1940-ті до Теперішній час
Worldwide
Комп'ютерна анімація — це процес, що використовується для цифрового створення анімованих зображень. Більш загальний термін «комп'ютерна графіка» (CGI) охоплює як статичні сцени, так і динамічні зображення, тоді як комп'ютерна анімація стосується лише рухомих зображень. Сучасна комп'ютерна анімація зазвичай використовує 3D-комп'ютерну графіку для створення двовимірного зображення, хоча 2D-комп'ютерна графіка все ще використовується для стилістичних цілей, низької пропускної здатності та швидшого рендерингу в реальному часі. Іноді об'єктом анімації є сам комп'ютер, а іноді — кіно.
Захоплення руху, або «Mocap», записує рух зовнішніх об'єктів або людей і має застосування в медицині, спорті, робототехніці та військовій справі, а також для анімації у фільмах, на телебаченні та в іграх. Найпершим прикладом можна вважати 1878 рік, коли Едвард Мейбрідж провів піонерську фотографічну роботу з вивчення руху людей і тварин, яка досі є джерелом натхнення для аніматорів.
Одним із перших програмованих цифрових комп'ютерів був SEAC (Standards Eastern Automatic Computer), який почав працювати в 1950 році в Національному бюро стандартів (NBS) у Меріленді, США.
У 1957 році піонер комп'ютерних технологій Рассел Кірш та його команда представили барабанний сканер для SEAC, щоб «відстежувати зміни інтенсивності на поверхнях фотографій», і таким чином створили перше цифрове зображення шляхом сканування фотографії. Зображення, на якому був зображений тримісячний син Кірша, складалося лише зі 176×176 пікселів. Вони використовували комп'ютер для вилучення лінійних малюнків, підрахунку об'єктів, розпізнавання типів символів і відображення цифрових зображень на екрані осцилографа.
У 1960 році на комп'ютері BESK у Шведському королівському технологічному інституті була створена 49-секундна векторна анімація автомобіля, що рухається запланованою автомагістраллю.
Bell Labs у Мюррей-Гілл, штат Нью-Джерсі, була провідним дослідницьким центром у галузі комп'ютерної графіки, комп'ютерної анімації та електронної музики з моменту свого заснування на початку 1960-х років. Спочатку дослідники цікавилися тим, що можна змусити робити комп'ютер, але результати візуальних робіт, створених комп'ютером у цей період, зробили таких людей, як Едвард Заяц, Майкл Нолл і Кен Нолтон, піонерами комп'ютерного мистецтва.
Айвена Сазерленда багато хто вважає творцем інтерактивної комп'ютерної графіки та піонером інтернету. У 1962 році він працював у Лабораторії Лінкольна при Массачусетському технологічному інституті (MIT), де розробив програму під назвою Sketchpad I, яка дозволяла користувачеві безпосередньо взаємодіяти із зображенням на екрані. Це був перший графічний інтерфейс користувача, який вважається однією з найвпливовіших комп'ютерних програм, коли-небудь написаних однією людиною.
Едвард Заяц створив один із перших комп'ютерних фільмів у Bell Labs у 1963 році під назвою «Система контролю орієнтації за градієнтом гравітації з двома гіроскопами», який продемонстрував, що супутник можна стабілізувати так, щоб він завжди був повернутий однією стороною до Землі під час орбітального польоту.
Кен Нолтон розробив систему анімації Beflix (Bell Flicks) у 1963 році, яка використовувалася для створення десятків художніх фільмів митцями Стеном ВанДерБіком, Нолтоном і Ліліан Шварц. Замість написання коду, Beflix працював з використанням простих «графічних примітивів», таких як малювання лінії, копіювання області, заповнення області, масштабування області тощо.
У 1960-х роках Вільям Феттер був графічним дизайнером компанії Boeing у Вічиті, і йому приписують винайдення терміну «комп'ютерна графіка» для опису того, чим він займався в Boeing у той час (хоча сам Феттер приписував це колезі Верну Хадсону). Робота Феттера включала розробку в 1964 році ергономічних описів людського тіла, які є точними та адаптованими до різних середовищ, що призвело до створення перших 3D-анімованих «каркасних» фігур.
У 1965 році Майкл Нолл створив комп'ютерні стереографічні 3D-фільми, включаючи балет фігурок, що рухаються на сцені. Деякі фільми також демонстрували чотиривимірні гіпероб'єкти, спроектовані у три виміри.
