История 3D-графики: от векторных линий до реалистичных рендеров

Многие современные пользователи склонны считать, что 3D-графика зародилась в 1980–1990-х годах, ведь именно тогда появилось много медиаконтента на основе трёхмерных визуализаций. Но это направление — результат множества научных открытий, которые произошли гораздо раньше. И в этом материале мы разобрали самые важные этапы развития 3D-графики, в том числе ключевые технологии и достижения.

Содержание

• Предпосылки к появлению 3D-графики
• 1960-е
• 1970-е
• 1980-е
• 1990-е
• 2000-е
• 2010-е
• Наши дни

Предпосылки к появлению 3D-графики

Само понятие трёхмерности сформировалось задолго до появления первых компьютеров. Древнегреческий математик, «отец геометрии» Евклид ещё в III веке до нашей эры представил концепцию плоскостей и примитивных трёхмерных фигур, изложенную в «Началах».

Почти две тысячи лет спустя, в XVII веке, философ и математик Рене Декарт открыл прямоугольную систему координат, которая легла в основу аналитической геометрии. Система позволяла определить расстояние и расположение объектов. Чуть позже, в середине XIX века, математик Джеймс Джозеф Сильвестр ввёл понятие матрицы. На этом математическом объекте построен принцип шифрования данных, в том числе 2D- и 3D-объектов, отображаемых на экране, и их характеристик — таких как отражение и преломление света.

Наверняка каждый специалист, работающий с 3D-графикой, знаком с такими понятиями, как триангуляция или диаграмма Вороного. Эти явления — результат математических открытий советских учёных Георгия Вороного и Бориса Делоне в начале XX века. Если не углубляться в математические расчёты и объяснить всё простым языком, то по методу Вороного плоскость разбивалась на множество многогранных сегментов, а по методу Делоне — на треугольники. Последний подход характерен для оптимизации полигональных объектов в видеоиграх, а алгоритм Вороного встречается во многих приложениях для 3D-моделирования с функциями процедурной генерации.

Эти и другие математические открытия стали предпосылками к будущим визуализациям 3D-объектов. А они, в свою очередь, стали возможными лишь с появлением мощных вычислительных устройств.

1960-е: первые компьютерные эксперименты

Компьютеры появились в 1950-х годах прошлого столетия, но по понятным причинам о выводе каких-либо визуальных образов на экран речи не шло. Поначалу устройства могли отображать лишь некое подобие графических интерфейсов, так как использовались только для сложных вычислений в области науки и оборонной промышленности.

Впервые термин «компьютерная графика» использовал в 1960 году графический дизайнер из отдела авиастроительной компании Boeing — Уильям Аллан Феттер. Уже в то время он понимал, что компьютер может стать отличным инструментом для дизайнерских решений в авиации. Позднее Феттеру удалось реализовать свои концепции в трёхмерной перспективе (об этом чуть ниже).

В 1963 году американский инженер-электрик и специалист в области компьютерных технологий, Айвен Сазерленд объединил три важные функции: отображение информации на ЭЛТ-мониторе, вычислительные возможности компьютера Lincoln TX-2 и интерактивный процесс с использованием светового пера. Так появилась первая программа для проектирования — Sketchpad. Работая в ней, пользователь мог чертить на экране векторные линии и отрезки с автоматическим выравниванием, комбинируя их в различные фигуры.

В это же время General Motors совместно с IBM запустила в производство первую графическую систему для автоматизированного проектирования DAC-1. Работая в связке с компьютером IBM 7094, она могла выводить на экран чертежи с фильм-рекордера через проекционное устройство. Также система распознавала и наброски от руки. После вывода изображения на экран с ним можно было проводить различные манипуляции световым карандашом.

В целом, и Sketchpad, и DAC-1 можно считать самыми первыми версиями интерфейсов для систем автоматизированного проектирования (САПР).

Тем временем программист Эдвард Зейджак из Bell Labs создал первую анимацию на компьютере. В ней прямоугольный объект вращался вокруг сферы, имитируя движение спутника вокруг Земли.

Для вычислений положения объектов в пространстве Зейджак использовал язык программирования фортран, а также программу ORBIT, которую написал его коллега Фрэнк Синден. Полученные результаты этих вычислений выводились на компьютер с помощью перфокарт, а затем распечатывались на микрофильм с помощью устройства Stromberg-Carlson 4020.

