بررسي جلوه هاي ويژه ماتريكس ها

[Borna66]

اشاره :
در بين جلوه‌هاي ويژه متعدد فيلم ماتريكس (همه قسمت‌هاي آن) و تكنيك‌هاي بي‌شمارِ به كار رفته در آن، بي‌شك Bullet Time ديدني‌ترين افكتي است كه در اين فيلم به كار رفته است. تكنيكي كه به يكي از مشخصه‌هاي بارز و اختصاصي فيلم ماتريكس تبديل شد و در قسمت دوم ماتريكس به تكامل رسيد و در نهايت زيبايي به كار گرفته شد و حتي به عنوان راه حلي براي بهبود واقعيت مجازي هم مطرح گشت. حركت دوربين گرداگرد يك كاراكتر در زماني بسيار كوتاه همراه با حركات آهسته اغراق‌آميز، تكنيكي را به دنياي سرگرمي عرضه كرد كه در زمان خود بسيار مورد توجه قرار گرفت. به طوري كه پا را از صنعت سرگرمي هم فراترنهاد و به عنوان نامزدي براي كاربردهاي آموزشي مطرح شد.


يادآوري يك خاطره‌
اگر در كودكي (يا در هر زماني از دوران زندگي خود!)، ديدن كارتون‌هاي ژاپني را تجربه كرده باشيد، مطمئناً به راحتي مي توانيد مفهوم Bullet time ‌را هم درك كنيد. كارتون‌هاي ژاپني را به ياد آوريد كه در آن‌ها شخصيت‌ها به هوا مي‌پرند و با بي‌توجهي كامل به قوانين فيزيك، طوري در هوا مي‌مانند كه گويي قصد پايين آمدن ندارند! در ماتريكس تلاش زيادي براي انتقال اين ويژگي بصري به روي پرده صورت گرفته است. صحنه‌هايي كه براي زنگ تفريح هم كه شده بين فلسفه‌بافي‌ها و مباحث پيچيده و سرگيجه‌آور فيلم فاصله مي‌اندازند و به تماشاگران اجازه مي‌دهند نفس راحتي بكشند و از افكت‌هاي بي‌نظير فيلم لذت ببرند!

برادران واچفسكي براي به تصوير كشيدن ماتريكس، آشكارا دو دنيا را با هم گره زده‌اند: دنياي انيميشن‌هاي ژاپني و دنياي كتاب‌هاي كميك‌استريپ. سبك بصري ماتريكس هم ملهم از اين دو دنياست(1). از آنجايي كه ايده‌هاي فيلمنامه از اين دو دنياي كاملاً فانتزي نشأت گرفته، پياده‌كردن اين ايده‌ها هم روي پرده كاري دشوار بوده است.

در يك نماي Bullet time واقعاً چه مي‌گذرد؟
در قسمت اول ماتريكس، چند صحنه مشخص وجود دارد كه تكنيك Bullet time به زيبايي در آن‌ها به كار رفته است. پيش از توضيح ‌Bullet time، به عنوان نمونه نگاهي به يكي از صحنه‌هايي كه اين تكنيك در آن به كار رفته‌است مي‌اندازيم تا ببينيم در چنين صحنه‌اي دقيقاً چه اتفاقي مي‌افتد.

در ماتريكس صحنه‌اي وجود دارد كه در آن Neo (با بازي كيانو ريوز) در مقابل گلوله‌هاي شليك شده يكي از مأموران ماتريكس، به اصطلاح جاخالي مي‌دهد (شكل 1)، دوربين در حالي كه نئو به پشت خم مي‌شود، حركتي را از پشت سر آغاز مي‌كند و در يك مسير نسبتاً پيچيده دوباره به پشت سر او (كه حالا كاملاً به پشت خم شده) مي‌رسد.

كل حركات نئو در اين صحنه، به گونه‌اي بسيار اغراقآميزي به طور آهسته نمايش داده مي‌شود. به نحوي كه اين حركات با نهايت جزئيات قابل‌مشاهده است؛ حتي گلوله‌هاي مجازي‌اي كه به سمت او شليك مي‌شوند! اين صحنه به خاصيتي اشاره دارد كه به موجب آن نئو تا حدودي بر قدرت‌هاي خود تسلط پيدا كرده ‌است و مي‌تواند به گونه‌اي فرابشري، فضا و زمان را در اختيار داشته باشد. شايد اين صحنه از بين ساير صحنه‌هاي ديگر كه در آن‌ها از تكنيك Bullet time استفاده شده، جالب‌تر از كار درآمده است.

شكل 1- جاخالي دادن نئو در مقابل گلوله‌ها



با توجه به اين مطالب مي‌توان به آنچه كه لري و اندي واچفسكي (كارگردانان فيلم) خواهان نمايش آن بودند، پي برد: يك حركت پيچيده دوربين كه نيازمند يك دوربين با حركتي كاملاًً سيال بود. به طوري كه بتواند دور تا دور سوژه با سرعتي بسيار بالا حركت كند؛ نكته‌اي به ظاهر ساده و در حقيقت مهم كه چالشي بزرگ در ساخت اين صحنه (و صحنه هاي مشابه) به شمار مي‌رفت. بايد توجه داشت كه اجراي كل اين حركت نئو در اين صحنه در حالت عادي (و نه آن طور كه نشان داده مي‌شود) كمتر از چند ثانيه زمان مي‌برد و پيدا كردن روشي كه با به كارگيري آن دوربين قادر باشد در اين مدت بسيار كوتاه مسير تعريف شده را طي كند، عملاً غير ممكن بود. حتي به شوخي پيشنهاد شده بود كه دوربين را روي يك راكت سوار كنند!

