وقتی صحنههای نبرد بین یونانیان و سربازان تروآ را در فیلم Troy مشاهده میکنیم، حتی به ذهنمان هم خطور نمیکند که بخش بزرگی از این سپاهیان جنگاور، چیزی جز بدلهای مجازی نیستند که پا بهپای سیاهیلشکرهای واقعی فیلم مشغول نبرد هستند. ظاهراً کمکم باید آماده شویم تا شاهد جولان هر چه بیشتر این هنرپیشههای تازه وارد بر پرده نقرهای باشیم. شاید زمانی که استفاده از فناوری در سهگانه اربابحلقهها برای تولید سپاهیان بیشمار انسانها و اورکها، جایزه اسکار را برای طراحان این موجودات به ارمغان آورد، جای پای این سیاهی لشکرها در عرصه سینما محکمتر از قبل شد. بهطوریکه بعد از آن و همینطور بعد از Troy، شاهد نبرد سپاهان دیجیتالی در سایر فیلمهای سینمایی نیز بودیم. در این مقاله بهطور مختصر به نحوه استفاده از سیاهی لشکرهای مجازی در ساخت فیلم می پردازیم. پس از معرفی یکی از جدیدترین فناوریهای ساخت بدل مجازی (virtual stuntmen) تحتعنوان ACT، به فیلم Troy بهعنوان مثالی از بهکارگیری سیاهی لشکرهای مجازی در یک فیلم خواهیم پرداخت. لازم بهذکر است که در این مقاله جلوههای ویژه فیلم Troy بهطور کامل بررسی نخواهد شد و فقط به بخشی از آن که مربوط به استفاده از سیاهیلشکرهای مجازی است پرداخته میشود.

استفاده از بدلها و سیاهی لشکرها در فیلمهای سینمایی چیز جدیدی نیست و همواره در بسیاری از فیلمها شاهد حضور انبوه سیاهی لشکرهایی بودهایم که حتی در برخی موارد بهیادماندنیترین صحنههای تاریخ سینما را هم رقم زدهاند. ولی مشکلاتی در استفاده از بدلها و سیاهی لشکرها وجود دارد و این مطلب در ساخت فیلمهای تاریخی و حماسی و بهویژه در جایی که فیلمساز باید صحنههای پرتحرک و پر زد و خورد و گاهی خشونتباری را بهتصویر بکشد، بیشتر خود را نشان میدهد.

در اینگونه موارد علاوه بر مشکلاتی که در هماهنگ کردن و کنترل سیاهی لشکرها وجود دارد، حفظ سلامت آنها نیز مهم است. مجموعه این مشکلات سبب میشود که معمولاً این صحنهها آنطوری که سازنده میخواهد از آب در نیاید و بیش از حد، مصنوعی جلوه کند. البته مدتی است که کامپیوتر به کمک آمدهاست و در طراحی صحنههای پرتحرک و شلوغ فیلمسازان را یاری میدهد. اما هنوز هم نبردهایی که بهطور دیجیتال ساخته میشوند رضایت بخش نیستند و تصنعی بهنظر میرسند.
استفاده از فناوری برای بهتصویر کشیدن صحنههای پرازدحام و شلوغ، چیز جدیدی نیست. بهطور مثال در دهه 1920 فیلمبردارها با استفاده از لنزهای ویژهای این حالتها را ایجاد میکردند. رویه استفاده از تکنیکهای کامپیوتری در ساخت هنرپیشهها و بدلها برای جایگزینی با هنرپیشهها و بدلهایی که مجبورند کارهایی خطرناک یا غیرممکن انجام دهند، زمان زیادی است که بهعنوان بهترین و بهصرفهترین انتخاب دنبال میشود. روشهایی مانند motion capture، متحرکسازی فریم به فریم و حتی استفاده از بانکهای عظیم اطلاعاتی برای تعریف حرکات و خصوصیات یک کاراکتر از جمله این تکنیکها هستند. ولی در تمامی این روشها ما نیازمند پیشبینی کلیه حرکاتی هستیم که یک کاراکتر در یک صحنه ممکن است انجام دهد و این علاوهبر پیچیده کردن روند تولید، غالباً نتیجه مناسبی بهدنبال نخواهد داشت.
