Беглый просмотр сборников "пиратского" программного обеспечения для анимации удручает ужасно. И не столько потому, что воруют, а потому, что не знают, что воруют! Показательно, что "взломанные" анимационные пакеты работают, как правило, только на одиночных кадрах, а на анимации-то и не действуют. Это говорит о том, что ни тот, кто "ломал", ни тот, кто переписывал, ни тот, кто покупает (иначе – давно дали бы по шее), даже не попробовали – не знали как...

Процесс компьютерной генерации изображения(традиционно называемый компьютерной графикой) условно можно поделить на 3D- и 2D-области. Условность этого деления заключается в том, что порою их части так переплетены, что невозможно даже выделить одну из другой. Это раньше процесс создания ролика укладывался в следующую линейную схему: моделирование, анимация, просчет (rendering), монтаж (composition) и вывод на видеопленку или бумагу. Две первые части относятся, безусловно, к 3D-процессам, а две последующие – к 20-процессам.Теперь все стало куда сложнее, и такая простая схема практически не применяется, а ее нелинейные модификации сильно зависят от конкретно решаемой задачи и области использования. Однако такой подход до сих пор считался классическим, поэтому остановимся на нем подробнее.

Переходный возраст

Интерактивные ЗD-процессы, в зависимости от задач визуализации, могут начинаться с изготовления пространственных моделей – подобно тому, как это делается в системах автоматизированного проектирования (CAD) или в индустриальной визуализации: модели непосредственно импортируются из специализированных систем. Программы и методы построения сеточных моделей получили на сегодня достаточное развитие на всех компьютерных платформах. Вершиной в этой области считается твердотельное (solid) моделирование. Наиболее удобное представление поверхностей – гладкое, сплайновое (NURBS), с возможностью гибкого редактирования. Однако, алгоритмы просчета имеют дело, как правило, с полигональными моделями (то есть с плоскими поверхностями), поэтому очень важно, чтобы программа умела работать именно с таким представлением и могла достаточно легко переходить к нему из любого другого.

Далее следует анимация, которая и придает компьютерной графике беспечность затянувшихся полетов. Гибкость средств компьютерной хореографии, легкость в управлении движением 30-моделей (актеров), источников света и камер – все это дает аниматору уникальные средства для реализации самых невероятных задач. Инверсная кинематика, автоматическая привязка мимики к звуку, гибкое управление деформациями и многое другое... Жаль, что средства зачастую уводят от цели.

Редактирование материалов – выбор цвета, текстур или так называемых карт характеристик материала – задача крайне важная, если не важнейшая. Здесь хотелось бы подчеркнуть необходимость понимания того, как взаимодействуют законы физики и эстетики. Художник, пользующийся компьютером, должен постичь суть: как убедительно изображать реалистичные сцены, чтобы они были приятны для глаза. Существует целый арсенал приемов и средств компьютерной графики (к реализму, кстати, никакого отношения не имеющих), которые позволяют добиваться впечатляющих эффектов.

Наконец, следует процесс визуализации 3D-героев, получивших "материальную" оболочку. На этом, заключительном для 3D-графики этапе очень важно иметь качественный алгоритм просчета. И даже не в смысле математики, положенной в его основу, а в смысле его высокопрофессиональной реализации. Средство Renderman фирмы Pixar не использует алгоритм трассировки лучей (Яау Tracer), однако считается одним из самых качественных, и на нем, собственно, обсчитывались все известные фильмы. Применяя подставленную информацию о движении объектов на сцене, мы автоматически получаем последовательность кадров нашего действия. "И вот она понеслась, понеслась, понеслась..."

Стоп, машина! Куда летим?

Компьютерная графика переживает период взросления и кризис жанра пластмассовой реальности. Сейчас она выводится на такой уровень, чтобы все думали, будто на самом деле все это было снято Кастанедой в одном из его путешествий. И в фильме "Forest Gump", получившем множество "Оскаров" за компьютерные эффекты, увидеть их непрофессиональным глазом тяжело – время другое.

Сейчас среди пакетов 3D-графики особенно ценятся те, которые позволяют эффективно совмещать компьютерную графику и реальные съемки. В модулях моделирования и анимации это называется rotoscoping, то есть возможность подставить последовательность кадров обычных съемок на задний план сцены, в которую мы пытаемся "вживить" графику. При этом, в режиме анимации, программа автоматически следит за соблюдением соответствия кадров графики и съемки.