كنترل سرعت حركات كاراكترها، يكي از مهم‌ترين پارامترهاي مورد نظر در نماهاي Bullet time بود. واچفسكي‌ها، خواهان افزايش و كاهش آزادانه تعداد فريم‌هاي يك شات بودند. آن‌ها يك حركت آهسته غيرعادي و اغراقآميز از حركات كاراكتر مي‌خواستند يا در بعضي موارد خواستار نمايش حركات با سرعتي سرسامآور بودند. واضح است كه با فيلمبرداري معمول، نمي‌شد به اين درجه از آزادي عمل دست پيدا كرد. دوازده هزارفريم در ثانيه يا حتي 500 تا600 فريم در ثانيه ، به حجم بسيار زيادي از فيلم و نگاتيو نياز داشت. حال آن كه، نتيجه هم آنچنان كه در فيلمنامه تصور شده بود از كار در نميآمد.

اين دونكته، اساسي‌ترين نكاتي بوده است كه كارگردان‌ها در ذهن داشتند و دقيقاً مشكل ساخت فيلم هم به همين دو نكته مربوط مي‌شد.زماني كه John Gaeta از شركت Manex به عنوان سرپرست جلوه‌هاي بصري فيلم انتخاب شد، برادران واچفسكي، آنچه را كه در ذهن داشتند با او در ميان گذاشتند و او هم به درستي خواسته آن‌ها را درك كرد.

Gaeta در اين‌باره مي گويد: <لري و اندي به من گفتند فيلم ما در مورد در اختيار گرفتن كامل فضا و زمان در يك دنياي شبيه‌سازي شده است! ... ما مي‌خواهيم تو هم از روشي استفاده كني و زمان را به گونه‌اي در اختيار بگيري تا دوربين بتواند به همان سرعتي كه حركات هنرپيشه‌ها اجرا مي‌شوند، حركت كند. اصولاً در فيلمبرداري چنين صحنه‌اي با اين نوع حركات كه در فيلمنامه قيد شده است، استفاده از روش سنتي نتيجه مطلوبي نمي‌دهد. حتي استفاده از تكنيك motion control (كنترل مستقيم دوربين فيلمبرداري) در اين صحنه ها هم غيرممكن است.

ساده‌ترين دليل آن، قابل مشاهده بودنِ تجهيزات حاضر در صحنه در اين نماها است؛ چيزي كه اصلاً براي اين صحنه مطلوب نيست. دليل ديگر هم همان‌طور كه ذكر شد، اين‌است كه در حالت عادي و با استفاده از تكنيك‌هايي نظيرmotion control نمي‌توان دوربين را با چنين سرعت بالايي به حركت در آورد. علاوه براين، واچفسكي‌ها خواهان كنترل كامل سرعت فريم‌ها بودند. به طوري كه بتوانند چنان كه مي‌خواهند ‌frame rate را تغيير دهند، كم يا زياد كنند (چيزي كه در فيلمنامه به طور صريح تأكيد شده بود و آن‌ها را Bullet time ناميده بودند واز اهميت زيادي برخوردار بود) كه تمام اين‌ها نيازمند يك ايده نو و كاملاً ابتكاري بود.

نهايتاً Gaeta ايده‌اي براي ساخت اين صحنه‌ها ارائه كرد. او چندين روش و تكنيك را با هم تركيب كرد. با اين‌حال حاصل تركيب اين روش‌ها، تكنيك واحدي شد كه به نام ماتريكس و سازندگان آن تمام گشت. ايده اصلي Gaeta، استفاده از تعداد زيادي دوربين عكاسي به جاي استفاده از يك دوربين فيلمبرداري بود كه به طور بسيار دقيق روي مسير مورد نظر (دور سوژه) چيده شده‌اند. همه اين دوربين‌ها، وظيفه يك دوربين واحد (همان دوربين سيال) را بازي مي كردند. هر دوربين با زمانبندي‌اي كه دقيقاً تعيين مي‌شود، يك عكس از صحنه (سوژه) مي‌گيرد و اين‌كار در طول مسير و از اولين تا آخرين دوربين به طور متوالي اجرا مي شود.

نتيجه اين كار، تعدادي عكس از توالي حركات بازيگر در صحنه خواهد بود كه با پشت سر هم قراردادن آن‌ها نوعي انيميشن از صحنه به وجود ميآيد و اين تصور را ايجاد مي‌كند كه يك دوربين ويژه كل صحنه را فيلمبرداري كرده است. از آن جايي كه اين دوربين واقعاً در هنگام فيلمبرداري حضور نداشته و اين تصور ماست كه دوربين فيلمبرداري از صحنه فيلم گرفته است، به اين دوربين اصطلاحا ًvirtual camera مي‌گويند. (مفهوم virtual camera بيشتر در بازي‌هاي كامپيوتري كاربرد دارد).

