Způsob, jakým se digitální postavy pohybují
Kdo by mohl zapomenout na legendární výkony v technice motion capture, jako byl Glum a Caesar v podání Andyho Serkise, nebo draka Šmaka, kterého oživil Benedict Cumberbatch?
Technologie motion capture, často označovaná zkratkou mocap, slouží k zaznamenávání skutečných pohybů lidí či objektů. K tomuto účelu se používají speciální obleky, kamery a senzory.
Zaznamenaná data se následně importují do softwaru pro snímání pohybu. Zde začíná fascinující proces, kdy se rodí digitální postavy jako Šmak nebo Glum.
Co je software pro snímání pohybu?
Software pro snímání pohybu je nástroj, který umožňuje zaznamenávat animace, následně je aplikovat na digitální model postavy a nakonec hladce vykreslit celou scénu. Tyto nástroje mohou být dostupné jako open source, aplikace třetích stran (jak placené, tak zdarma) nebo mohou být proprietární, tedy vyvinuté konkrétní společností pro vlastní potřebu.
V tomto článku si představíme seznam softwarových řešení pro snímání pohybu, které zjednodušují proces animace postav v animovaných filmech nebo videohrách.
Význam softwaru Motion Capture v zábavním průmyslu
Software pro snímání pohybu nachází uplatnění v mnoha oborech, od lékařství přes sport až po zábavní průmysl a armádu. Využívá se také při ověřování počítačového a robotického vidění.
Nicméně největší dopad má technologie mocap v zábavním průmyslu, zejména ve filmové produkci a při tvorbě videoher.
Mezi nejnovější úspěšné projekty, které využívají technologii motion capture, patří velkolepý fantasy film Jamese Camerona Avatar: The Way of Water a AAA hra Red Dead Redemption 2 od společnosti Rockstar.
Pro filmaře
Mocap umožňuje filmařům vytvářet animované filmy s realistickými pohyby postav ve vysoké kvalitě. Technologie motion capture se často používá během předprodukční fáze k oživení scénářů (storyboardů) a při vizualizaci.
Obleky Mocap, obličejové senzory a kamery umístěné na hlavě herce umožňují zachytit veškeré nuance jeho hereckého výkonu, včetně drobných pohybů obličeje a těla.
Pro herní vývojáře
Animace pomocí technologie motion capture je pro herní vývojáře rychlým a efektivním způsobem, jak vytvořit rozsáhlou knihovnu pohybů pro herní postavy.
Některé nástroje pro snímání pohybu, jako je například Unreal Engine, umožňují vývojářům vytvářet realisticky působící hry s otevřeným světem, které hráči mohou volně prozkoumávat.
Pro animátory
Software pro snímání pohybu šetří animátorům čas strávený opakovanými animacemi. Díky zachyceným datům o pohybu je modelování a animace postav mnohem efektivnější.
Některá animační studia, například Pixar, používají svůj vlastní, proprietární software pro snímání pohybu s názvem RenderMan. Tento software byl využit v mnoha populárních hollywoodských trhácích, jako jsou Jurský park, Toy Story, Avatar, Titanic a dokonce i Pán prstenů.
Jak software Motion Capture pomáhá při vytváření pohybů?
Existují čtyři hlavní způsoby využití technologie motion capture:
- Optická pasivní: Používají se infračervené kamery ke sledování retroreflexních pasivních značek. Tato metoda je nejrozšířenější a nejflexibilnější.
- Optická aktivní: Speciální kamery sledují světlo z LED značek.
- Video/bez značek: Tato technika využívá výhradně software pro snímání pohybu, bez použití jakýchkoli značek.
- Inerciální: Subjekt má na sobě inerciální senzory (IMU), které bezdrátově přenášejí data do počítače nebo chytrého zařízení. Kamery v tomto případě slouží pouze pro lokalizaci.
Nyní se podíváme na některé z nejlepších softwarů pro snímání pohybu.
Rokoko Studio
Rokoko Studio je oblíbený software pro snímání pohybu, který urychluje animaci tím, že redukuje proces na tři jednoduché kroky: zachycení, export nebo streamování.
Tento software umožňuje nahrávat, upravovat a streamovat animace postav zachycené pomocí zařízení Rokoko mocap. Až pro 3 tvůrce je Rokoko zcela zdarma a nabízí neomezené cloudové úložiště a náhled zachycených dat v reálném čase.
Nicméně, nástroje mocap od Rokoko nelze používat nezávisle na Rokoko Studiu. Nástroj zaznamenává nezpracovaná data z Rokoko Face Capture, Smartgloves a Smartsuit Pro. Tyto data jsou následně zpracovávány pomocí pokročilých inverzních kinetických modelů a filtrů, aby vznikla vysoce kvalitní animace.
Nejlepší funkce:
⭐ Stahování předpřipravených animačních zdrojů v knihovně Rokoko Motion Library
⭐ Možnost propojení s nástroji pro 3D modelování, jako jsou Blender, Unreal, Maya atd., a streamování v reálném čase.
