TED 2010 ג’ימס קמרון מדבר על אוואטר.

 

TED 2010 ג’ימס קמרון מדבר על אוואטר.

 

כיצד ג’יימס קמרון יצר את הסרט אוואטר

 

ארבע שנים לקח לקמרון לעשות את אוואטר באולפנים של פלאיה ויסטה בקליפורניה. הדבר שהניעו הייתה הסקרנות. בהרצאתו ביום חמישי ב-TED הוא אמר: “אל תציבו לעצמכם גבולות. אנשים אחרים יעשו לכם את זה… בכל מה שאתם עושים, כישלון הוא אופציה, אבל לא הפחד”.

באולפני פלאיה ויסטה נתלו כמאה ועשרים מצלמות סביב היקף בימת הקול והן סודרו בצורת גריד. המצלמות יכלו לצלם את תנועות השחקנים בתלת ממד. המצלמות צלמו את השחקנים והעזרים. השתמשו במחשבים כדי להחליף את קירות הסטודיו האפרוריים בעולם וירטואלי ולבצע סימולציה לאולפן כולו, כולל הרצפה והתקרה שלו.  כך האולפן נהפך לסביבות וירטואליות תלת-ממדיות על ידי המחשב. השחקנים מוקמו באולפן בבמה שכונתה “ווליום”, שאפשרה לתפוש הרבה נפח – יותר מבעבר – והיא לכדה תנועות פי שש מכל במה אחרת שבה השתמשו קודם לכן:

 

מכאן.

אחרי שהמצלמות הסריטו את השחקנים, הנתונים הוזרמו לתוכנה. התוכנה תרגמה את התנועות של השחקנים ויצרה מכך דמויות דיגיטאליות בזמן אמת בסביבה שאותה יצר המחשב. לכן אם השחקן רכב על מתקן מתכת באולפן המחשב המתקן מיד תורגם למשהו וירטואלי דמיוני בכוכב אחר… הרבה מאוד אנשים עם מצלמות מוקמו על הבמה, אבל מכיוון שהווליום יכולה ללכוד כל זווית וכל נקודת מבט מייד, ניתן היה להמיר כל דבר בכל נקודת מבט גם לאחר שהצילומים בוצעו, וזאת לאחר שהביטו בפלייבק.

מסמנים את הגריד שנוצר על ידי המצלמות כדי לספק מערכת ייחוס בתוך העולם הוירטואלי במחשב. השחקנים, הנשקים והציוד סומנו בעזרת נקודות ירוקות מחזירות סביב הבמה. הם רצו ושחקו והנקודות שמסומנות עליהם זזו יחד איתם. הנקודות הן נקודות מיוחדות שניתנות לזיהוי על ידי המחשב והמצלמות (ראו תצלום למטה). המצלמות שמסודרות בגריד החלו עוקבות רק אחרי הנקודות המחזירות האלה. המחשב רשם את תנועת הנקודות ומיקם את המיקום שלהן באולפן. לאחר מיקומן באולפן, המחשב הרכיב את הנתונים לגבי הנקודות אל תוך מסגרת של מתווה של שלדים וירטואליים של דמויות שיופיעו בסרט אוואטר. המחשב כך בנה בתוכו שלד וירטואלי ודמות שלמה בהתאם למתווה הדמות של השחקנים: הוא בנה את הדמויות ואחר כך “הלביש” אותן בגופות שאותן הוא יצר בצורה וירטואלית בדמות “נאבי” –  Na’vi.

 

20th Century Fox 

 

 

השחקנית כאן משחקת יצור שהוא לגמרי נוצר במחשב: נסיכת נאבי. כדי למפות את תנועתיה וליצור את הדמות הממוחשבת, השחקנית לובשת חליפה לוכדת תנועות בעלת סימונים ופסים. היא גם לובשת כיפה על הראש בעלת מצלמת וידאו מול פניה שעוקבת אחרי הנקודות הירוקות שמציינות את הבעותיה של השחקנית.

