Snart er der ikke længere brug for grafikkort med en selvstændig processor (gpu) til visuelle beregninger i almindelige computere. Det forudsiger den danske professor Henrik Wann Jensen fra University of California i San Diego. Hans forskning i fotorealistisk simulation af lys og materiale er anvendt i store Hollywood-produktioner som Ringenes Herre-trilogien og Avatar. Forskerens arbejde med lysrefleksion i huden blev belønnet med en Oscar i 2004. I de sidste år har han opbygget firmaet Luxion, som netop har åbnet kontor på Katrinebjerg i Århus. Luxion sælger programmet KeyShot, der beskrives som et slags digitalt fotografiapparat. Med programmet kan man tage CAD-modeller og ”fotografere” dem med virkelighedstro lys og skygge.
ComON møder Henrik Wann Jensen på Alexandra Instituttet i Århus, hvor han er inviteret til at tale under åbningen af det nye Computer Graphics Lab. Her skal der blandt andet forskes i fotorealistisk rendering, medicinsk simulation og visualisering af store datamængder. Henrik Wann Jensens firma har indgået et samarbejde med det nye lab, men han er kommet på en utaknemmelig opgave denne fredag. For budskabet om gpu'ens død falder ikke i helt god jord hos de fremmødte, hvoraf flere netop arbejder med at finde nye veje til at udnytte gpu'ens regnekraft.
Den danske professor fastholder dog, at cpu'en (systemets hovedprocessor) fremover vil overtage det regnearbejde, som i dag deles mellem cpu og gpu. De to enheder vil smelte sammen. Slut med et selvstændigt, strømslugende og larmende grafikkort.
”Jeg mener at cpu'en er fremtiden. Efter min mening er det en fejl at satse på gpu'en. Både Intel og AMD har annonceret, at gpu'en bliver en del af cpu'en. Så det er udvikling, som er helt uundgåelig. Det er rigtigt at gpu'er har været nødvendige, men jeg tror ikke, at vi har brug for dem længere nede af vejen. De spil, som kræver et hurtigt grafikkort i dag, vil kunne køre på den fusionerede cpu og gpu om nogle år,” siger Henrik Wann Jensen.
Beregninger flyttes ud i skyen
Det er dårligt nyt for Nvidia, som baserer hele sin forretning på salg af gpu'er og grafikkort. Det kan ende med at Nvidia bliver opkøbt af én af de store – ligesom ATI blev slugt af AMD – eller måske vil Nvidia blive reduceret til samme status som SGI, der sælger high-end-udstyr til meget krævende grafikbehandling.
”Du kan se det allerede i dag på din mobiltelefon, hvor du kan få spil der ser rigtig godt ud. Telefonen har kun en meget begrænset regnekraft, men markedet er langt større for dem, der udvikler spil. Du kan jo spørge, om du hellere vil sælge et spil til 1 million kunder med en pc og hurtigt grafikkort eller til 100 millioner kunder med en mobiltelefon. Den nødvendige investering for at udvikle nye mobile spil er også mindre. Markedet for mobilspil vokser meget hurtigt lige nu,” siger han.
Professoren tror at en stor del af de rigtig tunge beregninger kan blive flyttet ud i skyen – cloud-baseret databehandling – og det kan også gøre de heftige spilkonsoller overflødige. Efterhånden som forbindelserne bliver hurtigere bliver det mere realistisk at streame grafik fra nettet.
”Der er nogle spil hvor det stadig er utænkeligt at flytte det ud i skyen, men et af de hastigt voksende spil er jo Farmville på Facebook, og det er jo cloudbaseret det hele,” siger han.
Luxions egen KeyShot software er rent cpu-baseret og bruger altså ikke grafikprocessoren til at accellere beregningerne. Nvidia har udviklet en konkurrent til KeyShot, som kører på gpu'en. Men Henrik Wann Jensen ser ingen grund til at portere sit program til gpu'en.
”Når man vil lave de lidt mere komplekse ting, så bliver det rigtigt svært at bruge gpu'er. Selvfølgelig kan man i princippet køre alt, men hvis man skal have noget der virkeligt drager fordel af gpu'ens mange kerner, så kræver det at køres helt specielle algoritmer,” siger han.
Den uhyggelige dal
Henrik Wann Jensen har hjulpet det new zealandske produktionsfirma Weta med at skabe den realistiske hud på na'vierne i James Camerons storfilm Avatar. Danskerens Hollywood-karriere var bestemt ikke planlagt, men tog sit udspring i en simpel ide om simulering af belysning – og kulminerede altså med en særlig Oscar, den såkaldte Academy Technical Achievement Award.
