной специально для создания игры. Видеосъёмки на синем фоне с живыми актёрами шли в течение двадцати двух дней, что затребовало тысячи кадров. Во время съёмок главным героям накладывали специальный грим и надевали сшитые особым образом костюмы с подчёркнутыми контурами. Стоит упомянуть, что каждая игровая сцена была отснята и обработана под 8-ю разными углами. После проделанной работы все кадры обесцвечивались с помощью компьютерной программы, а затем раскрашивались в ручную и добавлялись в трёхмерную модель поезда. Надо ли говорить, что игра сильно отличается от прочих своим визуальным стилем, а также отлично передаёт атмосферу Европы начала прошлого века. Тем обиднее, что проекту The Last Express, несмотря на перечисленные выше и многие другие преимущества этой игры, крупно не повезло с рекламной кампанией, датой выхода и многими другими организационными моментами, что сильно ударило по продажам и не позволило такой масштабной работе окупиться.

Если подводить итог вышесказанному, то стоит отметить, что Джордан Мекнер не единственный, кто использовал в разработке игр технологию покадровой ручной обработки изображений. Принципы ротоскопирования применялись в Another World, Space Quest, Mortal Kombat и многих других проектах. Конечно же, данная техника не канула в Лету и всё также в том или ином виде применяется в создании новых проектов, что подтверждает пример с The Banner Saga. Тем не менее, в чистом виде технологию ротоскопирования можно отнести к современному motion capture крайне условно и необходимо рассказать об ещё одном важном шаге в развитии программного захвата движений.

Развитие идей технологии захвата движений

Для того чтобы пронаблюдать начало того, что мы привыкли видеть в дневниках разработчиков The Last of Us или Until Dawn, необходимо вернуться в начало 80-ых. Тогда, в связи с планомерным распространением компьютерных технологий во многие сферы деятельности, профессор кинезиологии Том Калверт (Tom Calvert) решил пойти на эксперимент в рамках своей работы в сфере изучения мышечной деятельности человека. Опуская технические подробности проделанной профессором Калвертом процедуры, можно сказать, что учёный решил поиграть в крестики нолики с помощью закреплённых на его конечностях потенциометров, оцифровав затем полученную во время его движений информацию. Эксперимент увенчался успехом, и данная технология начала применяться не только в медицине, но и повсеместно, вплоть до хореографических систем для обучения будущих балерин.

В скором времени за дело взялись профессионалы работы с 3D-графикой, которые начали использовать коммерческие системы для оптического отслеживания движений и создания анимаций. Данные системы были основаны на светодиодных маркерах и были запатентованы под названиями SelSpot и Op-Eye. Уже в 1983 году учёные лаборатории Массачусетского технологического института разработали свою первую программу — Graphical Marionette. Скриптовая система была основана на технологии Op-Eye и предназначалась для рендиринга анимаций персонажа. Программа не отличалась высокой скоростью работы, однако запрашивала массу денежных и трудовых ресурсов.

1988 год для mocap'а упоминается как год «Майка — Говорящей головы» (Mike the Talking Head). Это название было дано достижению компании Silicon Graphics — программе лицевой анимации, которая управлялась специальным контроллером в реальном времени. Аппаратная часть позволяла отображать изменения как геометрии головы марионетки, так и шевеление губ и движения глаз. Партнёры же по разработке «Говорящей головы», Pacific Data Images, позднее представили миру пластиковую конструкцию-одежду для актёра, которая явно отставала от современных костюмов mocap'a в надёжности и удобности использования, однако данная разработка являлась важным шагом для распространения и применения технологий захвата движений.

Подытоживая дальнейшее развитие motion capture, достаточным будет отметить, что усовершенствование систем захвата движений зависело как от технологического прогресса в целом, так и от успешности коммерческих проектов, которые были созданы с помощью mocap'a. В нашем случае речь идёт о таких направлениях творчества, как кинематограф и видеоигровая индустрия, которые успехами того же «Терминатора» или же вышеупомянутого Mortal Kombat продвигали в производство данные способы создания графики и анимации.