В 1965 году ещё один специалист из Bell Labs, Майкл Нолл, создал стереоскопическую анимацию с вращающимся трёхмерным гиперкубом.

В этот же период упомянутый выше дизайнер Уильям Феттер создал на компьютере IBM 7094 первую модель каркаса человеческой фигуры, известную в истории как Boeing Man. По задумке образ человека мог более выигрышно подчеркнуть дизайн кабины самолёта. Модель состояла из линий, формирующих объём фигуры, причём на чертежах отображались все элементы, даже те, которые должны быть скрыты из-за перспективы. Фактически это можно назвать первым концептом фигуры человека, представленным в виде полигональной сетки. В дальнейшем различные вариации Boeing Man стали своеобразным арт-объектом и неоднократно демонстрировались на художественных выставках.

Тем временем в Университете Юты заработал факультет компьютерных наук под руководством профессора Дэвида Эванса. На факультете организовали особый отдел разработок в области компьютерной графики, где студенты, аспиранты и научные сотрудники занимались наработками в области 3D-графики и рендеринга.

В поиске новых технологических решений Эванс объединился с уже ранее упомянутым Айвеном Сазерлендом. В 1968 году они основали компанию Evans & Sutherland, которая занималась производством ПО для новых технологий, созданных в рамках университета.

«Лаборатория компьютерной графики» Эванса привлекала к своим исследованиям профессионалов из других университетов, в частности преподавателей и аспирантов из Массачусетского технологического института, студентов из Политехнической школы и других высших учебных заведений, художников компьютерной графики и технических специалистов. Не говоря уже о студентах и аспирантах самого Университета Юты. И многие из имён, перечисленных ниже, наверняка покажутся знакомыми тем, кто работает с 3D-графикой.

1970-е: время новых открытий

Подход с привлечением профессионалов, заинтересованных новым направлением, обеспечил массу важных открытий в области 3D-графики в следующем десятилетии. В 1972 году группа студентов под руководством Айвена Сазерленда подготовила реалистичную визуализацию автомобиля Volkswagen Beetle. Молодые люди чертили точки и линии прямо на корпусе авто, а затем накидывали поверх них волейбольную сетку, формируя таким образом систему координат.

После каждого сеанса измерений они вручную вводили списки координат в текстовые файлы данных. Таким образом рассчитывались области перекрытия каркаса модели и его изменения при вращении. Для рендеринга использовалось аппаратное обеспечение, разработанное Гари Уоткинсом. В итоге студентам удалось сформировать каркас полигональной сетки, а затем и трёхмерную модель автомобиля со сглаженными плоскостями.

К слову, о сглаживании. Для 3D-моделей 1970-х годов характерно плоское затенение или плавное затенение по методу Анри Гуро, получившего степень доктора наук в университете Юты в 1971 году. Суть подхода учёного заключалась в изменении вычислений затенения на каждом полигоне, обеспечивающем более плавный переход, без изменений структуры поверхности. Первую презентацию своего метода Гуро представил на защите диссертации. В качестве модели он использовал лицо своей супруги Сильвии.

В 1972 году в рамках научных исследований Университета Юты Эд Катмулл (будущий основатель Pixar) и Фредерик Парк сняли фильм Computer Animated Hand. Катмулл подготовил гипсовый слепок собственной руки, нарисовал на нём разметку с точками и полигонами и перенёс их координаты в компьютер, преобразовав в поверхность. Парк же работал над анимацией лица, взяв за основу лицо жены. Обе работы вошли в фильм.

В дальнейшем Фредерик Парк продолжил свои эксперименты с лицевой анимацией и в 1974 году представил новый фильм — Faces and Body Parts. В нём 3D-модель человеческого лица не только строила гримасы, но и могла изменить структуру полигональной сетки до неузнаваемости. В глазах современного зрителя подобные эксперименты могут выглядеть странно, но именно эти визуализации считаются прообразом лицевой анимации в 3D и блендшейпов.

Пожалуй, одним из самых ярких событий того десятилетия стала знаменитая модель «Чайник из Юты», созданная Мартином Ньюэллом в 1975 году. Вдохновившись классическим дизайном керамического заварочного чайника Melitta, Ньюэлл не стал разрисовывать его маркером, чтобы получить точные координаты каждой грани, а просто сделал набросок сосуда карандашом на листе бумаги.

