Morgunblaðið - 02.04.2000, Qupperneq 22

22 SUNNUDAGUR 2. APRÍL 2000
MORGUNBLAÐIÐ
Tolvugerð mynd -
stærðfræðileg smíði
í þessu ergífurleg
þróun. Hátækni
framtíóarinnar verð-
ur ekki forritun og
vinnan á tölvuna,
heldur aó leysa und-
irliggjandi vanda, út-
skýröi Skeggi Þormar
m.a. þegar Elín
Pálmadóttir furóaói
sig á þátttöku iang-
menntaós stæró-
fræóings í sköpun
Leikfangasögu 2,
sem komin erí bíóin
á íslandi „aó gleója
börn“ á öllum aldri.
TÖLVUGERÐA myndin um
leikföngin, sem sigrað hefur
heiminn, er frábær, efnis-
lega og í frumlegri fram-
setningu.
Enda eru myndirnar Toy Story 1
og 2 brautryðjendaverk. Gífurlega
mikið var í lagt af tíma, mannskap
og hugviti.
Maður veit varla hvað á að kalla
svona verk, þar sem nafnalisti af
alls kyns sérfræðingum við þá síðari
fyllir 9 blaðsíður í stóru broti. í
dálkinum yfir „Modeling Artists“
stendur nafnið: Skeggi Þormar. Það
vakti forvitni og haft var uppi á
Skeggja, sem er nýfluttur með fjöl-
skyldu sína heim eftir 17 ára útivist,
kominn í hugbúnaðargerð hjá ís-
lenskri erfðagreiningu og kona hans
Elva Aðalsteinsdóttir efnafræðing-
ur í starf þar líka. Skeggi, sem er
fæddur og uppalinn í Geitagerði í
Fljótsdal, fór eftir menntaskóla í
stærðfræðinám í Háskóla íslands
og síðan í margra ára nám í stærð-
fræðilegri rökfræði í Berkley-há-
skóla í Bandaríkjunum.
Þessu er dálítið erfitt að koma
saman, bíómynd fyrir böm og há-
menntun í stærðfræði. En líklega er
þetta bara lýsandi dæmi um þá
hraðfleygu byltingu á starfsvett-
vangi, sem er að verða og á eftir að
verða enn hraðari í framtíðinni og
þá á menntunargerð og kröfum um
leið.
Maður má hafa sig allan við að
fylgjast með.
Skeggi útskýrir að grunnurinn að
þessari tækni sé algerlega stærð-
fræðilegar aðferðir, sem breytt sé í
forrit. Rætumar séu stærðfræðileg-
ar. Til að geta gert svona verk þurfi
rúmfræðilegar aðferðir, sem geta
lýst þeim hlutum sem eiga að vera í
mynd og það sé talsvert mál. Hann
segir mér að dr. Edwin Catmull,
stofnandi hins mikla fyrirtækis
PIXAR sem framleiðir myndina,
hafi líka verið menntaður stærð-
fræðingur við Jútaháskóla. Hann
hafði alltaf áhuga á tölvunarfræði
og var frumkvöðull og drifkraftur í
þróun tölvugraííkur þegar farið var
upp úr 1970 að prófa þessar aðferð-
ir og þróa þær áfram. Seinna
stofnaði hann deild í Lucas film,
þar sem George Lucas hugðist
aðallega nota þessar aðferðir sem
stuðning eða „special effects" við
kvikmyndir. 1986 seldi George
Lucas deildina til Steven Jobs
(stofnanda Apple), og úr varð fyrir
tækið Pixar, sem úr því fór að beita
sér meira að hreinum tölvugerðum
myndum.
Var haldið áfram að þróa aðferðir
og hugbúnað, jafnframt því að
kanna leiðir til að koma þessu á
framfæri í kvikmyndaformi. Það
tókst svo gífurlega vel að ekki varð
aftur snúið. I tölvugerðu myndinni
byggist sem sagt allt á stærðfræði-
legum útreikningum þegar forritað
er. Búin er til rúmfræðileg lýsing á
hlutnum, ljósflæði sett upp og áferð
flatanna er forritað eða starfrænni
list varpað á þá. Síðan taka reiknif-
orrit við og bókstaflega reikna
mynd af hlutnum. Lýsing á mörgu
af þessu ferli í myndskeiði er tiltölu-
lega flókin og alltaf einhverjir
stærðfræðilegir útreikningar þar á
bak við. Skeggi áréttar að þetta sé
ekki nútíma stærðfræði sem slík,
eins og rannsóknastærðfræði sé
gerð í dag heldur meira í átt við
hagnýta stærðfræði.