 

המחשב הרכיב את הדמויות הוירטואליות מהנקודות שסומנו על השחקנים בעוד השחקנים התנועעו בבמה ושחקו את התנועות של הסרט. בצורה זו השחקנים השתלבו יחד עם דמויות הנאבי שבעולם הווירטואלי התלת-ממדי שנוצר במחשב. עתה המחשב הכניס את הבעות הפנים ותנועות השחקנים אל תוך הדמויות שלהם בסביבה הווירטואלית. כיצד עשו זאת? בעת הצילומים השתמשו בשיטה משופרת ללכידת הבעות פנים: השחקנים לבשו כיפות שהותאמו לגולגלת ועליהן הולבשה מצלמה זעירה ממול לפניהם. המידע שנאסף מהבעות הפנים של השחקנים ומתזוזות העיניים הועבר למחשבים. המחשבים עבדו את המידע לדמויות וירטואליות (ראו תמונה למעלה). המחשבים העבירו 100% מההבעות והפעילות הפיזית של השחקנים המשחקים באולפן כדי להתאים למקבילות הדיגיטאליות הוירטואליות שלהם שמצויות במחשב.

 

20th Century Fox 

 

תוך כדי צילומי הסרט קמרון נכנס לאולפן עם מצלמה וירטואלית (תצלומים למעלה ולמטה). מהי מצלמה וירטואלית? זוהי מצלמה אליה מוצמד טאבלט בעל מסך LCD שמציג רק את המציאות הוירטואלית של הסרט בזמן אמת. הטאבלט הוא בעל כפתורים וידיות בדומה לבקרי משחקי מחשב. מצלמה זו אפשרה לקמרון לסדר את הסצנות בזמן אמת, לצלם סצנות ולהכניס אלמנטים חדשים לתוך הסרט בתוך העולם הוירטואלי שאותו יצר במחשב. המחשב השליך על מסך ה-LCD של קמרון את הסביבה הוירטואלית וקמרון הרגיש כאילו הוא נמצא בפנדורה… בו ברגע שהשחקנים שחקו את האוואטרים, קמרון לא ראה אותם במסך ה-LCD שלו. הוא ראה אוואטרים כחולי עור וענקיים, שלמים עם זנבות ועיניים זהובות ענקיות, במקום את השחקנים המשחקים באולפן. ובמקום החלל האפרורי של ה”ווליום” הוא ראה למשל את היער הגשום והצומח של פנדורה, או ראה סצנות עשירות אחרות מהסרט. 

כיצד עבדה המצלמה הוירטואלית? בעוד קמרון נע עם הטאבלט, גלאי רדיו וגלאים אופטיים עקבו אחרי המיקום של קמרון ושדרו את תנועתו למחשבים שמצויים מאחורי הקלעים. מחשבים אלה המירו את העולם  כנצפה מנקודת המבט שבה הטאבלט של קמרון נמצא בכל רגע ורגע והם שלחו את המידע חזרה לטאבלט. זה אפשר לקמרון ללכת בתוך העולם הווירטואלי ולצלם כל סצנה שהוא רוצה וגם הכי חשוב, לשרבב דברים ולהוסיף סצנות לתוך העולם הוירטואלי.

אוואטר הוא סרט תלת-ממדי. אנשים ברובם רואים בשני עיניים. ולכן ניתן לגרום לאשליה של ראיה תלת ממדית בסרטים. העיניים האנושיות מצויות במרחק של בערך 5 ס”מ זו מזו. פירושו של דבר שכל עין מוסרת למוח פרספקטיבה מעט שונה על אותו העצם הנראה. המוח אחר כך משתמש בשונות הזו כדי לחבר את שתי נקודות המבט ולקבוע במהירות הבזק את המרחק של העצם הנראה. המוח אז מעבד את המידע לכדי מה שאנו רואים. אם רוצים לבדוק השערה זו, אוחזים עפרון במרחק מה מפנינו, כאשר כל פעם סוגרים עין אחרת. העצם יופיע כאילו הוא נע עלפני הרקע של הנוף בחוץ. סרטים תלת ממדיים משתמשים בדיוק בעובדה אמפירית זו. מסריטים שתי תמונות בפרספקטיבות מעט שונות ומקרינים אותן על המסך. באמצעות טכנולוגיות שונות, סרטים תלת ממדיים מאפשרים לכל עין לראות רק פרספקטיבה אחת. המוח אז מחבר את התמונות הנפרדות כאילו הוא באמת מביט על גוף אמיתי, וכך נותרת האשליה של העומק.

