NaNNaN0s עד הווה
Worldwide
אנימציית מחשב היא התהליך המשמש ליצירה דיגיטלית של תמונות מונפשות. המונח הכללי יותר, גרפיקה ממוחשבת (CGI), מקיף גם סצנות סטטיות וגם תמונות דינמיות, בעוד שאנימציית מחשב מתייחסת רק לתמונות נעות. אנימציית מחשב מודרנית משתמשת בדרך כלל בגרפיקה ממוחשבת תלת-ממדית כדי ליצור תמונה דו-ממדית, אם כי גרפיקה ממוחשבת דו-ממדית עדיין משמשת לצרכים סגנוניים, רוחב פס נמוך ורינדור מהיר בזמן אמת. לעיתים, היעד של האנימציה הוא המחשב עצמו, אך לעיתים גם סרט קולנוע.
לכידת תנועה, או "Mocap", מתעדת את התנועה של אובייקטים חיצוניים או אנשים ויש לה יישומים ברפואה, ספורט, רובוטיקה וצבא, כמו גם עבור אנימציה בסרטים, טלוויזיה ומשחקים. הדוגמה המוקדמת ביותר היא משנת 1878, עם עבודתו הצילומית החלוצית של אדוארד מויברידג' על תנועת בני אדם ובעלי חיים, שעדיין מהווה מקור לאנימטורים כיום.
אחד המחשבים הדיגיטליים הניתנים לתכנות הראשונים היה SEAC (ה-Standards Eastern Automatic Computer), שנכנס לשירות בשנת 1950 במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NBS) במרילנד, ארה"ב.
בשנת 1957, חלוץ המחשוב ראסל קירש וצוותו חשפו סורק תוף עבור ה-SEAC, כדי "לעקוב אחר שינויי עוצמה על פני השטח של תצלומים", ובכך יצרו את התמונה הדיגיטלית הראשונה על ידי סריקת תצלום. התמונה, המתארת את בנו בן השלושה חודשים של קירש, הורכבה מ-176×176 פיקסלים בלבד. הם השתמשו במחשב כדי לחלץ שרטוטי קווים, לספור אובייקטים, לזהות סוגי תווים ולהציג תמונות דיגיטליות על מסך אוסילוסקופ.
בשנת 1960, אנימציית וקטור בת 49 שניות של מכונית הנוסעת בכביש מהיר מתוכנן נוצרה במכון המלכותי השוודי לטכנולוגיה על מחשב ה-BESK.
מעבדות בל במארי היל, ניו ג'רזי, היו תורם מחקרי מוביל בגרפיקה ממוחשבת, אנימציית מחשב ומוזיקה אלקטרונית מראשיתן בתחילת שנות ה-60. בתחילה, החוקרים התעניינו במה ניתן לגרום למחשב לעשות, אך התוצאות של העבודה החזותית שהופקה על ידי המחשב בתקופה זו ביססו אנשים כמו אדוארד זאג'אק, מייקל נול וקן נולטון כאמני מחשב חלוצים.
איוון סאת'רלנד נחשב על ידי רבים ליוצר הגרפיקה הממוחשבת האינטראקטיבית וחלוץ אינטרנט. הוא עבד במעבדת לינקולן ב-MIT (המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס) בשנת 1962, שם פיתח תוכנית בשם Sketchpad I, שאפשרה למשתמש ליצור אינטראקציה ישירה עם התמונה על המסך. זה היה ממשק המשתמש הגרפי הראשון והוא נחשב לאחת מתוכנות המחשב המשפיעות ביותר שנכתבו אי פעם על ידי אדם.
אדוארד זאג'אק הפיק את אחד הסרטים הראשונים שנוצרו במחשב במעבדות בל בשנת 1963, תחת הכותרת A Two Gyro Gravity Gradient Attitude Control System, שהדגים כיצד ניתן לייצב לוויין כך שצד אחד שלו תמיד יפנה לכדור הארץ בזמן שהוא מקיף אותו.
קן נולטון פיתח את מערכת האנימציה Beflix (קיצור של Bell Flicks) בשנת 1963, ששימשה להפקת עשרות סרטים אמנותיים על ידי האמנים סטן ואנדרביק, נולטון וליליאן שוורץ. במקום תכנות גולמי, Beflix עבדה באמצעות "פרימיטיבים גרפיים" פשוטים, כמו ציור קו, העתקת אזור, מילוי שטח, הגדלת אזור וכדומה.
