1940s do Teraz
Worldwide
Animacja komputerowa to proces wykorzystywany do cyfrowego generowania animowanych obrazów. Bardziej ogólny termin, obrazy generowane komputerowo (CGI), obejmuje zarówno statyczne sceny, jak i dynamiczne obrazy, podczas gdy animacja komputerowa odnosi się tylko do ruchomych obrazów. Współczesna animacja komputerowa zazwyczaj wykorzystuje grafikę komputerową 3D do generowania obrazu dwuwymiarowego, chociaż grafika komputerowa 2D jest nadal używana do celów stylistycznych, przy niskiej przepustowości oraz do szybszego renderowania w czasie rzeczywistym. Czasami celem animacji jest sam komputer, ale czasami także film.
Motion capture, czyli „Mocap”, rejestruje ruch zewnętrznych obiektów lub ludzi i znajduje zastosowanie w medycynie, sporcie, robotyce i wojsku, a także w animacji filmowej, telewizyjnej i w grach. Najwcześniejszy przykład pochodzi z 1878 roku, dzięki pionierskim pracom fotograficznym Eadwearda Muybridge'a nad ruchem ludzi i zwierząt, które do dziś stanowią źródło inspiracji dla animatorów.
Jednym z pierwszych programowalnych komputerów cyfrowych był SEAC (Standards Eastern Automatic Computer), który wszedł do służby w 1950 roku w National Bureau of Standards (NBS) w Maryland w USA.
W 1957 roku pionier informatyki Russell Kirsch wraz ze swoim zespołem zaprezentował skaner bębnowy dla komputera SEAC, aby „śledzić zmiany intensywności na powierzchniach fotografii”, tworząc w ten sposób pierwszy obraz cyfrowy poprzez zeskanowanie zdjęcia. Obraz, przedstawiający trzymiesięcznego syna Kirscha, składał się z zaledwie 176×176 pikseli. Wykorzystali komputer do wyodrębniania rysunków liniowych, liczenia obiektów, rozpoznawania typów znaków i wyświetlania obrazów cyfrowych na ekranie oscyloskopu.
W 1960 roku na komputerze BESK w Szwedzkim Królewskim Instytucie Technologicznym stworzono 49-sekundową animację wektorową samochodu jadącego zaplanowaną autostradą.
Bell Labs w Murray Hill w stanie New Jersey było wiodącym ośrodkiem badawczym w dziedzinie grafiki komputerowej, animacji komputerowej i muzyki elektronicznej od początku lat 60. Początkowo naukowcy interesowali się tym, co można zmusić komputer do zrobienia, ale wyniki prac wizualnych wyprodukowanych przez komputer w tym okresie uczyniły z osób takich jak Edward Zajac, Michael Noll i Ken Knowlton pionierów sztuki komputerowej.
Ivan Sutherland jest przez wielu uważany za twórcę interaktywnej grafiki komputerowej i pioniera internetu. W 1962 roku pracował w Lincoln Laboratory w MIT (Massachusetts Institute of Technology), gdzie opracował program o nazwie Sketchpad I, który pozwalał użytkownikowi na bezpośrednią interakcję z obrazem na ekranie. Był to pierwszy graficzny interfejs użytkownika i jest uważany za jeden z najbardziej wpływowych programów komputerowych, jakie kiedykolwiek napisała jedna osoba.
Edward Zajac wyprodukował jeden z pierwszych filmów wygenerowanych komputerowo w Bell Labs w 1963 roku, zatytułowany „A Two Gyro Gravity Gradient Attitude Control System”, który wykazał, że satelitę można ustabilizować tak, aby zawsze był zwrócony jedną stroną w stronę Ziemi podczas orbitowania.
Ken Knowlton opracował system animacji Beflix (Bell Flicks) w 1963 roku, który był używany do tworzenia dziesiątek filmów artystycznych przez artystów takich jak Stan VanDerBeek, Knowlton i Lillian Schwartz. Zamiast surowego programowania, Beflix działał przy użyciu prostych „prymitywów graficznych”, takich jak rysowanie linii, kopiowanie obszaru, wypełnianie obszaru, powiększanie obszaru i tym podobne.