הטכנולוגיה שבה מפרידים בין שתי הפרספקטיבות ואחר כך משלבים ביניהן היא מאוד מתוחכמת. יש סרטים שמהר מאוד עוברים מתמונות ימין ושמאל על המסך, ויש טכנולוגיה שקרויה Interference filter technology שיוצרת תמונה תלת ממדית ברורה, כאשר תמונה אחת משתמשת באורך גל מאוד ברור של אדום, ירוק וכחול (רכיבי הצבעים של האור), בעוד שהאחרת משתמשת באורכי גל מעט שונים של אדום ירוק וכחול. משקפיים מיוחדות מסננות את אורכי הגל המסוימים האלה כדי ליצור שתי תמונות. יש גם טכניקות שמשתמשות בקיטוב קווי של האור: עבור עין אחת גלי האור מיושרים אנכית ואילו עבור העין השנייה הם מיושרים אופקית. המשקפיים שאותן הצופים לובשים הן מקוטבות גם כן בהתאם. החיסרון של השיטה הוא שאם מפנים את הראש או מסובבים אותו, אור נכנס מהכיוון הנגדי וזה הורס את האפקט של התלת-ממד. וכך צריך להשתמש באפקט קיטוב יותר מתוחכם, קיטוב מעגלי ולא רק קיטוב קווי.

 

 

20th Century Fox, NYT 

 

החברה שספקה את האפקטים הויזואליים של הצמחייה והחיים בפנדורה היא Weta Digital. החברה השתמשה במערכת הפעלה לינוקס ובתוכנה מבוססת לינוקס כדי להשיג את הגרפיקה המשוכללת והתלת ממדית. חברה נוספת שספקה את האפקטים הויזואליים בסרט הייתה: Industrial Light & Magic (ILM). באופן כללי כדי ליצור את האפקטים הויזואליים של פנדורה נדרשו מעל פטה ביט של מקום אחסון במחשבים.

החברות האלה ביצעו את ההמרה מההפקה על הסט לעולם הפוטוריאליסטי של הסרט המוגמר. קמרון שלח את הסרט הגולמי לווטה דיגיטל בניו זילנד. שם תוכניתני אפקטים מיוחדים השתמשו בתוכנות מיוחדות שעוסקות בהבעות פנים וזיהוי פנים כדי לתרגם כל דקה ודקה את תנועות השרירים של השחקנים – מיצמוצים, עוויות, קמטים לכדי הביטויים שמאמינים שיכולים להיות לחוצנים מפנדורה.

 

 

 

החללית למסע הבינכוכבי לאלפא סנטורי, ששמה הרשמי הוא Interstellar Vehicle ISV Venture Star. יכולה להעביר בני אדם, מטען, אספקה וציוד בין כדור הארץ לפנדורה ולחזור עם צוות וכל טוב מפנדורה לכדור הארץ. היא בעלת הנתונים הטכניים הבאים: חללית 601-09 באורך של קילומטר וחצי, רוחב 301 מטרים, גובה 218 מטרים. יכולה להגיע עד 210,000 ק”מ לשניה (70% ממהירות האור). תאוצה מירבית 1.5g, מתאימה למסע של 4.4 שנות אור עד פנדורה (מבחינת אוכל, אוויר ודלקים). החברה המייצרת של החללית היא:  Consortium of aerospace contractors.  והמנועים שלה מונעים על ידי אנטי חומר. ההנעה הרקטית היא מסוג “ולקירי” ולחללית יש גם הגנה מפני קרינה. 