Затем идет способность сохранять как результат рендеринга не только изображение компьютерной сцены и информацию об альфа-канале, но и отдельно изображения теней, бликов на объектах, информацию об удаленности объекта от камеры (Z-info) и пр. Это уже профессиональная графика, доступная пока только на платформе Silicon Graphics (SGI). Главная задача 30-графики уровня high end, все более выходящая на первый план, – это направленность на профессиональную работу. Графические пакеты, созданные профессионалами для профессионалов, адресованы не только специалистам в области анимации, но и кинорежиссерам, художникам-дизайнерам. Когда для фильма создается спецэффект, режиссеру может, к примеру, не понравиться цвет освещения "задника", который отражается в одном из объектов. И здесь уже важна не только возможность решения этой проблемы на SGI, но и умение найти правильный путь в целом, используя все имеющиеся ресурсы и средства, зачастую нетрадиционные. Конечно, вы можете решить этот и многие другие вопросы на стадии композиции в соответствующих программах, например, Wavefront Composer, Parllax Matador&Advance и др. (к сожалению, практически не представленных на PC). Однако не следует думать, что все огрехи при просчете компьютерного изображения можно будет исправить доработкой. Да и эффективной работы с плохим исходным материалом не получится.

Основным способом повышения качества синтеза компьютерного изображения является Interactive Photorealistic Rendering (IPR) – программа интерактивной настройки материалов, освещенности, отражений, преломлений и других параметров сцены в уже просчитанной анимации. Для пояснения следует подчеркнуть, что просчитанная для IPR картинка – это даже не изображение, а база данных сцены, где сформированная в результате рендеринга запись завершается цветом пикселя изображения. Поэтому все последующие изменения происходят не посредством дополнительных расчетов, а мгновенно осуществляются в этой, хорошо структурированной базе. При любых изменениях параметров освещения, материалов, текстур и алгоритмов визуализации почти сразу можно увидеть на экране результат, поскольку пересчет всей анимации производится только для модифицированного объекта.

Независимо от того, рассматриваем ли мы простые или сложные изображения, наиболее важная задача компьютерной графики состоит в том, чтобы улучшить понимание явлений, дать художнику возможность экспериментировать без риска, неудобств или чрезмерно больших затрат, помочь в получении ответов на вопросы "что произойдет, если ..". И эту задачу успешно решает IPR – уникальный модуль Wavefront Explore.

Ласковая "Майа" – будущее глазами SGI Alias/Wavefront

Прошли первые месяцы после объединения Alias Research и Wavefront Technologies – ведущих компаний-производителей программного обеспечения для компьютерной графики на платформе SGI. Объявлена новая инициатива SGI – Keystone. Что дальше? Пока мы видим только одно реальное проявление этой инициативы – стремительную интеграцию всех со всеми. Причем это касается не только объединяющихся команд, но и конкурентов, которые тоже идут к "взаимопониманию", хотя бы по форматам данных. Фирма Alias/Wavefront помимо графика интеграции выдвигает и более интересные планы – например, проект "Майа" (Project Maya) как прототип идеологически нового графического пакета будущего. Требования к такой программе выработаны на основе огромного опыта обеих компаний, и если удастся объединить все лучшее в один продукт – компьютерная графика получит громадный толчок в своем развитии. Вот некоторые слагаемые будущего проекта:

 – Открытая Plug-m-архитектура будущей программы, язык описания пользовательских приложений, эффектов и процедур.

 – Новый, дружественный, сквозной пользовательский интерфейс по всем модулям, неограниченное число шагов возврата. Работа с промежуточными стадиями проекта, его историей.

 – Мощнейшие инструменты сплайнового моделирования и индустриального дизайна Alias и полигонального моделирования Wavefront дадут недосягаемые средства моделирования.

 – На базе имеющихся разрабатываются новые средства анимации, не уступающие конкурентам.

 – 3D-спецэффекты Wavefront Dynamation и Alias Digital OptiF/X выльются в непревзойденный модуль эффектов.

- Wavefront Explore Render&IPR – это скорость и качество просчета.

– Wavefront Composer & Alias StudioPaint реализуют самые придирчивые 2D-потребности.

С появлением такого продукта все остальное ПО отойдет на второй план, и профессиональным студиям уже не придется разбрасываться на программы различных производителей.

А что делать сегодня?

Приобретать отточенные борьбой с пользователями, идеологически старые, но надежные версии. Либо добавить в свою студию SGI, но только не с 30-программами класса high end, а с пакетами post production и модулями спецэффектов, мало представленными на PC.

В 1991 году английская компания Parallax Software выпустила программу Matador для рисования и 2D-анимации на платформе SGI. В настоящее время существует уже седьмая версия этой программы, количество пользователей которой перевалило далеко за тысячу.

