Computergrafik: Nu bliver grafikken virkelighedstro

Home / Artikler / Computergrafik: Nu bliver grafikken virkelighedstro

Nye teknikker sprænger rammerne for, hvad computergrafik kan gengive. Hvor de seneste års spil og film har givet den ene storslåede oplevelse efter den anden, træder teknologien nu ind i en ny fase. Her er det faktisk ikke er muligt, at se forskel på virkeligheden og det digitale sidestykke. Særligt det menneskelige ansigt har været et stort problem at få til at se livagtigt ud, men det er ved at være løst.

Nye teknologier giver liv til meget virkelighedstro figurer i film og spil. –Figurer der ikke er til at skelne fra virkelige levende billeder. Det giver muligheder for hele underholdningsbranchen, men først og fremmest er spilproducenterne interesserede. På årets Siggraph-messe i august, der er en messe for den computergrafiske industri, præsenterede selskabet Image Metrics en video af pigen Emily, der tog alle med storm. Det var nemlig ikke til at se, at Emily var en computeranimation. Dette var et gennembrud, som gør op med mange års frustrationer omkring animation af ansigter.
Den animerede figur Emily præsenterede sig selv på en storskærm, og det hele var sat op som om, det var et interview med et rigtigt menneske. Her fortale hun om, hvordan hun var skabt, og om hvad hun synes om den nye teknologi.

Mest realistiske ansigt til dato
”Vores mål har været at skabe et helt realistisk animeret ansigt for første gang. Det har kunnet lade sig gøre ved at kombinere to teknikker: digitale High Definition videooptagelser optaget af virkelige skuespillere fra mange vinkler samtidigt og traditionelle animationsteknikker. Projektet har gjort det muligt for første gang at se realistiske digitale ansigter komme til live på skærmen – og oven i købet på en enkel måde, der nemt kan bruges i alle mulige fremtidige projekter, siger David Barton, der er producer hos Image Metrics.
Ingen har indtil nu for alvor gjort alvor af at præsentere en digital person som fotorealistisk. Det har simpelthen været for nemt for det menneskelige øje at opfange de mange små ting i et ansigt, der gør det troværdigt.

Menneskets ansigt er det sværeste at animere
Der er over hundrede muskler i ansigtet, og hvis et animeret ansigt kun benytter 20 forskellige muskler, så vil det se underligt kunstigt ud – uden at man lige kan sætte fingeren på, hvad der er galt. Det gælder specielt munden og øjnene. Virkelige mennesker kigger under en samtale skiftevis fra mund til øjne og skifter mellem at fokusere fra venstre til højre øje. Samtidig hænger øjenbevægelserne meget sammen med hvad der bliver sagt og resten af ansigtsmuskulaturen. Hvis der ikke er sammenhæng mellem disse elementer, så vil den animerede person – uanset grafikkens dybde og kvalitet – se fjern og tom ud.
Dertil kommer, at alle mennesker ansigter er lidt asymmetriske og det kommer til udtryk på forskellige måder alt efter hvilken grimasse, der skæres. Det er alt sammen småting, men de små detaljer gør hele forskellen.

Ni ud af ti tror, at Emily er levende
Dette at vi så nemt kan spotte en animeret menneskelig figur er helt særligt og skyldes vores hjernes enorme kapacitet, når det gælder at aflæse andre mennesker ud fra deres ansigtstræk. Det er nemlig ingen sag at kreere overbevisende animerede dyr og landskaber i film og spil. – Og sådan har det været længe. Det er eksempelvis nu femten år siden, at filmen Jurassic Park slog benene væk under biografgængere verden over med omfattende scener af animerede dinosaurusser. For syv år siden kunne filmatiseringen af Ringenes Herre overbevise os med en fabelagtig god animation af Gollum – og det kunne lade sig gøre, – netop fordi han var et monster.
Skridtet mod virkelighedstro animationer af mennesker har således været en hurdle, der har givet underholdningsindustrien grå hår i hovedet, men løsningen er på vej med den teknik, der har givet Emily liv. En test som virksomheden bag foretog viste, at Emily er så virkelighedstro at 90 procent mener, at hendes øjne er virkelige menneskeøjne.

Rå regnekraft bringer Emily til live
Tricket er at bruge rå computerkraft til at analysere videooptagelser af virkelige menneskers ansigtsmimik og overføre disse data til en computeranimation. Tidligere har man benyttet en række punkter i et net, når et ansigt skulle animeres. Dette net har man kunne kontrollere og gøre mere eller mindre detaljeret. Forskellen til den nye teknik er, at man ikke benytter et net af punkter, men tager udgangspunkt i hvert enkelt lille pixel (hver eneste information) i videooptagelsen af det virkelige menneske, og overfører det til animationen. Der er således ikke en eneste mikroskopisk bevægelse i et ansigt, der går til spilde, man har faktisk information om hver enkelt porre i huden, den placering i forhold til helheden samt dens lysmæssige egenskaber.

Data om lys giver realistisk hud
Under optagelserne af den virkelige skuespiller bliver ansigtet belyst af en hel stribe dioder fra mange vinkler. Dette giver meget detaljerede informationer om huden, og hvordan den kaster lys tilbage. Dette kan animationsfolkene bruge, når der skal lægges forskelligt lys på det computeranimerede ansigt. Et af problemerne med tidligere animationsteknikker har været at få hud til at se ægte ud, men det problem er nu også løst, fordi animitationsfolkene har læssevis af data om, hvordan hud tilbagekaster lys.
Det eneste der mangler for at gøre ansigtet livagtigt herefter er at overføre bevægelserne og naturligvis sørge for at grafikken er i top.

Realisme stiller store krav til grafikkort
Emilys bevægelser var taget fra den virkelige skuespiller Emily O’Brien, der havde indspillet nogle sekvenser til lejligheden. Skuespiller og animation ligner hinanden meget i dette tilfælde, men sådan behøver det ikke at være. Der vil ikke være nogen problemer i at overføre ansigtstræk fra en video af et barn til en voksen eller fra mand til en kvinde.
Der går dog stadig noget tid inden vi ser fuldstændigt livagtige ansigter i computerspil. Når et naturtro ansigt skal animeres i real-time i et computerspil, så er det nemlig din computers grafikkort, der skal gøre arbejdet, og det stiller enorme krav. Faktisk så store, at det kun er en lille håndfuld af de allernyeste kort, der kan håndtere opgaven. På den anden side skal teknologien nok komme frem. Den nemlig både billig og relativt simpel at udføre.

Billedtekster:
EmilyStill:
Den computeranimerede pige Emily, tog alle med storm på årets Siggraph-messe i begyndelsen af august. Så virkelighedstro grafik af et menneskeansigt var aldrig set før.

Live action shoot:
Præsentationen af Emily foregik på en storskærm og var arrangeret, så det var Emily, der præsenterede sig selv og den teknologi, der har skabt hende. Dette setup gjorde Emily endnu mere realistisk, og fik de fleste til at tro, at hun var en virkelig skuespiller. Billedet er et screenshot fra begyndelsen af interviewet med Emily, hvor hun og ”filmfolkene” gør sig parate til optagelser.

Emily Rig Maya:
Her ses Emily på arbejdsbordet. Det ene ansigt til venstre viser den computerskabte skal og masken til højre illustrerer det lag af bevægelser, som en rigtig skuespiller har indspillet. Kombinationen giver en slående realisme.