W latach 60. William Fetter był projektantem graficznym w firmie Boeing w Wichita i przypisuje mu się ukucie zwrotu „Computer Graphics” na opisanie tego, czym zajmował się w tamtym czasie w Boeingu (choć sam Fetter przypisywał to koledze Verne'owi Hudsonowi). Praca Fettera obejmowała opracowanie w 1964 roku ergonomicznych opisów ludzkiego ciała, które są zarówno dokładne, jak i możliwe do zaadaptowania do różnych środowisk, co zaowocowało powstaniem pierwszych animowanych postaci „szkieletowych” 3D.
W 1965 roku Michael Noll stworzył wygenerowane komputerowo stereoskopowe filmy 3D, w tym balet postaci z patyków poruszających się na scenie. Niektóre filmy pokazywały również czterowymiarowe hiperobiekty rzutowane na trzy wymiary.
Utah było w tym okresie głównym ośrodkiem animacji komputerowej. Wydział informatyki został założony przez Davida Evansa w 1965 roku, a wiele podstawowych technik grafiki komputerowej 3D opracowano tutaj na początku lat 70. dzięki finansowaniu ARPA (Advanced Research Projects Agency). Wyniki badań obejmowały cieniowanie Gourauda, Phonga i Blinna, mapowanie tekstur, algorytmy powierzchni ukrytych, podział powierzchni krzywych, rysowanie linii w czasie rzeczywistym, sprzęt do wyświetlania obrazów rastrowych oraz wczesne prace nad wirtualną rzeczywistością.
Około 1967 roku Noll użył techniki animacji 4D do stworzenia animowanych komputerowo sekwencji tytułowych do krótkometrażowego filmu komercyjnego „Incredible Machine” (wyprodukowanego przez Bell Labs) oraz programu telewizyjnego „The Unexplained” (wyprodukowanego przez Walta DeFarię). W tym czasie podjęto również wiele projektów w innych dziedzinach.
W 1968 roku grupa radzieckich fizyków i matematyków pod kierownictwem N. Konstantinowa stworzyła model matematyczny ruchu kota. Na komputerze BESM-4 opracowali program do rozwiązywania zwyczajnych równań różniczkowych dla tego modelu. Komputer wydrukował setki klatek na papierze przy użyciu symboli alfabetu, które następnie sfilmowano w sekwencji, tworząc w ten sposób pierwszą animację komputerową postaci – idącego kota.
Atlas Computer Laboratory w pobliżu Oksfordu było przez wiele lat głównym ośrodkiem animacji komputerowej w Wielkiej Brytanii. Pierwszym stworzonym filmem rozrywkowym był „The Flexipede” autorstwa Tony'ego Pritchetta, który został po raz pierwszy pokazany publicznie na wystawie Cybernetic Serendipity w 1968 roku.
W 1968 roku Ivan Sutherland połączył siły z Davidem Evansem, aby założyć firmę Evans & Sutherland – obaj byli profesorami na Wydziale Informatyki Uniwersytetu Utah, a firma powstała w celu produkcji nowego sprzętu zaprojektowanego do obsługi systemów rozwijanych na uniwersytecie. Wiele takich algorytmów zaowocowało później stworzeniem znaczących implementacji sprzętowych, w tym Geometry Engine, wyświetlacza nahełmowego (HMD), bufora ramki oraz symulatorów lotu.
W lipcu 1968 roku czasopismo artystyczne Studio International opublikowało specjalne wydanie zatytułowane Cybernetic Serendipity - The Computer and the Arts, które stanowiło kompleksowy katalog obiektów i przykładów prac tworzonych w dziedzinie sztuki komputerowej w organizacjach na całym świecie, prezentowanych na wystawach w Londynie (Wielka Brytania), San Francisco (Kalifornia) oraz Waszyngtonie (Dystrykt Kolumbii). Był to kamień milowy w rozwoju tego medium, uznawany przez wielu za źródło szerokich wpływów i inspiracji. Oprócz wszystkich wspomnianych wyżej przykładów, dwa inne szczególnie znane ikoniczne obrazy z tego okresu to Chaos to Order autorstwa Charlesa Csuri (często nazywany Hummingbird), stworzony na Ohio State University w 1967 roku, oraz Running Cola is Africa autorstwa Masao Komury i Kojiego Fujino, stworzony w Computer Technique Group w Japonii, również w 1967 roku.