Bullet time در يك نگاه‌
همان‌طور كه مطمئناً حدس زده‌ايد، كار چندان هم ساده نبود. در حقيقت اجراي اين تكنيك چندين مرحله دارد كه چيدن دوربين‌ها روي مسير مورد‌نظر و عكس گرفتن از سوژه، يكي از مراحل مياني است و اهميتي نسبتاً كمتر دارد. تعيين مكان دقيق دوربين‌ها در طول مسير و زمان دقيق تريگر هر دوربين به دليل تأثير زيادي كه روي نتيجه نهايي دارد، از اهميت بيشتري برخوردار است.

از آن جايي كه دوربين (مجازي) طبق فيلمنامه، در اين صحنه‌ها غالباً به صورت 360 درجه (كمي كمتر يا بيشتر) به دور سوژه مي‌گردد، مسلماً دوربين‌هاي عكاسي در فيلم قابل مشاهده خواهند بود كه براي حذف آن‌ها نياز به استفاده از پوشش سبز بود. مراحل كلي را مي توان به صورت زير بيان كرد:

1- تعيين دقيق موقعيت و جهت دوربين‌ها (يا اصطلاحاً تعيين مسير دوربين مجازي) و زمانبندي تريگر كردن دوربين‌ها

2- تصويربرداري از صحنه با استفاده از آرايه دوربين‌هاي عكاسي و براساس داده‌هاي به ‌دست آمده از مرحله قبل

3- حذف موارد اضافي صحنه توسط كامپيوتر و درون يابي تصاوير (interpolation)

4- اضافه كردن پس زمينه به نماي سبز

ايده Gaeta چيز جديدي نبود. او به طور عمده از دو تكنيك كه در گذشته بارها استفاده شده بودند به صورتي هوشمندانه‌اي بهره برد: تكنيك اول، virtual camera movement بود كه در چندين كليپ و به ويژه چندين تبليغ تلويزيوني به طور گسترده‌اي به كار رفته بود و معمولاً براي ثابت كردن و ثبت يك لحظه از صحنه (به اصطلاح freeze كردن) به كار برده مي شد(2).

البته تفاوتي اساسي بين آنچه كه Gaeta انجام داد با آنچه كه پيش از اين ديده شده بود، وجود داشت. تكنيكي كه در گذشته استفاده مي‌شد، بدين‌ صورت بود كه مجموعه‌اي از دوربين‌هاي عكاسي (مثلاً سي عدد يا بيشتر بسته به نياز)، در اطراف سوژه چيده مي‌شدند ودر يك لحظه معين، همه با هم از سوژه عكس مي‌گرفتند. نتيجه اين كار، عكس‌هايي بود كه در يك زمان از يك سوژه گرفته شده بودند؛ اما از زواياي مختلف. در نهايت با استفاده از اين تصاوير و طي فرآيندي تحت عنوان view morphing يك چرخش مصنوعي دوربين به دور سوژه تهيه مي‌شد. به طوري كه به نظر مي‌رسيد سوژه در زمان ثابت مانده و دوربين به دور آن مي‌چرخد(3).

Gaeta با استفاده از تكنيكي مشابه، توانست دوربين مجازي مورد نظر خود را پياده‌سازي نمايد تا هم قادر به شبيه‌سازي يك حركت دوربين با سرعتي بسيار بالا باشد و هم بتواند از طريق آن شات‌هايي با هر تعداد فريم مورد نياز تهيه كند. براي رسيدن به چنين هدفي، نياز به سيستمي بود تا قادر به طرح‌ريزي و برنامه‌ريزي كنترل زمان عكسبرداري هر دوربين باشد.

تكنيك ديگري كه Gaeta آن را توسعه داد و از آن استفاده كرد، Flo-Mo بود. اين افكت، يك فيلمبرداري با سرعت بسيار بالا را شبيه‌سازي مي‌كند و با آن مي‌توان با هر frame rate دلخواهي (بالاي ششصد فريم در ثانيه) به نمايش تصاوير پرداخت. سيستم Flo-Mo استفاده شده در ماتريكس، انعطاف‌پذيري زيادي داشت و هر حركت دوربيني را كه برادران واچفسكي تصور مي‌كردند، مي‌شد با اين روش پياده‌سازي كرد.

Gaeta در مورد استفاده از آرايه دوربين‌ها مي‌گويد: ما مي‌توانستيم آرايه دوربين‌ها را در يك مسير بيضوي به دور سوژه بچينيم و سپس از پايه‌هاي قابل تنظيم براي بالا يا پايين بردن دوربين‌ها در طول مسير استفاده كنيم. اين امر به ما اجازه مي‌داد با انعطاف‌پذيري زيادي مكان هر دوربين را همان‌گونه كه مي‌خواستيم تنظيم كنيم.

