Motion Capture

Motion Capture

Markery sloužící na snímání obličeje

Markery sloužící na snímání obličeje

Motion Capture neboli MOCAP je termín, kterým se popisuje proces záznamu pohybu, jenž je posléze přenesen na digitální model. Takto získaná data se využívají především ve filmu, počítačových hrách, vojenství, sportu, dokonce i v medicíně. Ve filmu je tento výraz přímo spojen s nahráním živé akce herce a s použitím záznamu k oživení modelu v 3D. Většina pokročilejších MOCAP aplikací vyžaduje hardwarové zařízení, jehož distribuce se stále omezuje na větší společnosti a výzkum. Ač si to plně neuvědomujeme, technologií MOCAP jsme obklopeni dennodenně. Je využívána v reklamách, filmech, hrách, aniž by širší veřejnost věděla, co se za tímto pojmem skrývá.

05.totalrecall

Starší mocap systém

I. Vývoj Motion Capture

Díky rozmanitosti využití  narůstá obliba této technologie. Stále ovšem platí, že v dnešní době nepředstavuje bez patřičného programového a hardwarového zázemí potenciál využití. Pokud však nahlédneme do historie vývoje, zjistíme, že principy, na kterých dnes MOCAP staví, byly známy již ve druhé polovině 19. století.

Angličan Eadweard Muybridge (1830–1904) se proslavil jako průkopník fotografických technologií, studií pohybu, aktu a krajin. Do širšího povědomí vstoupil především jako autor díla Animal Locomotion a The Human Figure in Motion. Na počátku jeho snah stála sázka kalifornského guvernéra Lelana Stanforda o $25 000, zdali se kůň při klusu v jistém okamžiku ani jednou ze čtyř nohou nedotýká země. Muybridge, jenž měl svým zkoumáním tento výrok potvrdit či vyvrátit, započal roku 1872 pořizovat šest let trvající série fotografických experimentů. Ty nakonec stvrdily Stanfordův názor, že kůň je v určité fázi bez kontaktu se zemí. Technologický fígl, jenž sám vymyslel a aplikoval, spočíval v sérii 24 fotoaparátů, které umístil podél trasy klusu koně. Přes dráhu byly nataženy provázky, které klusající kůň zpřetrhal a uvolnil tím pružinové závěrky fotoaparátu. Muybridge sestrojil roku 1879 zoopraxiskop – promítačku s kotoučem opatřeným fotografiemi. Při pohybu se kotouč otáčel a skrze čočku promítal rozpohybovaný obraz. Tato technologie je považována za jednu z prvních kamer vůbec. Knihy Animal Locomotion (1899), The Human Figures in Motion (1901) jsou stále vyhledávaným a uznávaným zdrojem informací o dynamice lidského těla. Dodnes je Muybridge považován za zakladatele moderního studia lidského pohybu.

09.muybridge

Eadweard Muybridge, The Human Figure in Motion (1877)

Pod vlivem Muybridge začal roku 1882 Étienne-Jules Marey (1830–1940) pracovat na vlastních fotografických technologiích, které umožňují zaznamenat pohyb (chronofotografie). Snahy tohoto francouzského vědce, lékaře a fyziologa se zhmotnily ve vynálezu spygmographu – zařízení, jenž graficky zaznamenává puls i tlak. (Dodnes je v upravené podobě používáno v praxi.) Na rozdíl od Muybridge, který k registraci používal několik fotoaparátů, Étienne-Jules Marey dokázal zaznamenat 12 fotografií za vteřinu do jednoho obrázku.

Harold Egerton (1903–1990), významný americký inženýr a průkopník vysokorychlostní fotografie, vynalezl v roce 1931 elektronickou obdobu stroboskopu, při které využil přerušované elektronické výbojkové světlo. Již dříve se jako student americké Massachusetts Institute of Technology snažil ve své závěrečné práci zachytit pohyb rotující části motoru. Nejvýznamnější i tak zůstává vynález stroboskopie. Díky tomuto zařízení se cyklicky pohybující se předměty zobrazují jako zpomalené. V primární podobě je stroboskop disk s průzory, který je umístěn mezi pozorovatelem a pohybujícím se objektem. Pokud je frekvence záblesků vhodně přizpůsobena otáčkám sledovaného předmětu, jeví se jako zpomalený. Egerton využil záblesků světla k fotografování rychle se pohybující předmětů. Tyto fotografie ho proslavily po celém světě, stejně jako sestrojení prvního hloubkového fotoaparátu a využití blesku.

