История анимации: от стробоскопа до MetaHuman Creator

В материале мы проследим, как появилась анимация и к чему это привело, — то есть рассмотрим весь путь, начиная с 1830-х годов по 2022-й. Разобраться в новейших инструментах нам помог CEO RainStyle Games Кирилл Резниченко.

Из этой статьи вы узнаете:

• что появилось раньше — кино или анимация;
• какие изобретения начала XX века стали ключевыми в истории мультипликации;
• когда был золотой век анимации;
• кто первым нарисовал анимацию на компьютере;
• сколько стоил 3ds Max на релизе;
• настанет ли анимационный гиперреализм.

XIX век: первые проекторы

До XIX века существовали приборы, в целом схожие по принципам работы с современными проекторами. Одно из них, например, — это так называемый волшебный фонарь, то есть проекционный аппарат, который состоит из корпуса с отверстием. Внутри размещается источник света, а изображения наносятся на стеклянные пластины и проецируются через оптическую систему.

Первые важные открытия, ведущие к созданию анимации, были сделаны в первой половине XIX века. В 1832 году бельгийский физик Жозеф Плато сконструировал фенакистископ — прибор, состоящий из картонного диска с прорезанными отверстиями. На одной его стороне были нарисованы вереницы одинаковых фигур, у которых последовательно менялись положения. Если этот диск вращали, то возникала иллюзия, что на нём одинаковые движущиеся фигуры.

В том же году, независимо от экспериментов Плато, австрийский учёный Симон фон Штампфер изобрёл стробоскоп, работающий по схожему принципу.

Оптический обман, за счёт которого работают оба устройства, достигается благодаря инерции человеческого зрения — феномену под названием «персистенция». В его основе — свойство мозга, из-за которого быстро сменяющиеся изображения мы воспринимаем как нечто непрерывное. В дальнейшем благодаря этой особенности появились кинематограф и анимация.

А в 1853 году австрийский изобретатель и генерал артиллерии барон фон Ухациус сконструировал первый кинопроектор — в него он встроил стеклянный диск и масляную лампу. В том же году с помощью этого прибора анимацию впервые спроецировали на экран.

Следующей ключевой точкой стал 1877 год, когда французский изобретатель и художник Эмиль Рейно создал праксиноскоп. Для этого он объединил упомянутый выше волшебный фонарь и зоотроп — прибор для показа движущихся рисунков.

Стоит упомянуть, что зоотроп создан по подобию одного из самых древних устройств для создания анимации, первые упоминания которого встречаются ещё в китайских летописях от 180 года н. э.

Эмиль Рейно превратил свой проекционный праксиноскоп в так называемый оптический театр: в этом устройстве прозрачные цветные картинки были вручную нарисованы на длинной перфорированной ленте, намотанной на две катушки.

В 1892 году изобретатель показал публике серию из трёх анимационных фильмов: они содержали от 300 до 700 кадров, прокручивались вперёд-назад и длились от десяти до пятнадцати минут. Фактически публика увидела первый мультфильм за несколько лет до первого кинопоказа, ведь «Прибытие поезда» братья Люмьер представили зрителям в 1896-м.

В 1897 году основали Vitagraph — кинокомпанию, оказавшую большое влияние на кино и анимацию. Её основатель — художник-карикатурист, режиссёр и продюсер Джеймс Стюарт Блэктон. В 1898-м компания выпустила первый фильм с кукольной анимацией, который, к сожалению, не сохранился, — он назывался «Цирк лилипутов».

Стоит упомянуть, что кукольная анимация применяется и сейчас: Уэс Андерсон использовал эту технику для мультфильмов «Бесподобный мистер Фокс» и «Остров собак». А на 2022 год запланирован релиз анимационной работы Гильермо дель Торо — «Пиноккио».

Начало XX века: появление плавной анимации

В 1900 году вышел «Очарованный рисунок», в котором художник взаимодействует с кадрами, сменяющими друг друга на экране. Там не было промежуточных фаз, но уже появилась покадровая съёмка.

Многие историки анимации, например Говард Бекерман в своём труде «Анимация: вся история», считают первым мультфильмом «Комические фазы смешных лиц» 1906 года. Ленту создали при помощи экспериментов Джеймса Блэктона с техникой стоп-моушн — это метод, при использовании которого используемые предметы фотографируются, переставляются и снова фотографируются.