Положение Motion Capture в современности

За последние пятнадцать лет технологии motion capture совершили большой скачок в своём развитии: появилась возможность одновременной записи движений нескольких актёров, а также их голосов, что было не реально ранее. Крупные разработчики мирового уровня стали широко применять технологию в своих проектах. Достаточно вспомнить знаменитого геймдизайнера и увлечённого киномана — Хидео Кодзиму (Hideo Kojima). Проекты создателя MGS изобилуют пасхалками и отсылками к его любимым фильмам, и Кодзима просто не мог обойти стороной технологию mocap'а для того, чтобы повысить уровень кинематографичности своих игр.
______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

Ко всему прочему, если раньше создание лицевой анимации и захват движений строго распределялись на отдельные этапы разработки, то сейчас это стало возможным делать за раз. Значительный вклад в развитие этого внесли игры студии Quantic Dream, которые повысили качество и возможности технологий захвата мимики актёров. Да и о спорном MotionScan, которая была специально разработана и применена в L.A. Noir, тоже не стоит забывать.

Немаловажным моментом является и то, что «ручные» методы создания анимации не уходят прошлое, и студии продолжают использовать труд множества специалистов-аниматоров, которые знают, как обрабатывать полученные с помощью технологий motion capture данные. В настоящий момент, благодаря широкому инструментарию большинства игровых движков, мы можем наслаждаться в современных играх результатами совместной работы аниматоров и специалистов захвата движений.

Благодаря развитию технологии, оптимизации программного обеспечения и инструментария, применение захвата движений стало финансово доступнее. Также и постоянно растущий спрос на услуги студий mocap’а повлиял на снижение цен в данном сегменте. Любопытен и факт повышения глобализации данного рынка. Как отмечает исполнительный директор компании Animation Vertigo (которая ответственна за mocap Heavy Rain и Call of Duty: Black Ops) Марла Рауш (Marla Rausch), на данный момент пользоваться услугами аутсорсинговой студии или компании, которая находится на другом конце света, стало в разы легче. Даже крупным студиям-разработчикам и мега-корпорациям гораздо проще и дешевле сделать заказ у небольшой компании, занимающейся motion capture, чем арендовать громадный павильон и самостоятельно закупать необходимое оборудование.

И если десять лет назад данные технологии применялись только для того, чтобы создавать исключительно анимацию, то сейчас можно с уверенностью заявлять, что motion capture является неотъемлемой частью сторителлинга. Возможность захвата от движений мышц лица, до шевеления пальцев актёра позволило рассказывать историю и раскрывать образы персонажей ещё на стадии mocap’а.

С каждым годом данная индустрия становится тесно связана с именами конкретных выдающихся актёров. Стало отчётливо ясно, что получение mocap’а высокого качества, зависит не только от технологий, но и от уровня актёрской игры. Помимо того, что все мы знаем о Нолане Норте (Nolan North) и Трое Бейкере (Troy Baker), в индустрии, если вспоминать Beyond Two Souls, стали участвовать такие кинозвёзды, как Уиллем Дефо (Willem Dafoe) и Эллен Пейдж (Ellen Page). Этот мир постоянно развивается, и актёры полностью осознают важность своей роли в нём, что подтверждает новость об угрозах забастовок с их стороны.

И конечно же, важно общемировое распространение понимания среди геймеров и энтузиастов того, как устроены данные технологии, и чего можно добиться с их помощью. За это, пожалуй, стоит благодарить большое количество короткометражных фильмов, созданных на основе технологий motion capture, а также дневники разработчиков, которые демонстрируют закулисье творческого процесса. Такие знаменитые студии, как Naughty Dog и Quantic Dream показали мировому сообществу, насколько важны и интересны технологии motion capture в современной видеоигровой индустрии.

***

Данная статья представляет собой максимально краткий рассказ о развитии технологий Motion Capture в создании игровых вселенных. В Сети вы можете найти громадное количество информации как технического, так и исторического характера, что также подтверждает высокое развитие и доступность данных технологий на настоящий момент. Пример с Hellblade от вышеупомянутых Ninja Theory говорит нам о том, что сейчас нет никакой необходимости в наличии у разработчиков огромного ангара с сотнями камер, чтобы создать и качественно изобразить персонажа игры. Даже начинающие девелоперы могут, при должном усердии, применять данные технологии практически «на дому».

Надо ли говорить, что будет крайне интересно наблюдать за тем, как технологии Motion Capture будут помогать разработчикам создавать интересные миры, в которые мы с вами сможем погрузиться, а также глубоких и продуманных персонажей, созданных мастерством и трудом актёров, подаривших свои движения, мимику и голос, главным героям видеоигр.