02.harold

Harold Egerton (1949)

II. Motion Capture a animovaný  film

Za přímého předchůdce Motion Capture je považována rotoskopie. Jedná se o animační techniku, při které animátor překresluje předtočenou živou akci (snímek po snímku) k aplikaci do animovaného filmu. Tato technika vznikla jako nápad Maxe Fleischera, který v roce 1915 natočil svého bratra Davida v klaunském kostýmu (podklad pro Ko Ko The Clown). Rok zpracovával materiály do animované podoby a v roce 1917 si nechal na zařízení a postup registrovat patent. Další rok nato produkoval první sérii takto vytvořených animací „Out of The Inkwell”, která kombinuje hrané scény v interakci s animovanými postavami. Techniku použil při komplikovanějších pohybech Betty Boop, popřípadě i v celovečerních filmech Gulliver’s Travels (1939), Mr. Bug Goes to Town (1941) atd. Byť se Fleischer zaměřoval při své tvorbě na komiksové postavy (Superman, Popeye, …), počátkem 30. let byly jeho filmy (na rozdíl od běžné produkce) plné rozmanitých gagů, pochmurného humoru a sexuálních podtextů (Betty Boop). Po čtyřech letech usilovné práce byl v roce 1937 uveden do kin Disneyho celovečerní film Snow White and the Seven Dwarfs. Úspěch na sebe nenechal dlouho čekat. Film byl jako první v Disneyho studiu vytvořen s pomocí rotoskopie. I když se postupem času začalo přecházet k mnohem stylizovanějšímu vyjádření, rotoskopie je stále využívána jako referenční materiál pro animátory.

03.rotoskopie

Referenční materiály (video záznam, překreslení a následná stylizace)

 

Z alternativní produkce lze zmínit tvorbu Ralpha Bakshiho, který rotoskopii využíval velmi hojně: Wizards (1977), American Pop (1981), Fire and Ice (1983). Další oblastí zájmu rotoskopie je počítačová zábava. Nadstandardním zpracováním tak vynikaly hry Prince of Persia (1989), Another World (1991) nebo Flashback (1992). V současnosti je tato technika používána spíše sporadicky. Dostala více výtvarný než animátorský rozměr. Je aplikována jako způsob vyjádření, dovolující divákovi vnímat herecké výkony na pokraji hraného a animovaného filmu (Ari Folman — Waltz with Bashir, Richard Linlater — A Scanned Darkly).

Začátek digitální technologie MOCAP se datuje k 70. letům minulého století a souvisel s rozvojem moderního lékařství i nových technologií v armádě. V 80. letech znal MOCAP už i obor počítačová grafiky, avšak stále se čekalo na technické a programové vybavení, které by bylo schopno s tak výpočetně náročnou technologií pracovat. V roce 1985 Wavefront vydal na trh první komerční animační software (byť je animace 3D záležitostí několika málo studií). V produkci animovaných titulků a televizních předělů se tak začaly objevovat první zdařilé pokusy. Jedním z nich byl v roce 1985 Brilliance – krátký spot s digitálním robotem, jehož pohyb byl předehrán hercem a nasnímán. Postup, který zvolil Rober Abel, vycházel pouze z černých bodů umístěných na těle a snímaných fotoaparáty. Mezníkem bylo použití počítače pro účely zpracování takovýchto fotografií.

Film

Pokud se poohlédneme do filmové historie, rozhodně nemůžeme  říci, že by MOCAP vytlačil z třetího rozměru ruční 3D animaci. Je zřejmé, že našel ve filmu své těžiště, a to především v kombinaci hraného filmu a CGI, tedy filmové akci co nejbližší realitě (The Lord of the Rings, Mummy, King Kong). První filmy, které využívaly triků ve spojení s Motion Capture, byly Total Recall (1990) a Lawnmower Man (1991). Když filmová akademie v roce 2006 rozhodovala o udělení Oscara za animovaný film, v nominaci se objevil Monster House, vítěz Happy Feet a jediný zástupce ruční animace Pixar’s Cars. I když můžeme říci, že šlo o jeden z nejslabších ročníků (co se dlouhometrážních filmů týče), byl svým způsobem zlomový. Jednalo se o poslední ročník, ve kterém mohly animované filmy vytvořené pomocí MOCAP technologie soutěžit ve stejné kategorii. I když určit hranice a jemné nuance je pro běžného diváka problematické, došlo k zřetelnému vymezení, co animace je a co už není.