В Российской империи пионером мультипликации стал балетмейстер и режиссёр Александр Ширяев, который в период с 1906 по 1909 год создавал кукольную и рисованную анимацию. Ширяев устроил небольшой съёмочный павильон с электрическим освещением изнутри, где на миниатюрной сцене, имитирующей театральные кулисы, создавал анимационные фильмы-балеты. В своих работах Ширяев стремился передать хореографию, движение и плавность балета. Для съёмки «Пьеро и Коломбины» он нарисовал более 7500 изображений.

В 1908 году французский аниматор Эмиль Коль выпустил первый европейский мультфильм под названием «Фантасмагория». Именно у него впервые появились сюжет и герой с выраженным характером.

Следующим великим аниматором США стал художник-карикатурист Уинзор Маккей, оказавший большое влияние на развитие комиксов и мультипликации. Самая известная его работа — «Динозавр Герти» 1914 года. В мультфильме впервые использовали анимацию по ключевым кадрам. Это технология, которая заключается в том, что художники сначала создают основные рисунки, а затем добавляют промежуточные фазы. В честь Маккея в 1972 году учредили премию, которая вручается за вклад в индустрию мультипликации.

Настоящую революцию в развитии анимации произвело изобретение Макса Флейшера в 1915 году. Фотоперекладка, или ротоскопирование, — это когда художник по кадрам перерисовывает движения персонажа с киноплёнки, на которую сняты реальные актёры и настоящие декорации.

Для этого мультипликаторы использовали проектор, с помощью которого каждое неподвижное изображение на плёнке проецировалось на кальку. Через неё аниматор перерисовывал картинку и повторно снимал отрисованный материал. Анимация Флейшера выглядела более реалистично и плавно: она уже больше похожа на привычные нам мультфильмы — не только визуально, но и по звуку. А ещё именно Флейшер первым синхронизировал звук и анимацию.

Именно Fleischer Studios мы обязаны первому появлению на экранах таких культовых героев, как моряк Попай, Бетти Буп и Супермен.

Впоследствии с помощью фотоперекладки были нарисованы многие советские мультфильмы — например, «Цветик-семицветик», «Сказка о рыбаке и рыбке», «Ночь перед рождеством», «Царевна-лягушка» и «Снежная королева».

Немного забежим вперёд: стоит упомянуть, что применение ротоскопу нашлось потом и в геймдеве. Например, такие игры первой половины восьмидесятых годов, как Dragon’s Lair и Space Ace, отличались плавной анимацией. В девяностые фотоперекладку использовали для разработки Prince of Persia и Flashback — платформеров, поразивших игроков реалистичностью движений персонажей. Технология перекочевала и в XXI век. Особенный визуальный стиль трилогии The Banner Saga обязан ротоскопу.

1930–1960-е годы: золотой век анимации

Технологические и художественные достижения анимации начала XX века развил самый известный мультипликатор в истории — Уолт Дисней. Его мультфильмы сделали анимацию мейнстримом — здесь нужно отдельно обратить внимание на короткометражки о Микки Маусе и полнометражную ленту «Белоснежка и семь гномов», вышедшую в 1937 году.

В этот же период были разработаны 12 принципов анимации. Позже аниматоры Олли Джонстон и Фрэнк Томас описали их в своей работе «Иллюзия жизни: анимация Диснея»:

• Сжатие и растяжение. При работе над любой анимацией необходимо создать иллюзию веса и эластичности анимируемых объектов.
• Подготовка, или упреждение. Подготовительное действие способствует восприятию движения как более реалистичного, так как визуализирует предваряющую фазу.
• Сценичность. Под этим предполагается привлечение внимания публики и пояснение, что имеет самое большое значение в сцене, что происходит и что должно произойти.
• Использование компоновок и прямого фазованного движения. Это объединение двух разных подходов: сюда входят последовательная отрисовка движений персонажа от первого появления и комбинирование, когда сначала создаются ключевые кадры, а потом заполняются интервалы между ними.
• Сквозное движение и захлёст действия. Эти техники позволяют выстроить анимацию с учётом законов физики, прорабатываются движения конечностей.
• Смягчение начала и завершения движения. Это достигается за счёт того, что в конце и начале действия создаётся больше рисунков.
• Дуги. Естественные движения следуют по дугообразной траектории.
• Дополнительное действие (выразительная деталь). Добавление вторичных действий к основному придаёт сцене больше жизни.
• Расчёт времени. Сюда относится проработка хронометража.
• Преувеличение, утрирование. Это приём, который часто используют аниматоры, и в этом мультфильмы скорее отходят от реалистичности ради художественной выразительности. Какие-то действия делают фантастичными и утрированными — ради комического или другого эффекта.
• Цельный рисунок. Объект изображается с учётом его трёхмерности. Аниматору важно разбираться в анатомии и в основных законах физики.
• Привлекательность. Принцип соответствует тому, что называется актёрской харизмой.

Популярность мультипликации The Walt Disney Company ознаменовала золотой век анимации. В этот период выходят классические полнометражные ленты «Диснея», а также запускаются культовые сериалы «Том и Джерри» и Looney Tunes.

В тот же временной промежуток появился другой важный вектор развития — независимая мультипликация для взрослой аудитории. И тут следует рассказать о Ральфе Бакши, аниматоре, движущемся в этом направлении по сей день.

Его дебютная работа «Приключения кота Фрица» в 1972 году впервые за всю историю анимации получила возрастной рейтинг «Только для взрослых», и на это были причины: антропоморфные звери в мультфильме занимаются групповым сексом, дерутся с полицейскими и употребляют запрещённые вещества.

1960–1970-е годы: первая компьютерная графика

Трудно переоценить влияние, которое оказал на сферу анимации американский учёный Айвен Сазерленд. В 1961 году он разработал программу Sketchpad, фактически ознаменовавшую появление первой компьютерной графики. Sketchpad позволяла пользователю создавать рисунки на экране монитора с помощью светового пера. За своё изобретение Айвен Сазерленд получил медаль «Пионер компьютерной техники» и премию Тьюринга — две самые престижные награды в сфере информатики.

С 1968 по 1974 год Сазерленд был профессором в Университете Юты. Его ученики совершили множество открытий в сфере анимации — и здесь тоже немалую роль явно сыграло его влияние. Одним из его учеников был Эд Катмулл — соучредитель студии Pixar, который сейчас занимает должность президента студий Walt Disney и Pixar Animation.

Есть и другие значимые имена. Например, Анри Гуро придумал свой метод тонирования в 3D-графике, за счёт которого создаётся иллюзия гладкой поверхности. Стоит упомянуть и Франклина Кроу, разработавшего метод экранного сглаживания — с помощью этой технологии обработки изображений границы кривых линий становятся более гладкими.

В 1968 году была основана Evans & Sutherland, которая считается первой компанией, специализирующейся на компьютерной графике. Вторым учредителем стал коллега Сазерленда, профессор Дэвид К. Эванс. Основными клиентами, для которых компания создавала графику для обучения и моделирования, были военные и крупные промышленные компании. Evans & Sutherland работает и сейчас, её главная специализация — создание визуализаций для планетариев.

Среди бывших работников компании — создатель Adobe Systems Джон Уорнок и основатель Silicon Graphics Джим Кларк. Впоследствии Adobe стала одним из мировых лидеров по разработке графического ПО. А самая известная разработка Silicon Graphics — графическая библиотека OpenGL.

В СССР главным пионером компьютерной графики был Юрий Баяковский — учёный, кандидат физико-математических наук, а также доцент кафедры автоматизации систем вычислительных комплексов и заведующий лабораторией компьютерной графики и мультимедиа в ВМК МГУ.

Первая в СССР работа по машинной графике была создана в 1964 году — её запускали на ЭВМ «Весна». Авторами стали Баяковский и физик Тамара Сушкевич. На характрон покадрово выводился короткий фильм. Работа была посвящена визуализации того, как плазма обтекает цилиндр. Фактически это была первая анимация в СССР, сделанная на компьютере.

В конце 1960-х годов началась разработка библиотеки графических программ под руководством Баяковского. В 1970-м учёный написал обзор машинной графики — это первая русскоязычная публикация на эту тему.

В 1971 году Баяковский разработал новое графическое ПО и создал ещё две анимации — визуализацию движений робота и смоделированное приливное взаимодействие двух галактик.

По инициативе Баяковского создавались алгоритмы и ПО для физически корректного моделирования распространения света в различных средах, построенного на основе трассировки лучей. В 1990 году на конференции SIGGRAPH Ассоциация вычислительной техники присвоила ему титул Computer Graphics Pioneer — это одно из самых почётных званий в индустрии.

Другой советский пионер графики — математик и педагог Николай Константинов. В 1968 году он создал одну из первых компьютерных анимаций под названием «Кошечка». Она выполнена в растровой графике.

1980–1990-е годы: развитие CG

Эпоха CG наступила в 1984 году. Именно тогда вышел дебютный фильм Lucasfilm Graphics Group «Приключения Андре и Пчёлки Уолли».

Впоследствии студия переименовалась в Pixar и выпустила в 1995 году первый полнометражный CG-мультфильм — «История игрушек».

Хотя компания в основном известна благодаря своим мультипликационным фильмам, она разрабатывает и 3D-софт. Выпущенный в 1988 году движок RenderMan стал промышленным стандартом рендеринга для 3D-анимации. Этот пакет программ используется для визуализации и генерации высококачественных фотореалистичных изображений. RenderMan применяли при создании визуальных эффектов для «Терминатора», «Аватара», «Парка Юрского периода», «Властелина колец» и многих других фильмов.

Крупнейшая в мире телеком-компания AT& T была одним из новаторов в графических программах. В 1986 году она выпустила ПО для работы с анимацией — Topas. Программа выдвигала такие требования к железу и софту, как процессор Intel 286 и операционная система DOS, и стоила 10 тысяч долларов.

В 1990 году компания AutoDesk выпустила первую версию своей программы 3D Studio, которая впоследствии была переименована в 3ds Max, а в 1998 году состоялся релиз Maya. На тот момент софт для анимации стоил от 15 до 30 тысяч долларов в зависимости от пакета.

XXI век: современная индустрия анимации

Кажется, что современные технологии могут легко оцифровать реальный мир и сделать максимально точную копию по ту сторону экрана. Но насколько игрокам и зрителям необходима такая реалистичность? Первой попыткой показать людей максимально правдоподобно был основанный на вселенной Final Fantasy CG-фильм «Последняя фантазия: Духи внутри», вышедший в 2001 году.

Фильм провалился в прокате. Фанаты Final Fantasy разочаровались, потому что связи между сюжетом фильма и игровой серией не было никакой, а остальным зрителям не понравилось сочетание типичного для аниме сюжета и сверхреалистичной картинки. Ещё одна проблема связана с эффектом зловещей долины: роботы, манекены или другие объекты, схожие с людьми, вызывают у наблюдателей отвращение и неприязнь, если внешнее сходство передано слишком точно, но при этом какие-то мелкие детали или движения выглядят неестественно.

У этой проблемы есть два выхода: создавать стилизованных персонажей и фотореалистичное окружение, как, например, в «Душе» Pixar, или всё-таки стремиться к неотличимой от реальности картинке, как в ремейке «Короля Льва». Кассовые сборы обеих лент говорят о жизнеспособности обоих подходов.

Одна из технологий, упрощающих работу аниматоров, — это процедурная анимация. До этого вся анимация была предопределённая — то есть специалист по кадрам задавал движения модели. При процедурной анимации движок сам генерирует движения согласно заданным параметрам в режиме реального времени.

Есть и другие инструменты, работающие в режиме реального времени и направленные на создание лицевой анимации. В демо The Matrix Awakens на движке Unreal Engine 5 игроки увидели, что максимальная детализация может быть real-time-рендером.

Стоит упомянуть и новый инструмент от Epic Games под названием MetaHuman Creator — это бесплатный редактор, позволяющий создавать реалистичных 3D-персонажей. Правда, интегрировать готовых героев можно только в проекты на движке Unreal Engine.

Читайте также:

MetaHuman Creator: всё, что нужно знать о новом инструменте для создания реалистичных персонажей в 3D

С другой стороны, не все разработчики стремятся к реализму. Уникальный платформер Cuphead — это пример максимальной стилизации.

Визуальный стиль классической анимации 1930-х годов на манер первых мультфильмов Флейшера и Диснея полюбился многим игрокам и критикам — объём продаж Cuphead составил 6 млн копий. Игра завоевала множество наград, включая звание «Игра года на Xbox» на Golden Joystick Awards 2017.

Какой может быть анимация будущего

Со времён первых анимационных фильмов прошло больше ста лет. За это время анимация абсолютно изменилась и, кажется, скоро будет максимально точно имитировать реальный мир. Или всё-таки аниматоры будущего создадут новые миры, которые мы пока не можем представить?

Скорее всего, анимация будет развиваться в разных направлениях: большие студии продолжат создавать гиперреалистичные фильмы, самые талантливые из них, такие как Pixar, будут умело сочетать реализм и стилизацию, а у небольших команд или даже аниматоров-одиночек появится всё больше инструментов для реализации своих смелых идей.

Или будет что-то ещё. Но об этом мы узнаем потом.

Читайте также:

Профессии будущего: области применения 3D‑моделирования