בשנות ה-60, ויליאם פטר היה מעצב גרפי עבור בואינג בוויצ'יטה וזכה לקרדיט על טביעת המונח "גרפיקה ממוחשבת" כדי לתאר את מה שעשה בבואינג באותה עת (אם כי פטר עצמו ייחס זאת לעמיתו ורן הדסון). עבודתו של פטר כללה את הפיתוח בשנת 1964 של תיאורים ארגונומיים של גוף האדם שהם מדויקים וניתנים להתאמה לסביבות שונות, וזה הוביל לדמויות ה"וויירפריים" (wireframe) המונפשות בתלת-ממד הראשונות.
בשנת 1965, מייקל נול יצר סרטי תלת-ממד סטריאוגרפיים שנוצרו במחשב, כולל בלט של דמויות מקל הנעות על במה. חלק מהסרטים הציגו גם היפר-אובייקטים ארבע-ממדיים המוקרנים לשלושה ממדים.
יוטה הייתה מרכז מרכזי לאנימציית מחשב בתקופה זו. הפקולטה למדעי המחשב נוסדה על ידי דייוויד אוונס בשנת 1965, ורבות מהטכניקות הבסיסיות של גרפיקה ממוחשבת תלת-ממדית פותחו כאן בתחילת שנות ה-70 במימון ARPA (הסוכנות למחקרי פרויקטים מתקדמים). תוצאות המחקר כללו הצללת גורו, פונג ובליין, מיפוי טקסטורות, אלגוריתמים למשטחים נסתרים, חלוקת משטחים עקומים, שרטוט קווים בזמן אמת, חומרת תצוגת תמונות רסטר ועבודה מוקדמת על מציאות מדומה.
סביב 1967, נול השתמש בטכניקת האנימציה 4D כדי להפיק רצפי כותרות מונפשים במחשב עבור הסרט הקצר המסחרי Incredible Machine (בהפקת מעבדות בל) והספיישל הטלוויזיוני The Unexplained (בהפקת וולט דפאריה). פרויקטים רבים בתחומים אחרים בוצעו גם הם בתקופה זו.
בשנת 1968 קבוצה של פיזיקאים ומתמטיקאים סובייטים בראשות נ. קונסטנטינוב יצרה מודל מתמטי לתנועה של חתול. על מחשב BESM-4, הם תכננו תוכנית לפתרון משוואות דיפרנציאליות רגילות עבור מודל זה. המחשב הדפיס מאות פריימים על נייר באמצעות סמלי אלפבית שצולמו מאוחר יותר ברצף, ובכך יצרו את אנימציית המחשב הראשונה של דמות, חתול הולך.
מעבדת המחשב אטלס ליד אוקספורד הייתה במשך שנים רבות מתקן מרכזי לאנימציית מחשב בבריטניה. סרט האנימציה הבידורי הראשון שנעשה היה The Flexipede, מאת טוני פריצ'ט, שהוצג לראשונה בפומבי בתערוכת Cybernetic Serendipity בשנת 1968.
בשנת 1968, איוון סאת'רלנד חבר לדייוויד אוונס כדי להקים את חברת Evans & Sutherland - שניהם היו פרופסורים במחלקה למדעי המחשב באוניברסיטת יוטה, והחברה הוקמה כדי לייצר חומרה חדשה שנועדה להריץ את המערכות שפותחו באוניברסיטה. אלגוריתמים רבים כאלה הובילו מאוחר יותר ליצירת מימושי חומרה משמעותיים, כולל מנוע הגיאומטריה (Geometry Engine), תצוגה עילית (Head-mounted display), מאגר מסגרות (Frame buffer) וסימולטורים של טיסה.
ביולי 1968, כתב העת לאמנות Studio International פרסם גיליון מיוחד בשם Cybernetic Serendipity - The Computer and the Arts, שקטלג אוסף מקיף של פריטים ודוגמאות לעבודה שנעשתה בתחום אמנות המחשב בארגונים בכל רחבי העולם והוצגה בתערוכות בלונדון, בריטניה, סן פרנסיסקו, קליפורניה ובוושינגטון די.סי. אירוע זה סימן אבן דרך בהתפתחות המדיום ונחשב על ידי רבים כבעל השפעה והשראה רחבת היקף. מלבד כל הדוגמאות שהוזכרו לעיל, שתי תמונות איקוניות אחרות הידועות במיוחד מתוך אוסף זה כוללות את Chaos to Order מאת צ'ארלס צורי (המכונה לעתים קרובות "היונקי") שנוצרה באוניברסיטת המדינה של אוהיו ב-1967, ואת Running Cola is Africa מאת מסאו קומורה וקוז'י פוג'ינו שנוצרה ב-Computer Technique Group, יפן, גם היא ב-1967.
