«История игрушек»: как началась компьютерная революция в киноиндустрии16.05.2023 00:33

«История игрушек» — одно из самых ярких и любимых воспоминаний многих из нас. Продуманные и уникальные герои со своей историей (чего только стоит игрушечный динозавр Рекс), оригинальная идея и увлекательный сюжет — не единственная заслуга создателей фильма. Мало кто знает, но именно «История игрушек» — первый полностью компьютерно-анимационный художественный фильм, созданный студией Pixar Animation Studios. Давайте вместе вспомним про эту картину и разберемся, почему именно она совершила революцию в компьютерной анимации.

Как все начиналось

Производство стартовало 19 января 1993 года, и работа заняла четыре года. В 1995 году фильм изменил способ создания анимационных фильмов, внедрив компьютерную анимацию (CGI) вместо ручной. Этот новаторский фильм привел к созданию такого программного обеспечения, как RenderMan, которое позволило аниматорам создавать фильмы совершенно по-новому.

До »Истории игрушек» компания Pixar была известна в первую очередь производством короткометражных фильмов и рекламных роликов. Дальновидные умы, стоявшие за Pixar, включая Джона Лассетера, Эда Кэтмулла и Стива Джобса, понимали потенциал компьютерных изображений (CGI) и стремились создать полнометражный фильм с использованием этой революционной технологии. Решив расширить границы возможного, они собрали команду талантливых художников, аниматоров и инженеров, чтобы приступить к реализации этого амбициозного проекта.

Интересный факт: Стив Джобс (хоть он наиболее известен как соучредитель Apple) купил компанию Pixar у Джорджа Лукаса в 1986 году за $5 млн и продал спустя 20 лет за $7,4 млрд. Опыт, полученный в Pixar, стал для Джобса базой для создания в будущем ряда триумфальных продуктов, которые помогли Apple занять лидирующие позиции. Так что можно смело утверждать, что Pixar повлиял на него. Но, с другой стороны, он сыграл важную роль в превращении Pixar в многомиллиардный успех.

Кроме того, в создании »Истории игрушек» важную роль сыграло сотрудничество Pixar и Walt Disney Pictures. Disney предоставила финансовую поддержку и творческий вклад, в то время как Pixar сосредоточилась на разработке технологий и анимационных приемов. Это партнерство обеспечило идеальное сочетание ресурсов и опыта.

Однако все было не так гладко, как могло показаться. Обе компании впервые объединились в 1979 году как часть компьютерного подразделения Lucasfilm. Pixar и Disney имели сложности в сотрудничестве в период с 1999 по 2006 год. Разногласия касались »Истории игрушек 2» и привели к разработке системы производства компьютерной анимации (CAPS). Несмотря на некоторые трудности, партнерство Pixar и Disney привело к 26 успешным совместным проектам к концу 2022 года.

Первые сложности

Среди наиболее значимых проблем было создание новой системы анимации, которая могла бы перевести традиционные 2D-рисунки в трехмерный компьютерный мир. Это потребовало изобретения нового программного обеспечения для рендеринга, что стало грандиозной задачей. RenderMan стал инструментом, который позволил художникам Pixar вдохнуть жизнь в 3D-модели, предоставив аниматорам возможность создавать реалистичные эффекты освещения и движения.

Еще одним препятствием стало совершенствование анимации персонажей, чтобы Вуди и Базз двигались с плавностью настоящей игрушки, а не глючного персонажа видеоигры. Аниматоры Pixar провели бесчисленное количество часов, изучая движения настоящих игрушек, используя свои наблюдения для создания реалистичных движений.

Кроме того, команде пришлось преодолеть ограничения компьютерного оборудования того времени, которое с трудом справлялось со сложностью и детализацией, необходимыми для полнометражного фильма. Чтобы решить эту проблему, инженеры Pixar неустанно работали над оптимизацией программного обеспечения и разработкой новых алгоритмов, которые максимально использовали доступную вычислительную мощность.

