1940-е к Текущее время
Worldwide
Компьютерная анимация — это процесс, используемый для цифрового создания анимированных изображений. Более общий термин «компьютерная графика» (CGI) охватывает как статические сцены, так и динамические изображения, в то время как компьютерная анимация относится только к движущимся изображениям. Современная компьютерная анимация обычно использует 3D-компьютерную графику для создания двухмерного изображения, хотя 2D-компьютерная графика по-прежнему используется для стилистических целей, при низкой пропускной способности и для более быстрого рендеринга в реальном времени. Иногда целью анимации является сам компьютер, а иногда — кино.
Захват движения, или «Mocap», записывает движения внешних объектов или людей и находит применение в медицине, спорте, робототехнике и военном деле, а также в анимации для кино, телевидения и игр. Самый ранний пример относится к 1878 году, когда Эдвард Мейбридж провел новаторскую фотосъемку передвижения людей и животных, которая до сих пор является источником вдохновения для аниматоров.
Одним из первых программируемых цифровых компьютеров был SEAC (Standards Eastern Automatic Computer), который начал работать в 1950 году в Национальном бюро стандартов (NBS) в Мэриленде, США.
В 1957 году пионер компьютерных технологий Рассел Кирш и его команда представили барабанный сканер для SEAC, чтобы «отслеживать изменения интенсивности на поверхностях фотографий», и таким образом создали первое цифровое изображение путем сканирования фотографии. Изображение, на котором был запечатлен трехмесячный сын Кирша, состояло всего из 176×176 пикселей. Они использовали компьютер для извлечения линейных рисунков, подсчета объектов, распознавания типов символов и отображения цифровых изображений на экране осциллографа.
В 1960 году в Шведском королевском технологическом институте на компьютере BESK была создана 49-секундная векторная анимация автомобиля, движущегося по спроектированному шоссе.
Bell Labs в Мюррей-Хилл, штат Нью-Джерси, была ведущим исследовательским центром в области компьютерной графики, компьютерной анимации и электронной музыки с момента своего основания в начале 1960-х годов. Изначально исследователей интересовало, что можно заставить делать компьютер, но результаты визуальной работы, созданной компьютером в этот период, сделали таких людей, как Эдвард Заяк, Майкл Нолл и Кен Ноултон, пионерами компьютерного искусства.
Айвен Сазерленд многими считается создателем интерактивной компьютерной графики и пионером интернета. В 1962 году он работал в Лаборатории Линкольна при Массачусетском технологическом институте (MIT), где разработал программу под названием Sketchpad I, которая позволяла пользователю напрямую взаимодействовать с изображением на экране. Это был первый графический пользовательский интерфейс, который считается одной из самых влиятельных компьютерных программ, когда-либо написанных одним человеком.
Эдвард Заяк создал один из первых компьютерных фильмов в Bell Labs в 1963 году под названием «Система управления ориентацией спутника с двумя гироскопами» (A Two Gyro Gravity Gradient Attitude Control System), который продемонстрировал, что спутник можно стабилизировать так, чтобы он всегда был обращен одной стороной к Земле во время орбитального полета.
Кен Ноултон разработал систему анимации Beflix (Bell Flicks) в 1963 году, которая использовалась для создания десятков художественных фильмов такими авторами, как Стэн Вандербик, Ноултон и Лилиан Шварц. Вместо написания кода Beflix работал с использованием простых «графических примитивов», таких как рисование линии, копирование области, заливка области, масштабирование и тому подобное.
В 1960-х годах Уильям Феттер был графическим дизайнером в компании Boeing в Уичито, и ему приписывают создание фразы «компьютерная графика» для описания того, чем он занимался в Boeing в то время (хотя сам Феттер приписывал это своему коллеге Верну Хадсону). Работа Феттера включала разработку в 1964 году эргономических описаний человеческого тела, которые были точными и адаптируемыми к различным условиям, что привело к созданию первых 3D-анимированных «каркасных» фигур.
В 1965 году Майкл Нолл создал компьютерные стереоскопические 3D-фильмы, включая балет из фигурок, движущихся по сцене. Некоторые фильмы также демонстрировали четырехмерные гипер-объекты, проецируемые в трехмерное пространство.
Юта была крупным центром компьютерной анимации в этот период. Факультет компьютерных наук был основан Дэвидом Эвансом в 1965 году, и многие базовые методы 3D-компьютерной графики были разработаны здесь в начале 1970-х годов при финансировании ARPA (Агентство передовых оборонных исследовательских проектов). Результаты исследований включали методы затенения Гуро, Фонга и Блинна, наложение текстур, алгоритмы удаления невидимых поверхностей, подразделение кривых поверхностей, линейное рисование в реальном времени, оборудование для отображения растровых изображений и ранние работы в области виртуальной реальности.