המכונה הראשונה שזכתה לתשומת לב ציבורית רחבה בתקשורת הייתה Scanimate, מערכת אנימציה ממוחשבת אנלוגית שתוכננה ונבנתה על ידי לי הריסון מ-Computer Image Corporation בדנוור. החל משנת 1969 לערך, מערכות Scanimate שימשו להפקת חלק ניכר מהאנימציה מבוססת הווידאו שנראתה בטלוויזיה בפרסומות, כתוביות של תוכניות וגרפיקה אחרת. היא יכלה ליצור אנימציות בזמן אמת, יתרון גדול על פני מערכות דיגיטליות באותה תקופה.
המועצה הלאומית לקולנוע של קנדה (NFB), שהייתה כבר מרכז עולמי לאמנות אנימציה, החלה גם היא בניסויים בטכניקות מחשב בשנת 1969. אחד החלוצים המוקדמים הידועים ביותר בתחום זה היה האמן פיטר פולדס, שהשלים את Metadata בשנת 1971. סרט זה כלל רישומים שהונפשו על ידי שינוי הדרגתי מתמונה אחת לשנייה, טכניקה הידועה כ-"אינטרפולציה" (ידועה גם כ-"inbetweening" או "morphing").
סרט הקולנוע העלילתי הראשון שהשתמש בעיבוד תמונה דיגיטלי היה הסרט Westworld משנת 1973, סרט מדע בדיוני שנכתב ובוים על ידי הסופר מייקל קרייטון, שבו רובוטים דמויי אדם חיים בקרב בני האדם. ג'ון ויטני ג'וניור וגארי דמוס מ-Information International, Inc. עיבדו דיגיטלית צילומי סרטים כדי להיראות מפוקסלים על מנת לתאר את נקודת המבט של האנדרואיד Gunslinger.
צעד משמעותי קדימה לעבר המטרה של ריאליזם מוגבר באנימציית תלת-ממד הגיע עם הפיתוח של "פרקטלים". המונח נטבע בשנת 1975 על ידי המתמטיקאי בנואה מנדלברוט, שהשתמש בו כדי להרחיב את המושג התיאורטי של ממדים שבריים לדפוסים גיאומטריים בטבע, ופורסם בתרגום לאנגלית של ספרו Fractals: Form, Chance, and Dimension בשנת 1977.
השימוש הראשון בדימויי wireframe תלת-ממדיים בקולנוע המיינסטרים היה בסרט ההמשך ל-Westworld, Futureworld (1976), בבימויו של ריצ'רד ט. הפרון. סרט זה הציג יד ופנים שנוצרו במחשב על ידי סטודנטים לתואר שני מאוניברסיטת יוטה, אדווין קטמול ופרד פארק, שהופיעו בתחילה בסרטם הקצר והניסיוני משנת 1972, A Computer Animated Hand. הסרט הקצר המונפש זוכה האוסקר משנת 1975, Great, על חייו של המהנדס הוויקטוריאני איזמבארד קינגדום ברונל, מכיל רצף קצר של מודל wireframe מסתובב של הפרויקט האחרון של ברונל, אוניית הקיטור מברזל SS Great Eastern. הסרט השלישי שהשתמש בטכנולוגיה זו היה מלחמת הכוכבים (1977), שנכתב ובוים על ידי ג'ורג' לוקאס, עם דימויי wireframe בסצנות עם תוכניות כוכב המוות, מחשבי המטרה בלוחמי ה-X-wing וחללית המילניום פלקון.
תוכנות גרפיקה ממוחשבת בתלת-ממד החלו להופיע עבור מחשבים ביתיים בסוף שנות ה-70. הדוגמה המוקדמת ביותר הידועה היא 3D Art Graphics, סט של אפקטים גרפיים ממוחשבים בתלת-ממד, שנכתב על ידי קאזומהאסה מיטאזאווה ושוחרר ביוני 1978 עבור ה-Apple II.
אולפן האנימציה בשפה הצרפתית של ה-NFB הקים את ה-Centre d'animatique שלו בשנת 1980, בעלות של מיליון דולר קנדי, עם צוות של שישה מומחי גרפיקה ממוחשבת. היחידה הוטלה בתחילה ליצור רצפי CGI סטריאוסקופיים עבור סרט ה-IMAX התלת-ממדי של ה-NFB, Transitions, עבור אקספו 86. הצוות ב-Centre d'animatique כלל את דניאל לנגלואה, שעזב ב-1986 כדי להקים את Softimage.
