Twórcy Chernobylite i 114 aparatów Canon. Jak tworzone są postaci do gier [The Farm 51]

Okiem Eksperta to cykl materiałów w konwencji human-story, w których profesjonalni twórcy dzielą się swoimi doświadczeniami z pracy zawodowej, opowiadają o wyzwaniach, inspiracjach, pasji oraz roli, jaką w ich życiu zawodowym pełnią technologie fotograficzne i filmowe. Autorami historii są fotografowie, dokumentaliści, filmowcy, ale także twórcy gier wideo, wykorzystujący rozwiązania optyczne do mapowania postaci 3D.

Wszystkich bohaterów łączy jedno - nowoczesne technologie foto-wideo. I to niezależnie od tego, czy będzie to Marcin Pietraszko, twórca społeczności Poland In The Lens, Łukasz Skwiot uznany fotograf sportowy, strażak dokumentalista Piotr Zwarycz czy grupa The Farm 51.

The Farm 51, RIG i aż 114 aparatów cyfrowych

Właśnie, grupa The Farm 51. Przypuszczam, że czytelników naszego serwisu nie trzeba pouczać kto to taki, ale dla porządku przypomnijmy sobie. The Farm 51 to gliwicka spółka obecna na polskim rynku nowoczesnych technologii komputerowych i VR w grach. Firma, której celem jest dostarczenie pouczającej rozrywki w jak najlepszym wydaniu dzięki wykorzystaniu aparatów cyfrowych. W jej ślady próbują iść inni polscy twórcy, ale jak na razie autorskie rozwiązania The Farm 51 są na tyle wyjątkowe, że można je określić mianem know-how. Pod jego podszewkę próbuje zajrzeć dokument filmowy z cyklu Okiem Eskperta, spróbowaliśmy też my w rozmowie z Konstantym Kulikiem z The Farm 51.

The Farm 51, żeby nie sięgać pamięcią zbyt daleko, to twórcy gry GetEven z 2017 roku, a także dokumentu pod tytułem Chernobyl VR. Firma obecnie pracująca nad grą Chernobylite, w której dużą wagę przyłożono do realizmu występujących w niej postaci, odpowiednio zbudowanej atmosfery, które możliwe stały się dzięki maksymalnemu wykorzystaniu możliwości sprzętu fotograficznego. W tym przypadku tytułowych 114 aparatów marki Canon.

Po co jednak aż 114 aparatów? Bynajmniej nie dlatego, żeby mieć pod ręką kolejny w przypadku awarii, czy też ze względu na liczącą tyle co kompania grupę pracowników The Farm 51. Taka liczba aparatów jest konieczna by umożliwić funkcjonowanie tzw. RIGa, który stanowi podstawowy element technologii fotogrametrycznej, z której korzysta The Farm 51.

A dlaczego Canon? Tutaj najlepiej zacytować słowa Konstantego Kulika - „Podczas testów uznaliśmy, że to właśnie aparaty canon staną się sercem, a właściwie oczami naszego riga. Ich doskonała jakość i przystępna cena, a także prosty sposób użytkowania sprawiły, że zdecydowaliśmy się właśnie na nie ”

Fotogrametria - technika, która bez aparatu foto się nie obędzie

Fotogrametria, o której słyszeliście być może przy okazji filmów s-f takich jak Mad Max: Na drodze gniewu z 2015 roku, to sposób na tworzenie fotorealistycznych trójwymiarowych modeli na podstawie dwuwymiarowych zdjęć. Mówiąc inaczej fotografujemy człowieka z kilku stron, a potem za pomocą odpowiednich algorytmów matematycznych dane 2D przetwarzamy na dane 3D z uwzględnieniem koloru, kształtu i tekstury. Wydaje się proste, ale w praktyce to ciężki kawał chleba.

