grafikareport·ûDebeveca jsou vzorně zpracovány na jehowebových stránkách www.debevec.org, kdevedle podrobného popisu <strong>pro</strong>jektů a názornýchvideí naleznete i množství nástrojů ke staženía dokonce i zdrojové kódy <strong>pro</strong>jektů.Ale teď pěkně popořádku. Paul Debevec získaltitul v oboru „Math and ComputerEngineering“ na univerzitě v Michiganu v roce1992 a následně doktorát (PhD.) z „ComputerScience“ na UC Berkeley v roce 1996. Jehovýzkum na poli počítačové grafikya počítačového vidění reality začal v roce 1991<strong>pro</strong>jektem Chevette, jímž se snažil ukázattechniku 3D rekonstrukce automobilu čistěpomocí fotografií. V Interval ResearchCorporation se podílel na MichaelNaimark’s Immer<strong>si</strong>on ‘94, což byla realizacevirtuální „<strong>pro</strong>cházky“ parkem Banff NationalForest. Následně spolupracoval s GolanemLevinem na interaktivní umělecké instalaciRouen Revi<strong>si</strong>ted, kde byla stará architektonickápamátka rekonstruována do formyinteraktivního 3D modelu, získaného kombinacísoučasných a dobových fotografií. Paulůvvýzkum se neustále pohyboval na pomezípočítačového vidění jako nástroje <strong>pro</strong>počítačovou grafiku. Toto spojení je stále vícepopulární, přestože se komunity grafikůa „vizionářů“ (ve smyslu Computer Vi<strong>si</strong>on) neúplně dobře snášejí. Již Paulova doktorská prácese zabývala 3D rekonstrukcí architektonickýchscén z fotografií. Jeho systém Façade dokázalvytvořit libovolný virtuální pohled naarchitektonickou scénu s pomocí tehdy novéfotogrammetrické metody, založené čistě nafotografiích. Systém Façade byl demonstrovánna fotorealistickém „filmu“, který kroužil v jinaknedostupných úhlech okolo věže (Campanile)uvnitř univerzitního komplexu v Berkeley. Paulvytvořil v roce 1997 mimořádně efektní filmnazvaný The Campanile, kde použil technologiezobrazení <strong>pro</strong>jektivních textur na částečné 3Dmodely okolí. Tyto technologie byly pozdějikomerčně použity jeho studentem GeorgemBorshukovem ve filmu The Matrix (1999) <strong>pro</strong>generování virtuálního pozadí efektové scény„Bullet Time“, která byla filmovou akademiíoceněna Oscarem za speciální efekty.A<strong>si</strong> nejvýznamnějším počinem Paula jepodrobný popis, jak získat tzv. HDR mapyz fotografií, který vyšel jako článek v ACMSIGGRAPH v roce 1997. Odstartoval tak zájemo HDRI (High-Dynamic Range Imaging), kterýzásadně ovlivnil a nadále ovlivňuje vývojpočítačové grafiky v mnoha odvětvích, zejménav real-time 3D zobrazení (osvětlení scén HDRmapami již používá většina moderních her)Uk·zka v˝stupu technologie Image-Based Lighting.ScÈna "Bullet Time" z filmu The Matrix (1999).a fotorealistickém renderingu (HDR mapy jsouzákladem řady komerčních balíků a <strong>pro</strong>jektů).Přestože HDR mapy byly známy již z prací GregaWarda a ostatních (Erik Reinhard, SumantaPattanaik aj.), teprve Paul se zasadil o jejichpraktickou masovou popularizaci a aplikaci.Díky mnoha popularizačním článkůma názornosti Paulova výkladu technologiesnímání osvětlení reálného světa pomocídigitálního fotoaparátu a odrazivé kouleprakticky „zlidověla“. Na internetu je nyník dispozici nezměrné množství tzv. sférickýchHDR map, které <strong>pro</strong> fotorealistické zobrazenívyužívají prakticky všechny komerční balíky (3dsMax, SOFTIMAGE|XSI, Maya, CINEMA 4D,LightWave 3D...). Svůj díl na masovém rozšířeníHDR má i skutečnost, že tým okolo Paulazveřejnil nástroje jako MKHDR a HDRShop <strong>pro</strong>práci s HDR obrazy. Důsledkem toho bylo mimojiné i vytvoření standardu <strong>pro</strong> HDR snímkyOpenEXR, který byl navržen