”Jeg har altid haft en interesse i computergrafik og jeg var involveret i et projekt, hvor vi skulle arbejde med simulering af ældningsprocessen på statuer. Jeg sad med et stykke marmor og kiggede på, hvordan lyset skinner igennem. Det ledte til udviklingen af noget langhåret matematik, som beskriver hvordan lyset bevæger sig gennem halvgennemsigtige materialer. Det var denne forskning, som kunne anvendes i filmindustrien. Gollum i Ringenes Herre var en af de første store figurer der brugte det, men i dag bliver det anvendt over det hele. I Avatar er alle væsener lavet med sub surface scattering, som vi kalder det. De bruger så en mere avanceret form, som vi udviklede på et senere tidspunkt,” fortæller Henrik Wann Jensen.
Den første spillefilm kun med digitale skuespillere, som ligner mennesker på en prik, er måske lige om hjørnet, mener han.
”Vi er der næsten allerede. Der er flere gange i Avatar, hvor man har det, der kaldes digital doubles. Altså hvor man tager nogle af skuespillerne, og erstatter dem med digitale figurer, fordi de skal gøre noget som de rigtige skuespillere ikke vil udføre. Den slags bliver allerede brugt i stort omfang. Men der har ikke været eksempler hvor det er lavet gennemgående i en film på en ordentlig måde,
Der er nogle problemer med omkostningerne og teknologisk er det svært at skabe en totaloplevelse på alle niveauer. Der er stadig udfordringer som skal løses, blandt andet med bevægelser,” fortæller professoren.
Men det største problem er måske, at man risikerer at lande i den såkaldte ”Uncanny Valley”. Det er et punkt, hvor ligheden med et rigtigt menneske er meget høj – men der mangler lige det sidste. Det irriterer hjernen og udløser en negativ reaktion – ansigtet kommer til at ligne et lig eller en zombie.
”Et perfekt eksempel er Pixar, som har nogle meget dygtige folk, men som med vilje laver deres ting så de ser legetøjsagtige ud. Det er netop for at få folk til at fokusere på historien i stedet for at tænke på, at der er et eller andet mystisk, som ødelægger historien. Denne ”Uncanny Valley” er en stor udfordring for filmindustrien. Selv Avatar, som på mange måder er en banebrydende film, bruger blå mennesker, hvilket gør det nemmere for os at tilgive, hvis de ikke ser helt rigtige ud,” siger forskeren.
Tror ikke på 3D
Netop Avatar har skudt gang i en 3D-bølge, som i øjeblikket skyller hen over os. Der findes efterhånden snesevis af 3D-fjernsyn og mange nye 3D-film er på vej. Men den danske forsker, som har gjort de computerskabte væsener i film mere livagtige med sine algoritmer, er skeptisk overfor 3D-bølgen.
”Avatar er fantastisk på mange måder. men grunden til at 3D bliver markedsført meget aggressivt lige nu er, at det er en industri der har brug for at sælge nye produkter. Hvis vi skal have 3D, så har vi brug for nye fjernsyn, nye afspillere og specielle briller. Avatar er et eksempel på, hvordan man kan bruge 3D på en rigtig god måde, så det giver en god oplevelse, men jeg er ikke sikker på, om vi kommer til at sidde med 3D-briller og se tv-billeder hjemme i stuen fremover,” siger han.
Henrik Wann Jensen henviser til at mange tilskuere oplever det som ubehageligt, at man ikke selv har indflydelse på fokusdybden i 3D-filmen.
”Det kan være meget generende at vi ikke selv kan styre vores fokus, altså fokusere på noget, der er langt væk og noget, der er tæt på. 3D-teknologien betyder at hvert øje får sit eget billede, men fokusdybden er bestemt af filminstruktøren. I Avatar har James Cameron været rigtig god til at sætte fokus på en behagelig måde, hvor det er 2D med lidt 3D, men der er andre film, hvor det hopper ud og ind af skærmen. Mange mennesker får hovedpine af det. De får øje på noget i billedet og forsøger at fokusere på det, men det er ikke muligt, fordi filminstruktøren vil have at man fokuserer på noget andet. Det er en fundamental begrænsning, Folk snakker om at 2D til 3D kun er et spørgsmål om briller. Men den manglende fokusdybde er altså et helt andet og vigtigt problem,” siger Henrik Wann Jensen.
Den danske grafik-ekspert har da heller ikke selv investeret i et 3D-fjernsyn endnu og har heller ikke planer om at gøre det.