Przede wszystkim zdjęcia muszą być wykonane z bardzo wielu perspektyw ukazujących różnie te same elementy modela. Dlatego The Farm w swoim RIGu zamontowało aż 114 aparatów. Aparaty te ”strzelają” jednocześnie, co minimalizuje konieczność powtórek, od razu pokazując całość modela. Wystarczy sobie wyobrazić, jak ciężko zadbać o to samo ustawienie modela, gdyby z tylko jednym aparatem chodzić dookoła niego i wykonywać kolejne zdjęcia.

To byłoby nawet niemożliwe. Pojedyncze ujęcie ze 114 aparatów jest wystarczającym wyzwaniem. Każdy z aparatów należy ustawić tak by celował we właściwy punkt na modelu. Już taka operacja trwa na tyle długo, że przydają się podpory pod dłonie i inne części ciała, które na czas ustawiania ujęcia odciążają i tak już zmęczonego samym pozowaniem w ciepłym pomieszczeniu modela. Którego czeka najtrudniejsze zadanie, czyli utrzymanie pozycji, gdy usunięte zostaną wszystkie elementy suportu i padnie hasło, robimy zdjęcie.

Cyfrowe serce projektu - aparaty Canon EOS 1200D

Aparaty, które wykorzystuje The Farm 51 to popularne Canony EOS 1200D. Tak, proste lustrzanki, którymi wielu fotograficznych dyletantów by pogardziło. Te aparaty jednak w pełni spełniają wymóg kreowania wysokiej jakości realistycznych modeli 3D. Przed wykonaniem zdjęcia regulowane są ręcznie parametry ekspozycji (czas ekspozycji to 1/100 sekundy), ustawienie ostrości pozostawiane jest automatyce. Model doświetlany jest światłem błyskowym z lamp studyjnych.

RIG to bardzo skomplikowane urządzenie optoelektroniczne. Jest tu bardzo wiele elementów, które potrafią może nie zawieść, ale chwilami odmówić współpracy. Nie będę wymieniał tych elementów, które zawiodły, ale mogę powiedzieć, że aparaty Canon akurat nigdy nie sprawiły nam takiej niespodzianki. (Konstanty Kulik)

Każdy Canon EOS 1200D ma matrycę o rozdzielczości 18 Mpix, która generuje pliki RAW (ten format jest wykorzystywany) o rozmiarze około 22 MB. Szybki rachunek i widzimy, że jedno ujęcie wykonane wspomnianym RIGiem to prawie 3 GB danych. Ich przesłanie i wstępne przetworzenie zajmuje chwilę. Potem model trafia na warsztat grafików 3D, którzy go uruchamiają, wkładając kości tworzące szkielet i umożliwiające poruszanie się modela już całkowicie cyfrowo. O rozdzielczość nie trzeba się w tym przypadku martwić, bo jedno zdjęcie to ponad dwa razy więcej informacji niż zawiera pojedynczy obraz wideo 4K.

Fotogrametria - dlaczego tak, a nie inaczej

W tym momencie do głowy przychodzi wam pewnie pytanie, po co tworzyć model, skoro można wszystko wygenerować cyfrowo od podstaw. Tak się da, jednak ta koncepcja słuszna jest przy założeniu, że dysponujemy dowolnym czasem na stworzenie modelu 3D. Gra komputerowa to jednak nie film, który zostaje raz wygenerowany i po sprawie. Owszem dążymy tu do perfekcji, ale zdaniem The Farm 51 obecnie możliwa jest ona przede wszystkim poprzez odwzorowanie kształtów nadanych przez naturę. Fotogrametria pozwala The Farm 51 uzyskać modele odpowiadające niejako klatkom kluczowym w wideo. W chwilach, gdy model 3D jest dynamiczny, zmiany układu tekstur, kształtów nie są tak istotne jak wtedy, gdy zastygnie w bezruchu. I to wtedy oczekujemy realizmu najwyższej klasy.

Takie postacie wzbogacone o animację ruchu, ale też statyczne, pojawią się na przykład w przygotowywanej grze Chernobylite, do której The Farm przygotowuje odpowiednie modele. Fotogrametria za pomocą 114 aparatów pozwala uzyskać doskonały model 3D znacznie szybciej niż generując go od zera w komputerze.