⭐ Podpora všech formátů, koster a sítí.
Studio nabízí streamování v reálném čase do oblíbených 3D softwarů, jako jsou Maya, Unreal, Unity a Blender, bez zpoždění nebo latence.
OptiTrack Motive
OptiTrack Motive vylepšuje sledování kostry v situacích, kde je to obtížné. Motive dokáže sledovat více než 10 koster nebo více než 300 pevných objektů v reálném čase.
Software pro snímání pohybu má přesnost polohy +/- 0,2 mm, latenci < 9 ms a přesnost otáčení +/- 0,1 stupně. Motive zpracovává data z kamer OptiTrack a poskytuje globální 3D pozice, ID značek, rotační data a vysoce přesné sledování kostry.
Nejlepší funkce:
⭐ Aktivní a pasivní sledování.
⭐ Nativní podpora plug-and-play pro všechny hlavní digitální silové desky – AMTI, Bertec a Kistler.
⭐ Přesné značení značek a sledování skeletu i v případě překážek.
Bohužel není k dispozici bezplatná zkušební verze. Pro používání je nutné zakoupit trvalou licenci, která zahrnuje aktualizace na jeden rok. Za každý další rok aktualizací je nutné zaplatit.
Wonder Studio
Wonder Studio od společnosti Wonder Dynamics je AI software pro snímání pohybu, který s využitím umělé inteligence animuje, nasvětluje a komponuje CG postavy do reálných scén.
CG model lze vložit do jednoho záběru nebo do celé scény a systém automaticky rozpozná střihy a sleduje herce během průběhu scény.
Technologii AI od Wonder Dynamics již využívají populární jména v Hollywoodu. Říká se, že bratři Russovi tento nástroj používají v chystaném filmu Electric State, kde hrají Chris Pratt a Millie Bobby Brown.
Nejlepší funkce:
⭐ Pokročilé přesměrování pro snadné škálování CG postav.
⭐ Wonder Studio AI automatizuje 80 % až 90 % objektivní VFX práce.
⭐ Zdarma 3D postavy od komunity umělců.
Wonder Studio usnadňuje přidávání CG postav do reálných scén, ovšem tento nástroj vyžaduje specifické umělecké a technické dovednosti. Pro jednotlivce nebo menší tvůrce může být tento software poměrně nákladný.
Autodesk MotionBuilder
Autodesk MotionBuilder je software pro 3D animaci postav, který umožňuje upravovat pohyby modelů s maximální rychlostí, přesností a konzistencí. K dispozici je široká škála nástrojů.
Tento software pro živé snímání pohybu nabízí interaktivní a přizpůsobitelné rozhraní, které pomáhá zachytit pohyb v reálném čase, editovat a přehrávat komplexní animace postav. Tento software je široce využíván profesionály, kteří pracují s tradiční animací klíčových snímků i se snímáním pohybu.
K dispozici jsou také interaktivní pracovní postupy s předem připravenými pohyby pro 3D animaci postav.
Nejlepší funkce:
⭐ 3D motor v reálném čase pro vytváření realistických pohybů.
⭐ Bezproblémová integrace s nástroji pro 3D modelování, jako jsou Maya a 3D Max.
⭐ Vestavěné editační nástroje pro rychlé doladění animací.
Je třeba vzít v úvahu, že MotionBuilder je oblíbený software pro animaci pohybu, ovšem pro menší tvůrce nebo jednotlivé animátory může být poměrně drahý.
FreeMoCap
Pokud hledáte bezplatný software pro snímání pohybu, FreeMoCap je vhodnou volbou. Původně byl vyvinut jako jednoduchý výzkumný nástroj v laboratoři Jonem Matthisem, než se proměnil v rozsáhlý veřejný projekt.
Free Motion Capture Project (FreeMoCap) nabízí bezplatný software pro snímání pohybu na výzkumné úrovni. Nástroj pracuje bez použití značek.
Tento nástroj je možné propojit s bezplatnými nástroji s otevřeným zdrojovým kódem, například s Blenderem, a přesně zaznamenávat 3D pohyb celého těla lidí, zvířat, robotů a dalších objektů.
Nejlepší funkce:
⭐ Software pro zachycení pohybu pro webovou kameru – lze využít záznam pořízený webovou kamerou.
⭐ Bezproblémová integrace s nástroji pro 3D modelování, jako je Blender.
⭐ Uživatelsky přívětivé rozhraní, které nevyžaduje žádnou technickou pomoc.
FreeMoCap je robustní systém pro snímání pohybu, který mohou využít různé skupiny uživatelů, od 3D animátorů přes herní vývojáře a tvůrce krátkých filmů až po sportovce, vědce, inženýry a lékaře.
iPi Soft
iPi Motion Capture od iPi Soft je freemium software pro snímání pohybu, který sleduje 3D pohyby lidského těla a vytváří 3D animace. Podporuje standardní mocap kamery, hloubkové senzory, obličejové senzory a ovladače pohybu.