 

20th Century Fox

 

פרויקט ולקירי הוא פרויקט תיאורטי להנעה רקטית קרוב למהירות האור כמו פרויקט דדלוס ואוריון.

בחללית מונעת על אנטי חומר (ולקירי) מנועי החללית בתחילה פועלים על ידי כמויות זעירות של אנטי חומר ואז מתחילה ריאקצית היתוך אנרגטית. סליל מגנטי לוכד את תוצרי הפליטה של הריאקציה הזו והם מסולקים במהירות בריחה של 12 עד 20 אחוז ממהירות האור. כאשר החללית מגיעה ל-20 אחוז ממהירות האור (בין 35,000 ק”מ ל- 59,000 ק”מ לשנייה) יותר ויותר אנטי חומר מוזן למנועים עד אשר עוברים לאניהילצית חומר אנטי חומר טהורה. עתה צורה זו מאיצה את החללית בשאר דרכה למהירות של 92 אחוז ממהירות האור.

למה חללית כזו לא תתכן? קודם כל ישנה הבעיה של ההגנה. החלום הרטוב של טיסה מאוישת לכוכבים מרוחקים קיים מאז שנות החמישים והששים. הוא לא יכול להיות ממומש במידה מסוימת בגלל שגילו שלקרינה הקוסמית ישנן תוצאות רפואיות הרבה יותר רציניות עלינו משחשבו קודם לכן. שהייה ניכרת של בני אדם בחלל היא לכן בעייתית ללא הגנה, כפי שגם ניכר בסרט אוואטר באטמוספרת פנדורה הרעילה… אבל כאן אנו מדברים על הקרינה הקוסמית. במסלול ארצי נמוך ליד קו המשווה, אנו מוגנים כי שם השדה המגנטי של כדור הארץ מגן עלינו מפני הקרינה הקוסמית. אולם אפילו הביקורים שלנו לירח היו קצרים… סבורים שנוכחות אנושית ארוכה בירח תצטרך להיות מלווה בבניה מתחת לקרקע ויצטרכו להעביר ציוד מסיבי מכדור הארץ. היום ידוע ששהות אנושית ממושכת עמוק יותר בחלל תדרוש מאיתנו להסתתר מאחורי הגנות עבות וחזקות בעובי של 60 ס”מ העשויות מעופרת; הגנות אלה יצטרכו לשקול 400 טונות, כאשר מדובר בקפסולה קטנה. לכן יותר חסכוני לחשוב על מגן גדול יותר ששוקל כמה אלפי טונות – מגורים, שבו אנשים יחיו בחופשיות. אבל הגנות אלה ידרשו אנרגיות עצומות כדי להאיץ גוף או חללית כזו לחלל. בטח שלא מעשי כרגע.

המרחקים בין הכוכבים הם כה גדולים שנסיעה פראקטית ביניהם תדרוש מאיתנו להגיע למהירויות שהן בסדר גודל של זו של האור. יחסות פרטית כמובן. זה מאוד קשה לביצוע. מעט מאוד תהליכים ידועים לנו ככאלה המשחררים אנרגיות שהן בסדר גודל של המסות של החומר והם באים בחשבון להנעה רקטית נדונה. כורים גרעיניים למשל משחררים אחוז קטן של מסות המנוחה מהגרעינים שלהם. לכן רכב חלל לנסיעה בינכוכבית שמונע על ידי ביקוע או היתוך גרעיניים יצטרך לשאת עליו אלפי פעמים המסה של המטען שלו כדלק. אם נוסיף זאת לבעית ההגנה מפני הקרינה הקוסמית… עליה דברנו קודם, פירושו של דבר מסע בינכוכבי כזה שמשתמש באנרגיה גרעינית ויכלה וירוקן את כל המשאבים של כדור הארץ כולו ואת כל החומרים הבקיעים וברי ההיתוך בצורה בלתי נסבלת.

