Журнал «Компьютерра» № 33 от 11 сентября 2007 года - Компьютерра

Смущает, правда, что компании планируют показать первые результаты во второй (!) половине будущего года. Для заявлений, сделанных в экзальтированной индустрии компьютерной графики, это может означать "никогда".

Подытожить дискуссии о специальных ускорителях вычислений можно, упомянув находящийся в разработке процессор Larrabee от компании Intel, традиционно не участвующей в Сигграфе. Похоже, Intel собирается одним выстрелом убить целую популяцию зайцев. И под обстрел попадут не только nVidia, ATI, AMD, но и многие другие. Производительность 1 терафлопс, до 48 ядер на процессоре, графические ядра и пр. По слухам, этот монстр может вначале появиться как графический ускоритель на плате PCI Express 2, и вот тогда расстановка сил на рынке графических (и не только графических) ускорителей может сильно измениться. Но не раньше 2009 года.

Контрольный Hypershot

Пока конкуренты сходят с ума от ускорения вычислений на GPU или разрабатывают специальные процессоры и платы-ускорители, немецкая компания Bunkspeed (www.bunkspeed.com) взяла и написала чисто программный рендерер HyperShot, то есть пакет для просчета трехмерных сцен. Он не использует никаких ускорителей, но считает сверхъестественно быстро. Мистически быстро. Нечеловечески быстро. С поразительным качеством и уровнем фотореализма. Вы слегка поворачиваете в пространстве свою модель и пытаетесь подвинуть источник света, а в это время картинка уже полностью пересчитана. "Интерактивная фотография" – так называют свое детище разработчики. Рейтрейсинг в реальном времени.

Программа предназначена прежде всего для автомобильной промышленности и промышленного дизайна, поэтому деформация моделей не поддерживается, это скорее интерактивный рендерер для моделей, «приехавших» из CAD-систем. HyperShot призван полностью заменить процесс прототипирования – изготовления демонстрационных образцов будущих изделий для визуального контроля и коррекции. Действительно, просчитанные за несколько секунд автомобили выглядят очень реалистично. Картинка звенит и хрустит. Рейтрейсинг поддерживается на полную мощность, включая Full Global Illumination. HDRI-карты и тени. Реальная оптика и линзы. Физически корректные материалы. CPU, никакого GPU. И скорость, скорость, скорость! Промышленные дизайнеры бились в истерике прямо на стенде.

В отличие от многих выставок, на Сигграфе работают исключительно компетентные люди. Если не брать титанов индустрии, то на стенде зачастую находятся авторы идеи и кода, инженеры-разработчики, основатели компаний. Практически на все ядовитые вопросы можно получить не менее перченые ответы. Исключение составляет компания Corel, на стенде которой я уже третий год подряд не могу получить ответ на вопрос, где и как мне найти документацию к мощным скриптовым возможностям пакета Corel Painter. Похоже, ее прячут от хакеров специально.

Сермяжная правда

Рендерер Gelato – детище легендарного Ларри Гритца, соавтора книги "Advanced Renderman". Компания Pixar уже много лет пытается засудить Ларри за использование в Gelato ряда алгоритмов, вроде бы являющихся интеллектуальной собственностью Pixar. Последнюю, очевидно, раздражает полная и элегантная renderman-совместимость Gelato в совокупности с коммерческим успехом. Тем не менее Ларри прекрасно выглядит и шлет большой привет российскому renderman-сообществу (мы с Лешей Пузиковым пытались заставить его прочесть пару страниц на русском из посвященной рендерману главы, которую Леша написал для книги "Понимая Maya").

Кстати, года три назад на одной из первых презентаций Gelato в России какой-то пытливый ум, прослушав впечатляющие цифры о том, что пакет ускоряет просчет сцен в два-пять раз благодаря только использованию GPU видеокарты, невинно спросил: "Но ведь на полторы тыщи долларов я могу собрать пять материнских плат с процессорами, запихнуть их в стойку и ускорять любой процесс (а не только рендеринг) не в два-пять раз, а ровно в пять раз, причем независимо от загрузки CPU, GPU и вообще независимо ни от чего!" Вот такая сермяжная правда, не принимающая во внимание стоимость некоторых программных лицензий на каждый процессор.

