Компьютерная анимация: основные технологии и где они обитают

©Pixar / Alessandro Cuzzocrea blog 2019

Ранее мы уже писали о технологиях рисованной анимации и о стоп-моушн. Технологии развивались, аниматоры искали новые возможности оптимизации своей работы, и логичным шагом стало использование компьютерных технологий для создания мультфильмов. И делать это можно по-разному. Сегодня мы расскажем об основных вариантах.

2D-анимация

Как вы знаете, рисованная анимация отнимает очень много времени у художника и аниматора, поскольку необходимо прорисовывать каждый кадр, а в секунду их требуется от 12 до 24. Аниматоры давно искали возможности оптимизировать эту работу, и компьютерные технологии сильно помогли им. Собственно технология создания 2D-мультфильмов так и называется – Computer Assisted Animation, «анимация, созданная при помощи компьютера».

©Walt Disney Pictures 1991

Для анимирования двухмерных персонажей компьютеру задают начальную позицию или состояние персонажа и конечную, например, человек с опущенной рукой и человек с поднятой рукой. Компьютер дорисовывает необходимые промежуточные кадры, чтобы изменение было плавным и естественным. Так можно создавать эффекты приближения и удаления персонажей, перемещения их по экрану, менять их цвет и форму. Одной из первых этой технологией воспользовалась студия Walt Disney Pictures для анимации в мультфильме «Красавица и Чудовище» 1991 года.

2D-анимация: сделай сам

Попробовать свои силы в простой двухмерной анимации можно в разных приложениях и сервисах, например, в Scratch. Вообще, это приложение для программирования, но в нём заложены и возможности анимации.

Базово для анимации в Scratch необходимо:

1. Создать спрайт (персонажа) или выбрать из библиотеки готовых.
2. Указать его позицию и состояние на начальном кадре.
3. Добавить Движение или Внешность, указать желаемые изменения.

При желании можно добавить красивые фоны, звуки, сделать более сложные сценарии движения и взаимодействия персонажей. Важно понимать, что любой движущийся объект в кадре делается через спрайты – то есть, как отдельный персонаж, даже если это что-то неодушевлённое.

3D-анимация

© Pixar Animation Studios, 1995

Если двухмерная анимация была наследницей рисованных мультфильмов, то трёхмерная компьютерная анимация больше взяла от стоп-моушн технологий. Художник создаёт на компьютере объёмную модель будущего персонажа, а затем аниматор задаёт её изменения и движения, и после «записывает» нужные кадры и ракурсы. Здесь компьютер помогает и художнику, и аниматору. Эти технологии уже называются иначе – CGI, Computer Generated Imagery, «изображения, сгенерированные компьютером». Это общий термин, в него входит множество решений, помогающих создавать крутые современные мультфильмы. Расскажем о некоторых из них.