Silicon Graphics, Inc (SGI) הייתה יצרנית של חומרה ותוכנה למחשבים בעלי ביצועים גבוהים, שנוסדה בשנת 1981 על ידי ג'ים קלארק. הרעיון שלו, שנקרא מנוע הגיאומטריה (Geometry Engine), היה ליצור סדרה של רכיבים במעבד VLSI שיבצעו את הפעולות העיקריות הנדרשות בסינתזת תמונה - טרנספורמציות מטריצה, חיתוך (clipping) ופעולות קנה מידה שסיפקו את הטרנספורמציה למרחב הצפייה. קלארק ניסה להציע את העיצוב שלו לחברות מחשבים, ומכיוון שלא מצא קונים, הוא ועמיתיו מאוניברסיטת סטנפורד, קליפורניה, הקימו חברה משלהם, Silicon Graphics.
בשנים 1979–80, הסרט הראשון שהשתמש בפרקטלים כדי ליצור את הגרפיקה נעשה על ידי לורן קרפנטר מ-Boeing. תחת הכותרת Vol Libre, הוא הציג טיסה מעל נוף פרקטלי והוצג ב-SIGGRAPH 1980. קרפנטר גויס לאחר מכן על ידי פיקסאר כדי ליצור את כוכב הלכת הפרקטלי ברצף ה-Genesis Effect של מסע בין כוכבים 2: זעמו של חאן ביוני 1982.
סרט הקולנוע העלילתי הראשון שעשה שימוש נרחב ב-CGI תלת-ממדי מוצק היה טרון של וולט דיסני, בבימויו של סטיבן ליסברגר, בשנת 1982. הסרט נחגג כאבן דרך בתעשייה, אם כי פחות מעשרים דקות מאנימציה זו שימשו בפועל - בעיקר הסצנות שמראות "שטח" דיגיטלי, או כוללות כלי רכב כגון אופנועי אור (Light Cycles), טנקים וספינות.
בשנת 1982, אוניברסיטת אוסקה ביפן פיתחה את מערכת הגרפיקה הממוחשבת LINKS-1, מחשב-על שהשתמש בעד 257 מיקרו-מעבדים מסוג Zilog Z8001, ושימש לרינדור גרפיקה ממוחשבת תלת-ממדית ריאליסטית. על פי האגודה לעיבוד מידע של יפן: "הליבה של רינדור תמונות תלת-ממדיות היא חישוב הבהירות של כל פיקסל המרכיב משטח מרונדר מנקודת המבט הנתונה, מקור האור ומיקום האובייקט. מערכת LINKS-1 פותחה כדי לממש מתודולוגיית רינדור תמונות שבה ניתן לעבד כל פיקסל במקביל ובאופן עצמאי באמצעות מעקב קרניים (ray tracing)."
בשנת 1983, פיליפ ברז'רון, נדיה מניינט תלמן ודניאל תלמן ביימו את Dream Flight, הנחשב לסרט התלת-ממדי הראשון שמספר סיפור. הסרט תוכנת במלואו באמצעות שפת הגרפיקה MIRA, הרחבה של שפת התכנות פסקל המבוססת על סוגי נתונים גרפיים מופשטים. הסרט זכה במספר פרסים והוצג בתערוכת הסרטים של SIGGRAPH '83.
ה-LINKS-1 היה המחשב החזק ביותר בעולם נכון לשנת 1984.
בשנת 1985, פייר לאשפל, פיליפ ברז'רון, פייר רובידו ודניאל לנגלואה ביימו את Tony de Peltrie, המציג את הדמות האנושית המונפשת הראשונה שמביעה רגש באמצעות הבעות פנים ותנועות גוף, דבר שנגע לליבם של הצופים. Tony de Peltrie הוקרן בבכורה כסרט הנעילה של SIGGRAPH '85.
התלהקות היא התנהגות המתרחשת כאשר קבוצת ציפורים (או בעלי חיים אחרים) נעה יחד בלהקה. מודל מתמטי של התנהגות התלהקות עבר סימולציה ראשונה על מחשב בשנת 1986 על ידי קרייג ריינולדס ומצא עד מהרה את דרכו לאנימציה. הסרט פארק היורה הציג באופן בולט התלהקות והביא אותה לתודעה רחבה על ידי אזכורה בתסריט עצמו [דרוש מקור]. שימושים מוקדמים אחרים היו להקת העטלפים בסרט באטמן חוזר של טים ברטון (1992), ודהירת הגנו בסרט מלך האריות של דיסני (1994).