Pierwszą maszyną, która zyskała szerokie zainteresowanie mediów, był Scanimate, analogowy system animacji komputerowej zaprojektowany i zbudowany przez Lee Harrisona z Computer Image Corporation w Denver. Od około 1969 roku systemy Scanimate były używane do tworzenia większości animacji wideo widocznych w telewizji w reklamach, czołówkach programów i innych grafikach. System mógł tworzyć animacje w czasie rzeczywistym, co stanowiło ogromną przewagę nad ówczesnymi systemami cyfrowymi.
National Film Board of Canada, będąca już światowym centrum sztuki animacji, również rozpoczęła eksperymenty z technikami komputerowymi w 1969 roku. Najbardziej znanym z wczesnych pionierów w tej dziedzinie był artysta Peter Foldes, który ukończył film Metadata w 1971 roku. Film ten składał się z rysunków animowanych poprzez stopniowe przekształcanie jednego obrazu w kolejny – technikę znaną jako „interpolacja” (znaną również jako „inbetweening” lub „morphing”).
Pierwszym filmem pełnometrażowym, w którym wykorzystano cyfrowe przetwarzanie obrazu, był film science-fiction Westworld z 1973 roku, napisany i wyreżyserowany przez powieściopisarza Michaela Crichtona, w którym humanoidalne roboty żyją wśród ludzi. John Whitney Jr. i Gary Demos z Information International, Inc. cyfrowo przetworzyli zdjęcia filmowe, aby nadać im wygląd spikselowany, co miało oddać punkt widzenia androida Gunslingera.
Ważnym krokiem naprzód w dążeniu do zwiększenia realizmu w animacji 3D było opracowanie „fraktali”. Termin ten został ukuty w 1975 roku przez matematyka Benoita Mandelbrota, który użył go do rozszerzenia teoretycznej koncepcji wymiarów ułamkowych na wzory geometryczne występujące w naturze, co opublikował w angielskim tłumaczeniu swojej książki Fractals: Form, Chance, and Dimension w 1977 roku.
Pierwsze użycie szkieletowej grafiki 3D (wireframe) w kinie głównego nurtu miało miejsce w sequelu Westworld, czyli Futureworld (1976), w reżyserii Richarda T. Heffrona. Film zawierał wygenerowaną komputerowo dłoń i twarz, stworzone przez studentów Uniwersytetu Utah, Edwina Catmulla i Freda Parke'a, które początkowo pojawiły się w ich eksperymentalnym filmie krótkometrażowym A Computer Animated Hand z 1972 roku. Nagrodzony Oscarem krótkometrażowy film animowany Great z 1975 roku, opowiadający o życiu wiktoriańskiego inżyniera Isambarda Kingdoma Brunela, zawiera krótką sekwencję obracającego się szkieletowego modelu ostatniego projektu Brunela, żelaznego parowca SS Great Eastern. Trzecim filmem wykorzystującym tę technologię były Gwiezdne wojny (1977), napisane i wyreżyserowane przez George'a Lucasa, z grafiką szkieletową w scenach z planami Gwiazdy Śmierci, komputerami celowniczymi w myśliwcach X-wing oraz statkiem kosmicznym Millennium Falcon.
Oprogramowanie do grafiki komputerowej 3D zaczęło pojawiać się na komputerach domowych pod koniec lat 70. Najwcześniejszym znanym przykładem jest 3D Art Graphics, zestaw efektów grafiki komputerowej 3D, napisany przez Kazumasę Mitazawę i wydany w czerwcu 1978 roku na komputer Apple II.
Francuskojęzyczne studio animacji NFB założyło swoje Centre d'animatique w 1980 roku, kosztem 1 miliona dolarów kanadyjskich, z zespołem sześciu specjalistów od grafiki komputerowej. Jednostka początkowo miała za zadanie stworzenie stereoskopowych sekwencji CGI do filmu 3D IMAX pt. Transitions, wyprodukowanego przez NFB na wystawę Expo 86. Wśród pracowników Centre d'animatique był Daniel Langlois, który odszedł w 1986 roku, aby założyć firmę Softimage.