אם כך נפנה לתהליך אנהילצית החומר-אנטי חומר כפי שעשו באוואטר. אולם ישנם שלושה מכשולם בדרך למימושו. ראשית יעילותו של יצור האנטי חומר במאיצים עכשוויים היא זעומה – מעט מאוד התנגשויות יוצרות אנטי חלקיקים שניתן ללכוד אותם. ולכן יצור אנטי חומר בצורה שתספיק להניע חללית תהיה מאוד לא יעילה.

והמכשול השני הוא להכיל את האנטי חומר. חלקיק מקרוסקופי של חומר רגיל שנסחף לכיוון חלקיק אנטי חומר יגרום לפיצוץ – זאת כאשר הוא מפזר את האנטי חומר שיבוא במגע עם החללית. וכך הדלק יהרוס כל דבר במרחק של מיליוני קילומטרים מסביב. כוח אלקטרומגנטי שיחזיק את האנטי חומר יכניס גם באופן בלתי נמנע פנימה חומר רגיל. הציעו לפתור בעיה זו על ידי “בקבוקים מגנטיים”. אבל מגנטיות היא כוח שפועל בניצב לתנועה של חלקיק טעון, ולכן בשום אופן לא יוצר את האפקט של ה”בקבוקים המגנטיים”. ניסו להגביל בצורה מגנטית פלזמה לזמנים של הרבה פחות משנייה והתוצאות שנתקבלו היו מאכזבות ביותר.

כוחות פרמגנטיים יכולים לדחות חומר, אבל הם מאוד חלשים והם לא מבדילים בין חומר לאנטי חומר. ולכן הם יאלצו את החומר הרגיל להכנס כמו גם את האנטי חומר. משתי מסיבות אלה חללית אנטי חומר נראית מחוץ להישג ידה של הפיזיקה המעשית של היום. הציעו אז כפתרון לבעיה את החומר האפל, שהוא לא באינטראקציה עם החומר והאנטי חומר. מישהו מכם ראה את החומר האפל? אם כן שיביא קצת להנעה רקטית…

אולי הבעיה החמורה ביישום הפרויקט של הנעה על בסיס אנטי חומר היא שכדי להגיע למהירות קרובה לזו של מהירות האור, החללית תזדקק למאה טונות של חומר ואנטי חומר – תוך עודף של חומר ואנטי חומר שישרפו בדרך. ההערכות אומרות שהיא תזדקק ל-2200 טונות של חומר-אנטי חומר כדי להגיע למהירויות קרובות לזו של האור. היא תגיע לאלפא סנטורי בערך אחרי שש שנים. כדי ליצור גרם אחד של אנטי חומר משקיעים המון אנרגיה בתהליך ולכן מדובר בטונות של אנטי חומר. כדי להפיק את כמות האנטי חומר שחללית ולקירי תזדקק לו אנו נצטרך להשקיע אנרגיה בכמות כזו שבה כל בני האדם כרגע משתמשים בה בכדור הארץ במשך ארבעים שנה. נצטרך אולי להקים מפעל באמת עצום לייצור אנטי חומר, בצורת משטחים סולאריים אי שם בחלל בשטח של מיליוני קילומטרים רבועים, או להשתמש בפחות אנטי חומר להנעת החללית, לא מעשי בעליל… ולכן נאלץ להסתפק בסרטי מדע בדיוני – ששם הכל אפשרי…

נניח שמצאנו איזו שהיא דרך, יצרנו חלקיקים ואנטי חלקיקים באיזה מאיץ חלקיקים דמיוני, מצאנו מספיק אנרגיה, התגברנו על בעית ההגנה ועל התיחום של חלקיקי חומר ואנטי חומר וטסנו לאלפא סנטורי… והגענו לפנדורה, היישר לאולם הקולנוע, וראינו את אוואטר.

 

סרטים (ראו גם כן):

 

<a href="http://www.exego.net/admin/

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s