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[Música] Olá, pessoas! Esse é mais um Nerdologia, e eu sou a Mila, cientista da computação, professora, divulgadora de ciência e tecnologia no canal Peixe Babel. E eu tô no grupo de pessoas que não são exatamente fãs do Avatar dos cinemas, mas hoje eu vou te contar como a tecnologia do filme pode ajudar pessoas que sofrem de doenças raras.
Se você ficou de boca aberta assistindo aos efeitos especiais de filmes como Avatar, saiba que profissionais da tecnologia têm grande impacto no que chega nas telas do cinema. E a Alura tá aí para te mostrar que trabalhar com tecnologia é sim para você, se você quiser. Afinal, existem diversas possibilidades de carreira, e uma delas pode ser a sua cara.
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Avatar: O Caminho da Água é a continuação de um ambicioso projeto do James Cameron. Desde o primeiro filme, o objetivo da franquia é elevar o nível da computação gráfica no cinema. E dessa vez eles encararam de frente o maior dos desafios: produzir um filme carregado de efeitos especiais na água.
Fazer o filme na água é audacioso, porque na computação gráfica, quanto mais complexa é a interação da luz com o objeto, mais difícil é renderizar superfícies translúcidas ou refletivas. Como um objeto de cristal ou até o olho humano já são muito desafiadoras. Agora imagina uma superfície ao mesmo tempo translúcida e refletiva que ainda envolve a física de um fluido em movimento: partículas interagindo entre si de forma rápida e complexa. Isso é a água.
Além de criar novas tecnologias para renderizar a água, o que rendeu dois artigos para a empresa Weta Digital, a produção de Avatar deixou mais um legado: a captura de movimento embaixo d'água. A movimentação e as expressões faciais dos personagens que são CG só aparecem tão realistas porque são milimetricamente baseadas na atuação real do elenco, graças ao uso de uma versão muito precisa da tecnologia de motion capture, o famoso mocap.
Mas antes da gente falar do mocap aquático super preciso de Avatar, pense em um personagem que não exige a fluidez da movimentação humana. Como, por exemplo, o melhor personagem de Esquadrão Suicida: o Tubarão Rei. Existe uma tecnologia relativamente barata, baseada em sensores de movimento e por isso chamada de sistema inercial, parecido com os sensores do seu celular que sabe se ele está em pé ou deitado, ou sendo sacudido para acender a lanterna. O sistema captura velocidade e ângulo de pontos do corpo essenciais para a movimentação – tipo cotovelo, joelho, ombro – e projeta esses dados em um avatar virtual. Não é o sistema mais preciso que existe, além de não capturar mãos e rostos, por exemplo, mas não precisa de câmeras nem um espaço controlado, permitindo que jogos como FIFA 22 capturem uma partida real de futebol para criar uma experiência mais realista. Esse sistema também é preciso o suficiente para ser melhor que especialistas médicos avaliando pacientes com perda de mobilidade.
A doutora Valéria Ricotti é uma das pesquisadoras que hoje usam mocap no acompanhamento de doenças genéticas raras, como a distrofia de Duchenne, uma doença degenerativa grave que causa perda muscular ao longo da vida. A perda de mobilidade, seja por distrofias ou problemas neurológicos, até hoje é avaliada de maneira imprecisa, como visualmente ou através de métricas muito relativas, como quantidade de passos por minuto. Colocar sensores no corpo do paciente, mesmo com as limitações do sistema inercial, captura mudanças mais sutis na mobilidade e pode reduzir pela metade o número de meses para avaliar o avanço da doença ou até o regresso em caso de testes de medicamentos.
Mas, como eu disse antes, o James Cameron queria capturar tudo o que fosse possível e imaginável da atuação do seu elenco. Tanto é que ele nem usa o termo captura de movimento, mas sim captura de performance. E a empresa que trabalhou nos efeitos visuais dos dois Avatares, a Weta Digital, tá aí desde 1993 aprimorando um outro tipo de sistema. Há mais de 20 anos, o mundo conheceu o personagem Gollum. Nas gravações da época, você vai ver uma roupinha muito mais familiar para os fãs do cinema: o macacão justinho e cheio de bolinhas, além de pontos pintados no rosto. Esse é o sistema óptico de captura de movimento, ou seja, baseado em luz. O objetivo é que os marcadores fiquem muito visíveis, porque o papel deles é refletir a luz infravermelha projetada por um sistema de dezenas de câmeras. Funciona tipo o sistema de GPS do seu celular: seu GPS é como um dos marcadores no Andy Serkis, o ator do Gollum, e o estúdio de captura são as dezenas de satélites orbitando a Terra. Cada ponto da Terra tem que estar sempre no campo de visão de pelo menos quatro satélites. Sabendo a posição de múltiplos satélites, ou no caso de múltiplas câmeras, é possível triangular a posição de cada ponto visível. Seja o GPS do seu celular ou as bolinhas na roupa do Andy Serkis, sabendo a posição dos marcadores em cada momento da gravação, é possível projetar a atuação real em personagens virtuais.