Silicon Graphics, Inc (SGI) był producentem wysokowydajnego sprzętu i oprogramowania komputerowego, założonym w 1981 roku przez Jima Clarka. Jego pomysł, nazwany Geometry Engine, polegał na stworzeniu serii komponentów w procesorze VLSI, które wykonywałyby główne operacje wymagane w syntezie obrazu – transformacje macierzowe, przycinanie (clipping) oraz operacje skalowania, które zapewniały transformację do przestrzeni widoku. Clark próbował sprzedać swój projekt firmom komputerowym, a nie znajdując chętnych, wraz z kolegami ze Stanford University w Kalifornii założył własną firmę, Silicon Graphics.
W latach 1979–80 pierwszy film wykorzystujący fraktale do generowania grafiki został stworzony przez Lorena Carpentera z firmy Boeing. Zatytułowany Vol Libre, przedstawiał lot nad fraktalnym krajobrazem i został zaprezentowany na konferencji SIGGRAPH w 1980 roku. Carpenter został następnie zatrudniony przez Pixar do stworzenia fraktalnej planety w sekwencji Genesis Effect w filmie Star Trek II: Gniew Khana w czerwcu 1982 roku.
Pierwszym filmem pełnometrażowym, który w szerokim zakresie wykorzystał trójwymiarową grafikę komputerową (CGI), był Tron wytwórni Walta Disneya w reżyserii Stevena Lisbergera z 1982 roku. Film jest uznawany za kamień milowy w branży, choć w rzeczywistości wykorzystano w nim mniej niż dwadzieścia minut takiej animacji – głównie w scenach przedstawiających cyfrowy „teren” lub pojazdy, takie jak Light Cycles, czołgi i statki.
W 1982 roku japoński Uniwersytet w Osace opracował LINKS-1 Computer Graphics System, superkomputer wykorzystujący do 257 mikroprocesorów Zilog Z8001, używany do renderowania realistycznej grafiki komputerowej 3D. Według Information Processing Society of Japan: „Rdzeniem renderowania obrazów 3D jest obliczanie luminancji każdego piksela tworzącego renderowaną powierzchnię z danego punktu widzenia, źródła światła i pozycji obiektu. System LINKS-1 został opracowany w celu realizacji metodologii renderowania obrazu, w której każdy piksel mógł być przetwarzany równolegle niezależnie przy użyciu śledzenia promieni (ray tracingu)”.
W 1983 roku Philippe Bergeron, Nadia Magnenat Thalmann i Daniel Thalmann wyreżyserowali „Dream Flight”, uważany za pierwszy wygenerowany w 3D film opowiadający historię. Film został w całości zaprogramowany przy użyciu języka graficznego MIRA, rozszerzenia języka programowania Pascal opartego na abstrakcyjnych typach danych graficznych. Film zdobył kilka nagród i został pokazany na pokazie filmowym SIGGRAPH '83.
LINKS-1 był najpotężniejszym komputerem na świecie w 1984 roku.
W 1985 roku Pierre Lachapelle, Philippe Bergeron, Pierre Robidoux i Daniel Langlois wyreżyserowali „Tony de Peltrie”, który przedstawia pierwszą animowaną ludzką postać wyrażającą emocje poprzez mimikę i ruchy ciała, co poruszyło uczucia publiczności. „Tony de Peltrie” miał swoją premierę jako film zamykający SIGGRAPH '85.
Rój (ang. flocking) to zachowanie przejawiane, gdy grupa ptaków (lub innych zwierząt) porusza się razem w stadzie. Matematyczny model zachowania stadnego został po raz pierwszy zasymulowany na komputerze w 1986 roku przez Craiga Reynoldsa i wkrótce znalazł zastosowanie w animacji. „Park Jurajski” w szczególności wykorzystał to zjawisko i spopularyzował je, wspominając o nim w samym scenariuszu [potrzebne źródło]. Inne wczesne zastosowania to stado nietoperzy w filmie Tima Burtona „Powrót Batmana” (1992) oraz stado gnu w „Królu Lwie” Disneya (1994).