Юта була головним центром комп'ютерної анімації в цей період. Факультет комп'ютерних наук був заснований Девідом Евансом у 1965 році, і багато базових методів 3D-комп'ютерної графіки були розроблені тут на початку 1970-х років за фінансування ARPA (Агентство передових оборонних дослідницьких проектів). Результати досліджень включали затінення за Гуро, Фонгом і Блінном, накладання текстур, алгоритми прихованих поверхонь, підрозділ кривих поверхонь, лінійне малювання в реальному часі, апаратне забезпечення для відображення растрових зображень, а також ранні роботи з віртуальної реальності.
Приблизно в 1967 році Нолл використав техніку 4D-анімації для створення комп'ютерних анімованих титрів для короткометражного комерційного фільму «Неймовірна машина» (виробництва Bell Labs) та телевізійного спецвипуску «Незрозуміле» (виробництва Волта ДеФаріа). У цей час також було розпочато багато проектів в інших галузях.
У 1968 році група радянських фізиків і математиків на чолі з М. Константиновим створила математичну модель руху кота. На комп'ютері БЕСМ-4 вони розробили програму для розв'язання звичайних диференціальних рівнянь для цієї моделі. Комп'ютер надрукував сотні кадрів на папері за допомогою символів алфавіту, які потім були зняті послідовно, створивши таким чином першу комп'ютерну анімацію персонажа — кота, що йде.
Лабораторія комп'ютерів Atlas поблизу Оксфорда протягом багатьох років була головним центром комп'ютерної анімації у Великій Британії. Першим створеним розважальним мультфільмом став «Flexipede» Тоні Прітчетта, який був вперше показаний публіці на виставці «Cybernetic Serendipity» у 1968 році.
У 1968 році Айвен Сазерленд об'єднався з Девідом Евансом, щоб заснувати компанію Evans & Sutherland — обидва були професорами кафедри комп'ютерних наук в Університеті Юти, а компанія була створена для виробництва нового обладнання, призначеного для роботи систем, що розроблялися в університеті. Багато таких алгоритмів згодом призвели до створення значного апаратного забезпечення, включаючи Geometry Engine, шолом віртуальної реальності (Head-mounted display), кадровий буфер (Frame buffer) та авіасимулятори.
У липні 1968 року мистецький журнал Studio International опублікував спеціальний випуск під назвою «Cybernetic Serendipity - The Computer and the Arts», у якому було каталогізовано вичерпну колекцію об'єктів та прикладів робіт, що виконувалися в галузі комп'ютерного мистецтва організаціями по всьому світу та демонструвалися на виставках у Лондоні (Велика Британія), Сан-Франциско (Каліфорнія) та Вашингтоні (округ Колумбія). Це стало віхою у розвитку цього медіа і багатьма вважалося джерелом широкого впливу та натхнення. Окрім усіх згаданих вище прикладів, двома іншими особливо відомими знаковими зображеннями з цього випуску є «Chaos to Order» Чарльза Ксурі (часто згадується як «Колібрі»), створене в Університеті штату Огайо в 1967 році, та «Running Cola is Africa» Масао Комури та Кодзі Фудзіно, створене в Computer Technique Group, Японія, також у 1967 році.
Першою машиною, яка привернула широку увагу громадськості в ЗМІ, була Scanimate, аналогова система комп'ютерної анімації, розроблена та побудована Лі Гаррісоном з Computer Image Corporation у Денвері. Приблизно з 1969 року системи Scanimate використовувалися для створення більшої частини відеоанімації, яку можна було побачити на телебаченні в рекламі, заставках шоу та іншій графіці. Вона могла створювати анімацію в режимі реального часу, що було великою перевагою перед цифровими системами того часу.
Національна рада з питань кіно Канади, яка вже була світовим центром анімаційного мистецтва, також почала експериментувати з комп'ютерними методами у 1969 році. Найвідомішим із ранніх піонерів у цій галузі був художник Пітер Фолдес, який завершив роботу над «Metadata» у 1971 році. Цей фільм складався з малюнків, анімованих шляхом поступової зміни від одного зображення до іншого — техніка, відома як «інтерполяція» (також відома як «проміжне малювання» або «морфінг»).
Першим повнометражним фільмом, у якому використовувалася цифрова обробка зображень, став фільм 1973 року «Світ Дикого Заходу» (Westworld), науково-фантастична стрічка, написана та зрежисована романістом Майклом Крайтоном, у якій людиноподібні роботи живуть серед людей. Джон Вітні-молодший та Гері Демос з Information International, Inc. цифровим способом обробили кінозйомку, щоб вона виглядала пікселізованою, з метою зобразити точку зору андроїда-стрільця.
Важливим кроком вперед до мети підвищення реалістичності в 3D-анімації стала розробка «фракталів». Термін був введений у 1975 році математиком Бенуа Мандельбротом, який використав його для розширення теоретичної концепції дробових розмірностей на геометричні візерунки в природі, і опублікований в англійському перекладі його книги «Фрактали: форма, випадковість і розмірність» у 1977 році.