تمامي دوربين‌ها و تجهيزاتي كه در اين روش به كار گرفته شدند، با يك پوشش سبز پوشيده شدند (تمام صحنه و تجهيزات، جز سوراخ‌هايي كه مربوط به لنز دوربين‌ها مي شد). اين امر به متخصصان اجازه مي‌داد با استفاده از كامپيوتر، دوربين‌ها و تجهيزات اضافي را از شات‌ها خارج كنند و پس‌زمينه و مناظر كامپيوتري‌اي را كه با استفاده از تكنيك Photogrammetry ساخته شده بودند، به آن‌ها اضافه نمايند.

Gaeta مي گويد: صحنه‌ها را با سرعت شاتري معادل 500/1 يا 1000/1 ثانيه تصويربرداري كرديم كه به طور كامل هرگونه اثرات محوشدگي در اثر حركت بدين‌طريق حذف مي‌شد. استفاده از آرايه دوربين‌هاي عكاسي، به فناوري بالاي كامپيوتري نياز داشت، اما ايده Flo-Mo همان‌طور كه گفته شد، ايده‌اي نسبتاً قديمي بود. Gaeta اضافه مي‌كند: ما دريافتيم كه چگونه مكان دوربين‌ها را طوري طرح‌ريزي كنيم كه بتوانيم يك حركت پوياي دوربين را از نقطهA به B و شات‌هاي متحركي با چنين سرعتي بسازيم.> در هر صورت اين دو تكنيك، تكنيك‌هاي بنيادين ساخت نماهاي Bullet time بودند كه چندين تكنيك ديگر هم آن‌ها را پوشش مي‌دادند.

Pre-visualiationz
فرآيند تبديل و ساخت صحنه‌ها به صورت فوق‌آهسته (Hyper Slow motion) از تعدادي عكس، نيازمند يك كارPrevisualization اساسي بود و پيش از اين‌كه آرايه دوربين‌ها در صحنه چيده شود، نياز به فراهم آوردن مقدماتي بود. تعيين دقيق مكان دوربين‌ها، وضعيت و جهت آن‌ها تأثير بسياري روي نتيجه داشت و افراد گروه را درگير خود كرد.Gaeta درباره اين مرحله مي‌گويد: ما ابتدا كار را با Wo Ping شروع كرديم و با استفاده از تكنيك سيم و كابل (كه در سينماي هنگ‌كنك بسيار مورد استفاده قرار مي‌گيرد) به ثبت حركات انجام‌شده (با كابل) از تمامي زوايا پرداختيم‌‌(4)‌ ... كه تصوير درستي از سرعت و خط سير بدن هنرپيشه‌ها به ما ارائه مي كرد.

اين عمل به ما امكان مي‌داد حركات را در كامپيوتر و به صورت سه بعدي دنبال نماييم و روي آن‌ها كار كنيم. سپس حركت سه بعدي دوربيني كه برادران واچفسكي در ذهن داشتند به آن اضافه شد.

بدين طريق ما (با در اختيار داشتن نوع حركاتي كه قرار است انجام شود و چگونگي حركت دوربين در اطراف سوژه) مي‌توانستيم يك frame rate مناسب را براي صحنه انتخاب كنيم (تا در واقعيت براساس آن به تصويربرداري از صحنه بپردازيم و به نتيجه دلخواه برسيم)... . ما از كارگردان‌ها مي‌پرسيديم كه مي‌خواهند صحنه‌ها چگونه به نظر برسند؟



شكل 2- پيش نمايشي از Bullet time: با انتقال حركات بازيگر به كامپيوتر، مكان دوربين‌ها و كليت صحنه طراحي شد.


در چه زماني بايد حركات كند يا تند شوند؟ اين تصميم به نوع و سرعت اجراي حركات بستگي داشت كه با چه سرعتي هنرپيشه‌ها به اجراي حركات مي‌پردازند و برادران واچفسكي مي‌خواهند چه چيزي را با چه سرعتي نشان دهند.

با استفاده از حركات ضبط شده و نيز استفاده از نرم افزار SoftImage3D وپلا‌گين‌هايي كه به آن اضافه شدند، متخصصان يك نسخه كامپيوتري از حركات كاراكتر را شبيه‌سازي نمودند و پس از آن حركت دوربين مورد نظر كارگردان‌ها، شبيه‌سازي شد (شكل 2).

با اين روش و با استفاده از كامپيوتر، متخصصان يك نسخه ديجيتال از آنچه كه مي خواستند داشته باشند را تهيه كردند و با اصلاح مسير حركت دوربين مجازي، در نهايت جاي تك‌تك دوربين‌هاي عكاسي و همين‌طور زمانبندي تريگر دوربين‌ها تعيين شد.

برپايي آرايه دوربين‌ها و تصويربرداري‌
براي برپايي آرايه دوربين‌ها، از 120 (تا 122) دوربين عكاسي استفاده شد (شكل 3). دوربين‌ها، از نوع Canon EOS-A2 و لنزهاي استفاده شده از نوع Canon EF بود. دوربين‌ها روي پايه‌هاي قابل تنظيمي در طول آرايه نصب شده بودند و توسط يك سيستم Kaydara motion-capture كه روي يك كامپيوتر Intergraph 400MHz اجرا مي‌شد، كنترل مي‌شدند.

