Когда вы смотрите свою любимую телепередачу, что вы видите? Людей, автомобили, здания — все, что есть в нашем трехмерном мире. Но сами образы в видео не трехмерные. Экран телевизора — двухмерная поверхность, а телепередача — последовательность двумерных изображений. Они воспринимаются нами как трехмерные благодаря работе нашего мозга.
Мозг и трехмерная анимация
Фактически, само зрение по большей части двумерно. Мы не можем видеть за скалами, деревьями и другими непрозрачными объектами. Мы можем видеть только то, что находится перед нами. Для наглядности рассмотрим следующий эксперимент. Взгляните на что-нибудь. Затем возьмите фотографию того, на что вы посмотрели. Изображение на фотографии будет двухмерным, но оно будет идентично тому, что восприняли ваши глаза, посмотрев на реальный объект.
Как бы мы на это ни смотрели, но зрение и видео по существу двумерны. Но давайте рассмотрим противоречащую этому технологически захватывающую форму видео — компьютерную анимацию, иллюстрация и дизайн персонажей в которой подчас не отличаются от реальных существ.
Процесс создания компьютерной анимации
3d визуализация, анимация представлена сейчас везде: от «Истории игрушек» до «Аватара» и постов на веб-сайтах. Мы можем смотреть эти анимированные видео на двухмерном экране. Но процесс создания этих видео — совершенно удивительный.
Чтобы получить наиболее реалистичные изображения, аниматоры начинают с трехмерных описаний космического корабля, или говорящей картофелины, или чего угодно, что они хотят изобразить — это может быть даже визуализация дома в 3d max, ведь персонажам анимации тоже нужно где-то жить. Описания эти полностью математические, выраженные языком трехмерной математики. Проблема в том, чтобы взять эти «трехмерные» описания и перевести их в двухмерное восприятие зрения.
Этот процесс аналогичен созданию изображения вашей камерой. Только в этом случае роль объекта съемки будет играть компьютерное 3D-описание, роль камеры — алгоритм компьютера, а изображение и будет изображением — таким же, какое создает ваша цифровая камера.
Небольшой забавный мультфильм с трехмерными персонажами
Но у компьютерной анимации есть и свои особенности: для создания изображения высокого качества нужно много времени. Изображения не создаются одним кликом. Для этого может потребоваться много часов. С такой скоростью на создание двухчасового фильма компьютерной анимации с 30-ю кадрами в секунду легко можно потратить 100 лет.
Это если вы используете один компьютер. Но работа становится легче, если разделить ее на много разных компьютеров, соединенных в то, что называют выполняющими блоками. Состоящие из тысяч специализированных компьютеров, выполняющие блоки используют сложные алгоритмы, чтобы решить то, что инженеры называют выполняющим уравнением. Это уравнение, решение которого обеспечивает трансформацию 3D в 2D, что создает изображение. С помощью выполняющего уравнения может быть выражен каждый нюанс освещения. Прямой свет. Отраженный свет. Отражение отраженного света. Все эти эффекты мы можем увидеть в исполнении природы, если посмотрим в окно. Но создание их с помощью компьютера требует большого труда.
Роль 3D-анимации пока удивительно скромна. Но ее возможности продолжают быстро развиваться. Создание более быстрых компьютеров и усовершенствованных алгоритмов — важная часть процесса этого развития. Но главное, что приводит к развитию компьютерной анимации — новые идеи художников: идеи, воплощаемые в жизнь креативными инженерами.