Полученные данные чертежа он перенёс на графический терминал Tektronix и там уже вручную преобразовал основную форму в 32 части бикубической поверхности Безье. Используя эту информацию, Ньюэлл создал набор математических координат и трёхмерный каркас модели. В дальнейшем его коллега Джим Блинн немного изменил форму чайника, приплюснув сетку в своей новой программе. Но трансформация не испортила объект, а, наоборот, визуально улучшила форму.

Так появился тот самый каноничный «Чайник из Юты», ставший своеобразным символом 3D-графики. По сути эта модель — один из первых трёхмерных объектов со сложной топологией, на котором впоследствии оттачивали различные техники затенения, освещения и текстурирования.

В целом, исследовательская группа Университета Юты сделала немало знаковых открытий в области 3D-графики, которые сильно повлияли на последующее качество визуализаций; упомянем лишь некоторые из них:

• Алгоритм скрытых поверхностей (Айвен Сазерленд, Роберт Спраул, Роберт Шумейкер). Вычисление неотображаемых участков модели в зависимости от перспективы.
• Текстурирование и отражение (Джим Блинн и Мартин Ньюэлл).
• Алгоритм сглаживания поверхности путём её подразделения (Эд Катмулл, Джеймс Кларк). Концепция знаменитого алгоритма Катмулла — Кларка для подразделения поверхностей.
• Алгоритм сглаживания(Эд Катмулл).
• Техники затенения (Буй Тыонг Фонг). Описание различных методов затенения твёрдых поверхностей.
• Расчёт отражения света в 3D (Джим Блинн).

И если раньше 3D-графику использовали исключительно для наработок в архитектуре, инженерии и военной промышленности, то после сделанных открытий пришло понимание, что эта область обладает огромным творческим потенциалом. В результате стали появляться экспериментальные проекты в 3D.

В видео ниже можно увидеть визуализацию реалистичной модели человеческого лица от поверхности которой отражается свет.

Ажиотаж, связанный с 3D-графикой, охватил и другие исследовательские центры. На базе Университета Огайо в 1971 году образовалась Computer Graphics Research Group (CGRG) под руководством художника Чарльза Цури. Цель новой организации заключалась в раскрытии потенциала компьютерной анимации в контексте работ студентов художественного факультета и привлечении других исследователей.

CGRG планировала реализовать сложные вычисления компьютерной анимации на мини-компьютерах (например, на PDP 11/45) и таким образом сделать сферу 3D-графики более доступной. В 1975 году Цури заключил контракт с Джоном Стаудхаммером на создание специального устройства, которое позволило исследователям перейти от векторной графики к растровой.

Благодаря этому сотрудники CGRG разработали инструменты моделирования геометрических форм для анимации (Ричард Парент) и алгоритмы рендеринга изображений высокого качества (Алан Майерс), а также систему для анимации ANIMA II. Ниже можно увидеть фильмы, созданные на этом ПО.

Учитывая, что основные технологии для воплощения 3D-графики на экране уже существовали, специалисты сфокусировались на создании более сложных и детализированных объектов для моделирования и анимации. В итоге новым направлением заинтересовался Голливуд и анимационные студии.

Впервые 3D-визуализации отвели относительно большое количество экранного времени в фильме «Чёрная дыра» 1979 года. Начальную заставку создал визионер моушн-графики Роберт Абель. В ней видеоряд представлен с перспективы космического корабля, попавшего в чёрную дыру в виде векторной воронки.

1980-е: 3D как форма медиа-искусства

В 1980 году инженер-электрик и специалист по вычислительной технике Джон Тёрнер Уиттед опубликовал исследование, в котором представил концепцию использования рейтрейсинга — трассировки лучей для передачи более корректного освещения поверхностей. Изображения, полученные методом Уиттеда, выглядели более реалистично по сравнению с другими рендерами, что вызвало большой интерес к новой технологии.

Годом позднее Lucasfilm’s Computer Graphics Research Group (сейчас — Pixar) разработала ПО для рендеринга под названием Reyes. Новый движок не только отличался более оперативной обработкой и хорошим качеством картинки, но и поддерживал комплексные геометрические структуры и уникальные шейдеры, в том числе Displacement. Забегая вперёд, стоит отметить, что Reyes — предшественник движка RenderMan от Pixar.

В 1982 году компания Autodesk выпустила программу для автоматизированного проектирования AutoCAD. Появление нового софта не только расширило возможности 3D-анимации в рамках ПО, но и повысило доступность сферы 3D-моделирования в целом.

За счёт постоянных внедрений новых технологий 3D-графика становилась всё более реалистичной. И соответственно, её стали ещё активнее использовать в киноиндустрии.

Фильм «Трон», вышедший в прокат в 1982 году, стал первым в истории, где компьютерная графика вышла на первый план и занимала около 15 минут экранного времени, включая анимацию фирменных световых мотоциклов, спецэффектов и окружения искусственного мира. В производстве участвовали четыре студии компьютерной графики — Triple-I, Digital Effects, MAGI и Robert Abel & Associates.

К слову, последняя компания, основанная уже ранее упомянутым Робертом Абелем и его коллегой Коном Педерсоном, оставила яркий след в 1980-х годах благодаря запоминающимся рекламным CG-анимациям.

Студия начинала свой путь с векторной графики. Например, анимация Panasonic: Glider (1981) снималась напрямую с экрана векторного дисплея с использованием цветных фильтров.

Вскоре Абель понял, что растровая графика обладает гораздо большим потенциалом. С помощью ПО, разработанного сотрудниками научного подразделения Abel Image Research (дочерней компании Robert Abel & Associates), студия переключилась на создание анимаций нового уровня. Например, в High Fidelity (1982) частично улавливается дух анимаций Pixar.

Аналогичный подход к графике Robert Abel & Associates использовала в производстве анимации Brilliance (1983), также известной как Sexy Robot. Высокотехнологичный и в каком-то плане провокационный видеоряд рекламировал продукцию в жестяных банках.

Чтобы девушка-робот выглядела органично в кадре, сотрудникам пришлось разработать так называемую анимацию грубой силы (Brute Force animation), которая, по сути, стала предшественницей современной технологии захвата движений. На тело приглашённой танцовщицы нанесли точки-ориентиры для движений будущей 3D-модели. Компьютер отслеживал перемещения меток и генерировал анимацию из фигур векторной графики. Убедившись, что движения робота воспроизводятся корректно, сотрудники конвертировали изображение в растровую графику, придавая рендеру цвет и визуальный объём.

В 1983 году студия MAGI впервые использовала комбинацию традиционной анимации с 3D-графикой для фильма «Там, где живут чудовища», но эта версия картины так и не вышла в свет, и в Сети остались лишь её фрагменты.

В 1985 году студия Cranston/Csuri Productions, основанная Чарльзом Цури, создала первую симуляцию жидкого металла. В дальнейшем аналогичную технологию применили во время производства второго «Терминатора».

Вскоре 3D-анимация покорила и мир музыки. Клип на песню Money For Nothing группы Dire Straits, вышедший в 1985 году, стал первой анимацией с трёхмерными персонажами, которая иллюстрировала текст песни.

В 1986 году вышел короткометражный фильм «Люксо-младший» от аниматора и режиссёра Джона Лассетера. В анимации продемонстрирована технология самозатенения, при которой динамичные объекты в окружении могут отбрасывать тени на самих себя и друг на друга. А образ антропоморфной лампы в дальнейшем стал маскотом Pixar.

Фильм «Лабиринт» (1986) запомнился первым видеорядом с анимированным животным. Сова, взмахивающая крыльями, выглядела настолько реалистично, насколько на тот момент позволяли технологии.

А «Звёздный путь 4: Дорога домой» стал первой картиной, где визуализировали человеческие головы с эффектом морфинга. Исходные модели голов актёров специалисты получили в результате сеансов 3D-сканирования оборудованием компании Cyberwave.

1989 год запомнился 3D-симуляцией жидкости в виде инопланетного существа в фильме «Бездна». При этом 3D-модель псевдопода принимала форму человеческого лица, подражая героям.

Таким образом, к началу 1990-х годов 3D-графика уверенно заняла свою нишу в медиаискусстве.