Примерно в 1967 году Нолл использовал технику 4D-анимации для создания компьютерных титров для короткометражного коммерческого фильма «Невероятная машина» (Incredible Machine, производства Bell Labs) и телепередачи «Необъяснимое» (The Unexplained, производства Уолта ДеФариа). В это время также велись многие проекты в других областях.
В 1968 году группа советских физиков и математиков под руководством Н. Константинова создала математическую модель движения кошки. На компьютере БЭСМ-4 они разработали программу для решения обыкновенных дифференциальных уравнений для этой модели. Компьютер распечатал сотни кадров на бумаге с использованием символов алфавита, которые затем были сняты последовательно, создав таким образом первую компьютерную анимацию персонажа — идущей кошки.
Атласская компьютерная лаборатория (Atlas Computer Laboratory) недалеко от Оксфорда в течение многих лет была крупным центром компьютерной анимации в Великобритании. Первым развлекательным мультфильмом стал «Flexipede» Тони Притчетта, который был впервые показан публике на выставке «Кибернетическая серендипность» в 1968 году.
В 1968 году Айвен Сазерленд объединился с Дэвидом Эвансом для основания компании Evans & Sutherland — оба они были профессорами факультета компьютерных наук Университета Юты, и компания была создана для производства нового оборудования, предназначенного для запуска систем, разрабатываемых в университете. Многие из таких алгоритмов впоследствии привели к созданию значимых аппаратных реализаций, включая Geometry Engine, нашлемный дисплей, кадровый буфер и авиасимуляторы.
В июле 1968 года художественный журнал Studio International опубликовал специальный выпуск под названием «Cybernetic Serendipity - The Computer and the Arts» («Кибернетическая случайность — компьютер и искусство»), в котором был представлен исчерпывающий каталог предметов и примеров работ, выполненных в области компьютерного искусства организациями по всему миру и показанных на выставках в Лондоне (Великобритания), Сан-Франциско (Калифорния) и Вашингтоне (округ Колумбия). Это событие стало вехой в развитии данного направления и, по мнению многих, оказало широкое влияние и послужило источником вдохновения. Помимо всех упомянутых выше примеров, двумя другими особенно известными культовыми изображениями из этого выпуска являются «Chaos to Order» («От хаоса к порядку») Чарльза Чури (часто называемое «Колибри»), созданное в Университете штата Огайо в 1967 году, и «Running Cola is Africa» Масао Комуры и Кодзи Фудзины, созданное в Computer Technique Group (Япония) также в 1967 году.
Первой машиной, получившей широкое внимание общественности в СМИ, стала Scanimate — аналоговая система компьютерной анимации, спроектированная и построенная Ли Харрисоном из Computer Image Corporation в Денвере. Примерно с 1969 года системы Scanimate использовались для создания большей части видеоанимации, которую можно было увидеть на телевидении в рекламных роликах, заставках шоу и другой графике. Она могла создавать анимацию в режиме реального времени, что было огромным преимуществом перед цифровыми системами того времени.
Национальный совет по кинематографии Канады, уже являвшийся мировым центром анимационного искусства, также начал эксперименты с компьютерными методами в 1969 году. Самым известным из ранних пионеров в этой области стал художник Питер Фолдес, который завершил работу над фильмом «Metadata» в 1971 году. Этот фильм состоял из рисунков, анимированных путем постепенного перехода от одного изображения к другому — техника, известная как «интерполяция» (также известная как «промежуточная анимация» или «морфинг»).
Первым художественным фильмом, в котором использовалась цифровая обработка изображений, стал фильм 1973 года «Западный мир» (Westworld) — научно-фантастическая картина, написанная и снятая романистом Майклом Крайтоном, в которой гуманоидные роботы живут среди людей. Джон Уитни-младший и Гэри Демос из Information International, Inc. подвергли цифровую обработку киносъемку, чтобы она выглядела пикселизированной, для изображения точки зрения андроида-стрелка.
Важным шагом вперед к цели повышения реализма в 3D-анимации стала разработка «фракталов». Термин был придуман в 1975 году математиком Бенуа Мандельбротом, который использовал его для расширения теоретической концепции дробных размерностей до геометрических узоров в природе, и опубликован в английском переводе его книги «Фракталы: форма, случайность и размерность» в 1977 году.