شكل 1-3- آرايه دوربين‌ها پيش از تنظيم موقعيت آن‌ها

شات‌هاي آزمايشي با استفاده از فيلم‌هاي Kodak5274 و نماهاي نهايي توسط 500T Vision 5279 متعلق بهEastman ضبط شدند. لا‌زم به ذكر است كه علاوه بر دوربين‌هاي عكاسي، در اين آرايه از دوربين فيلمبرداري هم استفاده شد. (شكل 4)

دقت و ظرافت، نكته كليدي در ساخت سكانس‌هاي اكشن فيلم با استفاده از يك‌سري عكس بود. Gaeta و تيم او از يك سيستم laser-guided tracking براي اطمينان از اين‌كه هر كدام از 120 دوربين عكاسي به محل مورد نظر نشانه رفته‌اند، استفاده كردند.

شكل 2-3- آرايه دوربين‌ها پس از تنظيم


Gaeta در مورد چيدن دوربين‌ها مي‌گويد: آنچه در گذشته انجام شده، freeze كردن سوژه در ميانه يك دايره بوده ... كه از نظر چيدن دوربين كاري ساده است ... .
پس از اين‌كه حركت دوربين به طور كلي توسط كامپيوتر طراحي شد، متخصصان (همان‌طور كه گفته شد) از يك سيستم laser-guided tracking براي انتخاب مكان دقيق هر دوربين عكاسي استفاده كردند (شكل5).

شكل 3-3- پوشاندن دوربين ها با پوشش سبز

اين سيستم متشكل از يك مكعب بود كه روي آن با پوششي مات پوشانده شده بود. اين مكعب در ميانه آرايه دوربين‌ها قرار داده مي‌شد، در داخل آن يك ابزار كنترلي (motion control pan) وجود داشت كه براساس داده‌هاي ارسال شده از مرحله Flo-Mo كنترل مي‌شد و بدين وسيله، ليزر را روي محل مشخصي از مكعب مي‌تاباند.

به اين ترتيب ليزر براي هر دوربين يك نقطه روي مكعب ايجاد مي‌كرد و به وسيله آن متخصصان مي‌توانستند هر دوربين را توسط نقطه متناظرش تراز كنند و بدون كوچك‌ترين خطايي، هر فريم را ثبت نمايند. علاوه بر اين، متحرك‌سازي سه‌بعدي مكعب به عنوان مرجعي براي تطبيق حركت دوربين (مجازي) با حركت پس‌زمينه‌اي كه بعداً اضافه مي‌شد، مورد استفاده قرار گرفت.

در نهايت، در حالي كه بازيگر از طريق كابل‌هايي آويزان بود، به اجراي حركات مورد نظر در مقابل دوربين‌ها مي‌پرداخت و در همين هنگام، دوربين‌ها با يك زمانبندي مشخص، يكي پس از ديگري به گرفتن عكس مي‌پرداختند. به اين ترتيب مجموعه عكس‌ها از حركات بازيگر آماده مي‌شد.

شكل 4- استفاده از دوربين فيلمبرداري در آرايه


پردازش تصاوير

تصاويري كه به اين طريق به دست ميآمدند، فقط يك نتيجه ابتدايي بودند و بايد به طرق مختلفي پردازش مي‌شدند. اولين نكته، كيفيت تصاوير بود كه به هيچ عنوان قانع‌كننده نبود. از آن‌جايي‌كه دوربين‌ها (و لنزها)، خصوصياتي كمابيش متفاوت از يكديگر دارند، تصاوير ثبت‌شده توسط آن‌ها كيفيت يكساني نداشتند. اين موضوع زماني نمايان مي‌شود كه تصاوير به صورت پشت سر هم نمايش داده شوند.

در اين‌صورت علاوه بر اين‌كه به طور آشكاري تغييرات رنگ و نور مشاهده مي‌شد، لرزش‌ها و تكان‌هايي هم به‌چشم مي‌خورد كه ناشي از تراز نبودن دقيق دوربين‌ها بود (به‌رغم دقت بسيار زيادي كه براي اين امر صورت گرفت.

شکل 1- 6- اجراي حرکات در مقابل دوربين ها.
کابلهايي که به بازيگر متصلند و لنز دوربين ها
(که به صورت نقطه چيني در
صحنه ديده مي شوند) در عکس مشاهده
مي شوند. در ضمن کيفيت تصوير هم مناسب نيست.

مهم‌تر از همه، نرم نبودن حركات بود كه دليل اين امر نيز تعداد محدود دوربين‌ها در صحنه بود. به علاوه، عناصر غير‌ضروري مانند كابل‌ها (كه به بازيگر متصلند)، دوربين‌ها و هر آنچه كه در صحنه زائد بود، مي‌بايست حذف مي‌شد و پس‌زمينه ساخته شده، جايگزين نماي پرده سبز مي‌گشت.

تمام اين نواقص توسط كامپيوتر رفع شد. به طور كلي ويرايش تصاوير، درون‌يابي تصاوير و در نهايت اضافه‌كردن پس‌زمينه به نماي پرده سبز، مهم‌ترين كارهايي بود كه با كامپيوتر بايد انجام مي‌شد.

