SG.hu
Valós idejű 3D technológia a SZTAKI-ban
Európa-szerte egyedülálló 3D stúdiót hozott létre az MTA SZTAKI, mely szerintük akár a telekommunikációt is megreformálhatja.
Ki ne emlékezne az ominózus tudományos-fantasztikus filmeposz első, 1977-ben bemutatott részére, melyben az emberi megnyilvánulásokra is képes robot 3D-s kivetítővel kommunikál a Csillagok háborúja-univerzum többi szereplőjével. Az R2-D2 által használt, akkor még kitalált technológia ma már a filmgyártás és játékipar egyik legdinamikusabban fejlődő, perspektivikus kutatási területe. Mindössze két év alatt megszűnt luxuscikknek számítani a 3D-s megjelenítés a műszaki áruk piacán: míg az alsó kategóriás készülékek is megtanultak térbeli képet megjeleníteni, addig az olcsóbb digitális kamerák is rögzítenek már ún. 3D-s fotót. E technológiák mögött azonban nincs valódi 3D-s tartalom, de az emberi szem és agy számára mégis olyan érzetet kelt, mintha a tárgyaknak lenne mélységük.
Az MTA SZTAKI fejlesztői azonban még messzebbre mentek, s infrastruktúrájukkal képesek egy mozgó alakzatról felépíteni egy időben folytonosan változó, dinamikus 3D-modellt. A technológia érdekessége, hogy a digitális mozgásrögzítés (motion capture) rendszerekkel szemben nem igényel testre csatlakoztatott markereket, hanem több nézőpontból készített videofelvételek alapján készíti el a test teljes 3D-s modelljét. Ez azt jelenti, hogy míg a motion capture-rendszerek csak egy ritka, 10-20 pontból álló csontvázmodellt adnak, addig a Kende utcai stúdióban sűrű, részletes modell készül.
Ez az ún. rekonstrukciós folyamat a háromdimenziós számítógépes látás, grafika és geometria eszközeit felhasználva modellez tetszőleges háromdimenziós objektumot, melynek módszertana erősen hasonlít térbeli plasztikák, szobrok készítéséhez. A kapott modelleket tetszőleges nézőpontból megjeleníthetjük kétdimenziós képként a renderelésnek nevezett eljárás segítségével, vagy lehet vele szimulálni fizikai jelenségeket is.
Csetverikov Dmitrij, a Geometriai Modellezés és Számítógépes Látás Kutatólaboratóriumának vezetője szerint a feladat összetettsége miatt speciális stúdiót igényel. "Jelenleg még Európában is kevés, szabad kapacitással rendelkező, kutatási célokra és ilyen jellegű szolgáltatásokra egyaránt alkalmas stúdió van, térségünkben pedig egy sincs. A SZTAKI rendszere azonban szabad, s a valódi emberekről készült dinamikus 3D modelljei nemcsak tetszőlegesen elhelyezhetők bármely rendelkezésre álló virtuális térben, de akár megsokszorozhatók is. Így mindössze néhány ember felvételével akár komoly tömegjeleneteket lehet felvenni."
A felhasználási területek sokszínűségét jól mutatja, hogy a filmgyártás mellett akár az orvostudományt és a számítógépes játék-fejlesztést is megújíthatja a komoly nemzetközi együttműködéssel, a HUNOROB konzorcium részeként létrejött projekt. Az emberi mozgások kiértékelése mellett a rendszert ugyanis tudományos kísérletekre és különböző alkalmazások előkészítésére is lehet használni. Jankó Zsolt, a SZTAKI tudományos főmunkatársa kihangsúlyozta, hogy az emberi mozgások - táncok, tornagyakorlatok - kiértékelésekor a mozgó részeket külön lehet választani, a mozgást ki lehet elemezni, s akár mozgásparamétereket is lehet számítani. A gyógypedagógiában például a rehabilitáción résztvevő betegek mozgásából a gyógyulás folyamatát automatikusan ki lehet értékelni, új gyógymódokat megtervezni.
További cél, hogy a rekonstruáló szoftver segítségével a felvett mozgás akár másik modellre is átvihető legyen, ami pedig a játékipar szempontjából is szerencsés lehet. "Valódi szereplőket, mozgásokat, gesztusokat nagyon nehéz megrajzolni, a mesterségesen létrehozott modellek sokszor pontatlanok és az ember számára természetellenes érzetet keltenek. Egyre nagyobb igény mutatkozik olyan rendszerekre, amelyek valódi szereplőkről készítenek valós idejű, mozgó, s továbbítható 3D modelleket. Az azonnali 3D-s megjelenítés pedig a telekommunikáció alapjait rengetheti meg, hiszen ha rendelkezünk megfelelő megjelenítő készülékkel, akkor akár a világ másik felén tartózkodó beszélgetőtársunkat is 3D-ben láthatjuk."
Pintér Dániel Gergő, a Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet sajtóreferense szerint a legtöbb 3D modeller-alkalmazás rendkívül időigényes és bonyolult textúrázási folyamat során, úgynevezett keyframe-ek segítségével valósítja meg a komplex mozgások megjelenítését. A SZTAKI technológiája ezzel szemben jóval realisztikusabb, s könnyebben veszi igénybe a számítógép képességeit a megjelenítéshez. "A 4D Stúdió nemcsak jobban kiszűri a személyes tévedések lehetőségét, de az objektum elkészítésekor nem kell figyelembe venni sem a perspektíva, sem a fényviszonyok torzítását. A mozgó háromdimenziós modellt így könnyebb módosítani, átrendezni, egyes elemeit felhasználni, de akár a másodperc tört része alatt továbbítható is a világ másik felére."