Первое использование 3D-каркасных изображений в мейнстримном кино произошло в сиквеле «Западного мира» — «Мир будущего» (1976), режиссером которого выступил Ричард Т. Хеффрон. В нем была показана сгенерированная компьютером рука и лицо, созданные аспирантами Университета Юты Эдвином Кэтмеллом и Фредом Парком, которые изначально появились в их экспериментальной короткометражке 1972 года «Компьютерная анимированная рука». Удостоенный премии «Оскар» короткометражный анимационный фильм 1975 года «Great», рассказывающий о жизни викторианского инженера Изамбарда Кингдома Брюнеля, содержит короткую последовательность вращающейся каркасной модели последнего проекта Брюнеля — железного парохода SS Great Eastern. Третьим фильмом, использовавшим эту технологию, стали «Звездные войны» (1977), написанные и снятые Джорджем Лукасом, с каркасными изображениями в сценах с планами «Звезды смерти», прицельными компьютерами истребителей X-wing и космическим кораблем «Тысячелетний сокол».
Программное обеспечение для 3D-компьютерной графики начало появляться для домашних компьютеров в конце 1970-х годов. Самым ранним известным примером является 3D Art Graphics, набор эффектов 3D-компьютерной графики, написанный Казумасой Митазавой и выпущенный в июне 1978 года для Apple II.
Франкоязычная анимационная студия NFB основала свой Centre d'animatique в 1980 году стоимостью 1 миллион канадских долларов с командой из шести специалистов по компьютерной графике. Изначально перед подразделением была поставлена задача создания стереоскопических CGI-последовательностей для 3D-фильма NFB в формате IMAX «Transitions» для Expo 86. В числе сотрудников Centre d'animatique был Даниэль Ланглуа, который ушел в 1986 году, чтобы основать компанию Softimage.
Silicon Graphics, Inc (SGI) была производителем высокопроизводительного компьютерного оборудования и программного обеспечения, основанным в 1981 году Джимом Кларком. Его идея, названная Geometry Engine, заключалась в создании серии компонентов в СБИС-процессоре, которые выполняли бы основные операции, необходимые для синтеза изображений — матричные преобразования, отсечение и операции масштабирования, обеспечивающие трансформацию в пространство просмотра. Кларк пытался предложить свой проект компьютерным компаниям, но, не найдя желающих, он и его коллеги из Стэнфордского университета (Калифорния) основали собственную компанию Silicon Graphics.
В 1979–80 годах первый фильм с использованием фракталов для генерации графики был снят Лореном Карпентером из Boeing. Под названием «Vol Libre» он демонстрировал полет над фрактальным ландшафтом и был представлен на конференции SIGGRAPH 1980. Впоследствии Карпентер был нанят Pixar для создания фрактальной планеты в последовательности «Эффект Генезиса» в фильме «Звездный путь 2: Гнев Хана» в июне 1982 года.
Первым полнометражным художественным фильмом, в котором широко использовалась твердотельная 3D-CGI графика, стал «Трон» студии Walt Disney, снятый режиссером Стивеном Лисбергером в 1982 году. Фильм считается вехой в индустрии, хотя на самом деле в нем было использовано менее двадцати минут такой анимации — в основном в сценах, демонстрирующих цифровой «ландшафт» или включающих такие транспортные средства, как световые циклы, танки и корабли.
В 1982 году Осакский университет в Японии разработал LINKS-1 Computer Graphics System — суперкомпьютер, использующий до 257 микропроцессоров Zilog Z8001 для рендеринга реалистичной 3D-графики. Согласно Японскому обществу обработки информации: «Основа 3D-рендеринга изображений заключается в расчете яркости каждого пикселя, составляющего визуализируемую поверхность, исходя из заданной точки обзора, источника света и положения объекта. Система LINKS-1 была разработана для реализации методологии рендеринга изображений, при которой каждый пиксель мог обрабатываться параллельно и независимо с использованием трассировки лучей».
В 1983 году Филипп Бержерон, Надя Маньена-Тальман и Даниэль Тальман сняли «Dream Flight» — фильм, который считается первой 3D-анимационной картиной с полноценным сюжетом. Фильм был полностью запрограммирован с использованием графического языка MIRA, расширения языка программирования Pascal, основанного на абстрактных типах графических данных. Фильм получил несколько наград и был показан на кинофестивале SIGGRAPH '83.
По состоянию на 1984 год LINKS-1 был самым мощным компьютером в мире.