بهعلاوه، در اینگونه تکنیکها محدودیتهای دیگری هم وجود دارد. بهطور مثال در روش motion capture، ما نمیتوانیم به بدلها ضربههای خیلی محکم وارد کنیم؛ یعنی چیزی که در صحنههای اکشن بسیار اتفاق میافتد و موردنیاز است. در صحنههای اکشن لازم است که بدل واکنش مناسبی به ضربات نشان دهد و این واکنش باید به اندازه کافی باورپذیر باشد. چیزی که با استفاده از نیروی انسانی نمیتوان به آن دست یافت. کافی است نبردهایی در ابعاد نبردهای افسانهای تروآ را مجسم کنید تا پیچیدگی کار را درک کنید؛ نبردهایی که نه میتوان آنها را با تکیه کامل بر بدلهای انسانی ساخت و نه استفاده از تلفیق حرکات انسانی و تکنیکهای کامپیوتری مثل motioncapture و استفاده از بانکهای اطلاعاتی یا انیمیشنسازی فریم به فریم می تواند بهخوبی جوابگو باشد.
اما شرکت Natural motion راهی برای ساخت اینگونه صحنهها و کاهش پروسه تولید یافتهاست که به سازندگان اجازه میدهد از آن برای ساخت بدلکار و سیاهی لشکر برای صحنههایی که انجام آنها برای انسان غیرممکن یا بهطور بالقوه دارای خطر بالایی است استفاده کنند. این روش در چند مورد استفاده شده که بهترین نمونه آن فیلم سینمایی Tory است. در این روش صحنههای نبرد با استفاده از بدلهای مجازی پیادهسازی میشوند. البته بدلهای مجازی پیش از این هم در ساخت فیلم استفاده شدهاند که معروفترین نمونه آن سهگانه ارباب حلقههاست. ولی بدلهای مجازی استفاده شده در Troy با نوع بهکار رفته در ارباب حلقهها تفاوتی اساسی دارند؛ زیرا این بدلها دارای هوش مصنوعی هستند.
این فناوری، پروسه ساخت فیلم را بهطور چشمگیری کوتاه می کند و بر واقعیتر جلوه کردن آن کمک شایانیمینماید. نرمافزاری که این شرکت برای این منظور ارائه دادهاست، Endorphin نام دارد که در بخش جانورشناسی دانشگاه آکسفورد ساخته و پرداخته شده است. این برنامه هوشمند با استفاده از فناوری ACTکاراکترهایی مجازیای را پدید میآورد که کاملاً مشابه انسانهای واقعی به محیط واکنش نشان میدهند. برخلاف بیشتر کاراکترهای کامپیوتری که وابسته به یک پایگاه داده ثابت میباشند (برای نمونه بدلهای استفاده شده در ارباب حلقهها)، کاراکترهایی که Endorphin پدید میآورد، بهطور مستقل حرکت میکنند، محیط اطراف خود را حس می کنند و به آن واکنش نشان میدهند؛ همانطور که یک انسان اینکار را میکند.

فرایندی که بدلهای مصنوعی را قادر به حرکت و فکر کردن می کند، Active Character Technology) ACT) نام دارد. این فناوری بر پایه شبیهسازی هوشانسان، بدن و سیستم عصبی استوار است. پارامترهای مورد استفاده در فناوری ACT مثل وزن، ابعاد اندامها و محدوده اتصالات، بر پایه دادهها و مشخصات واقعی آناتومی و فیزیک بدن انسان استوار است که از راههای گوناگونی جمعآوری شده است. در این فناوری به بدلهای مجازی میآموزند که چگونه با استفاده از تکامل مصنوعی (artificial evoution) حرکت کنند، واکنش نشان دهند و ذخیره دانش خود را افزایش دهند.
مدل ماهیچههای هر کاراکتر خصوصیاتی مشابه ماهیچههای واقعی انسان دارند و اطلاعات برنامهریزی شده در سیستم عصبی هوش مصنوعی پالسهای کوتاهی به ماهیچههای بدن میفرستد و بدین ترتیب انجامدادن حرکاتی مثل حفظ تعادل یا پرش را میسر می سازد.
واکنشهای هر یک از کاراکترها، مجموعهای از واکنشهای واقعگرایانه را سبب میشود، برای مثال، شبکههای عصبی Self preservation، سربازان شبیهسازی شده فیلم Troy را قادر میسازند به ضرباتی که از طرف حریفشان وارد می شود پاسخ مناسب نشان دهند؛ مثلاً با سپر از خود دفاع کنند یا تعادل خود را حفظ نمایند.