04.totalrecall

Total Recall a první filmový mocap záběr (1990)

Animované filmy

Jestliže se zaměříme na čistě  animovanou produkci, je až zarážející, jak málo celovečerních filmů využívajících Motion Capture dnes vzniká. První film, vytvořený za pomocí MOCAPu, byl v roce 2000 Sinbad: Beyond The Veil Of Mists. Se svým rozpočtem 30 milionů dolarů je považován za nejdražší film pro video distribuci. V porovnání s tehdejší konkurencí měl spousty výtvarných nedostatků a záhy upadl v zapomnění. V roce 2001 přichází vizuálně atraktivní Final Fantasy ‚The Spirits Within‘. Do všeobecného povědomí pohádek pro děti se zapsal jako první Polar Express (2004) s Tomem Hanksem v hlavní roli. Dalším takovým filmem byl Monster House. Ačkoliv tvůrcům vynesl nominaci na Oscara, i přesto stále vyvolává rozporuplné reakce související s technologickým zpracováním. Výtvarně velmi zdařilé scény narušuje dojem z pohybu postav, kterému chybí více nadsázky, a působí tak až příliš přirozeně. S tím souvisí i výtvarná stylizace, z níž by měl pohyb vycházet. Do budoucna stojíme před otázkou, do jaké míry má praktický význam užívat Motion Capture u výtvarně vyhraněných prací. V roce 2007 přišla do kin sága Beowulf, která dokázala, že lze najít výtvarnou stylizaci, jež bude s reálným pohybem dostatečně souznit. Výzvy čekají na další generaci filmů (Christmas Carol, Avatar), které technologii MOCAP maximálně využijí.

06.final.fantasy

Final Fantasy: The Spirits Within (2001)

Progresivní odvětví zábavního průmyslu, aplikující MOCAP velmi hojně, je oblast počítačových her. U některých typů her nacházíme 100% využití (sportovní, vojenské, bojové), u jiných jen okrajové k simulaci chůze, běhu apod. Jednou z prvních her, která využívala potenciálu snímaného pohybu, byla v roce 1994 Riste of the Robots, popř. v roce 1995 FX Fighter. Jednalo se o propracovanější typ klasické „automatové mlátičky”, ovšem s nezvykle plynulými pohyby. Dnes je spíše výjimkou, pokud studio pro své pokročilejší animace MOCAP nevyužívá. Oba největší české tituly Arma 2 (Bohemia Interactive) a Mafia 2 (2K Czech) vlastní pro své projekty studio Motion Capture.

III. Animace a Motion Capture

I přes obrovský potenciál Motion Capture je téměř jisté, že nevytlačí ruční 3D animaci (key-frame). Tvůrci používající tuto technologii se budou muset rozhodnout, pro jaké projekty se hodí a pro jaké nikoliv. Existují studia, která s novou technologií zavrhla svá tradiční zpracování a přešla na rychlejší způsob. V praxi ovšem můžeme narazit na spoustu animátorů, kteří tomuto zpracování pohybu nejsou nakloněni. MOCAP je totiž pouze technologie, jež zaznamenává herecký projev a na samotného animátora pak nezbude příliš tvůrčí práce. Často se omezuje jen na základní úpravu – konkrétní zasazení do prostředí, nutné doladění veškerých kontaktů (ruce, prsty) atd. Vzhledem k tomu, že se tato technologie omezuje na herecké schopnosti, nabízí se tu otázka, nakolik lze ještě hovořit o animaci…

07.monster.house

Gil Kenan, Monster House (2006)

Jak již bylo naznačeno výše, má tato technologie své klady i zápory. MOCAP vyžaduje drahé hardwarové vybavení a speciální programy na zpracování dat. Některé druhy Motion Capture mohou být náročné na požadavky prostoru, ve kterém se manipuluje. Chyby vzniklé hereckým výkonem lze většinou odhalit až při digitálním zpracování, což bohužel často znamená znovu celý záběr s hercem opakovat. Není také vždy úplně snadné přenést disproporce mezi hercem a výstupným modelem. S ohledem na všechny zmíněné nevýhody můžeme však říci, že při správné koncepci projektu výhody převažují. MOCAP je ve výsledku mnohem rychlejší než ruční animace. Především má režisér možnost ovlivňovat herecké výkony, které vidí přímo před sebou. Množství a délka záznamu s nespočtem variant není překážkou, naopak, díky tomu se dostává různých hereckých postupů a obměn, pomáhajících dosáhnout vhodného výsledku. Jednoduchost, s jakou můžete stejnou scénou zahrát s reakcemi dalších herců, otevírá obrovské možnosti, které se mohou přirovnat k divadelnímu tvůrčímu procesu. Hlavní klad však tkví v množství dat, které MOCAP dovolí při krátkých termínech zpracovat.

08.christmas.carol

Robert Zemeckis, Christmas Carol (2009)