В 1985 году Пьер Лашапель, Филипп Бержерон, Пьер Робиду и Даниэль Ланглуа сняли фильм «Тони де Пельтри», в котором впервые был представлен анимированный человеческий персонаж, выражающий эмоции через мимику и движения тела, что тронуло зрителей. Премьера «Тони де Пельтри» состоялась в качестве заключительного фильма на SIGGRAPH '85.
Стайное поведение (флокинг) — это поведение, проявляющееся, когда группа птиц (или других животных) движется вместе в стае. Математическая модель стайного поведения была впервые симулирована на компьютере в 1986 году Крейгом Рейнольдсом и вскоре нашла применение в анимации. «Парк юрского периода» примечателен тем, что в нем использовалось стайное поведение, которое привлекло широкое внимание после упоминания в сценарии [источник не указан]. Другие ранние примеры использования включают стаи летучих мышей в фильме Тима Бёртона «Бэтмен возвращается» (1992) и бег антилоп гну в мультфильме Disney «Король Лев» (1994).
В 1989 году вышел подводный боевик Джеймса Кэмерона «Бездна». Это был первый художественный фильм, в котором фотореалистичная компьютерная графика была органично интегрирована в сцены с живыми актерами. Пятиминутная последовательность с анимированным щупальцем, или «псевдоподом», была создана компанией ILM, которая разработала программу для создания поверхностных волн различного размера и кинетических свойств для псевдопода, включая отражение, преломление и морфинг. Несмотря на краткость, это успешное сочетание компьютерной графики и живых съемок широко считается вехой, определившей направление дальнейшего развития в этой области.
1990-е годы начались с того, что технологии компьютерной графики стали достаточно развитыми, чтобы позволить значительно расширить их использование в кино- и телепроизводстве. 1991 год широко считается «прорывным» благодаря двум крупным кассовым успехам, в обоих из которых активно использовалась компьютерная графика.
Еще один значительный шаг был сделан в 1993 году с выходом фильма Стивена Спилберга «Парк юрского периода», где 3D-динозавры, созданные с помощью компьютерной графики, были интегрированы с аниматронными моделями в натуральную величину. CGI-животные были созданы компанией ILM, и в тестовой сцене для прямого сравнения обеих техник Спилберг выбрал компьютерную графику. Джордж Лукас, наблюдавший за этим, заметил: «Был преодолен важный рубеж, и всё уже никогда не будет прежним».
В 1993 году сериал Дж. Майкла Стражински «Вавилон-5» стал первым крупным телесериалом, в котором компьютерная графика использовалась в качестве основного метода визуальных эффектов (вместо моделей ручной работы), за ним в том же году последовал сериал Рокни С. О'Бэннона «Подводная одиссея» (SeaQuest DSV).
В 1995 году вышел первый полностью компьютерный анимационный полнометражный фильм — «История игрушек» студии Disney-Pixar, который имел огромный коммерческий успех.
Еще одним прорывом, когда в кинофильме использовался захват движения, стало создание сотен цифровых персонажей для фильма «Титаник» в 1997 году. Эта техника широко использовалась в 1999 году для создания Джа-Джа Бинкса и других цифровых персонажей в фильме «Звёздные войны. Эпизод I: Скрытая угроза».
В 2000 году команда под руководством Пола Дебевека сумела адекватно захватить (и симулировать) поле отражения человеческого лица, используя простейшие световые установки. Это стало последним недостающим элементом головоломки для создания цифровых двойников известных актеров.
Первым мейнстримным кинофильмом, полностью созданным с помощью захвата движения, стал японско-американский фильм 2001 года «Последняя фантазия: Духи внутри» режиссера Хиронобу Сакагути, который также стал первым фильмом с использованием фотореалистичных CGI-персонажей. Фильм не имел кассового успеха. Некоторые комментаторы предположили, что это отчасти связано с тем, что черты лиц главных CGI-персонажей попали в «зловещую долину».
В 2002 году фильм Питера Джексона «Властелин колец: Две крепости» стал первым художественным фильмом, в котором использовалась система захвата движения в реальном времени, позволявшая передавать действия актера Энди Серкиса непосредственно на 3D-CGI-модель Голлума во время исполнения.
В 2010 году Американская киноакадемия (AMPAS) объявила, что фильмы, созданные с помощью захвата движения, больше не будут рассматриваться как претенденты на премию «Оскар» в категории «Лучший анимационный полнометражный фильм», заявив: «Захват движения сам по себе не является техникой анимации».