Перше використання 3D-каркасних зображень у мейнстрімному кіно відбулося у сиквелі «Світу Дикого Заходу» — «Світ майбутнього» (1976), режисером якого був Річард Т. Хефрон. У ньому була представлена згенерована комп'ютером рука та обличчя, створені аспірантами Університету Юти Едвіном Кетмеллом та Фредом Парком, які спочатку з'явилися в їхньому експериментальному короткометражному фільмі 1972 року «Комп'ютерна анімована рука». Короткометражний анімаційний фільм «Great», що отримав премію «Оскар» у 1975 році і розповідає про життя вікторіанського інженера Ізамбарда Кіндома Брюнеля, містить коротку послідовність обертової каркасної моделі останнього проекту Брюнеля — залізного пароплава SS Great Eastern. Третім фільмом, у якому використовувалася ця технологія, став «Зоряні війни» (1977), написаний і зрежисований Джорджем Лукасом, з каркасними зображеннями у сценах із планами «Зірки смерті», комп'ютерами наведення у винищувачах X-wing та космічним кораблем «Тисячолітній сокіл».
Програмне забезпечення для 3D-комп'ютерної графіки почало з'являтися для домашніх комп'ютерів наприкінці 1970-х років. Найранішим відомим прикладом є 3D Art Graphics, набір ефектів 3D-комп'ютерної графіки, написаний Казумасою Мітазавою і випущений у червні 1978 року для Apple II.
Франкомовна анімаційна студія NFB заснувала свій Centre d'animatique у 1980 році вартістю 1 мільйон канадських доларів із командою з шести фахівців із комп'ютерної графіки. Підрозділу було спочатку доручено створення стереоскопічних CGI-послідовностей для 3D-фільму IMAX «Transitions» для Expo 86. Серед співробітників Centre d'animatique був Даніель Ланглуа, який пішов у 1986 році, щоб заснувати Softimage.
Silicon Graphics, Inc (SGI) була виробником високопродуктивного комп'ютерного обладнання та програмного забезпечення, заснованим у 1981 році Джимом Кларком. Його ідея, названа Geometry Engine, полягала у створенні серії компонентів у VLSI-процесорі, які виконували б основні операції, необхідні для синтезу зображень — матричні перетворення, відсікання та операції масштабування, що забезпечували трансформацію у простір перегляду. Кларк намагався запропонувати свій дизайн комп'ютерним компаніям, і, не знайшовши покупців, він разом із колегами зі Стенфордського університету в Каліфорнії заснував власну компанію Silicon Graphics.
У 1979–80 роках перший фільм із використанням фракталів для створення графіки був знятий Лореном Карпентером із компанії Boeing. Під назвою «Vol Libre» він демонстрував політ над фрактальним ландшафтом і був представлений на SIGGRAPH 1980. Згодом Карпентер був найнятий Pixar для створення фрактальної планети у послідовності «Ефект Генезису» у фільмі «Зоряний шлях II: Гнів Хана» у червні 1982 року.
Першим повнометражним кінофільмом, у якому широко використовувалася об'ємна 3D CGI-графіка, став «Трон» студії Walt Disney, режисером якого був Стівен Лісбергер, у 1982 році. Фільм відзначається як віха в індустрії, хоча насправді було використано менше двадцяти хвилин цієї анімації — переважно сцени, що показують цифровий «ландшафт» або включають такі транспортні засоби, як світлові цикли, танки та кораблі.
У 1982 році Осакський університет Японії розробив LINKS-1 Computer Graphics System, суперкомп'ютер, який використовував до 257 мікропроцесорів Zilog Z8001 для рендерингу реалістичної 3D-комп'ютерної графіки. За даними Товариства з обробки інформації Японії: «Основою 3D-рендерингу зображень є обчислення яскравості кожного пікселя, що складає відрендерену поверхню, з урахуванням заданої точки огляду, джерела світла та положення об'єкта. Система LINKS-1 була розроблена для реалізації методології рендерингу зображень, у якій кожен піксель міг паралельно оброблятися незалежно за допомогою трасування променів».
У 1983 році Філіп Бержерон, Надя Маненья-Тальманн і Даніель Тальманн зняли «Dream Flight», який вважається першим 3D-анімаційним фільмом, що розповідає історію. Фільм був повністю запрограмований за допомогою графічної мови MIRA, розширення мови програмування Pascal, заснованого на абстрактних типах графічних даних. Фільм отримав кілька нагород і був показаний на кінофестивалі SIGGRAPH '83.