Как оживили игрушки: от пикселей к личности

Создание запоминающихся персонажей и яркого мира »Истории игрушек» потребовало сочетания артистизма и технических инноваций. Команда моделистов использовала ряд методов:

NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) позволил художникам создавать гладкие изогнутые поверхности для игрушек с помощью математических представлений;
полигональное моделирование предполагает соединение ряда точек линиями для формирования многоугольников. Этот подход использовался для более угловатых персонажей, а также для создания окружения и реквизита;
риггинг — это процесс создания цифрового скелета персонажа с взаимосвязанными суставами и элементами управления;
инверсная кинематика (IK) — это техника, которая позволила аниматорам перемещать конечности персонажа путем позиционирования конечных точек, таких как руки или ноги, и расчета программным обеспечением соответствующих вращений суставов. IK упростила процесс анимации, обеспечив более естественные и плавные движения персонажей;
редактор графики позволил аниматорам уточнять и корректировать движения, настраивая кривые, которые представляют положение, поворот и масштаб суставов персонажа во времени. Такой тонкий контроль дал возможность создать нюансы, передающие суть каждой игрушки.

Как добавили реалистичность

Для создания аутентичного мира в »Истории игрушек» требовались цифровые поверхности с глубиной и реалистичностью, что потребовало применения передовых методов текстурирования и затенения:

текстурные карты высокого разрешения помогли в создании детализированных поверхностей. Они предоставляли важную информацию о цвете (диффузный), отражательной способности (зеркальный) и деталях поверхности (неровность или смещение);
рисование текстур — техника, которая предполагает ручное нанесение текстурных карт непосредственно на 3D-модели. Используя такие программы, как Adobe Photoshop, они наносили сложные детали на 2D-изображения, известные как UV-карты, которые затем проецировались на 3D-модели;
алгоритмы затенения отвечали за определение того, как поверхности взаимодействуют со светом. Художники и инженеры Pixar использовали передовые технологии для создания реалистичных материалов, таких как блестящие ботинки Вуди и металлическое тело Базза;
RenderMan Shading Language (RSL) — язык теней для определения свойств поверхности при различных условиях освещения;
многослойное затенение использовали, чтобы еще больше повысить реалистичность материалов. Это позволило добиться таких сложных эффектов, как металлическая краска на броне Базза Лайтера;
подповерхностное рассеивание — техника имитации проникновения и рассеивания света под полупрозрачными поверхностями. Она сыграла решающую роль в создании реалистичных материалов, таких как кожа и ткань. Художники и инженеры Pixar разработали собственные алгоритмы подповерхностного рассеивания, которые учитывали такие переменные, как интенсивность света, толщина поверхности и свойства рассеивания. В результате были созданы мягкие реалистичные текстуры для таких персонажей, как Вуди и Бо Пип, а также для реквизита и элементов окружающей среды.

Как создавали сцены

Чтобы оживить мир »Истории игрушек», команда Pixar должна была преуспеть в освещении и рендеринге. Они использовали самые современные методы, чтобы создать гармоничное сочетание цвета, настроения и атмосферы в каждой сцене.

Чтобы добиться естественного и правдоподобного вида, художники по свету Pixar изучили реальные сценарии освещения и применили аналогичные принципы в цифровом мире. Они использовали различные типы света, включая точечные, прожекторные и площадные светильники, чтобы имитировать сложное поведение света в реальном мире. Художники также использовали методы глобального освещения (GI), такие как радиусность и фотонное картирование, чтобы имитировать взаимодействие прямого и непрямого света.

Рендеринг — последний этап анимационного процесса, на котором все элементы моделирования, текстурирования, затенения и освещения объединяются для создания единого целостного изображения. Pixar полагалась на свое собственное программное обеспечение для рендеринга RenderMan, чтобы справиться со сложными расчетами и вычислениями. Сложные алгоритмы RenderMan и эффективный конвейер рендеринга позволили команде генерировать высококачественные изображения с беспрецедентной скоростью. Такие функции, как размытие движения, глубина резкости и сглаживание, обеспечили окончательный рендеринг как визуально, так и технически.

Влияние на индустрию кино

Революционный подход к компьютерной анимации установил новые стандарты визуального повествования и вдохновил другие студии на использование этой передовой технологии. Pixar продемонстрировал, что компьютерная анимация — это не просто новая техника, а мощное средство, способное создавать эмоционально насыщенное повествование. Успех фильма вдохновил другие студии инвестировать в технологии компьютерной анимации, что привело к буму в производстве CGI-фильмов. Появились такие крупные игроки, как DreamWorks Animation, Blue Sky Studios и Sony Pictures Animation.

»История игрушек» оказала огромное влияние на киноиндустрию, проложив путь для других студий к созданию компьютерно-анимационных фильмов. Кто бы мог подумать, что он произведет революцию в анимационной индустрии и навсегда изменит наше восприятие кино. Даже спустя столько лет »История игрушек» по-прежнему остается маяком инноваций и творчества.

Полный текст статьи читайте на Компьютерра