بعد از رساندن كيفيت تصاوير به حد مطلوب و حذف موارد اضافي (شكل2-6) نوبت به درون‌يابي تصاوير مي‌رسيد. اين فرآيند كه تحت عنوان interpolation شناخته مي‌شود، چيزي شبيه همان كاري است كه انيماتورها در جريان ساخت يك انيميشن انجام مي‌دهند.

شكل 2-6- همان نما پس از ويرايش كامپيوتري: بهبود كيفيت تصوير و حذف موارد اضافي كاملاً مشهود است.

در ساخت يك انيميشن، طراح ابتدا يك‌سري فريم كه متشكل از حركات يا وضعيت‌هاي كليدي كاراكتر است را طراحي مي‌كند (فريم‌هاي كليدي) و در نهايت انيماتورها با طراحي فريم‌هاي مياني اين فريم‌هاي كليدي، حركت پيوسته و نرمي از كاراكتر ايجاد مي‌نمايند.

مشابه اين فرآيند در مورد ماتريكس هم اجرا شد. با اين تفاوت كه فريم‌هاي كليدي، عكس‌هاي گرفته شده توسط دوربين‌ها بودند و فريم‌هاي ميان آن‌ها، تصاويري بودند كه توسط كامپيوتر طي فرآيند interpolation ساخته مي شدند.


شكل 3-6- نماي نهايي: اضافه شدن پس زمينه

به اين طريق رويداد Bullet time از حركت بازيگر (حركت سيال دوربين به اضافه آهسته و تند شدن حركات) ساخته مي‌شد. براي درون‌يابي تصاوير، Manex از شركت Snell&Wilcox) S&W) كمك گرفت كه در فناوري تخمين و درون‌يابي حركات پيشرو است.اين شركت، فناوري Phase Correlation (Ph.C) motion compensation متعلق به خود را بهبود داد و از آن براي ساخت فرآيند Flo-Mo بهره ‌برد.

فناوري ‌Ph.C دقيق‌ترين تكنيك motion compensation در دسترس است و براساس اعمال يك تبديل فوري گسسته روي توالي عكس‌ها و محاسبه اختلافات بين Phase componentها عمل مي‌كند. اين اختلافات در نهايت براي به دستآوردن يك correlation surface دوبعدي استفاده مي‌شود. پيك‌هاي (peaks) به دست آمده متناظر با حركت بين تصاوير است. اين عمل با استفاده از چهارده ايستگاه كاري سان انجام شد. در واقع اين‌كار دو مرحله داشت: مرحله اول motion estimation بود كه با استفاده از فناوري Ph.C به تخمين و برآورد motion vector مي‌پرداخت كه مسير حركت پيكسل را نتيجه مي‌داد. مرحله دوم تصحيح اينvectorها و تركيب آن‌ها با اطلاعات تصاوير بود تا تصاوير مياني بين فريم‌ها (in-betweens) حاصل شوند.

در واقع توسعه تكنيك Flo-Mo باعث شد كه Bullet time همان چيزي باشد كه سازندگان فيلم مي‌خواستند. Gaeta در مورد اين قسمت از كار اشاره مي كند: Flo-Mo هر پيكسل از فريم را تجزيه و تحليل مي‌نمايد و مشخص مي‌كند كه هر پيكسل بين فريم‌ها به كجا (به چه صورتي‌)‌ حركت مي كند به طور مثال، اگر يك پيكسل قرمز در يك موقعيت خاص در يك فريم وجود داشته باشد و همان پيكسل در فريم بعدي در موقعيتي ديگر قرار گيرد، با داشتن يك پيكسل از هر فريم، اطلاعات بسيار عظيمي خواهيم داشت كه مي‌توانيم با آن‌ها كارهايي انجام دهيم. اين اطلاعات ما را قادر مي‌ساخت فريم‌هايي بسازيم كه هرگز وجود نداشتند (منظور فريم‌هاي مياني است). فيلم در مورد در اختيار داشتن فضا زمان در يك دنياي شبيه‌سازي شده بود و اين جلوه ويژه آن را منعكس مي كند.

پس زمينه‌
در حقيقت روشي كه در ساخت پس زمينه كار استفاده شد، چنان انقلابي و قابل‌توجه بود كه حوزه كاربرد آن را حتي فراتر از ساخت يك فيلم سينمايي گسترش داد. فرآيند به كار رفته در ساخت پس‌زمينه صحنه‌هاي Bullet time تحت عنوان كلي virtual cinematography يا سينماگري مجازي شناخته مي شود. اين فرآيند مجموعه‌اي از چندين روش مختلف است كه سرآمد تمام آن‌ها، تكنيكي به نام image based rendering است‌.

[Borna66]

ادامه از پست قبل چون 20000 هزار كاراكتر بيشتر نمي شود در هر پست نوشت.



