Extra virtuali

Il comportamento delle folle generate al computer nei film e nei videogiochi potrebbe presto apparire molto più realistico, grazie a un nuovo software che conferisce a ciascun personaggio una propria complessa personalità.

Luoghi da visitare, persone da vedere: Dare ai personaggi animati la propria personalità potrebbe rendere più realistiche le scene di folla generate al computer nei film e nei videogiochi.

Il software è stato dimostrato in una simulazione della Pennsylvania Station, a New York City, raffigurante più di 1.000 pendolari, agenti delle forze dell'ordine, intrattenitori e turisti impegnati nei loro affari. Ogni individuo dimostra comportamenti complessi e razionali che creano collettivamente una rappresentazione molto più realistica dell'attività umana, afferma Demetri Terzopoulos , professore di informatica presso l'Università della California, Los Angeles.

Questo tipo di realismo è importante nei giochi e nei film, afferma Norma Badler , direttore del Center for Human Modeling and Simulation presso l'Università della Pennsylvania. Anche se le folle simulate tendono a formare parte dello sfondo dell'azione in primo piano, risaltano se il loro comportamento non è realistico, dice. L'intera animazione dovrebbe sembrare plausibile.

Fino a poco tempo fa, gli algoritmi di animazione della folla erano tipicamente basati su una qualche forma di attività di stormo, in cui ogni personaggio si muoveva in un modo particolare a seconda di come si muovevano i suoi vicini. Funziona bene per le rappresentazioni del comportamento animale, come la famosa fuga precipitosa degli gnu in Disney's Il Re Leone , dice Terzopoulos. Ma negli esseri umani simulati che dovrebbero mostrare una certa capacità cognitiva, questo tipo di movimento può apparire senza scopo e casuale, dice Badler.

Multimedia

• Tieni traccia di un singolo agente autonomo attraverso una scena di folla.

• Guarda le folle virtuali in streaming attraverso la Penn Station di New York City.

• Guarda una simulazione del Grande Tempio di Petra, in Giordania.

I pedoni autonomi progettati da Terzopoulos e dallo studente laureato Wei Shao, invece, sono governati da tre diversi livelli di comportamento. Un livello di movimento gestisce i movimenti di base, come camminare, correre, stare in piedi e sedersi. In cima a questo si trova uno strato reattivo, che consente ai personaggi di rispondere agli ostacoli o ad altri personaggi che incontrano; consente loro anche di eseguire comportamenti semplici che le persone normalmente danno per scontati, come camminare intorno a una panchina per sedersi su di essa.

Ma da dove viene la vera complessità è lo strato cognitivo superiore. È qui che l'agente è in grado di pensare in anticipo a ciò che farà in futuro, afferma Terzopoulos. È un modello cognitivo completo delle persone dalle fondamenta.

Ad esempio, un personaggio può essere incaricato del semplice compito di prendere un treno. Ma sa che, per svolgere questo compito, deve portare a termine una serie di sotto-obiettivi, come acquistare un biglietto e trovare il binario del treno. Infatti, anche questi sotto-obiettivi possono avere ulteriori sotto-obiettivi, come trovare la biglietteria e scegliere la fila più corta in cui sostare.

Questo è un problema di pianificazione complesso che può essere esacerbato dal fallimento o dal successo di un personaggio nel raggiungere ciascuno dei suoi obiettivi secondari, afferma Terzopoulos. Se vuoi prendere un treno, ma non ci sono più biglietti, allora devi riprogrammare e magari comprare un biglietto per un treno successivo.

Per rendere il comportamento dei personaggi ancora più ricco, gli animatori possono anche dare loro dei desideri, che potrebbero farli fermare per comprare una bibita da un distributore automatico o fermarsi a guardare alcuni artisti di strada. Il software di Terzopoulos riesce persino a catturare il modo in cui due folle di persone, muovendosi in uno stretto corridoio, formano naturalmente due corsie opposte.

Il software sviluppato da Massive Software, con sede in Nuova Zelanda, che è stato utilizzato per animare le enormi scene di battaglia nella trilogia del Signore degli Anelli, è anche in grado di fornire agli agenti animati comportamenti cognitivi, afferma il fondatore dell'azienda, Stefano Regelous . Per quanto posso dire, non c'è niente di particolarmente nuovo in questo lavoro, dice.

Ma Badler non è d'accordo: in definitiva, il software di Massive pone un onere considerevole sull'animatore o sul programmatore per creare i comportamenti. Al contrario, afferma, i pedoni autonomi di Terzopoulos possono essere creati con grande facilità. È possibile assegnare obiettivi individuali o assegnarli in modo casuale, afferma Terzopoulos.

Inoltre, secondo Badler, il software di Massive è pratico per animare solo scene relativamente brevi; dopodiché, la quantità di tempo che l'animatore deve dedicare ai personaggi diventa proibitiva.

Con il software pedonale autonomo, afferma Terzopoulos, è possibile animare scene relativamente lunghe, dettando in tempo reale il movimento e il comportamento di 1.400 personaggi. Per quanto impegnativo possa sembrare, dice, è possibile perché viene utilizzato lo stesso insieme di meccanismi per ogni personaggio: sono solo i parametri che variano. La più grande spesa computazionale è la simulazione della loro percezione, perché devono guardare altri oggetti dal loro campo visivo, dice.

Il risultato finale è piuttosto realistico, afferma Terzopoulos. Puoi seguire e scrutare un singolo personaggio all'interno dell'animazione della Penn Station a distanza ravvicinata per periodi fino a 20 minuti. E quello che troverai, dice Terzopoulos, è un comportamento abbastanza tipico di qualcuno in una stazione ferroviaria.

Oltre a film e giochi, c'è un crescente interesse nell'uso della simulazione della folla per aiutare a condurre valutazioni di incendi e disastri di grandi spazi pubblici, afferma Jian Zhang , direttore del Computer Animation Research Center della Bournemouth University, in Inghilterra.

Infatti, Terzopoulos ha già utilizzato il suo software per aiutare gli archeologi ad analizzare e conoscere meglio l'utilizzo di un antico edificio, il Grande Tempio di Petra, in Giordania. Hanno sopravvalutato la capacità del teatro, dice.

Terzopoulos sta ora lavorando sull'utilizzo di simulazioni per aiutare a progettare reti di sorveglianza intelligenti. I problemi logistici della creazione di enormi reti di telecamere di sicurezza, insieme ai problemi di privacy, rendono difficile per i ricercatori della visione condurre esperimenti pratici in questo campo, afferma Terzopoulos. Quindi la tendenza attuale è quella di iniziare invece a utilizzare spazi pubblici simulati.

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