Рататуй на прощанье

Авторы: Сергей Цыпцын, Берто, Паоло

Сигграф отличается от других экспозиций полным отсутствием booth babes – радикально обнаженных девушек, раскрашенных в боевые цвета производителей. Их отсутствие, в некотором смысле, компенсируют неистовые профессиональные танцовщицы, облаченные в обтягивающие костюмы с датчиками. Речь идет о демонстрации работы многочисленных систем Motion Capture, в изобилии представленных на выставке.

Технология Motion Capture переживает очередной подъем. На рынке пока правят бал признанные лидеры в лице, например, Vicon или Motion Analysis. Однако их системы, отлаженные и опробованные на многих проектах, стоят в среднем двести тысяч долларов в работающей, а не минимальной конфигурации. Рынок же требует удешевления и упрощения этих систем. И некий прогресс тут есть. На Сигграфе каждый год можно найти несколько компаний, предлагающих решения в диапазоне 20—50 тысяч долларов. Правда, их фактическая работоспособность решений "остается за кадром", но количество этих компаний свидетельствует, что рынок явно далек от насыщения и будут появляться все новые и новые молодые игроки. В этом году в каталоге Сигграфа я насчитал 29 (!) стендов фирм, отнесенных к категории Motion Capture Equipment. Кроме того, наблюдается прогресс в области развития самих технологий захвата движений. Разработчики пытаются перейти от громоздких систем с датчиками и маркерами к решениям, распознающим движение по картинке, снятой специальными или обычными камерами. Для меня стала открытием компания Organic Motion. Скажу больше, я был в шоке. Никаких маркеров или датчиков! Никаких специальных костюмов! Трехминутная калибровка. Никакого дрожания и, как следствие, никакой чистки. Отсутствие проблемы перекрытия и заслонения маркеров. Organic Motion Stage является как бы системой компьютерного зрения и 3D-сканером одновременно: десять специальных камер размером чуть больше пачки сигарет сканируют пространство 4х4х2,5 метра, обтянутое с трех сторон специальной матовой белой тканью, и захватывают актера не как набор точек-маркеров, а целиком, как отсканированное трехмерное изображение! И это с частотой 120 кадров в секунду! С текстурами! На выходе прежде всего имеется движущаяся полигональная сетка (до 8000 полигонов), а по ней программное обеспечение достраивает скелет, который «подходит» захваченной модели. Длина костей, разумеется, может быть зафиксирована, а сам скелет подогнан под нужные пропорции. У компании даже готов плагин для Autodesk Motion Builder и есть свой SDK. Я специально узнал, можно ли подобрать «магическую» ткань самому (а вдруг при пожаре сгорела?), инженеры долго мялись, но все же нехотя признали, что можно. Этот материал немного напоминает материал экранов для проекторов и не имеет никаких вшитых волокон или проводов. Демонстрации системы смотрелись чудовищно эффектно: трехмерное сканирование актера без видимых задержек и выдача результата на экран в виде полигональной модели или скелета с произвольной моделью какого-нибудь монстра. Конечно, было заметно, что компания торопилась к Сигграфу: захват-сканирование двух актеров и отслеживание движений пальцев обещаны к первому кварталу следующего года, равно как и сканирование окружающей актера обстановки. Радует и то, что компания базируется в Нью-Йорке, а не в Восточной Азии, что существенно повышает шансы на реальное развитие этой технологии. А о ее применениях можно долго фантазировать (например, для интерактивных и традиционных игровых технологий).

Частным, но и более проработанным случаем использования компьютерного зрения для интерактивного трехмерного сканирования являются системы захвата лицевой анимации. В данном случае с частотой 24—120 кадров с секунду сканируется только голова актера с умопомрачительной плотностью и в реальном времени. На основе этого облака точек строится текстурированная (!) модель головы. В каждом кадре. На лицо актера вместо маркеров наносится специальный фосфоресцирующий грим, а сам актер освещается специальными флуоресцентными лампами. На выходе – говорящая трехмерная голова. Лидер и разработчик этой технологии – компания Mova с системой Contour – не новичок на Сигграфе и каждый год заметно улучшает характеристики своей системы.

В дальних урочищах, где стенды становятся меньше, а проходы уже, я обнаружил любопытную программную разработку, не имеющую прямого отношения к компьютерной графике, но призванную решить некоторые проблемы, возникающие в ходе ее производства. Всем известно, что если попытаться открыть папку, где мирно покоятся десять тысяч файлов, то можно сильно расстроиться. Некоторым также известно, что если хорошая программа пытается читать очень много мелких файлов из разных мест, она быстро становится нехорошей программой.