Grafika 3D ma szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach naszego życia. Grając w gry, oglądając telewizję, czy nawet czekając w kolejce u lekarza, możemy spotkać się z animacją trójwymiarową.

Po raz pierwszy, terminu animacja komputerowa (computer graphics) użył William Fetter w latach sześćdziesiątych. Stworzył on pierwszy komputerowy model człowieka. Możliwość tworzenia obrazów na ekranie, zaczęto wykorzystywać w celach rozrywkowych. Animacje komputerowe blisko są dzisiaj związane z przemysłem filmowym. Twórcy bajek wykorzystują tę technikę do kreowania animowanego świata. Wcześniej w tym celu wykorzystywano rysunki, lalki, czy nawet plastelinę. Technika rozwija się jednak bardzo szybko i już dziś możemy cieszyć swoje oko, naprawdę profesjonalnie wykonanymi filmami animowanymi.

Początki filmu animowanego sięgają końca XIX i początku XX wieku. Po wynalezieniu metody zdjęć poklatkowych w 1906 roku, zrealizowano pierwszy film animowany, zapisany na taśmie filmowej – „Humorous Phases of Funny Faces”. Wielki przełom nastąpił w latach 30. XX wieku. Zaczęły powstawać duże wytwórnie, które zajmowały się filmem animowanym. Niektóre z nich znane są do dzisiaj i przywołują najpiękniejsze bajkowe wspomnienia. Jedną z nich jest wytwórnia Walta Disneya. Studio doprowadziło do wzrostu popularności filmów animowanych, które na stałe weszły do kultury masowej. Sztuka animacji w tamtym czasie rozwijała się bardzo intensywnie, ponieważ kryzys ekonomiczny sprawił, że barwne produkcje kojarzyły się z radością i ludzie chętnie je oglądali. Studio Walta Disneya skonstruowało kamerę multiplane, która nadawała głębi tłu kadrów przy pomocy tła malowanego na szkle, które ustawiane było w różnych odległościach. Było to przełomowe dla animacji urządzenie. Disney stworzył popyt na barwne kreskówki, a konkurencyjnymi studiami, które także zajmowały się realizowaniem filmów animowanych były: Metro-Goldwyn-Mayer i Warner Bros. Znane są one z takich produkcji jak „Miś Yogi”, „Pixie, Dixie i Pan Jinks”, czy „Królik Bugs”.

Rozwój trójwymiarowej techniki komputerowej nastąpił w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych. Na Uniwersytecie Utah, prowadzone były badania nad grafiką komputerową. Jeden ze studentów – Edwin Catmull – stworzył animację przedstawiającą swoją dłoń, która później została wykorzystana w filmie pt. „Futureworld”. Oprócz tego opracował metody teksturowania i algorytmy, które do dziś są wykorzystywane w programach do obróbki graficznej. Innym studentem, który także dołożył swoją cegiełkę do rozwoju grafiki 3D, był John Warnock, który w 1969 roku opracował algorytm, służący do usuwania powierzchni niewidocznych. W 1979 roku Martin Newell, stworzył trójwymairowy model czajnika, na którym testowano nowe algorytmy i rozwiązania graficzne. Czajnik stał się ikoną grafiki 3D i został nawet wykorzystany w kilku produkcjach, w tym w filmie „Toy Story”. Pierwszym filmem, który wprowadził do powszechnego użytku animację komputerową był „Tron” stworzony w 1982 roku przez Disneya. Uznano go za przełomowy, ponieważ generowane w nim były, w połączeniu z filmem aktorskim, obrazy komputerowe. Niektórzy twierdzą, że kilka scen wyprzedza o dziesięciolecia filmy takie jak „Matrix”(1999 rok). Obrazy stworzone komputerowo zajmują tu nieomal 20 minut filmu. Walt Disney ze względu na ich ilość musiał rozdzielić pracę pomiędzy różne przedsiębiorstwa, które zajmowały się grafiką.