W 1989 roku ukazał się podwodny film akcji Jamesa Camerona „Otchłań”. Był to pierwszy film kinowy, który zawierał fotorealistyczne CGI płynnie zintegrowane ze scenami aktorskimi. Pięciominutowa sekwencja przedstawiająca animowaną mackę lub „pseudopod” została stworzona przez ILM, który zaprojektował program do tworzenia fal powierzchniowych o różnych rozmiarach i właściwościach kinetycznych dla pseudopoda, w tym odbicia, załamania i sekwencji morfingu. Choć krótka, ta udana mieszanka CGI i gry aktorskiej jest powszechnie uważana za kamień milowy w wyznaczaniu kierunku dalszego rozwoju w tej dziedzinie.
Lata 90. rozpoczęły się, gdy większość technologii CGI była już wystarczająco rozwinięta, aby umożliwić znaczną ekspansję w produkcji filmowej i telewizyjnej. Rok 1991 jest powszechnie uważany za „rok przełomowy”, z dwoma wielkimi sukcesami kasowymi, z których oba w dużym stopniu wykorzystywały CGI.
Kolejny znaczący krok nastąpił w 1993 roku wraz z „Parkiem Jurajskim” Stevena Spielberga, gdzie dinozaury 3D CGI zostały zintegrowane z naturalnej wielkości animatronicznymi odpowiednikami. Zwierzęta CGI zostały stworzone przez ILM, a w scenie testowej, mającej na celu bezpośrednie porównanie obu technik, Spielberg wybrał CGI. Obserwujący to George Lucas zauważył: „przekroczono ważną barierę i nic już nigdy nie będzie takie samo”.
W 1993 roku serial „Babilon 5” J. Michaela Straczynskiego stał się pierwszym dużym serialem telewizyjnym, który wykorzystał CGI jako główną metodę efektów wizualnych (zamiast ręcznie budowanych modeli), a w tym samym roku śladem tym podążył serial „SeaQuest DSV” Rockne S. O'Bannona.
W 1995 roku pojawił się pierwszy w pełni animowany komputerowo film pełnometrażowy, „Toy Story” studia Disney-Pixar, który odniósł ogromny sukces komercyjny.
Kolejnym przełomem, w którym film kinowy wykorzystał motion capture, było stworzenie setek cyfrowych postaci do filmu „Titanic” w 1997 roku. Technika ta była szeroko stosowana w 1999 roku do stworzenia Jar-Jar Binksa i innych cyfrowych postaci w filmie „Gwiezdne wojny: część I – Mroczne widmo”.
W 2000 roku zespół pod kierownictwem Paula Debeveca zdołał odpowiednio uchwycić (i zasymulować) pole odbicia na ludzkiej twarzy przy użyciu najprostszych scen świetlnych, co było ostatnim brakującym elementem układanki pozwalającym na tworzenie cyfrowych sobowtórów znanych aktorów.
Pierwszym mainstreamowym filmem kinowym w całości wykonanym przy użyciu motion capture był japońsko-amerykański „Final Fantasy: Wojownicy duchów” z 2001 roku w reżyserii Hironobu Sakaguchiego, który był również pierwszym filmem wykorzystującym fotorealistyczne postacie CGI. Film nie odniósł sukcesu kasowego. Niektórzy komentatorzy sugerowali, że może to częściowo wynikać z faktu, iż główne postacie CGI miały rysy twarzy, które wpadały w „dolinę niesamowitości” (uncanny valley).
W 2002 roku „Władca Pierścieni: Dwie wieże” Petera Jacksona był pierwszym filmem pełnometrażowym, który wykorzystał system motion capture w czasie rzeczywistym, co pozwoliło na bezpośrednie przeniesienie działań aktora Andy'ego Serkisa na model 3D CGI Golluma w trakcie jego występu.
W 2010 roku Amerykańska Akademia Filmowa (AMPAS) ogłosiła, że filmy wykorzystujące motion capture nie będą już kwalifikować się do Oscarów w kategorii „Najlepszy film animowany”, stwierdzając: „Motion capture samo w sobie nie jest techniką animacji”.