Stosowany przez The Farm 51 RIG przypomina kopułę szkieletową o średnicy około 4 metrów. Wykorzystywany jest przede wszystkim do fotogrametrycznej rejestracji postaci, które potem trafią do gry lub innej animacji. Konstrukcja jest autorska, powstała we współpracy z lokalną firmą przy wykorzystaniu dostępnych powszechnie komponentów i oprogramowania. Być może w przyszłości dałoby się na podstawie RIGa w The Farm 51 stworzyć produkt seryjny.

RIG wykorzystywany jest do modelowania przede wszystkim postaci, ale sama technologia fotogrametrii nie kończy się na tym. Modelować można także statyczne obiekty, na przykład wnętrza, co nie wymaga już tylu aparatów, za to wiąże się z większym wysiłkiem fotografa, który musi udać się do danej lokacji, a potem wykonać prawidłową sekwencję obrazów. W Chernobylite pojawią się także ujęcia realizowane z pomocą drona.

Przyszłość, przeszłość… teraźniejszość

Czy Konstanty Kulik i zespół The Farm 51 mają jakieś marzenia związane z RIGiem? Zmiana aparatów nie jest konieczna, bo nawet tak prosta jak EOS 1200D lustrzanka zapewnia wystarczającą precyzję odwzorowania. Ale jak mówi Konstanty, fajnie byłoby móc zautomatyzować pozycjonowanie każdego z aparatów przed danym ujęciem. Lecz taka modyfikacja w projekcie to kolejne koszty. Sam RIG powstał dzięki dofinansowaniu NCBiR, podobnie jak instalowana obecnie klimatyzacja w pomieszczeniu roboczym.

Pewna zmiana była jednak nieodzowna i należało wprowadzić ją prawie od razu. Zgrywanie zdjęć, czynność, która dla zwykłego posiadacza aparatu cyfrowego nie jest kłopotliwa, początkowo realizowano ręcznie. Wyjmując kartę pamięci i przenosząc ją do czytnika. Żaden problem, ale gdy aparatów i kart jest 114, sprawa szybko staje się nieprzyjemna i czasochłonna. Dziś pamięć aparatów jest opróżniana zdalnie, a zespół The Farm 51 ma więcej czasu na dopracowywanie tworzonych modeli 3D w komputerach i przygotowywanie kolejnej scenki do sfotografowania.

Poznaliśmy trochę tajemnic tworzenia modeli 3D metodą fotogrametrii, a także znaczenie jakie ma w tym wszystkim sprzęt fotograficzny. Można zastanowić się, a co, gdyby nie było RIGa, czy The Farm 51 byłoby w stanie stworzyć równie realistyczne modele. Konstanty Kulik odpowiada, że choć istnieją alternatywne techniki jak skanery światła strukturalnego (analizowane są wzory wyświetlane na przestrzennym obiekcie), to jego zdaniem nie są one tak skuteczne jak fotogrametria. I sprawa stała się jasna.

Okiem eksperta - naciśnięcie spustu migawki to dopiero początek

The Farm 51 i jego przygoda z fotogrametrią to przypadek, gdy fotografia i aparaty odgrywają rolę zgoła odmienną od tej do jakiej jesteśmy przyzwyczajeni na co dzień. Chciałoby się powiedzieć, że The Farm 51 czyni fotografię niezwykłą, w porównaniu z dokonaniami samodzielnych fotografów. Prawda jest jednak jeszcze głębsza. Przy odpowiedniej dawce zaangażowania, pasji, nawet tak zwane zwykłe pstrykanie może zamienić się w coś większego. Bo przecież nawet twórcy gier, kiedyś mieli tylko marzenia. Sprzęt fotograficzny pozwolił im ich część zamienić na rzeczywistość, resztę zrobili samodzielnie. Podobnie jak inni bohaterowie filmów z serii Okiem Eksperta.