1. Бокс-моделирование. Компьютер позволяет нарисовать реалистичные 3D-модели нужной формы и с нужной текстурой, снять их в нужном ракурсе и с подходящим освещением. Первые мультфильмы, использующие компьютерную графику, как раз делались на основе таких моделей. Подробнее: «Эволюция компьютерной графики».
2. Риггинг. Чтобы персонажи не «разваливались» и выглядели более естественно, аниматоры используют «риги», то есть «скелетики» будущих персонажей. Имея их, гораздо проще смоделировать возможные движения персонажа. «Риги» показывают основные оси частей тела персонажа и часто совпадают с реальным скелетом. На обложке этой статьи можно увидеть «риг» мультяшного монстра Джеймса Салливана.
3. Полигональное моделирование. Когда нам нужно нарисовать, например, лицо, на котором будет меняться мимика, недостаточно будет создать «риг» или нарисовать «колобок». Один из вариантов здесь – полигональное моделирование, при котором сложная объёмная поверхность рисуется в упрощённом виде квадратиками, треугольниками и другими многоугольниками, соединёнными в трёхмерном пространстве.
4. Процедурное моделирование. Это ещё более продвинутый способ рисования и анимации объёмных фигур. Здесь программы создают заданные объекты с учётом физики. Например, таким образом компьютер может нарисовать дым и заставить его реалистично клубиться. Или нарисовать реалистичную шину и показать её изменения при движении. Или добавить персонажу кудрявые волосы, которые будут колебаться от ветра.
5. Фотограмметрия. Здесь компьютер использует готовые фотографии для создания 3D-модели. Буквально оцифровывает реальность.
6. Интерполяция. В объёмной анимации может использоваться тот же приём, что и в двухмерной, когда компьютеру задают начальную и конечную точку движения или изменения персонажей, а он дорисовывает промежуточные стадии.
7. Lip-sync. При анимации говорящих персонажей очень важно, чтобы их движения губ совпадали с речью. Если раньше аниматорам приходилось вручную подстраивать мимику под голоса актёров, то сейчас это может делать компьютер.
8. VFX, visual effects – «визуальные эффекты». Этот термин сейчас относится именно к спецэффектам, созданным с помощью компьютерной графики и анимации. Он активно используется в современных фильмах, создание которых всё больше напоминает работу над 3D-мультфильмами. В анимации VFX тесно связан с процедурным моделированием, поскольку работает с физическими явлениями – взрывы, горение, льющаяся и брызгающаяся вода, парящая пыль, трескающийся лёд и многое другое.
9. Motion capture, «захват движения». Это особая технология, позволяющая с помощью датчиков на одежде оцифровать движения актёра и «превратить» его на экране в нужного персонажа. Иными словами, аниматору не нужно будет прорабатывать каждое движение персонажа, компьютер это сделает за него. Технология также активно используется в создании современных фильмов и мультфильмов.
10. Композитинг. Позволяет соединить на экране разные, созданные отдельно элементы, эффекты и другие медиа, например, добавить фон, синхронизировать движения всех персонажей и объектов, скорректировать цвета и освещённость.

Примеры компьютерных технологий, перечисленных выше: листайте галерею. 1. Простой пример пошагового бокс-моделирования. (руки)

3D-анимация: сделай сам

Невозможно уместить в статье все нюансы работы над 3D-мультфильмами, но мы готовы подсказать некоторые варианты того, что легко можно сделать в домашних условиях.

1. Бокс-моделирование. Создать простые 3D-модели на компьютере или в телефоне можно с помощью современных приложений, например, 3D Modelling App, ZBrush, SketchUp, Blender и т.д.
2. Риггинг. Эта технология доступна в Blender, а также в AutoDesk Maya, 3ds Max, MotionBuilder и др.
3. Полигональное моделирование. Собственно, в перечисленных выше программах также есть возможности полигонального моделирования.
4. Процедурное моделирование. Это уже достаточно сложный уровень работы, доступный в программах Blender, Houdini и некоторых других.
5. Фотограмметрия. Мобильные приложения для превращения предметов из реального мира в цифровые 3D-модели – PixDCatch, 3DF Zephyr, Polycam, компьютерные программы – Meshroom, OpenMVG, VisualSFM и др.
6. Интерполяция. Эта технология тоже относится к продвинутым, доступна в Blender, Maya и некоторых других приложениях.
7. Lip-sync. В некоторых приложениях эта функция доступна по умолчанию, в других надо добавлять плагины для этого. Например, Blender, Maya, iClone, Cinema 4D. Если хочется просто «пощупать» эту технологию, можно воспользоваться приложениями-«повторюшками» типа Talking Friends.
8. VFX. Это считается очень продвинутым уровнем 3D-анимации. Хорошо со спецэффектами работает Houdini, но, конечно, они доступны и в других приложениях для 3D-анимации. На базовом уровне можно воспользоваться встроенными эффектами TikTok, Action Movie FX или добавить спецэффекты с помощью приложений для монтажа типа CapCut.
9. Motion Capture. С этой функцией справляются приложения типа Webcam Motion Capture, Rokoko, SysMocap, 3D PoseTracker. Также сейчас к этому активно подключается искусственный интеллект, например, в приложениях DeepMotion, Movmi, Plask, Cascadeur. Совсем простой вариант – использовать встроенные маски в видеоприложениях типа Snapchat.
10. Композитинг. Это очень продвинутый уровень работы с 3D-анимацией. Профессиональные композеры работают в Adobe After Effects, Blender, Maya и т. д. С базовыми функциями обработки видео справятся приложения для монтажа типа Movavi и CapCut.

Смотрите также: