Saturday, December 25, 2010

世界盃的Computer Graphics

(轉載自CUP magazine 2010年7月號)


            今年世界盃被「有線」壟斷,「無線」和「亞視」連精華片斷也不得轉播,連近在咫尺的祖國深圳市民也可看免費世界盃,球迷怨聲載道,全城世界盃氣氛大減。「無線」已盡全力「執漏」,重金買來「動新聞」,以高科技分析入球,球迷看慣「完汁完味」真人即場傳播,對此種動畫式鏡頭不滿足。
            其實16年前,我已向「無線」當年總經理應麒麟推薦此種3D技術作賽後分析之用。該年主辦國是美國,一間意大利軟件公開發了一個3D軟件,只要在四個角球位上空安放四組攝影機全場攝錄,停泊在場外等候的貨櫃車內,安裝了三套高性能電腦,趁半場休息十五分鐘時間把上半場的video feed輸入電腦數碼化,之後便可選擇任何角度作全方位重播,更可模擬在守門員、球證、旁證或任何一名球員的視野範圍內播放。一切問題球如越位、「澤」界、有沒有觸犯手球等「問題球」便一目了然。可惜當時「無線」嫌太貴,而且16年前的動畫效果還不及現時的栩栩如生,球員的動作也欠奉,但以二十二名球員的走位和皮球的相對位置,作為戰略分析已非常足夠,大受各球隊教練歡迎。
            今天我們看到的電腦動畫聽說是來自法國,一看之下,大嘆今天電腦圖形學(Computer Graphics, CG)的模擬技術一日千里,姑勿論球員的腳法和小動片是否與真影片百分百符合,但球員造型悅目和鏡頭角度的刁鑽,十分出色。當然,沒現場球賽進行的氣氛,和即時慢動作重播,令人有明日黃花之概,怪的只能怪香港免費電視台不爭氣吧!「無線」總算有交代。
            這正好讓我趁機介紹一下這CG科技的背後。
            人類視覺的構造,天生下來便對影像的接收、理解和敏感度比任何感官來得迅速直接,我們常道A picture is worth a thousand words。因此用形表達一些概念永遠比用一大堆數據令人易明。初期,最實用是應用在電腦輔助設計(Computer-Aided Design)上,用來設計新產品的外型和繪圖;後來發展到用來表達資訊例如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等。開始時只能顯示出黑白明暗圖,再下去是具真實感圖形。而同一時間,人類追求視覺的享受提高,由CAD的技術分支出另一門藝術,稱之為電腦動畫(Computer Animation)。
            電腦動畫的最初期,我們只能看到電腦屏幕的純平面(二維,2-dimensional圖形,和卡通片一樣,只是一幀一幀的圖形重疊起來。若要把圖形「立體」起來變成三維(3-dimensional)物體,需要的儲存容量是幾何倍數遞增。須知道,圖形是由點、線、面、體等幾何元素(geometrical element)和灰度、色彩、線型、線寬等非幾何屬性(non-geometrical attribute)組成,而每點和其非幾何屬性就是在屏幕顯示的一個象素(pixel)背後所需的儲存容量,當時一般的電腦還未能提供得到。如還要物體像在空中浮起轉動,一個1280x1024的屏幕以每秒26-30幀的速度不停「播放」(電影原理),背後所需的儲存容量已大得驚大,製作令人賞心悅目的真實感動畫,以前更是超級電腦的應用之一。
            至於製作電腦動畫的軟件,當時非異常昂貴。此類軟件基本上可分三大功能:造型(modeling)、動作(Animation)和仿真(Rendering)。造型是設計師的創作之泉,他們用不同的電腦軟件,創作出不同人物和物件線框(framework)後,再配合一幀一幀的動作流程(有稱之為「編舞」,choreography)。而最費時(電腦時)的是仿真,電腦軟件會根據某種光照模型例如light tracing,計算在假想的光源、紋理、材質屬性下的光照明模擬效果,連雲、霧、水的透明效果也做到。最後,把這些非幾何屬性計算好後便聯繫在每點象素上,變成一個很大的電腦數據文件,儲存起來,以前是變成菲林播放,今天是一幀一幀地數碼顯示。
            應用這基本電腦動畫技術,製作出來廣為人知的當然是1995 Pixar Animation Production company Toy Story(今年還推出 Toy Story 3);之前1990年的Jurassic Park1991年的Terminator21994年的Forrest Gump,與及更前1989年的abyss,把電腦動畫混入電影,開創了電腦特技先河。不用說,電腦動畫技術更在電腦遊戲市場上開拓了一大遍新土地。
            今天,在造型上,設計師更可用真人、實物、照片或以前的菲林影像數碼化,產生栩栩如生的造型。一些逝去巨星例如李小龍,在電腦動畫上出現可以是易如反掌;而在動作的設計上,我們也可以用真人的動作,用感應器傳入電腦去。理論上,如果有足夠資金,拍一套李小龍打詠春拳的「葉問X」電影,技術上是可行的。當仿真技術再有新突破之時,令死去了的全球曠世巨星復活,攜手合演一齣新戲也絕非沒可能。
            而今天我們看到「無線」的世界盃動畫,在球賽結束後短短三個小時內,能把球員造型仿真,動作仿真,不得不佩服幕後製作人的魄力和投資最先進電腦圖形技術的信心。誰再說不好看,誰便應抗議「有線」壟斷,到底,這不是CG的錯!(完)

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