Virtuální doplňky

Chování počítačově generovaných davů ve filmech a videohrách by se brzy mohlo zdát mnohem realističtější, a to díky novému softwaru, který každé postavě propůjčí vlastní komplexní osobnost.

Místa, kam jít, lidé, co vidět: Dát animovaným postavičkám jejich vlastní osobnost by mohlo učinit počítačově generované davové scény ve filmech a videohrách realističtějšími.

Software byl demonstrován v simulaci stanice Pennsylvania Station v New Yorku, zobrazující více než 1 000 dojíždějících, policistů, bavičů a turistů, kteří podnikají. Každý jedinec prokazuje složité, racionální chování, které společně vytváří mnohem realističtější reprezentaci lidské činnosti, říká Demetri Terzopoulos , profesor počítačových věd na Kalifornské univerzitě v Los Angeles.

Tento druh realismu je důležitý ve hrách a filmech, říká Norm Badler , ředitel Centra pro modelování a simulaci člověka na Pensylvánské univerzitě. I když simulované davy mají tendenci tvořit součást pozadí akce v popředí, vyniknou, pokud je jejich chování nerealistické, říká. Celá animace by měla vypadat věrohodně.

Až donedávna byly algoritmy davové animace obvykle založeny na nějaké formě shlukování, ve které se každá postava pohybuje určitým způsobem v závislosti na tom, jak se pohybují její sousedé. To funguje dobře pro zobrazení chování zvířat, jako je známý úprk pakoňů v Disney's Lví král , říká Terzopoulos. Ale u simulovaných lidí, kteří by měli vykazovat určitou kognitivní kapacitu, se tento druh pohybu může zdát bezcílný a náhodný, říká Badler.

Multimédia

• Sledujte jediného autonomního agenta v davové scéně.

• Sledujte virtuální davy proudící přes nádraží Penn Station v New Yorku.

• Podívejte se na simulaci Velkého chrámu v Petře v Jordánsku.

Na druhou stranu autonomní chodci navržení Terzopoulosem a postgraduálním studentem Wei Shao se řídí třemi různými vrstvami chování. Pohybová vrstva zpracovává základní pohyb, jako je chůze, běh, stání a sezení. Nad tím je umístěna reaktivní vrstva, která umožňuje postavám reagovat na překážky nebo jiné postavy, se kterými se setkají; umožňuje jim také provádět jednoduché chování, které lidé běžně považují za samozřejmé, jako je chůze po lavičce, aby si na ni mohli sednout.

Ale odkud pochází skutečná složitost, je horní, kognitivní vrstva. To je místo, kde je agent schopen dopředu přemýšlet o tom, co bude dělat v budoucnu, říká Terzopoulos. Je to komplexní kognitivní model lidí od základů.

Postava může být například pověřena jednoduchým úkolem chytit vlak. Ví však, že k provedení tohoto úkolu musí splnit řadu dílčích cílů, jako je nákup jízdenky a nalezení nástupiště. Ve skutečnosti mohou mít i tyto dílčí cíle další dílčí cíle, jako je nalezení pokladny a výběr nejkratší řady na stání.

Jde o složitý problém plánování, který může být zhoršen neúspěchem nebo úspěchem postavy při plnění každého z jejích dílčích cílů, říká Terzopoulos. Pokud chcete stihnout vlak, ale nezbyly žádné jízdenky, musíte přeplánovat a možná si koupit jízdenku na pozdější vlak.

Aby bylo chování postav ještě bohatší, mohou jim animátoři dávat touhy, což je může přimět, aby se zastavili, aby si koupili sodovku v automatu, nebo se zastavili a sledovali nějaké pouliční baviče. Terzopoulosův software dokonce dokáže zachytit způsob, jakým dva davy lidí, pohybující se úzkým koridorem, přirozeně tvoří dva protilehlé pruhy.

Software vyvinutý společností Massive Software se sídlem na Novém Zélandu, který byl použit k animaci obrovských bitevních scén v trilogii Pán prstenů, je také schopen poskytnout animovaným agentům kognitivní chování, říká zakladatel společnosti, Stephen Regelous . Pokud mohu říci, na této práci není nic zvlášť nového, říká.

Badler však nesouhlasí: Software Massive nakonec klade značnou zátěž na animátora nebo programátora, aby vytvořili chování. Naproti tomu, říká, Terzopoulosovi autonomní chodci mohou být vytvořeni velmi snadno. Můžete přiřadit jednotlivé cíle, nebo je můžete přiřadit náhodně, říká Terzopoulos.

Také podle Badlera je software Massive praktický pro animaci pouze relativně krátkých scén; poté se množství času, který animátor musí strávit na postavách, stává neúnosným.

Pomocí softwaru pro autonomní chodce, říká Terzopoulos, je možné animovat relativně dlouhé scény, které diktují pohyb a chování 1400 postav v reálném čase. Jakkoli se to může zdát náročné, říká, je to možné, protože pro každou postavu se používá stejná sada mechanismů – liší se pouze parametry. Největším výpočtovým nákladem je simulace jejich vnímání, protože se musí dívat na jiné předměty ze svého zorného pole, říká.

Konečný výsledek je docela realistický, říká Terzopoulos. Jednotlivé postavy v animaci Penn Station můžete sledovat a zkoumat zblízka po dobu až 20 minut. A co najdete, říká Terzopoulos, je chování docela typické pro někoho na vlakovém nádraží.

Kromě filmů a her vzrůstá zájem o použití simulace davu, která pomáhá provádět hodnocení požárů a katastrof na velkých veřejných prostranstvích, říká Jian Zhang , ředitel Výzkumného centra počítačové animace na Bournemouth University v Anglii.

Ve skutečnosti Terzopoulos již použil svůj software, aby pomohl archeologům analyzovat a dozvědět se více o využití starověké budovy, Velkého chrámu Petra v Jordánsku. Přecenili kapacitu divadla, říká.

Terzopoulos nyní pracuje na použití simulací, které pomohou navrhnout chytré sledovací sítě. Logistické problémy s vytvářením obrovských sítí bezpečnostních kamer spolu s obavami o soukromí ztěžují výzkumníkům zraku provádění praktických experimentů v této oblasti, říká Terzopoulos. Současným trendem je tedy začít místo toho využívat simulovaná veřejná prostranství.

skrýt