firmou IndustrialLight and Magic a též zařazení HDR map dostandardní funkčnosti balíku Adobe CS.V roce 1999 demonstroval Paul sílu novéImage-Based techniky modelovánía fotorealistického osvětlování 3D scén nafilmu Fiat Lux, kde byla <strong>pro</strong> generovánípůsobivého spotu využita čistě Image-Based3D rekonstrukce interiéru baziliky Sv. Petrav kombinaci s čistě virtuálním osvětlenímumělé scény za pomoci HDR map okolí.Od té doby se technologie nazývaná HDRInebo též Image-Based Lighting (IBL) používá<strong>pro</strong> fotorealistické zobrazení v mnohakomerčních filmech, namátkou: X-Men, TheMatrix, The Chronicles of Narnia, Pirates of theCarribean: Dead Man’s Chest atd.Není bez zajímavosti, že Paul na řaděuvedených filmů přímo spolupracoval jakoa<strong>si</strong>stent speciálních efektů a že díky spoluprácis výrobcem grafických karet ATI jsou nastránkách www.ati.com volně ke stažení GPUakcelerovaná dema, která používají GPU k realtimezobrazení scén pomocí IBL.117 53
eport·ûgrafikaShora dol˘: LightStage 1, 2, 3 a 4Dlouholeté ú<strong>si</strong>lí Paula H. Debeveca bylooceněno mimo jiné i na konferenci SIGGRAPH2001, kde dostal prestižní cenu SignificantNew Researcher Award zejména za svůj přínosv oboru Image-Based Modelling andRendering (IBR). V roce 2002 byl magazínemMIT’s Technology Review Magazine jmenovánjako jeden ze 100 nejvýznamnějších mladýchsvětových inovátorů, v roce 2005 získal odNational Academy of Engineering cenu LillianGilbreth Lectureship.Nezměrné inovativní ú<strong>si</strong>lí a <strong>pro</strong>ducentskénadání dovedlo Debeveca až k <strong>pro</strong>jektům,jako je Michelangelův David (plná 3DVirtu·lnÌ herci generovanÌ pomocÌ technologieImage-Based Modeling.rekonstrukce soch Michelangela) a TheParthenon. V nich bylo použito 3D skenování,inverzní globální osvětlení (Inverse GlobalIllumination), HDRI a IBL (Image-BasedLighting) k virtuálnímu znovuoživení řeckéhoPanteónu a jeho soch. Tyto a ostatní <strong>pro</strong>jektyjsou uvedeny na zmíněných stránkáchwww.debevec.org.Současný výzkum Paula a jeho týmu při USCICT (Univer<strong>si</strong>ty of Southern California, Institutefor Creative Technologies) se točí okolo„virtuálních herců“ (Virtual Actors). Cílemtohoto <strong>pro</strong>jektu je dosáhnout pomocí čistěImage-Based technik co nejvěrnějšíhofotorealistického snímání herců (dokonalésejmutí vlastností materiálů povrchu, sejmutípohybů, gest, geometrie) <strong>pro</strong> jejich pozdějšíImage-Based aplikaci do syntetických scéna osvětlení. Produktem jeho posledníhovýzkumu jsou technologická řešení <strong>pro</strong>snímání hereckých akcí nazvaná LightStageneboli „světelné pódium“. Postupem časuvznikly celkem čtyři verze LightStage. Prvníverze umožňovala snímat pouze statické tvářea následně je virtuálně osvětlovat pomocí HDRmap okolí. Druhá verze již umožňovala velmirychlé a přesné snímání herců, ale stále vestatické poloze. LightStage ve verzi 3 jižumožňuje snímat herce v pohybu a v reálnémčase vytvářet nové, syntetické osvětlení scény<strong>pro</strong> pozdější fotorealistickou kompozicis okolím. Poslední verze LightStage, která bylapoprvé oficiálně představena na letošnímSIGGRAPHu, již umožňuje snímat celékomplikované scény v pohybu a díky svýmrozměrům umožňuje i snímání více hercůnajednou.LightStage 2 byla komerčně použita firmouSony Pictures Imageworks k vytvořenífotorealistického digitálního virtuálního hercejako součást speciálních efektů <strong>pro</strong> film SpiderMan 2 a nejnověji Superman Returns.Za mnohým hledej Paula aneb jak tobylo s Matrixem...Kdo by <strong>si</strong> nepamatoval na