نرمافزار Endorphin با استفاده از فناوری ACT، با در هم آمیختن اصول و هوش مصنوعی به طراحی کاراکترهای سه بعدی میپردازد که به معنای واقعی کلمه با هوشند و قادرند حرکات بشری را شبیهسازی کنند. آنها یاد میگیرند راه بروند، لگد بزنند، تکل بروند و احیاناً به زمین بخورند ... . کاراکترهایی که به این روش ساخته می شوند، میتوانند یاد بگیرند، خود را با محیط تطبیقدهند و تکامل پیدا کنند.
مراحل ساخت بدلهای مجازی بهصورت یک سیر تکامل مصنوعی آغاز میشود. در ابتدا به کاراکترها آموزش داده میشود که رفتارهای ویژهای مثل راه رفتن یا مانند آن را انجام دهند. کار با انتخاب تصادفی چند کاراکتر آغاز می شود و مثلاً آنها شروع به راه رفتن میکنند.
هر چند در این مرحله هیچکدام بهدرستی راه نمی روند، اما آنهایی که کمترین خطا را حین راهرفتن داشتهاند انتخاب میشوند و به آنها اجازه تکثیر (offspring) دادهمیشود. این عمل انتخاب بارها روی جمعیت موردنظر تکرارمیشود تا در آخر به کاراکترهای شبه انسانی برسیم که با کمترین اشتباه راه میروند.
کاربران این نرمافزار، مجبور نیستند سیستم هوش مصنوعی آن را برنامه ریزی کنند. تنها کاری که آنها باید انجام دهند، دادن دستورات به برنامه است؛ درست مثل دستوراتی که یک کارگردان به بازیگر می دهد. کاربر باید پارامترهایی نظیر جهت و اندازه نیرو و آن قسمت از بدن که این نیرو باید بر آن اعمال شود را مشخص نماید و برنامه بر اساس این ورودیها، شبیه سازی را انجام می دهد.
همانطور که گفته شد، کاراکترها در فناوری ACT، برخلاف روشهای معمول، از پیش متحرکسازی نمیشوند. torsten reil، مدیر اجرایی شرکت Natural motion دراین باره می گوید: آنها به محیط اطرافشان بهطور باورپذیری واکنش نشان می دهند؛ بدون نیاز به اینکه یک متحرک ساز مجبور باشد تمام آنچه ممکن است اتفاق بیفتد را پیش بینی و شبیه سازی نماید.
او میافزاید: استفاده از فناوری ACT باعث صرفهجویی در زمان و بودجه ساخت و توسعه بازیهای کامپیوتری خواهد شد و اجازه انجامدادن یک بازی تعاملی (interactive) را به بهترین نحو ممکن به کاربر میدهد.

MPC برای ساخت فیلم  Troy، نرم افزار ویژه هوش مصنوعی   ALICE را که برای شبیه سازی مغز هر سرباز از آن استفاده می شد، توسعه داد. این سیستم یک شبکه از گره ( node)ها است که هر گره در واقع یک حسگر و یا یک قانون ( rule) محسوب می شود. حسگرها به یک عامل  ( Agent) اجازه می دهند اطلاعات محیط اطراف خود را دریافت کند. به عنوان مثال یک سرباز می تواند سربازهای دیگر را تشخیص دهد یا وضعیت زمینی که روی آن ایستاده است را درک کند.
حسگرها می توانند بصری، شنیداری یا از هر نوع دیگری باشند. وقتی از حسگری استفاده می کنیم، قوانینی را برای آن در نظر می گیریم، برای مثال اگر نمی خواهیم سربازان خیلی نزدیک به هم بایستند، قانونی به منظور حرکت، از هم فاصله گرفتن و جاگیری مناسب آن ها وضع می کنیم. با استفاده از این قوانین می توانیم به دقت جزئیات را شرح دهیم. ولی برای یک شبیه سازی متقاعدکننده به شمار بسیار زیادی از قواعد و حسگرها نیازمندیم که نهایتاً روند شبیه سازی را کند خواهد کرد.
سازندگان فیلم دریافتند که در بسیاری از صحنه های فیلم نیازی به این پیچیدگی نیست. در حقیقت بسیاری از صحنه ها، مربوط به یورش سربازان بود و احتیاج به قوانینی بود که از برخورد سربازان با هم جلوگیری به عمل آید.
در واقع روند کلی کار بدین ترتیب است: در ابتدا حرکات کلی کاراکتر تعریف می شود. مرحله بعد استفاده از داده های    Motion capture است و در نهایت کاراکترهایی کامل خواهیم داشت. این بخش کاملاً مجزا از سیستم شبیه سازی جمعیت بود که  Motion Library Editore ) MLE) نامیده می شود و سازندگان فیلم به آن   EMILY می گویند.