בשנת 1989 יצא לאקרנים סרט האקשן התת-ימי של ג'יימס קמרון, המצולות. זה היה סרט הקולנוע הראשון שכלל CGI פוטו-ריאליסטי המשולב בצורה חלקה בסצנות לייב-אקשן. רצף של חמש דקות הכולל זרוע מונפשת או "פסאודופוד" נוצר על ידי ILM, שעיצבו תוכנית ליצירת גלי שטח בגדלים שונים ותכונות קינטיות עבור הפסאודופוד, כולל השתקפות, שבירה ורצף מורפינג. למרות היותו קצר, שילוב מוצלח זה של CGI ולייב-אקשן נחשב באופן נרחב לאבן דרך בקביעת הכיוון לפיתוח עתידי נוסף בתחום.
שנות ה-90 החלו כאשר רוב טכנולוגיית ה-CGI כבר מפותחת מספיק כדי לאפשר התרחבות משמעותית בהפקות קולנוע וטלוויזיה. שנת 1991 נחשבת באופן נרחב ל"שנת הפריצה", עם שני להיטי קופות גדולים, שניהם עשו שימוש נרחב ב-CGI.
צעד משמעותי נוסף הגיע בשנת 1993, עם הסרט פארק היורה של סטיבן ספילברג, שבו דינוזאורי CGI תלת-ממדיים שולבו עם עמיתים אנימטרוניים בגודל טבעי. חיות ה-CGI נוצרו על ידי ILM, ובסצנת מבחן שנועדה להשוות ישירות בין שתי הטכניקות, ספילברג בחר ב-CGI. גם ג'ורג' לוקאס צפה והעיר: "נחצה פער משמעותי, ושום דבר לא יחזור להיות כשהיה".
בשנת 1993, הסדרה בבילון 5 של ג'יי מייקל סטרזינסקי הפכה לסדרת הטלוויזיה הגדולה הראשונה שהשתמשה ב-CGI כשיטה העיקרית לאפקטים חזותיים (במקום שימוש במודלים שנבנו ביד), ואחריה מאוחר יותר באותה שנה הסדרה SeaQuest DSV של רוקן ס. או'באנון.
בשנת 1995 הגיע סרט האנימציה הממוחשב באורך מלא הראשון, צעצוע של סיפור של דיסני-פיקסאר, שהיה להצלחה מסחרית אדירה.
פריצת דרך נוספת שבה סרט קולנוע השתמש בלכידת תנועה (motion capture) הייתה יצירת מאות דמויות דיגיטליות עבור הסרט טיטאניק בשנת 1997. הטכניקה שימשה בהרחבה בשנת 1999 ליצירת ג'אר ג'אר בינקס ודמויות דיגיטליות אחרות בסרט מלחמת הכוכבים: אימת הפאנטום.
בשנת 2000, צוות בהובלת פול דבבק הצליח ללכוד (ולסמלץ) בצורה נאותה את שדה ההחזרתיות על פני אדם באמצעות במות תאורה פשוטות. זה היה החלק האחרון החסר בפאזל כדי ליצור כפילים דיגיטליים של שחקנים מוכרים.
סרט הקולנוע המיינסטרימי הראשון שנעשה כולו בלכידת תנועה היה הסרט היפני-אמריקאי משנת 2001 פיינל פנטזי: רוחות הפנים בבימויו של הירונובו סקגוצ'י, שהיה גם הראשון להשתמש בדמויות CGI פוטו-ריאליסטיות. הסרט לא זכה להצלחה קופתית. כמה פרשנים הציעו שזה עשוי להיות בחלקו בגלל שלדמויות ה-CGI הראשיות היו תווי פנים שנפלו לתוך ה"עמק המוזר" (uncanny valley).
בשנת 2002, הסרט שר הטבעות: שני הצריחים של פיטר ג'קסון היה הסרט הראשון באורך מלא שהשתמש במערכת לכידת תנועה בזמן אמת, שאפשרה לפעולות של השחקן אנדי סירקיס להיות מוזנות ישירות למודל ה-CGI התלת-ממדי של גולום בזמן אמת.
בשנת 2010, האקדמיה האמריקאית לקולנוע (AMPAS) הודיעה כי סרטי לכידת תנועה לא ייחשבו עוד כזכאים לפרס האוסקר ל"סרט האנימציה הטוב ביותר", וקבעה כי "לכידת תנועה כשלעצמה אינה טכניקת אנימציה."