tehdy neuvěřitelněinovativní speciální efekty ve filmu TheMatrix, který v roce 1999 nejen výrazněobohatil filmové sci-fi, ale vzbudil i zájemo nové technologie, včetně tehdy razantněnastupujícího DVD videa. A hle, právě zainovativními efekty ve filmu nepřímo stojíprávě Paul Debevec, <strong>pro</strong>tože jsou založeny najeho <strong>pro</strong>jektu The Campanile Movie. Celé tozačalo poměrně nevinně: tehdy ještě nepřílišznámí režiséři, bratři Andy a Larry Wachowští,potřebovali <strong>pro</strong> své komiksové sci-fi vytvořitefekt „zastaveného času“ (Freeze-Time). Jaksami ve filmu o filmu přiznávají, nevěděl <strong>si</strong>s tím rady prakticky nikdo ze známých SFXexpertů ani z ILM a příbuzných firem. Jakdoslova sami uvedli v jednom rozhovoru:„...Potíž byla v tom, že kameraman <strong>pro</strong>stěodmítal nechat <strong>si</strong> na záda připevnit raketu...srab.“ Tehdy se objevil George Borshukov,který byl čerstvým absolventem MS studiaprávě u Paula Debeveca, od kterého věděl, jakna to. Jeho absolventský <strong>pro</strong>jekt TheCampanile Movie totiž přesně zapadal dotoho, co Wachowští potřebovali. Borshukovpřesně v té době vstoupil do post-<strong>pro</strong>dukčníspolečnosti Manex Entertainment, kde sesvými kolegy <strong>pro</strong>vedl příslušné testya technologii ve filmu použil, čímž sezasloužil o nezapomenutelné speciální efektya nesmrtelnost Keanu Reevese. Efektzastaveného času je založen namultikamerovém snímání scény, ale hlavníefekt pak přináší synchronizace s okolím.Právě okolí střechy ve scéně nazvané „BulletTime“ (zastavení a uhýbání se kulkám) jetvořeno 3D rekonstrukcí okolní scényz fotografií a aplikací <strong>pro</strong>jektivních textur,přesně tak, jako je tomu v Campanile. Principtohoto efektu naleznete na stránkáchwww.debevec.org/Campanile, ale také nastránkách časopisu AmericanCinematographer Magazine (duben 1999),Cinefex (říjen 1999) nebo SoftimageMagazine (srpen 1999). Stejná technika pakbyla použita například ve filmech Mis<strong>si</strong>onImpos<strong>si</strong>ble II nebo The Matrix Reloaded.The Matrix získal v roce 1999 Oscara zanejlepší vizuální efekty. Supervizoremspeciálních efektů byl John Gaeta,mimochodem velký fanda <strong>pro</strong>jektu TheCampanile Movie; scénu „Bullet Time“supervizoval Kim Libreri a ředitelem vývojev Manexu byl Dan Piponi.Zde se ukazuje, že role vědce často nepřineseten správný kredit jeho výsledkům, alev případě Paula jistě došlo k satisfakci později,na jiných <strong>pro</strong>jektech, kdy spolupracoval seSony Pictures ImageWorks a ATI.ZávěremKaždý, kdo to myslí s počítačovou grafikou jentrochu vážně, by se měl s prací PaulaDebeveca seznámit. Jeho <strong>pro</strong>jekty sahají odWordArtu (ano, Paul je spoluatorem tohoto3D plug-inu v Microsoft Wordu) až posoučasné špičkové speciální efekty do filmů. Jezřejmé, že Debevec se již nyní nesmazatelnězapsal do dějin počítačové grafiky jako jedenz otců odvětví High Dynamic Range Imaging,které se stalo nedílnou součástí práce s 3Dgrafikou. Sledujte jeho internetové stránkywww.debevec.org, je to více než <strong>pro</strong>fe<strong>si</strong>onálníprezentace jeho <strong>pro</strong>jektů. Věřím, že tamnaleznete i mnoho inspirací <strong>pro</strong> vaši práci. Prolepší porozumění HDRI doporučuji příslušnýkurz na konferenci SIGGRAPH (je k dispozici veformě PowerPointu na stránkách autora), neboalternativně sáhněte po knize High DynamicRange Imaging, Acqui<strong>si</strong>tion, Display andImage-Based Lighting, která právě vyšlau nakladatelství Morgan Kaufmann a PaulDebevec je jejím spoluautorem.Jan Buriánek54 117