Realistické animace lze vytvořit během několika minut a exportovat v mnoha populárních formátech. Software se integruje s různými oblíbenými nástroji pro 3D modelování, jako jsou Blender, Second Life, Autodesk Maya, Collada, iClone a další.
Nejlepší funkce:
⭐ Live link plugin pro Unreal Engine 5.0.
⭐ Podpora více formátů exportu.
⭐ Uživatelsky přívětivé rozhraní, které nevyžaduje žádnou technickou pomoc.
iPi Motion Capture nevyžaduje žádný špičkový software ani hardware a funguje dobře i se záznamy pořízenými bez použití mocap obleku.
iClone Motion Live
iClone Motion Live je komplexní platforma pro mocap. Umožňuje propojit pohybová data z oblíbených mocap zařízení a současně animovat 3D postavy.
Jedná se o 3D software pro snímání pohybu, který zjednodušuje animaci v reálném čase. Má zabudované funkce pro animaci plně upravených 3D postav z Character Creator, Daz Studio nebo jiných standardních zdrojů.
Motion Live funguje jako most, který propojuje hardware pro snímání pohybu (zařízení) s iClone tím, že vytváří „profil“ pro vybraný hardware. Navíc si uživatelé mohou zvolit export animací ve formátu BVH nebo FBX.
Nejlepší funkce:
⭐ Synchronní snímání pohybu celého těla.
⭐ Ukládá data do samostatných pohybových stop pro snadné úpravy.
⭐ Integruje se s Cartoon Animator 4.
Tento nástroj pro snímání pohybu se nejčastěji používá u projektů s nižším rozpočtem, protože je cenově dostupný a podporuje různé mocap zařízení pro ruce, obličej a tělo.
Adobe Character Animator
Adobe Character Animator sleduje pohyby a výrazy herce a animuje postavy v reálném čase. Tento software pro snímání pohybu umožňuje živé vysílání s využitím mikrofonu a webové kamery.
Character Animator využívá umělou inteligenci Adobe Sensei, která pomáhá proměnit jakékoli umělecké dílo v animovanou postavu. Je možné importovat umělecká díla z nástrojů Adobe Creative Cloud, jako je Adobe Photoshop nebo Adobe Illustrator, nebo začít s vestavěnými šablonami postav.
Pohyby lze uložit jako spouštěče pro zjednodušení animačního procesu. Gesta lze ovládat pomocí klávesnice nebo MIDI zařízení. Tato funkce však není k dispozici v bezplatné verzi.
Nejlepší funkce:
⭐ Možnost vytvořit si vlastní postavu pomocí Puppet Maker.
⭐ Export animací během několika sekund pomocí rychlého exportu.
⭐ Přiřazení klávesových zkratek gestům pro snadné úpravy.
Character Animator využívají velká hollywoodská studia i tvůrci online obsahu pro oživení svých animovaných postav.
Xsens Motion Capture
Xsens Motion Capture je software, který usnadňuje modelování a animaci postav zachycením jejich pohybů a výrazů v jakémkoli prostředí.
Software je dostupný ve dvou variantách: MVN Animate pro filmovou tvorbu a vývoj her a MVN Analyze pro výzkumné, zdravotnické a sportovní aplikace. K dispozici jsou také cloudová řešení pro ukládání a zpracování dat a vytváření reportů.
Nejlepší funkce:
⭐ 3 možnosti hardwaru mocap: MVN Link, MVN Awinda a MVN Awinda Starter.
⭐ Cloudová řešení pro ukládání a zpracování dat.
⭐ Živá integrace s MotionBuilder, Unreal Engine, Unity, Autodesk Maya, Houdini a dalšími.
Filmaři a herní vývojáři používají tento software pro snímání pohybu k digitalizaci pohybů a vytváření plynulých animací. Fyzioterapeuti tento nástroj využívají pro zlepšení pohody a výkonnosti sportovců a pacientů.
Závěrečná slova
Díky rozvoji technologií se využití motion capture již neomezuje jen na filmy a hry. V současné době se snímání pohybu široce používá v oblastech vědy, lékařství a sportu.
S rostoucím povědomím o výhodách snímání pohybu se zvyšuje i poptávka po softwaru pro snímání pohybu.
Animace zachycením pohybu plně nenahrazuje tradiční animaci, ale zjednodušuje proces animace postav. Díky ní lze zaznamenat animaci, aplikovat ji na postavu a vykreslit celou scénu během hodin, místo dnů.
Výběr vhodného mocap softwaru závisí na rozpočtu a požadavcích na animaci. Pro základní výzkumný projekt se hodí FreeMoCap, který je zdarma a uživatelsky přívětivý.
Pokud ovšem plánujete špičkový projekt, jako je film s kombinací živého pohybu a počítačové grafiky, bude lepší zvolit Rokoko Studio nebo Wonder Studio.
Dále se můžete podívat na další software pro pohybovou grafiku.