Pierwszym fabularnym filmem animowanym, który został całkowicie wygenerowany na bazie grafiki komputerowej był „Toy Story”. Powstał on w studiu Pixar, składającym się z 44-osobowego zespołu. Żadne inne studio nie zrobiło więcej dla rozwoju komputerowej animacji postaci. Pixar rozpoczął realizację krótkich filmów komputerowych już w latach osiemdziesiątych. Tworzone były po to, aby pokazać osiągnięcia technologiczne.  Bajka „Toy Story” stworzona została w 1991 roku za pomocą programu Renderman, którego celem było renderowanie bardzo realistycznych obrazów. Studio sprzedało licencję Rendermana  innym studiom filmowym, które stworzyły filmy takie jak „Avatar”, czy „ Władca Pierścieni”. Realizacja filmu „Toy Story” zajęła 4 lata i wymagała nowego sposobu tworzenia na komputerze. Pixar wypracowało technikę konstruowania postaci z serii cyfrowych modeli, których kończynami i mimiką można było sterować na komputerze. Każda postać miała model „punktowy”, odpowiadający mięśniom twarzy. Główny bohater bajki, miał w swoim modelu aż 723 punkty artykulacji – miejsca, które wyznaczały zgięcia jego stawów. Na głowę przypadało z nich aż 220, a na usta 58. Wszystkie te punkty musiały być animowane ręcznie i twórcy długo pracowali nad tym, aby ruchy postaci wyglądały naturalnie. Pracownicy studia szczególnie starali się przy tworzeniu scenerii. Zamiast tła malowanego, które stosowano w filmach animowanych, Pixar wprowadził cyfrową scenerię trójwymiarową. Na początku była ona modelowana przez artystów, a następnie nakładano na projekt właściwą teksturę. Animacja w ostatnim stadium przekazywana była zespołom oświetlającym i ustawiającym. Postacie były oświetlane światłem, sterowanym cyfrowo. Następnie te ujęcia były poddawane obróbce na kilkuset komputerach. Ostatecznie film „Toy Story” odniósł ogromny sukces i sprawił, że animacja cyfrowa stała się popularna na całym świecie.

Pięć lat po premierze „Toy Story”, animacja komputerowa podbiła rynek filmowy. Produkcje takie, jak „Shrek” czy „Epoka Lodowcowa” cieszyły się dużą popularnością. W filmie „Shrek” nastąpił postęp w technologii CGI (computer-generated imagery). Twórcy potrafili wykonać bardzo realistycznie wyglądające stroje materiałowe i cały las z poruszającym się listowiem. Dzięki użyciu programu „cieniującego”, sierść Osła mogła reagować na warunki atmosferyczne, a włosy Fiony były sprężyste i pełne blasku. Bajka pt. „Potwory i spółka”, produkcji studia Pixar, pokazuje jak szybko animacja stała się realistyczna. Wszystko dzięki programowi Fitz, który umożliwił dodanie takich efektów jak: rozwiane włosy, czy przekazywanie emocji za pomocą mimiki twarzy. Włosy na ciele jednego z bohaterów – Sulleya – wygenerowane zostały przez kilka programów, nadając im kolor, fakturę i długość. Postać miała na sobie 2,5 miliona komputerowo wykreowanych włosów. Studio Pixar dążyło o udoskonalania technologii komputerowej i wprowadziło urządzenie, które nosiło nazwę „Gepetto”. Dzięki niemu animatorzy mieli możliwość kierowania postaci za pomocą linek. Program pozwolił kontrolować ruchy postaci, w sposób wcześniej niemożliwy. Film „Potwory i spółka” został nominowany do Oscara w 2002 roku, ale przegrał ze „Shrekiem” ze studia DreamWorks.