Grundvöllurinn
stærðfræði
Þurfi að finna út hvernig hægt sé
að nota 19. aldar rúmfræði og beita
henni svo að nothæft verði í tölvu.
Ekki reyni ég að endursegja þessar
flóknu stærðfræðilegu aðferðir
enda tók myndgerð Leikmynda-
sögu 2 heil fjögur ár með öllum
þeim fjölbreytta
mannskap, um 150
manns, sem vann að
myndinni. í þeim
hópi var fjöldi stærð-
fræðinga eins og
Skeggi. Myndin var enn
í vinnslu þegar hann hætti
hjá Pixar síðla árs 1998 og
nú fyrst er dreifingaraðilinn
Disney að senda hana um heiminn
við fádæma vinsældir.
Sjálfur fór Skeggi til Berkley-há-
skóla í stærðfræði, aðallega
rökfræði og tók grein út
Skeggi Þormar stærðfræöingur.
úr því sem heitir módelfræði. „Má
segja að það sé svona abstrakt-
abstrakt stærðfræði. Rökfræðin er
eiginlega stærðfræði sem fjallar um
stærðfræði og segja má að módel-
fræðin gangi einu stigi lengra í
abstraktion en algebra,“ útskýrir
hann. Frá fyrstu tíð í Bandaríkjun-
um vann hann alltaf nokkuð í for-
ritun en hluti af rökfræði fæst sér-
staklega við fræðilegan
útreiknanleika.
Þessa fræðilegu tölvunarfræði
lærði hann sem hluta af sínu námi.
Hann fór að vinna hjá IDD á Berk-
ley-svæðinu og komst gegn um það í
kynni við Pixar.
Fór að vinna fyrir þá 1992 og
starfaði hjá Pixar í 7 ár fram til
1998. í fyrstu vann hann við forritun
og þróun á hugbúnaði fyrir þá, t.d.
mikið við hönnunarhugbúnað sem
seldur er á markaði og heitir Typer-
stry. Einnig vann hann við gerð
tveggja Toy Story-geisladiska, sem
nota sömu grunntækni fyrir kvik-
myndirnar en til viðbótar auðvitað
lausnir fyrir leiktæknina. Seinasta
verkefni Skeggja hjá Pixar var
sem lyrr segir við gerð seinni
myndarinnar af Toy Story, þar
sem hann vann við rúmfræðif-
orritun. Forritaði m.a. borgina og
nágrenni drengsins Andy’s.
Pixar er stórt fyrirtæki þar sem
vinna um 500 manns eingöngu við
framleiðsluna sem er stöðugt í
Morgunblaðiö/Jim Smart
næstu mynda þeirra, hafa séð klipp-
ur úr þeim. Upphaflega var Pixar
fyrst og fremst hugbúnaðarfyrir-
tæki, þótt það kallist núna kvik-
myndaframleiðandi. Það framleiðir
sjálft allan hugbúnaðinn sem er not-
aður til að búa til þessar tölvugerðu
myndir. Fyrir svona myndir er ekki
ein tegund af hugbúnaði, heldur er í
þessum gífurlega umfangsmikla
búnaði mikið samansafn af tólum,
segir Skeggi.
Hugbúnaðurinn er sjálfstæð
framleiðsla og notaður í kvikmynda-
iðnaðinum.
Allir sem eru að framleiða tölvu-
gerðar myndir af einhverjum gæð-
um eru að nota Renderman-hug-
búnað frá Pixar. Það er
grundvallarhugbúnaðurinn, sem
tekur rúmfræðilega lýsingu á hverj-
um hlut og lýsingu í hverjum
myndramma, sem er þá stærðfræði-
leg lýsing á mynda vélinni og stað-
setningu hennar. Öll þessi rúmfræði
er tekin saman og afhent þessum
Renderman hugbúnaði, sem reikn-
ar út mynd. Þetta er gert fyrir
hvern einasta ramma. Allt eru þetta
umfangsmiklir útreikningar og get-
ur tekið allt upp í nokkra klukku-
tíma að vinna úr þeim í samsafni af
tiltölulega öflugum tölvum, enda er
aragrúi af hlutum í hverri mynd, í
bæjarhlutanum þar sem Andy á
heima með trjám, húsum götum og
bílum fyrir utan leikfangapersón-
urnar sjálfar.
