IT ExpertМир технологийНаука и техника

Высокие технологии в компьютерной анимации

Сергей Грицачук | 23.12.2012

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Высокие технологии в компьютерной анимации

Почему анимационные фильмы сегодня создают на компьютере 
Какие технологии используются в этой области

Почему анимационные фильмы сегодня создают на компьютере
Эпоха рисованной анимации закончилась в 1991 году. Именно тогда студия Pixar предложила сотрудничество корпорации Disney, результатом которого стал первый в истории полнометражный анимационный фильм, полностью смоделированный на компьютере, – “Toy Story” («Игрушечная история»). В 1995 году он вышел в прокат, и с той поры компьютерная графика практически повсеместно вытеснила рисованные мультфильмы.
Самые кассовые ленты – «Ледниковый период», «Рататуй», «Тачки», «Мадагаскар», «В поисках Немо» и др. созданы именно при помощи компьютерной 3D-анимации.
Пожалуй, самым явным ее техническим преимуществом справедливо полагают полное отсутствие искажений пропорций объекта (в том числе черт лица) при движении, неизбежных при ручной прорисовке, но никак не упрощение процесса работы над фильмом. Хотя последний фактор не стоит сбрасывать со счетов – во многом рутинные процессы обработки переложены на компьютер. Например, если требуется замедлить скорость движения руки персонажа на 15%, в традиционном процессе придется перерисовывать множество кадров (возможно, и не один раз), при компьютерном же моделировании достаточно поменять несколько переменных, откатившись к ключевому кадру.
Исчезает и проблема с источниками света: если при съемке в студии каждый из них дает тень, то «внутри компьютера» расположение источников света и количество теней оператор выбирает по своему усмотрению.
Компьютерная анимация – совершенно самостоятельный процесс, практически ни в чем не унаследовавший наработки ручной отрисовки кадров.
Моделирование персонажей и объектов выполняется по совершенно иным технологиям, начиная от создания прототипов и заканчивая построением готового набора кадров.
Можно сказать так: раз уж появились мощные графические станции, неразумно было бы не привлечь их к процессу создания видеопродукции. Пожалуй, именно это стало основной причиной перехода к компьютерному 3D-моделированию. Тем более что созданные студией Pixar короткометражка “Geri’s Game” («Игра Джери»), а впоследствии и “For The Birds” («Птички на проводе») завоевали огромную популярность у зрителей. А «Игра Джери» даже взяла «Оскар».

Какие технологии используются в этой области
Мнение многих людей, что мультфильмы теперь рисует компьютер, ошибочно: рукотворные рисунки там тоже присутствуют. Именно с них начинается создание любого мультфильма. 
imgimg
img
Впрочем, на этом «ручное» рисование заканчивается, и начинается другая работа. Модели выполняются из художественной глины, на них наносятся специальные маркеры-авары (articulation variables), облегчающие анимирование. 
imgimg
Затем, после нанесения координатной сетки, производится оцифровка. Например, модели для «Игрушечной истории» обрабатывались при помощи трехмерного сканера Polhemus 3 Space Digitizer.
Дальнейшая обработка выполняется в специальном программном обеспечении. Основные инструменты здесь: трехмерный редактор Autodesk Maya и среда Menv (Modeling Environment), разработанная Pixar. Кроме того, используется (и продается сторонним компаниям) комплект программ RenderMan, вызываемых из командной строки и играющих главную роль в процессе рендеринга. Ставший стандартом де-факто, этот пакет включает в себя понятия файлов описания сцены и геометрии на специфическом языке программирования.
Menv стоит отдельного упоминания: этот действительно революционный механизм работает без привлечения методики “blend shapes”. Последняя предполагает, что для построения эмоций на лице персонажа задается только первый и последний образец, а все промежуточные состояния просчитываются автоматически. Несмотря на простоту и удобство, этот подход не позволяет достичь живости мимики и передать все нюансы эмоций персонажа. В то же время Menv позволяет аниматору управлять каждым элементом лица отдельно: к примеру, передвинуть мышцу или приподнять уголки рта. Таким образом, чтобы создать улыбающееся лицо модели, ей сначала растягивают уголки рта, а затем приподнимают брови и прищуривают глаза. В общем, механизм весьма гибкий, что и позволяет достичь высокой выразительности в мультипликации Pixar, практически недоступной другим студиям. 
img 
Рассказывать о компьютерах и серверах этой студии смысла нет, хотя, разумеется, речь идет о самом современном оборудовании (и графические станции, и фермы для рендеринга), но все они участвуют в процессе работы над мультфильмом лишь на заключительном этапе – вместе с техническими специалистами. Основная же работа зрителю не видна, ведь прототипы, воплощенные в трехмерной реальности, созданные при помощи карандашей, фломастеров, красок и глины руками художников, графиков и скульпторов, остаются только в музее студии.
Об авторах

Сергей Грицачук

Сергей Грицачук

Обозреватель, аналитик, инженер-системотехник. Действительный член «Клуба экспертов Intel», сертифицированный специалист (Мюнхен) по сетевым и серверным технологиям с 1993 года. Компьютерами и сопутствующими решениями занимается с 1985-го, участник многочисленных выставок, обладатель наград за оригинальные схемотехнические и программные разработки. Первый диплом получил в 1984 году от «Патентного бюро» журнала «Юный техник». Увлекается охотой, рыбалкой, водно-моторным спортом. «Утомившись суетой цивилизации, предпочитаю уединенную жизнь вдали от нее. Все свободное время отдаю семье и детям».

Мероприятия

20.11.2018
Intel® Innovation Day – Осень 2018

Москва, Россия, г.Москва, Новинский бульвар, 8, стр.2 Лотте Отель Москва

20.11.2018
Oracle Cloud Day 2018

Москва, Технопарк «Сколково» Большой бульвар, д. 42, стр.1.

22.11.2018
Передача Audio, Video и KVM по IP: решения, опыт, истории успеха

Казань, пр. Фатыха Амирхана, 1A, комплекс «Казанская Ривьера».