ایده اصلی  EMILY منحصر به فرد است و پیش از این در شبیه سازی صحنه های پرازدحام از آن استفاده نشده بود. البته ایده اصلی این روش متعلق به  MPC نیست. اما این شرکت از روش هایی برای تکمیل آن استفاده کرده است. در حقیقت کسی که این راهکار را ابداع کرده معتقد بوده است که این روش در یک محیط شبیه سازی شده شلوغ هرگز عمل نخواهد کرد. ولی در   Troy مشخص شد که این عقیده درست نبوده است.
اساس این ایده بدین صورت است که مقادیر دلخواهی از داده های   Motion capture را که شامل تعداد زیادی از حرکات و اعمال است جمع آوری می کنیم. سپس   EMILY این داده ها را به کلیپ های کوتاهی به طول هشت تا دوازده فریم تقسیم و طبقه بندی می کند. با در اختیار داشتن هزاران کلیپ از این نوع ، نرم افزار با توجه به کلیت یک کلیپ خاص و یک حرکت ویژه، به مقایسه آن با دیگر کلیپ ها می پردازد و در نهایت تصمیم می گیرد که کدام کلیپ ها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند. زمانی که کلیپ های موردنظر تعیین شدند، سیستم به طور خودکار عمل ترکیب کردن کلیپ ها را انجام می دهد و نتیجه را ذخیره می کند.
سیستم هوش مصنوعی  ALICE، مسیری که هر کاراکتر خواهد پیمود را تعریف می کند. برای مثال مسیر A ، B و   C. نرم افزار    ALICE با استفاده از  EMILY، به طور خودکار تصمیم می گیرد که کدام یک از کلیپ ها برای ساخت حرکات سربازان مناسب است و بدین طریق از کتابخانه   EMILY استفاده می نماید.
با این حال اطلاعاتی که به صورت داده های اولیه به سیستم وارد می شوند باید اصلاح شوند. به دلیل این که این اطلاعات حاصل اجرای تکنیک   Motion capture روی سطح هموار و مسطح می باشند. ولی در عمل لازم است این اطلاعات طوری باشند که ناهمواری ها را به خوبی نشان دهند تا حرکات کاراکترها واقعی جلوه کند.  MPC این کار را با ابزارهایی تحت عنوان   Pose Deformers انجام می دهد. PD ها بسیار مشابه  Geometry Deformerها در نرم افزار  Maya هستند. با این تفاوت که آن ها روی اسکلت بندی و حالت کاراکتر اعمال می شوند.
طوری که می توان تغییراتی را در وضعیت بدن ایجاد نمود. برای مثال یک  Lean Deformer می تواند بدن را به جلو خم کند یا یک  Small Footsteps Deformer باعث می شود یک کاراکتر گام های کوتاه تری بردارد. با استفاده از حسگرها، هر یک از کاراکترها قادر به شناسایی اطراف خود خواهند بود. به عنوان مثال میزان زاویه شیبی که روی آن در حال حرکت هستند را تشخیص می دهند. Deformerها به طور خودکار به سیستم هوش مصنوعی اعمال شده و باعث می شوند که مثلاً وقتی کاراکترها در سربالایی راه می روند، به جلو خم شوند و گام های کوتاه تری بردارند یا برعکس زمانی که در سرپایینی راه می روند، به عقب خم شوند و گام های بلندتری بردارند.
در پایان   MPC از یک فرمت اختصاصی تحت عنوان   Skeleton Caching برای انتقال اطلاعات شبیه سازی شده به بخش  Rendering استفاده می نماید. به این طریق بعد از شبیه سازی، برای رندر کردن نه نیازی به   Maya (آن طور که معمول است) می باشد و نه نیازی به فایل های   rib و فقط از   Skeleton Cache برای این منظور استفاده می شود.

شبیه سازی سربازان تنها بخشی از مشکلات ساخت یک سپاه دیجیتالی بود. بزرگ ترین مشکل در  Troy، رندر صحنه های شبیه سازی شده بسیار شلوغ فیلم بود.150هزار سرباز شبیه سازی شده، فرایند رندر را مشکل می کردند؛ به ویژه در جایی که باید تمام متعلقات آن ها با جزئیات نشان داده می شد.