Kolejnym studiem, które zajmowało się realizowaniem filmów animowanych, było studio Blue Sky. Ich najbardziej znanym dziełem jest film pt. „Epoka Lodowcowa”. Studio współpracowało z firmą CGI, które stosowało takie techniki jak „ślad promienia” i „pełna iluminacja”. Dzięki temu światło w filmie odbija się w sposób realistyczny od postaci i obiektów, tworząc cienie i półmrok. Najlepiej widać to na przykładzie lodu i śniegu na ekranie. Pracownicy Blue Sky, podczas tworzenia filmu zasięgali porad paleontologa, aby upewnić się, ze ich film będzie odzwierciedlał rzeczywistość. „Epoka Lodowcowa” odniosła sukces i jest uwielbiana zarówno przez dzieci, jak i dorosłych.

W filmach animowanych zaczęto wykorzystywać technikę motion capture. Polegała ona na wykorzystywaniu ruchów aktora filmowanego z ruchu kamer, który na ciele przyczepione miał markery (punkty, pokazujące komputerowi, gdzie dana część aktora się znajduje). To ułatwiało analizę danych. Ruchy aktora są zapisywane i używa się ich do tworzenia animacji 3D. Proces polegał na nagrywaniu aktora i przekładaniu wszystkiego na model trójwymiarowy. Odbywało się to przy pomocy algorytmów, co przyśpieszyło pracę. Pierwszym filmem, który wykorzystał tę technikę był „Final Fantasy”(2001 rok). Grafika komputerowa była już na wysokim poziomie i ciężko było odróżnić, czy to aktor, czy komputerowo wygenerowana postać. Filmem, który jako pierwszy wykorzystał technikę motion capture w czasie rzeczywistym z kolei, był film pt.”Władca Pierścieni”. Wszystkie efekty, występujące w filmie, zostały wykreowane w WETS Digital – studiu efektów specjalnych i animacji w Nowej Zelandii. Film prezentował całą gamę komputerowo wykreowanych postaci. W „Dwóch wieżach”, na potrzeby scen bitewnych, wykreowano tłum cyfrowych postaci, co nigdy dotychczas nie zdarzyło się w kinie. Stworzono to za pomocą programu „Massive”, które symulowało każdego, pojedynczego żołnierza. Oprócz tego w filmie bardzo dobrze stworzono postać Golluma. Jego aparycję wygenerowano w całości komputerowo. Gollum był jednak grany przez prawdziwego człowieka, a jego ruchy opierały się na fizycznych gestach aktora (Andy Serkis). W trakcie produkcji, WETA udało się rozwinąć system przechwytywania ruchów. Zapis ruchów Serkisa był automatycznie przesyłany do komputera, gdzie nakładano na niego komputerowo wygenerowaną skórę. Umożliwiło to łatwiejsze kreowanie cyfrowych postaci. W filmie „Avatar” wykorzystano podobną technikę tworzenia postaci. Pracownicy mieli jednak problem z odwzorowywaniem ruchu postaci, gdy aktorzy poruszali się po całej hali. Te ruchy musiały być wcześniej nagrywane oddzielnie, ale przy produkcji „Avatara” rozwiązano problem, montując przy twarzach aktorów małe kamery. Oprócz tego przyczepiano im markery, które ułatwiły zsynchronizowanie mimiki twarzy z ruchem postaci. Dzięki temu uzyskano atrakcyjny wizualnie efekt. Inną znaną techniką, którą wykorzystują twórcy animacji jest Universal Capture. Pozwala ona na wyłapywanie nie tylko ruchów, ale także tekstur ubrania i skóry.

Animacja jest jednym z najważniejszych aspektów kultury popularnej. Filmy animowane są tak różnorodne, jak filmowcy, którzy je tworzą. Wraz z nadejściem komputerów zmienił się sposób pracy nad filmami animowanymi. Dzięki postępowi technicznemu, długą pracę związaną z animacją poklatkową, zaczęto wykonywać na komputerze. Ta branża rozwija się wciąż bardzo dynamicznie, a animacja 3D zdominowała nie tylko przemysł filmowy, ale również inne, towarzyszące nam w codziennym życiu.


Autor: Kinga Sala

zdjęcie: pixabay.com