1990-е: рассвет современной эпохи 3D‑графики

Несмотря на рост популярности домашних компьютеров, новая технология оставалась недосягаемой для обычного пользователя. Рендеринг производился на специальных рабочих станциях, мощность которых значительно превышала технические характеристики рядовых ПК. К тому же у каждой анимационной студии был свой арсенал инструментов для работы.

Это не значило, что пользовательского софта не существовало вовсе. Но такие программы для 3D-моделирования, как Caligari 24 (1992), Amapi (1993) и TrueSpace (1994) обладали ограниченным количеством функций. Даже Blender, которая формально появилась в 1994 году, стала универсальным софтом для 3D-моделирования гораздо позднее.

Ввиду слабых систем в начале 1990-х 3D-графика в играх ограничивалась низкополигональными моделями с плоским затенением, которые встречались, например, в Alone in the Dark. К тому же в индустрии был тренд на псевдотрёхмерность, и 3D-графика в основном появлялась в играх в формате статичных рендеров.

Совсем иначе обстояли дела в киноиндустрии. Технологии стали дополнять искусство, а реальные актёры уже взаимодействовали в кадрах с CG-персонажами. Например, чтобы показать высокотехнологичный рентген в фильме «Вспомнить всё» (1990), модели скелетов оснастили мокап-анимацией.

«Терминатор 2: Судный день» (1991) примечателен не только уже упомянутой выше симуляцией жидкого металла, но и более реалистичными движениями 3D-модели. И хотя образ персонажа Роберта Патрика создан по тому же принципу, что и псевдопод из «Бездны», последний считался абстрактным инопланетным существом. Поэтому движения киборга T-1000 казались более одушевлёнными, несмотря на его истинную сущность.

В «Парке Юрского периода» (1993) реалистичные кадры с динозаврами делали с помощью смешанной техники: помимо эпизодов, где существа представлены в виде 3D-моделей с использованием ПО для текстурирования Viewpaint, в фильме задействованы и механические чучела.

Не обошла компьютерная графика и один из самых дорогих фильмов в истории — «Титаник» (1997). Помимо использования VFX в сценах с водой, 3D-графику применяли для визуализации некоторых объектов — например, глыб льда. А в некоторых эпизодах и вовсе задействованы 3D-модели людей, однако многие зрители заметили их наличие совсем недавно.

Что касается сферы анимации, то в 1994 году вышел первый сезон телесериала ReBoot, полностью сделанный в 3D, от канадской студии Rainmaker Entertainment (официально — Mainframe Entertainment). События эпизодов разворачиваются в компьютерной вселенной, куда так и норовят попасть вирусы, но главный герой Боб со своими друзьями каждый раз предотвращает угрозу.

1995 год стал знаковым в истории компании Pixar и 3D-графики в целом. На большие экраны вышел первый полнометражный анимационный фильм «История игрушек». Успех картины повлиял на дальнейшее производство анимаций от Disney, DreamWorks и других компаний. Всё это привело к тому, что в наше время 3D-анимации стали одним из самых популярных развлечений юных зрителей.

С середины 1990-х годов на рынке появилось знаковое ПО для 3D-графики: 3ds Max (1996), Houdini (1996), Maya (1998). В дальнейшем эти программы стали основными инструментами в рабочих процессах кинопроизводства и игровой индустрии.

В последней к тому времени произошёл технологический скачок из-за появления более мощных консолей и ПК с графическими 3D-ускорителями. Вышедшая в 1996 году трёхмерная Quake установила новые стандарты для шутеров от первого лица. Впрочем, другие жанры тоже стали постепенно переходить на использование трёхмерных персонажей и объектов окружения. Конечно, ввиду определённых технических ограничений новые модели пока не могли похвастаться высокой детализацией, но это вполне компенсировалось CG-анимациями в формате full-motion video, которые транслировались в перерывах между уровнями во многих сюжетных играх.

Конец десятилетия ознаменовался появлением высокотехнологичных на тот момент шутеров: Unreal (1998) от Epic [Mega]Games и Quake 3: Arena (1999) от id Software. В дальнейшем движки этих игр стали лицензировать другие студии. В результате планка визуального качества видеоигр заметно выросла.

2000-е: новый софт и новые возможности

В нулевых появилось много программ для работы с 3D-графикой. В 2000 году состоялся релиз веб-системы для САПР-моделирования SketchUp, без которой сейчас сложно представить сферу архитектуры, дизайна интерьеров и даже киноиндустрию.

