Как нарисовать сказку: комплекс виртуальной реальности

Автор: Иван Ситников, руководитель системного отдела компании Vidau Systems Огромное стремление людей в последние годы к путешествиям и легкость, с которой теперь можно этой сделать, пробуждает во многих интерес к истории и культуре нашей цивилизации. Мы узнаем, как на протяжении истории менялись вещи и орудия, одежда и жилища, однако, вместе с тем всё чаще и чаще мы находим подтверждения, что люди оставались всё теми же. И как в древние времена, так и сейчас особой любовью пользовались разнообразные зрелища. От гладиаторских боев перед глазами людей прошли рыцарские турниры и хоккейные баталии. Век смартфонов и планшетов дарит людям зрелища на уровне чудес, теперь человек может увидеть своими глазами то, чего на самом деле нет - виртуальную реальность. Но "несуществующая" реальность в кино и на телевидении конструируется вполне реальными людьми. Делается это на площадках, оборудованных съемочной техникой и быстро просчитывается на машинах с огромными вычислительными возможностями так, чтобы глазу не за что было зацепиться, чтобы невозможно было понять, где все настоящее, а где уже есть то, чего нет. Такие комплексы называются студиями виртуальной реальности. В этой статье рассказ о такой новейшей студии. Сейчас, когда вы читаете эти строки, прецизионную настройку такой студии ведут специалисты российского системного интегратора Vidau Systems. На то, что в итоге будет на экране влияют многие факторы: технология формирования «картинки», качество исходных и выходного сигнала, точность отслеживания позиций, время обработки данных и, конечно, удобство управления и надежность решения. В состав такого комплекса включается в нужном под задачи количестве следующие компоненты:

• Поворотные головы с системой трекинга камер, зачастую на роботизированных штативах;
• Кран на тележке с поворотной головой, пультом управления и сенсорами считывания положения камеры крана;
• Система управления роботизированными головами, состоящая из пульта управления и сервера хранения шаблонов движения камер;
• Система приема трекинговых данных и управления виртуальными декорациями и объектами виртуальных сцен;
• Графические станции для рендеринга виртуальной сцены, по количеству примененных камер;
• Модуль задержки звукового сигнала;
• Микшерный видеопульт, позволяющий качественно вырезать объекты по цвету;

  Еще одним немаловажным компонентом такого комплекса, конечно, является наличие в киносъемочном или телевизионном павильоне полноценного комплекта оборудования спецосвещения. На функциональной схеме приведена базовая схема соединений оборудования одного из возможных типовых решений для создания виртуальной студии. Примерно подобный комплекс был спроектирован инженерами Vidau  Systems под задачи телеканала, уже построен и совсем скоро несуществующая "картинка" появится перед зрителями. Отслеживание положения камер (трекинг) осуществляется, во-первых, при помощи PTZ роботизированных голов VR600, установленных на штативы или роботизировнные пъедесталы (система Furio или CamBoot). Данные головы обладают встроенными механическими датчиками трекинга, не требующими дополнительного навесного оборудования. Трекинговые данные с объективов собираются при помощи специального кабеля, соединяющего объектив и голову. Во-вторых, комплект приема трекинговых данных, берущий информацию с крана, устанавливается на готовый кран от Jimmi Jib. Данный кран хорошо себя зарекомендовал для теле- и киносъемок как в Северной Америке, так и в Европе и Азии, где получил широкое распространение, как один из самых надежных и точных. Трекинговые данные поступают в программное обеспечение UXTrack, которое обрабатывает их, также осуществляет управление роботизированными головами и обработку сцены виртуальной студии. Кроме того, трекинговые данные поступают на серверы Xpression. Помимо ПО головы имеют возможность управления с помощью программы SmartShell, которое не только управляет роботизированными системами, но и дает возможность сохранять предустановки движения камер и другие данные. К данному ПО подключен контроллер управления камерами в 6 плоскостях. Формирование виртуальной сцены и объектов дополненной реальности осуществляется графическими станциями. Один из вариантов предлагаемой системы состоит из  сервера XPression Studio и нескольких серверов XPression Bluebox (по количеству виртуальных камер). Модуль Studio служит для управления и координации работы всех «рендеров», созданием и управлением проектами виртуальных сцен и т.д. Модули Bluebox – представляют собой «рендеры», не имеющие ПО по созданию и управлению графикой. Управление ими осуществляется с основного серверного модуля. Принцип работы виртуальной студии Принцип работы виртуальной студии заключается в том, что видеосигнал с камеры, через систему задержки, поступает на хромо-кейер, где происходит замена фона виртуальной студии на декорации и графику с серверов, благодаря наличию обратной связи с датчиками на головах осуществляющих движение камер, происходит синхронное изменение объектов виртуальной сцены с реальными объектами. Это позволяет внести динамику в работу виртуальной студии и делает ее не хуже, а иногда даже лучше реальной студии, благодаря возможности создания неограниченного пространства студии, а также перехода из одного «помещения» в другое в рамках одного плана. Для обеспечения максимальной реалистичности и динамики в кадре используется три роботизированных пьедестала с роботизированными головами и один роботизированный пьедестал с установленным на него краном. Именно такие виртуальные студии соответствуют требованиям самого высокого качества и применяется, том числе, для трансляций в прямом эфире Cyber Sport. В основе решения от RossVideo лежит современный графический движок Unreal, который пришёл из компьютерных игр и выводит на новый уровень графику виртуальной сцены, наиболее реалистично отображая объекты дополненной реальности, не увеличивая задержек для просчета сцены в онлайн.  Это позволяет без затруднений вести прямые эфиры из студии и совмещать виртуальные декорации с реальными. Время идёт и делает доступным человеку все новые и новые зрелища.  Телешоу все чаще проходят в диалогах с вымышленными персонажами, ведущие прогнозов погоды в прямом эфире "разводят" руками тучи, а современные гладиаторские бои на аренах Cyber Sport набирают миллионы зрителей. Компания Vidau Systems продвигается в этом направлении, вкладывая в руки профессионалов кино и телевидения мощные, надежные инструменты для реализации самых невероятных идей и конструирования волшебства.