Þama er því gífurlegt magn af
rúmfræði upplýsingum. Þetta þarf
allt að taka og bera það saman við
öll ljós og allt sem er að gerast á
sviðinu. Þarf að reikna út hvern ein-
asta punkt sem á að koma fram í því
tiltekna myndskeiði í gífurlega
hárri upplausn. Svona mynd er ekki
teiknimynd, ekki eitt einasta strik í
henni.
Það er útreiknuð tölvugerð mynd.
Má segja að hún sé að sumu leyti
líkari eðli venjulega tekinna kvik-
mynda af því hlutirnir eru gerðir og
þeim lýst í þrívídd, sett inn ljós og
eðlilegir hlutir sem af er reiknuð
mynd. En þegar komið er að inni-
haldinu segir Skeggi að nokkuð
mikill munur sé á því hvernig svona
mynd er gerð.
Smíðisgripur
Skeggi kveðst helst vilja líkja
þessu við smíði. Þessvegna taki
verkið svona langan tíma. Að því
kemur svo margt fólk og það fólk af
svo mörgu tagi. Þar eru t.d. forrit-
arar, tæknimenn ýmiss konar,
stærðfræðingar og auðvitað tölvun-
arfræðingar. Síðan koma listamenn
sem sjá um útlit myndarinnar. Þá er
þarna heil deild sem býr til söguna.
Myndin er bókstaflega smíðuð. Hún
er felld saman, eins og sé verið að
smíða stóra byggingu. Hlutirnir eru
prófaðir, teknir sundur aftur og allt
mátað. Nokkuð öðruvísi en við gerð
venjulegrar kvikmyndar, þar sem
komið er með einhverja ákveðna
sögu og síðan er myndin tekin á
nokkrum mánuðum. Þarna, eins og
Pixar gerir þetta, er sagan yfirleitt
ekki til fyrirfram, aðeins hugmynd
um hvað hún eigi að vera í grund-
vallaratriðum. Sagan er ekki full-
kláruð fyrr en nánast á síðasta degi.
Alltaf verið að gera smávægilegar
breytingar. Þetta er allt gert af óg-
urlegri natni.
Gæðakröfur
og metnaður
„Pixar er mjög annt um gæði á
sínum myndum. Þær verði ekki að-
eins að vera bestar í heiminum held-
ur langbestar.
Krafan er að þær séu betri en
maður geti séð nokkurs staðar í
heiminum,“ segir Skeggi. Þannig
voru þeir ekki sáttir við þau gæði
sem fyrir hendi voru við að setja
fram myndir í tölvu til heimilisnota.
Tölvuskermar gefa ákaflega lé-
legar myndir. „Þær myndir sem þú
sérð birtast á tjaldinu hafa margfalt
meiri gæði en þú gætir séð á
tölvuskermi.
Svo við gengum í að
hanna umfangsmikið
kerfi, kallað lita-
skömmtunarkerfi.
Síðan gerðum
við okkar eigið
kerfi til að þjappa
gögnum af geisladiski
og alveg yfir á skerminn. Þró-
uðum semsagt tækni til að auka
gæðin á myndunum sem hægt er að
setja fram á tölvuskermi.“ Skeggi
vann til dæmis við þetta verkefni.
Líka við að þróa geisladiska, sem
voru miklu betri en áður hafði sést.
Sá fyrsti hét Toy Story Story-
book og sá seinni Toy Story Activity
Center. Þetta urðu metsöludiskar.
Hann sýnir mér dæmi um þetta til
sannindamerkis.
Fyrsta altölvu-
gerða myndin
Allar tölvugerðu myndirnr hafa
tekist mjög vel. Ekki var fyrirfram
vitað að Toy Story 1 mundi ná svona
miklum vinsældum. Þetta var fyrsta
myndin sem var algerlega tölvu-
gerð. Þar var enginn rammi teikn-
aður eða tekin mynd. Allt tölvu-
reiknað. Auðvitað var ekki vitað
fyrirfram að þetta yrði metsölu-
mynd um allan heim. Það hafa allar
þrjár myndirnar sem á eftir komu
líka orðið, ein framhaldsmynd af