Ki ne emlékezne az ominózus tudományos-fantasztikus filmeposz első, 1977-ben bemutatott részére, melyben az emberi megnyilvánulásokra is képes robot 3D-s kivetítővel kommunikál a Csillagok háborúja-univerzum többi szereplőjével. Az R2-D2 által használt, akkor még kitalált technológia ma már a filmgyártás és játékipar egyik legdinamikusabban fejlődő, perspektivikus kutatási területe. Mindössze két év alatt megszűnt luxuscikknek számítani a 3D-s megjelenítés a műszaki áruk piacán: míg az alsó kategóriás készülékek is megtanultak térbeli képet megjeleníteni, addig az olcsóbb digitális kamerák is rögzítenek már ún. 3D-s fotót. E technológiák mögött azonban nincs valódi 3D-s tartalom, de az emberi szem és agy számára mégis olyan érzetet kelt, mintha a tárgyaknak lenne mélységük.
Az MTA SZTAKI fejlesztői azonban még messzebbre mentek, s infrastruktúrájukkal képesek egy mozgó alakzatról felépíteni egy időben folytonosan változó, dinamikus 3D-modellt. A technológia érdekessége, hogy a digitális mozgásrögzítés (motion capture) rendszerekkel szemben nem igényel testre csatlakoztatott markereket, hanem több nézőpontból készített videofelvételek alapján készíti el a test teljes 3D-s modelljét. Ez azt jelenti, hogy míg a motion capture-rendszerek csak egy ritka, 10-20 pontból álló csontvázmodellt adnak, addig a Kende utcai stúdióban sűrű, részletes modell készül.
Ez az ún. rekonstrukciós folyamat a háromdimenziós számítógépes látás, grafika és geometria eszközeit felhasználva modellez tetszőleges háromdimenziós objektumot, melynek módszertana erősen hasonlít térbeli plasztikák, szobrok készítéséhez. A kapott modelleket tetszőleges nézőpontból megjeleníthetjük kétdimenziós képként a renderelésnek nevezett eljárás segítségével, vagy lehet vele szimulálni fizikai jelenségeket is.
Csetverikov Dmitrij, a Geometriai Modellezés és Számítógépes Látás Kutatólaboratóriumának vezetője szerint a feladat összetettsége miatt speciális stúdiót igényel. "Jelenleg még Európában is kevés, szabad kapacitással rendelkező, kutatási célokra és ilyen jellegű szolgáltatásokra egyaránt alkalmas stúdió van, térségünkben pedig egy sincs. A SZTAKI rendszere azonban szabad, s a valódi emberekről készült dinamikus 3D modelljei nemcsak tetszőlegesen elhelyezhetők bármely rendelkezésre álló virtuális térben, de akár megsokszorozhatók is. Így mindössze néhány ember felvételével akár komoly tömegjeleneteket lehet felvenni."
A felhasználási területek sokszínűségét jól mutatja, hogy a filmgyártás mellett akár az orvostudományt és a számítógépes játék-fejlesztést is megújíthatja a komoly nemzetközi együttműködéssel, a HUNOROB konzorcium részeként létrejött projekt. Az emberi mozgások kiértékelése mellett a rendszert ugyanis tudományos kísérletekre és különböző alkalmazások előkészítésére is lehet használni. Jankó Zsolt, a SZTAKI tudományos főmunkatársa kihangsúlyozta, hogy az emberi mozgások - táncok, tornagyakorlatok - kiértékelésekor a mozgó részeket külön lehet választani, a mozgást ki lehet elemezni, s akár mozgásparamétereket is lehet számítani. A gyógypedagógiában például a rehabilitáción résztvevő betegek mozgásából a gyógyulás folyamatát automatikusan ki lehet értékelni, új gyógymódokat megtervezni.
További cél, hogy a rekonstruáló szoftver segítségével a felvett mozgás akár másik modellre is átvihető legyen, ami pedig a játékipar szempontjából is szerencsés lehet. "Valódi szereplőket, mozgásokat, gesztusokat nagyon nehéz megrajzolni, a mesterségesen létrehozott modellek sokszor pontatlanok és az ember számára természetellenes érzetet keltenek. Egyre nagyobb igény mutatkozik olyan rendszerekre, amelyek valódi szereplőkről készítenek valós idejű, mozgó, s továbbítható 3D modelleket. Az azonnali 3D-s megjelenítés pedig a telekommunikáció alapjait rengetheti meg, hiszen ha rendelkezünk megfelelő megjelenítő készülékkel, akkor akár a világ másik felén tartózkodó beszélgetőtársunkat is 3D-ben láthatjuk."
Pintér Dániel Gergő, a Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet sajtóreferense szerint a legtöbb 3D modeller-alkalmazás rendkívül időigényes és bonyolult textúrázási folyamat során, úgynevezett keyframe-ek segítségével valósítja meg a komplex mozgások megjelenítését. A SZTAKI technológiája ezzel szemben jóval realisztikusabb, s könnyebben veszi igénybe a számítógép képességeit a megjelenítéshez. "A 4D Stúdió nemcsak jobban kiszűri a személyes tévedések lehetőségét, de az objektum elkészítésekor nem kell figyelembe venni sem a perspektíva, sem a fényviszonyok torzítását. A mozgó háromdimenziós modellt így könnyebb módosítani, átrendezni, egyes elemeit felhasználni, de akár a másodperc tört része alatt továbbítható is a világ másik felére."
