Холкон — технология иммерсивного видео¶

Холкон (от англ. holographic control, также известна как технология «HoloCon») — условное обозначение класса систем захвата движения и построения объёмных изображений, применяемых в киноиндустрии, на телевидении, в системах виртуальной студии и в сфере развлечений. Термин не является строгим научным понятием и в разных источниках используется для описания как аппаратных комплексов motion capture, так и программно-аппаратных решений для создания иллюзии объёмного, «голографического» присутствия объекта на сцене или в кадре. В русскоязычной среде слово чаще всего связывают с системами захвата движения, применявшимися при производстве телевизионных шоу и музыкальных клипов.

¶Происхождение термина

Единого общепризнанного определения термина «холкон» не существует. Название образовано от сочетания слов «голография» и «контроль» (управление) и закрепилось в профессиональном жаргоне специалистов по визуальным эффектам. В ряде публикаций этим словом обозначают конкретные комплексы захвата движения, использовавшиеся на российском телевидении в 2010-х годах для создания виртуальных декораций и анимированных персонажей в прямом эфире.

Строгая научная голография — метод записи и восстановления волнового фронта света — к подобным системам прямого отношения не имеет: объёмное изображение в них формируется не интерференцией световых волн, а средствами компьютерной графики, трекинга и проекции. Поэтому использование слова «холкон» в научной литературе не встречается; оно относится скорее к маркетинговым и обиходным обозначениям.

¶Принцип работы

Типовая система данного класса объединяет несколько компонентов:

• Камеры захвата движения. Несколько синхронизированных камер фиксируют положение маркеров или контуров тела актёра в пространстве.
• Оптические или инерциальные датчики. Определяют углы поворота и ускорение сегментов тела, что позволяет восстанавливать позу без потери данных при перекрытии.
• Программное обеспечение трекинга. Преобразует поток данных в скелетную анимацию, привязываемую к трёхмерной модели персонажа.
• Система рендеринга реального времени. Формирует итоговое изображение и совмещает его с видеопотоком с основной камеры.
• Устройства вывода. Проекционные экраны, светодиодные панели или дисплеи, создающие эффект присутствия объекта в кадре.

Ключевая особенность таких комплексов — работа в режиме реального времени: задержка между движением актёра и появлением анимированного персонажа на экране минимальна, что позволяет использовать технологию в прямом эфире.

¶Применение

Основные сферы использования:

В России подобные решения применялись при производстве развлекательных телепрограмм, церемоний и презентаций. Технология позволяет сократить стоимость декораций и расширить визуальные возможности студии без физического строительства сложных конструкций.

¶Технические ограничения

Несмотря на эффектность, системы этого класса имеют ряд ограничений:

• Чувствительность к освещению. Оптические системы требуют стабильного света и не работают при ярких бликах и перепадах.
• Ограничение зоны захвата. Актёр должен находиться в пределах калиброванного объёма, обычно это несколько кубических метров.
• Стоимость. Комплексы из десятков камер и мощных вычислительных узлов дороги в развёртывании и обслуживании.
• Сложность синхронизации. При прямом эфире сбои трекинга заметны зрителю немедленно.
• Отсутствие истинной объёмности. Изображение остаётся плоским, а иллюзия глубины создаётся ракурсом и графикой.

¶Связь с голографией и смежными технологиями

Термин часто путают с настоящими голографическими дисплеями и с технологиями «псевдоголографии», основанными на эффекте Пеппера (призрак Пеппера) — оптической иллюзии, при которой изображение проецируется на полупрозрачную поверхность. Именно этот принцип нередко лежит в основе сценических «голограмм» на концертах. Кроме того, к смежным направлениям относят:

• захват движения (motion capture);
• виртуальные студии на базе игровых движков;
• системы дополненной и виртуальной реальности;
• объёмные дисплеи и светополевые экраны.

¶Значение и перспективы

Технологии захвата движения и виртуального производства изменили подход к созданию аудиовизуального контента: сократились сроки производства, расширились возможности режиссёра, появились полностью цифровые персонажи и ведущие. Развитие вычислительной техники, рост производительности графических процессоров и распространение светодиодных панелей делают подобные комплексы доступнее для региональных студий и образовательных учреждений.

Дальнейшее направление развития связано с отказом от маркеров (безмаркерный захват на основе компьютерного зрения), повышением точности трекинга лица и пальцев, а также интеграцией с системами виртуальной реальности. В перспективе это может привести к появлению систем, обеспечивающих подлинно объёмное изображение без очков, однако на момент описания такие решения остаются экспериментальными.

¶Интересные факты

• Эффект Пеппера, лежащий в основе многих сценических «голограмм», известен с XIX века и изначально применялся в театре.
• Для устойчивого захвата движения обычно требуется не менее восьми камер; в сложных постановках их число превышает сотню.
• Задержка в системах реального времени измеряется миллисекундами, и её рост выше определённого порога разрушает иллюзию присутствия.

Источники: технические публикации по захвату движения и виртуальному производству; материалы о виртуальных студиях на телевидении; обзоры технологий объёмных дисплеев и эффекта Пеппера.