برای رندر صحنه های فیلم از نرم افزار   PRman استفاده شد. یکی از دلایلی که سازندگان فیلم از نرم افزار  Massive(نرم افزاری که نبردهای     مربوط به سه گانه ارباب حلقه ها با آن طراحی شد و استفاده از آن حتی اسکار را هم برای فیلم به ارمغان آورد) برای ساخت صحنه های نبرد استفاده نکردند، مشکلی بود که در مرحله رندر پیش میآمد. به دلیل این که   Massive فقط   PRman را از طریق فایل هایی با فرمت   rib پشتیبانی می کند که با توجه به صحنه های عظیم  Troy، فایل های   rib با حجم بالایی تولید می شدند که به سادگی قابل رندر نبودند.
در این قسمت هم   MPC دست به کار شد.  john Haddon، سرپرست تیم  Rendering برنامه ای به نام    GIGGLE برای این منظور نوشت. در این مرحله یک سرباز با تمام ویژگی های ظاهری آن در  Maya در یک وضعیت استاندارد مدل سازی شده و با یک فرمت اختصاصی قابل فهم، برای  GIGGLE فرستاده می شود.
در زمان رندر، کل  Skeleton Cache که در قسمت شبیه سازی ذخیره شده بود، بارگذاری می گردد.  GIGGLE با توجه به اطلاعاتی که از این طریق دریافت می کند، سرباز کاملی را با تمام متعلقاتش برپایه جزئیاتی که مورد نیاز است بارگذاری می نماید. با این روش دیگر نیازی به استفاده از فایل های حجیم   rib و رندر حجم عظیمی از اطلاعات نیست.
MPC از فرمت  openEXR شانزده بیتی، متعلق به  Industrial Light and Magic) ILM) نیز در این فیلم بهره برد. با استفاده از این فرمت، علاوه بر توانایی ذخیره مقادیر بیشتری از اطلاعات بصری، انتقال داده ها به بخش ترکیب   Compositing department  نیز با سهولت بیشتری انجام خواهد شد.
لازم به ذکر است که نرم افزار   MEDDLE نیز که یک   viewer است، برای این پروژه توسعه داده شد. با استفاده از فرمت  OpenEXR، نرم افزار   MEDDLE و همین طور قابلیت های نرم افزار   PRman، سازندگان قادر به انتخاب یک عامل  ( Agent) یا گروهی از آن ها در صحنه بودند. این امر به آن ها اجازه می داد خصوصیات گروهی از سربازان را به سادگی و سرعت تغییردهند.

در مجموع 425 شات در مدت هیجده ماه به وسیله حدود 120 هنرمند در  MPC تولید شد  . آنچه در این مقاله به آن اشاره شد، فقط بخشی از جلوه های ویژه فیلم  Tory را پوشش می داد و در مورد دیگر اقدامات   MPC در ساخت جلوه های ویژه این فیلم و همین طور تلاش هایی که دیگر شرکت درگیر این پروژه  ( Framestore CFC) به ویژه در ساخت ناوگان .دریایی یونانی ها انجام داد سخنی به میان نیامد
همان طور که خواندید، برای ساخت یک نبرد مجازی، علاوه بر استفاده از تکنیک های هوش مصنوعی، از تکنیک های دیگری مانند  Motion Capture نیز استفاده شده است تا در نهایت آنچه که بر پرده مشاهده می شود تا حدودی قانع کننده باشد. این که گفته می شود تا حدودی قانع کننده به این خاطر است که هنوز هم صحنه های نبرد در فیلم  Troyمنتقدان سرسختی دارد و به طور کامل مورد قبول متخصصان نبوده است. ولی در هر صورت مجموع تکنیک های استفاده شده در این فیلم منحصربه فردترین تکنیک ها را شامل می شوند که مسلماً سرآمد تمام این تکنیک ها ACT است.

استفاده از فناوری   ACT مانند اکثر فناوری های دیگر، فقط منحصر به سینما نخواهد بود. این نوع فناوری ها توانایی های بالقوه ای دارند که کاربرد آن ها را گسترده تر می کند. به طور نمونه، استفاده از فناوری   ACT در فریفتن بینندگان یک سخنرانی یا یک برنامه که به طور زنده از تلویزیون در حال پخش است می تواند ایده خوبی باشد. با پیشرفت این فناوری، به راحتی می توان محل سخنرانی یک سخنران را پر از طرفداران دیجیتالی کرد که برای او دست می زنند و هورا می کشند. مطمئناً بینندگانی که سخنرانی این او را میان انبوه طرفدارانش مشاهده می کنند، حتی نمی توانند حدس هم بزنند که آن ها اصلاً در محل حضور ندارند و در واقع جز بدل های مجازی، کسی شنونده سخنرانی نیست.