LINKS-1 був найпотужнішим комп'ютером у світі станом на 1984 рік.
У 1985 році П'єр Лашапель, Філіп Бержерон, П'єр Робіду та Даніель Ланглуа зняли «Тоні де Пельтрі», у якому вперше було показано анімованого людського персонажа, що виражає емоції через міміку та рухи тіла, що зворушило глядачів. Прем'єра «Тоні де Пельтрі» відбулася як заключний фільм SIGGRAPH '85.
Зграйність — це поведінка, що проявляється, коли група птахів (або інших тварин) рухається разом у зграї. Математична модель поведінки зграї була вперше змодельована на комп'ютері в 1986 році Крейгом Рейнольдсом і незабаром знайшла своє застосування в анімації. «Парк Юрського періоду» особливо виділявся використанням зграйності, що привернуло до неї широку увагу завдяки згадці в самому сценарії[потрібне цитування]. Іншими ранніми прикладами використання були зграї кажанів у фільмі Тіма Бертона «Бетмен повертається» (1992) та стадо антилоп гну в мультфільмі Disney «Король Лев» (1994).
У 1989 році вийшов підводний бойовик Джеймса Кемерона «Безодня». Це був перший кінофільм, що включав фотореалістичну CGI-графіку, безшовно інтегровану в ігрові сцени. П'ятихвилинна послідовність з анімованим щупальцем або «псевдоподом» була створена компанією ILM, яка розробила програму для створення поверхневих хвиль різного розміру та кінетичних властивостей для псевдопода, включаючи відбиття, заломлення та послідовність морфінгу. Хоча цей успішний синтез CGI та ігрового кіно був коротким, він широко вважається віхою, що визначила напрямок подальшого розвитку в цій галузі.
1990-ті роки почалися з того, що технологія CGI була достатньо розвиненою, щоб дозволити значне розширення у виробництві фільмів і телебачення. 1991 рік широко вважається «роком прориву» завдяки двом великим касовим успіхам, обидва з яких активно використовували CGI.
Ще один значний крок був зроблений у 1993 році з виходом «Парку Юрського періоду» Стівена Спілберга, де 3D CGI-динозаври були інтегровані з аніматронними моделями в натуральну величину. CGI-тварини були створені компанією ILM, і під час тестової сцени для прямого порівняння обох технік Спілберг обрав CGI. Джордж Лукас, який також спостерігав за цим, зауважив: «було подолано великий розрив, і все вже ніколи не буде таким, як раніше».
У 1993 році серіал Дж. Майкла Стражинського «Вавилон-5» став першим великим телевізійним серіалом, який використовував CGI як основний метод візуальних ефектів (замість використання моделей, побудованих вручну), за ним пізніше того ж року послідував серіал Рокні С. О'Беннона «SeaQuest DSV».
У 1995 році вийшов перший повністю комп'ютерний анімаційний повнометражний фільм Disney-Pixar «Історія іграшок», який мав величезний комерційний успіх.
Ще одним проривом, коли в кінофільмі використовувалося захоплення руху, стало створення сотень цифрових персонажів для фільму «Титанік» у 1997 році. Ця техніка широко використовувалася в 1999 році для створення Джа-Джа Бінкса та інших цифрових персонажів у фільмі «Зоряні війни: Епізод I — Прихована загроза».
У 2000 році команда під керівництвом Пола Дебевека змогла адекватно захопити (і змоделювати) поле відбиття на людському обличчі, використовуючи найпростіші світлові сцени, що стало останнім відсутнім елементом пазла для створення цифрових двійників відомих акторів.
Першим мейнстрімним кінофільмом, повністю створеним за допомогою захоплення руху, став японсько-американський фільм 2001 року «Остання фантазія: Духи всередині» режисера Хіронобу Сакагуті, який також став першим, де використовувалися фотореалістичні CGI-персонажі. Фільм не мав касового успіху. Деякі коментатори припускали, що це частково може бути пов'язано з тим, що головні CGI-персонажі мали риси обличчя, які потрапляли в «зловісну долину».
У 2002 році фільм Пітера Джексона «Володар перснів: Дві вежі» став першим повнометражним фільмом, у якому використовувалася система захоплення руху в реальному часі, що дозволяло передавати дії актора Енді Серкіса безпосередньо в 3D CGI-модель Голлума під час виконання.
У 2010 році Американська кіноакадемія (AMPAS) оголосила, що фільми, створені за допомогою захоплення руху, більше не будуть розглядатися як кандидати на премію «Оскар» у категорії «Найкращий анімаційний повнометражний фільм», заявивши: «Захоплення руху саме по собі не є анімаційною технікою».