با استفاده از اين تكنيك مي‌توان مدل‌هاي سه بعدي را از چند عكس ساده استخراج كرد و به اين طريق به ساخت فضاهاي مجازي پرداخت. استخراج اطلاعات سه‌بعدي از عكس‌هاي دوبعدي، آرزوي ديرينه متخصصان در زمينه نقشه‌برداري بوده است و در واقع اين تكنيك هم براي همين منظور ايجاد شده بود. اين تكنيك نتيجه كار تحقيقاتي‌اي بود كه در دانشگاه بركلي توسط Paul Debevec و George Borshukov و چند محقق ديگر انجام شد و نتيجه آن فيلم كوتاهي بود تحت‌عنوان The Campanile Movie كه در نمايشگاه Siggraph 97 نمايش داده شد. اين تحقيق در رابطه با استفاده از تكنيك‌هاي Photogrammetry شامل روش‌هاي Projected texture mapping و laser measurement براي استخراج قالب اشيا از تصاوير عكاسي شده بود.

ايده كار بسيار ساده است: به طور معمول، وقتي عكسي از يك منظره گرفته مي‌شود، اطلاعات سه بعدي در عكس به صورت دو بعدي به اصطلاح project مي شوند. در نتيجه هر نقطه خاص (به عنوان مثال، هر نقطه از يك منظره) در عكس مي‌تواند هر جايي روي يك خط فرضي كه از مركز دوربين تا بي‌نهايت امتداد دارد قرار گرفته باشد (خط فرضي كه از دوربين شروع مي‌شود و از نقطه مورد نظر هم مي‌گذرد).

اين ابهام با در اختيار داشتن دو عكس كه از زواياي متفاوتي از يك منظره گرفته‌شده است، مي‌تواند رفع گردد. در واقع نقطه مورد نظر ما محل تقاطع خطوط فرضي متناظر عكس‌ها است. اين روش triangulation نام دارد و در تكنيكphotogrammetry از آن استفاده مي شود. با استفاده از اين روش، با داشتن حداقل دو عكس از منظره مورد نظر (با توجه به اين‌كه موقعيت دوربين براي ما معين است) مي‌توان هر نقطه را به طور سه‌بعدي مكان‌يابي كرد.

اين روش مشابه عملكرد مغز در درك عمق با استفاده از دو تصوير دوبعدي ورودي است. علاوه براين، با داشتن تعداد كافي نقاط متناظر، مي‌توان موقعيت‌هاي نامعلوم دوربين را هم به خوبي محاسبه كرد. به بيان ديگر، از اين طريق مي‌توان تصاويري كه وجود ندارند را هم تخمين زد. چنين تكنيكي به متخصصان photogrammetry اجازه مي‌دهد با استفاده از عكس‌هاي هوايي، نقشه‌هاي توپوگرافي از عوارض زمين تهيه كنند.

Gaeta از ابتدا در نظر داشت به جاي فيلمبرداي، با استفاده از تكنيك‌هايي نظير motion control در لوكيشن‌هاي واقعي يا دكورهاي مينياتوري، فضاها را در كامپيوتر بسازد؛ آن هم صحنه‌هايي مانند Bullet time كه ساخت آن‌ها به طور معمول مشكلاتي به همراه داشت. اضافه كردن يك پس زمينه براي Bullet time، مهم‌ترين چالش پيش رو بود. به گونه‌اي كه بدون يك پس زمينه قابل قبول، كل رويداد Bullet time با شكست مواجه مي شد.

بايد يادآوري كرد كه پس‌زمينه چنين صحنه‌اي پيچيدگي‌هاي خاصي را دارد. در اكثر فيلم‌ها يا شات‌هايي كه در آن‌ها از پس‌زمينه كامپيوتري استفاده مي شود، چنين پيچيدگي‌اي وجود ندارد و دوربين با اين وسعت حركت نمي‌كند. حركت بي‌‌پرواي دوربين به اين سو و آن سو، باعث مي شود كه پرسپكتيو ارائه شده، بسيار متغير باشد. در نتيجه پس‌زمينه بايد حالتي مانند پانوراما داشته باشد، نه صرفاً يك پس زمينه معمولي. از طرفي حركت پس زمينه بايد طوري با حركت دوربين مجازي منطبق باشد كه تماشاگر متوجه مصنوعي بودن آن نشود.

Gaeta فيلم The Campanile Movie را درسال 1997 در نمايشگاه ساليانه Siggraph ديد و همان جا به اهميت اين روش پي برد. George Borshukov به عنوان طراح فني سينماگري مجازي در فيلم ماتريكس همكاري كرد. او مي گويد: ما مجبور بوديم مجموعه گسترده‌اي از تكنيك‌هاي جديد، ابزارها و روش‌ها را براي برآورده كردن نيازهاي بي‌شمار فيلم و فيلمبرداري كاملاً آزادانه در يك محيط واقعگرايانه توسعه دهيم. ما همين‌طور ابزارهايpostproduction را هم توسعه داديم. در نهايت مجموعه‌اي از ابزارهاي جديد رندرينگ براي مجتمع كردن تكنيك‌هاي سينماگري مجازي ساخته شدند.

‌Kim Libreri (سرپرست Bullet time) روند كار را اين‌گونه تشريح مي كند: در ابتدا عكس‌هايي كه از لوكيشن گرفته شده بودند، انتخاب مي‌شدند. فيلم‌هاي مورد استفاده از نوع Kodak EXR 5245 بودند. اين عكس‌ها به صورت فايل‌هاي لگاريتمي ده‌بيتي Cineon به داخل كامپيوتر فرستاده شدند. هرگونه عيب ناشي از لنز توسط سيستمlens calibration برطرف مي‌شد.