В это же время вышел кассовый анимационный фильм «Динозавр» от Disney, в производстве которого использовали ранее упомянутый софт Maya. Чуть позднее на рынке появились инструменты для скульптинга ZBrush и Mudbox. Инновационный софт позволил 3D-художникам раскрыть свой потенциал, создавая более детальные и проработанные модели персонажей.

Как итог — в фильмах нулевых стали появляться фэнтезийные, но при этом довольно реалистичные герои, созданные с помощью 3D-графики. А учитывая, что в то время в кинопроизводстве уже практиковали технологию захвата движений, виртуальные образы вполне гармонично смотрелись в одном кадре с реальными актёрами.

Мокап-технологии вскоре дошли и до анимаций. Первым анимационным фильмом, где захват движений использовали для каждого персонажа, стал «Полярный экспресс» (2004). Забегая вперёд, стоит отметить, что технология по-настоящему раскрыла свой потенциал в фильме «Аватар» (2009), где удалось не просто передать высокую точность захвата мимики лиц, но и добиться максимально правдоподобного окружения, созданного с помощью компьютерной графики.

Несмотря на общую тенденцию к реализму и, в частности, использование фотографий в качестве текстур, некоторые видеоигры, наоборот, придерживались стилизации. Например, в 2000 году появилась первая игра с использованием сел-шейдинга — Jet Set Radio. В дальнейшем эта же стилизация встречалась в The Legend of Zelda: The Wind Waker (2002), XIII (2003), Okami (2006) и до сих пор активно используется в наши дни.

Многим игрокам нравилось и самим работать с 3D-графикой. Они делали модификации, снимали машинимы, но разработка собственных проектов всё ещё была прерогативой крупных студий. Либо разработчик покупал дорогую лицензию на готовую технологию вроде Unreal Engine, либо сам разрабатывал подобную технологию с нуля. И в том, и в другом случае требовался большой бюджет.

В 2004 году Дэвид Хельгасон, Йоахим Анте и Николас Фрэнсис основали компанию Unity Technologies с целью создать движок не только для профессионалов, но и для обычных пользователей. Первая версия Unity вышла в 2005 году, и дальнейшие итерации технологии с поддержкой мобильных платформ, маркетплейсом с готовыми решениями и демократичными тарифами на лицензирование стали предпосылкой к последующему росту инди-студий и соло-разработчиков. Позднее эту тенденцию поддержала и Epic Games, презентовав в 2009 году Unreal Engine 3 SDK — бесплатный набор пользовательских инструментов.

По мере развития софта развивалось и сообщество 3D-художников. В 2006 году вышел первый короткометражный фильм для свободного распространения, Elephants Dream. В его производстве участвовало множество энтузиастов из комьюнити Blender. Эта анимация стала своего рода экспериментальным проектом, который на своём примере демонстрировал возможность создания контента с 3D-графикой, используя при этом только бесплатное ПО.

В 2007 году студия Pilgway выпустила первую версию универсального ПО для 3D-моделирования — 3DCoat. Многие современные 3D-художники выбирают этот софт в качестве дополнения или альтернативы таким инструментам, как Maya, 3ds Max и ZBrush.

2009 год стал знаковым для инди-разработчиков. Unity Technologies объявила о переходе на условно-бесплатную модель распространения своего движка. В дальнейшем это привело к большому росту количества инди-игр на рынке. Ведь теперь каждый мог донести своё видение до игроков и зрителей.

2010-е: реализм наряду с творческими экспериментами

Одним из ключевых факторов, существенно повлиявших на 3D-графику в 2010-е годы, стала эволюция аппаратного обеспечения. Графические процессоры стали мощнее и эффективнее, а также доступными более широкому кругу устройств. Помимо ПК и консолей, они появились в ноутбуках, планшетах, смартфонах, что позволило расширить рынок видеоигр и охватить большее количество пользователей.

Кроме того, инновационные устройства виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) создали новые сферы применения для 3D-графики. При этом появились портативные и более бюджетные (по сравнению со студийным оборудованием) системы для захвата движений. В совокупности все эти факторы улучшили и расширили возможности, доступные специалистам в сфере 3D-графики.

