Матрица

Но какая судьба ожидает голливудских актеров? Неужели знаменитости, обеспечивающие кассовый успех и неизменно привлекающие внимание публики, вдруг окажутся в очереди безработных? Последние успехи компьютерной анимации настолько велики, а качество изображения человеческого тела настолько повысилось, что в это почти можно поверить. Мультяшные герои обретают объем и начинают отбрасывать тень. Так неужели актеры и актрисы скоро станут не нужны?

Вероятно, этого все же не произойдет. В компьютерном моделировании человеческого лица есть фундаментальные проблемы. Человек в процессе эволюции научился различать лица — от этого подчас зависела его жизнь. Нашим предкам приходилось мгновенно решать, друг перед ними или враг. Мы научились за несколько секунд определять возраст, пол, силу и настроение человека. Те, кто не освоил эту науку, просто не выжили и не смогли передать свои гены по наследству. Так что человеческий мозг значительную долю своей мощности тратит на распознавание и оценку лиц.

Более того, большую часть своей эволюционной истории люди, не умея еще говорить, общались между собой жестами и языком тела и очень внимательно ловили малейшие изменения выражения лица. Но компьютеры пока плохо умеют распознавать даже простые объекты; еще хуже им удается изображение и анимация правдоподобного человеческого лица. Дети, к примеру, мгновенно узнают, настоящее перед ними на экране лицо или компьютерная симуляция. (Вспомним Принцип пещерного человека. Из настоящего кино с любимым актером и мультфильма с компьютерной анимацией мы, как правило, выбираем первое.)

Тело моделировать на компьютере гораздо проще, чем лицо. Вообще, при создании реалистичных монстров и фантастических существ в фильмах Голливуд немного хитрит. Какой-нибудь актер надевает на себя обтягивающий комбинезон с датчиками движения на суставах; при каждом движении соответствующий датчик посылает сигнал в компьютер, который заставляет нарисованную фигурку проделывать на экране в точности те же движения, которые совершает актер. Примерно так снимался «Аватар».

Я однажды выступал на конференции, которую спонсировала Ливерморская национальная лаборатория, где разрабатывается ядерное оружие, и за обедом оказался за одним столиком с человеком, принимавшим участие в съемках фильма «Матрица». Он признался, что на создание поразительных спецэффектов у них ушло огромное количество машинного времени.

Одной из самых сложных сцен была сцена полета на вертолете. Вообще, сказал он, если бы понадобилось, они могли нарисовать в подробностях целый фантастический город. Но достоверно смоделировать человеческое лицо им не под силу. Дело в том, что свет, попадая на лицо, рассеивается во всех направлениях в зависимости от текстуры кожи. И для по-настоящему реалистичного изображения компьютеру потребовалось бы отследить движение каждого фотона. Поэтому каждую точку на коже лица пришлось бы описывать сложной математической функцией — настоящая головная боль для любого программиста.

Я заметил, что все это очень напоминает мою специальность, физику высоких энергий. В ускорителях элементарных частиц мы создаем мощные пучки протонов и направляем их на мишень; в результате обломки ядер разлетаются во всех направлениях. Мы вводим специальную математическую функцию (так называемый форм-фактор), описывающую движение каждой частицы.

Я спросил полушутя, нет ли связи между человеческим лицом и физикой частиц высоких энергий? Есть, ответил он. Компьютерные аниматоры используют при создании лиц на экране тот же математический аппарат, который работает и в физике высоких энергий! Мне никогда не приходило в голову, что с помощью заумных формул, которыми пользуемся мы, физики-теоретики, когда-нибудь, возможно, удастся решить проблему моделирования человеческого лица. Получается, что человек распознает лица примерно так же, как мы, физики, анализируем треки элементарных частиц.