مدل‌هاي مجازي با استفاده از اطلاعات به دست آمده از فرآيند Sokkia laser survey و با مرتبط كردن آن داده‌ها با اشيا متناظر در عكس‌ها، استخراج شدند. مدل‌ها با استفاده از مجموعه‌اي از Mental Ray shaders ،texture شدند. اين عمل تصاوير انتخاب شده را به سطح ژئومتري مدل‌ها منتقل مي‌كرد... اثرات static grain مي‌بايست قبل از فرستادن عكس‌ها به سيستم رندرينگ حذف مي‌شدند. براي افزايش هرچه بيشتر سطح واقعگرايي اين پس‌زمينه‌ها، ما افكت‌هاي lens distortion و film grain را به آن اضافه كرديم. همچنين از برنامه Renderman متعلق به پيكسار هم استفاده نموديم... .

پس‌زمينه‌اي كه براي صحنه‌هاي Bullet time ساخته شد، قانع‌كننده بود و پيشرفت بزرگي در گرافيك كامپيوتري به شمار مي رفت (شكل 3-6). اين نوع پس‌زمينه آزادي عمل نامحدودي به فيلمساز ارائه مي‌كرد. با داشتن نسخه سه‌بعدي مجازي لوكيشن كه تماماً توسط عكس‌هاي آن تهيه شده بود، دوربين كارگردان عملاً مي‌توانست در هر جايي از صحنه قرار بگيرد و پس‌زمينه، محدود به يك يا چند نماي خاص و از پيش تعيين‌شده نبود.

نتيجه تلاش

آنچه ذكر شد، بياني مختصر بود از تلاش‌هاي شركت ‌Manex (يكي از سه شركت عمده درگير در پروژه) براي پياده كردن سكانس‌هاي Bullet time در اين ميان تكنيك‌هاي زيادي استفاده شدند و تكنيك‌هاي جديدي هم امتحان شدند. تكنيك Bullet time پس از اين فيلم در بسياري از فيلم‌ها، كارتون‌ها و حتي بازي‌هاي كامپيوتري مورد تقليد قرار گرفت كه اين خود نشانه‌اي از نو بودن و جذابيت اين افكت به شمار مي‌رفت؛ هر چند در چند فيلم و كارتون هم به هجو كشيده شد، ولي يكي از دستاوردهاي جالب Bullet time، مورد توجه قرار گرفتن آن براي استفاده در واقعيت مجازي و از همه مهم‌تر استفاده در آموزش نظامي سربازان بود.

در كل، سكانس‌هاي Bullet time نوعي لذت بصري را به تماشاگران عرضه كرد و هنوز هم نوآوري جالبي در عرصه جلوه‌هاي بصري محسوب مي‌شود.

پي‌نوشت
‌1-‌‌‌همزمان با رستاخيز ماتريكس (قسمت دوم سه‌گانه‌ماتريكس) كار ساخت نُه انيميشن به سفارش برادران واچفسكي و زير نظر آن‌ها به تعدادي از استادان انيميشن (از جمله چند ژاپني) سپرده شد. اين مجموعه كه به انيماتريكس مشهور است، در واقع اداي دين واچفسكي‌‌ها به انيماتورهايي است كه روي كارشان تأثير گذاشته بودند؛ هر چند ديدن اين كارتون‌ها زواياي پنهان و مبهم ماتريكس را هم مشخص مي‌كند. ساخت انيماتريكس نشان‌دهنده عمق علاقه واچفسكي‌ها به انيميشن است!

2- اخيراً در تلويزيون ما هم، نمونه‌اي از اين تكنيك در چندين تبليغ يك شركت ساخت لوازم خانگي استفاده شده است.

3- Virtual camera movement در اصل توسط Dayton Taylor توسعه داده شد. وي سيستمي تحت عنوانTimetrack ابداع كرد كه شامل مجموعه‌اي از لنزها بود و با آن مي‌شد با گرفتن عكس در يك لحظه خاص از سوژه و از چندين زاويه، به‌اصطلاح حركت را در فيلم ثابت كند.

4-‌‌‌استفاده از سيم و كابل، يكي از متداول‌ترين تكنيك‌هاي سينمايي به ويژه در ساخت صحنه‌هاي اكشن و رزمي است و Yuen Wo Ping استاد اين روش است. در اين روش كابل‌هايي به بدن بازيگر يا بدل متصل مي‌شوند و افرادي در خارج از صحنه براساس حركاتي كه قبلاً طراحي شده است، با كشيدن مناسب اين كابل‌ها، در اجراي حركاتي نظير پريدن و امثال آن به هنرپيشه كمك مي‌كنند. ناگفته پيداست كه اين روش خطرات خاصي نيز دارد.

5 - لا‌زم به ذكر است كه پيش از اين در ماهنامه شبكه درخصوص فيلم‌هاي ماتريكس مقالا‌تي آمده است از جمله: <شماره 35 - شهريور 82 - سينماگري مجازي> و <شماره 42 - فروردين 83 - هر آغازي را پاياني است>.