Игры стали поддерживать более обширные открытые миры с динамичной средой и погодными эффектами, модели с десятками тысяч полигонов и PBR-материалами.

К тому же в связи с появлением софта для фотограмметрии разработчики и 3D-художники стали оцифровывать окружение из реальной жизни и переносить его в виртуальную среду. И наоборот: технология 3D-печати позволила перенести виртуальный объект в реальность, причём не только в виде фигурок, но и в виде важных для производства деталей, спроектированных в ПО для 3D-моделирования.

Одним из самых знаковых событий в области 3D-графики стал релиз четвёртых итераций движков Unity (2012) и Unreal Engine (2014). Годом позднее Epic Games объявила о переходе на условно-бесплатную модель распространения Unreal Engine 4. Учитывая, что уровень графики и фирменный подход Epic Games позволял получить контент высокого качества, технология вскоре вышла за рамки игр. Движку очень быстро нашли применение в строительстве, дизайне, кинематографе и других неигровых сферах.

Чем больше становилось создателей соответствующего контента, тем больше появилось и разнообразных стилей в области 3D-графики. Помимо вышеупомянутого стремления к гиперреализму, не меньшей популярностью пользовались различного рода стилизации, в том числе сел-шейдинг и low poly.

Вершиной авторских экспериментов с 3D-графикой прошлого десятилетия вполне можно считать сериал-антологию «Любовь, смерть и роботы», первый сезон которого вышел в 2019 году.

В итоге, к концу 2010-х годов 3D-графика стала вполне обычным явлением в жизни каждого человека, ведь её использовали везде — от индустрии развлечений до научных исследований.

Наши дни и возможное будущее

После релиза Unreal Engine 5 в 2022 году и наблюдений за ежегодными улучшениями уже привычных нам программ для работы с 3D-графикой можно с уверенностью сказать, что современные технологии позволяют достичь гиперреалистичной картинки даже в динамике.

Технологический прогресс порой даже вводит в замешательство. И видео ниже — одно из самых ярких тому доказательств. Если заранее не знать, что это ролик на движке, то при первом беглом просмотре можно запросто принять видео за реальную съёмку.

Также прослеживается чёткая тенденция использования нейросетей, которые заложены во многих современных программах. Например, уже сейчас можно:

• сгенерировать образ реального человека и его мимику (MetaHuman Animator);
• создать анимацию с учётом физики или захватить движения с видеореференса (Cascadeur, Rokoko Vision, Move AI);
• отсканировать бесшовную среду с захватом мельчайших деталей (Luma AI);
• даже создать 3D-модели с помощью промта (3DFY Prompt, Genie, Meshy AI и другие инструменты).

Разумеется, технологии ИИ всё ещё находятся в экспериментальном формате, поэтому эффект зловещей долины при использовании таких инструментов прослеживается очень часто. Но даже не очень удачные результаты заставляют задуматься о том, какого прогресса можно достичь с этими инструментами к концу десятилетия.

И хотя в Сети постоянно возникают дискуссии о том, что в будущем ИИ может заменить художников и аниматоров в области 3D-графики, некоторые профессионалы из индустрии склоняются к тому, что пока рано говорить о таких вещах. Сама история 3D-графики показывает, что технологии меняются каждый год, равно как и ПО. Устаревшие техники уходят в прошлое или становятся нишевым сегментом в формате художественного стиля.

Поэтому нейросети — это всего лишь очередной этап технологического прогресса. Но их массовое применение в 3D-графике возможно только в том случае, если ИИ научится совмещать свойственные людям творческое воображение и чувство эстетики с безупречным техническим исполнением. И даже в этом случае специалисты не должны остаться без работы. Просто их обязанности станут более техническими, то есть сфокусированными на управлении инструментами ИИ и их настройке.

* * *

Учитывая весь тот длинный путь, который прошла 3D-графика, мы можем лишь предполагать, что ожидает эту сферу в будущем. Кто знает, возможно, спустя ещё 50 лет новые поколения пользователей не смогут понять, почему анимации, сделанные на Unreal Engine 5, считались гиперреалистичными, — равно как и современный зритель, посмотревший рекламу с «секси-роботом» из начала 1980-х годов, не может по-настоящему осознать, почему тогда это считалось прорывом в области 3D-графики.