Mas na época do Gollum, a produção não podia nem levar garrafa de água para o estúdio, porque qualquer reflexo era entendido como um marcador e confundir a captura. Não era suficiente para a ambição de Avatar: filmar múltiplos atores interagindo entre si e até com o cenário. Aqui a tecnologia seguiu alguns caminhos diferentes: melhoraram muito os algoritmos para rastrear cada um dos marcadores; adicionar uma câmera próxima ao rosto dos atores para capturar as expressões faciais; e em cenas muito desafiadoras, os marcadores que normalmente refletem a luz podem ser substituídos por LEDs piscando alternadamente, mais rápido que o olho humano consegue ver. Assim, o sistema sabe de quem é a vez de piscar, facilitando a localização de cada marcador. O avanço dessa época teve seu ápice em Planeta dos Macacos: A Origem, com as expressões faciais do elenco minuciosamente projetadas nos macacos e a gravação externa de geral tocando terror na ponte Golden Gate. Dá até para ver os fios dos marcadores de LED na roupa de captura.
Mas não foi suficiente para o James Cameron, que agora queria gravar debaixo d'água. Um dos muitos, muitos problemas de usar mocap na água são as bolhas de ar produzidas pela respiração ou por movimentos muito rápidos, tipo montar uma criatura marinha. Cada bolha é como um mini espelho, por conta da refração da luz quando troca de meio da água para o ar dentro da bolha. Olha essa foto do Mitre, o físico mais querido do Nerdologia! As bolhas refletem tanto a luz de fora quanto a própria imagem dele. Localizar marcadores de captura nesse cenário vira um pesadelo, já que o reflexo das bolhas criam falsos marcadores. Mesmo cobrindo a piscina com bolinhas difusoras para não deixar a luz de fora entrar e treinando toda a equipe para segurar a respiração com técnicas que você vai ter um gostinho no próprio filme, mesmo assim foi necessário evoluir ainda mais o software para rastrear os marcadores reais do reflexo das bolhas.
A indústria do cinema mostrou que o sistema óptico é preciso nos mais diversos ambientes; o problema são as dezenas de câmeras que não só limitam a captura a um espaço pré-definido como é muito mais caro que os sensores de movimento. É claro que instituições que podem arcar com os custos, e quando os experimentos permitem, exploram as vantagens desse sistema. Mas os pesquisadores do departamento de Neurologia da Universidade de Kiel tiveram outra ideia: capturando dos seus pacientes simultaneamente dados de sensores de movimento e marcadores ópticos. É possível usar como referência o sensor mais preciso, o óptico, para encontrar a melhor maneira de usar os sensores mais baratos, além de desenvolver algoritmos para corrigir a sua imprecisão: o melhor dos dois mundos, mais barato e mais exato. O trabalho investido em Avatar e outros filmes pode ajudar muito nas mais diversas pesquisas.
Em 10 minutos a gente não falou de como a física da água é modelada, não falamos das novas câmeras construídas, e como eu queria falar da complexidade que é transformar a posição dos marcadores em um personagem que tem esqueleto, músculos e pele minuciosamente projetados!
Existem várias razões para assistir a um filme. A minha foi ficar maravilhada com o resultado desse super projeto que é Avatar. E no Nerdologia sobre o ChatGPT, um comentário que me pegou desprevenida foi do Lourenço: “O novo GPT foi treinado para dar respostas corretas, inofensivas e úteis”. E o Lourenço mencionou que esses são exatamente os mesmos critérios das peneiras de Sócrates – uma parábola cuja lição é que você não deve contar algo sobre alguém se não atender esses três requisitos. É na verdade uma história atribuída ao Sócrates do moderno meme da fofoca edificante.
Já o Cláudio me deu a oportunidade de falar um negócio que não entrou no roteiro original: não só já existem ferramentas para identificar se um texto é escrito por uma IA ou por um humano, como também a OpenAI está avaliando como criar uma marca d'água estatística nos textos do ChatGPT – uma combinação imperceptível de palavras que garanta uma maneira simples de detectar. Nas referências, você encontra como esse truque pode ser possível, e eu tô super curiosa para saber se vocês gostaram de Avatar: O Caminho da Água. Então me conta aqui nos comentários, e se tiver um tempinho, curte, compartilha esse vídeo, assina o canal para a gente conversar um pouco mais sobre esse cinema, e até a próxima! Tchau, tchau! [Música]