Matador – это, в первую очередь, программа для рисования: от простого рисования (с использованием графического планшета, чувствительного к нажатию по отдельному кадру или всей анимационной последовательности) до режима Smartbrushes, при котором штрихи и линии наносятся автоматически по заранее определенному алгоритму Здесь же доступны макросы, которые запоминают действия оператора и повторяют их автоматически для всей последовательности кадров. На первый взгляд, ничего необычного, если не считать, что

программа работает с разрешениями до 25000 пикселей и снабжена специальным режимом линзы, в котором можно рисовать на субпиксельном уровне (картинка увеличивается, а кисть – нет). Режим rotosplme позволять создавать векторные формы (как в Corel Draw или Adobe Illustrator), скажем, в ключевых кадрах анимационной последовательности. При этом автоматически рассчитываются промежуточные кадры. Именно эта функция помогла компании ILM (владеющей примерно 150 лицензиями Matador) легко создавать маски для динозавров в известном фильме "Парк Юрского периода".

В пакете Matador предусмотрено еще несколько способов создания и редактирования масок. Например, использование какой-нибудь составляющей изображения. Выбрав яркостную составляющую, можно выделить блики (в 30-пакетах класса high end эта информация просто записывается в файл картинки, но здесь можно получить то же самое из готового изображения), чтобы добавить в них искорки или ореолы Можно использовать также Chroma Key – средство, позволяющее выделять объекты, находящиеся на каком-нибудь равномерном цветном фоне (например, съемки героя на фоне голубого "задника" в павильоне), а затем, используя маску, вставить этот фрагмент в другую сцену, имитируя взаимодействие. Так, в фильме "Forest Gump" все сцены встреч главного героя с президентами были сделаны именно по этой технологии, с использованием средств пакета Matador. Словом, такую возможность легко реализовать – важно только правильно подобрать фон для уменьшения дальнейшего ручного труда. Некоторые текстильные компании даже производя специальную ткань, которая Имитирует волокнистую, рассеивающую свет структуру, не усложняющую последующую обработку побочными эффектами, возникающими при съемках.

Набор инструментов для обработки и коррекции изображения позволит добавить специальные эффекты и в анимацию, сработанную средствами пакета 3D Studio на PC. Модный в последнее время эффект – когда в черно-белом кино часть изображения остается цветной – легко получить специальной цветовой коррекцией, при которой можно выбрать только те цвета и оттенки, с которыми мы хотим работать, а у остальных убрать цветовую насыщенность, получив тем самым черно-белое изображение.

Все, что описывалось выше, имело отношение только к Matador Paint – основному модулю пакета Matador, возможности которого можно расширить, добавив опцию анимации. Тогда вы сможете работать с многослойными композициями, анимировать векторные формы и даже макросы.

Другие важные опции Matador Animator – stabilisation и tracking (стабилизация изображения и отслеживание траекторий движения точек). При решении задачи совмещения живых съемок и компьютерной графики, даже если есть возможность легко подложить на задний план при моделировании отснятый материал, все делается приблизительно, и в результате возникает неприятное подрагивание, особенно при панорамировании камеры. Функция Tracking дает возможность намертво привязать один слой изображения к другому и заставить программу отслеживать все возможные рывки и несоответствия. В случае работы с киноматериалом, переведенным на видео без использования stabilisation, вообще невозможно что-либо качественно совместить, так как сама природа съемок на кинопленку подразумевает ее дискретное перемещение и подергивание.

И наконец, Advance – Matador плюс цифровой монтаж и спецэффекты. Нелинейный монтаж неограниченного количества анимационных фрагментов, интерактивная обработка и независимая настройка всех параметров. Причем эти программы работают на всей линии станций SGI от Indy до Опух, ускоряясь в соответствии с ресурсами компьютера (для Опух, например, приобретая возможность работы с видео в реальном масштабе времени).

Увеличение массовки до необъятных толп, изменение архитектурной застройки, сложнейшие трюки, исправление технических погрешностей и восстановление старых фильмов – вот лишь некоторые примеры использования современной компьютерной графики в кино, без которых не обходится создание современных бестселлеров.

С1991 года, когда фирма Steepler Graphics Group продала в России первые 50 копий пакета Autodesk 3D Studio и сформировала вариант студии анимации, позволивший проводить полный цикл работ, прошло немало времени. Сегодня российский рынок компьютерных средств работы с видео и кино по уровню не уступает рынкам ведущих стран Европы.

Что же дальше? Придет ли компьютерная графика в "каждый дом" или навсегда останется уделом "непустого пересечения множеств художников и программистов"?