Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит

и Эд Катмулл, а также я с моей машиной и Дэвид Ди Франческо с его мотоциклом

Помимо прочего, Кристин занималась искусством. Как и все мы, она создавала анимацию на зарождающейся в лаборатории системе. Жила она в Holloway House, еще одном особняке, относящемся к институту и располагавшемся в миле или около того от кампуса.

Кристи, как мы ее тогда называли, расположила к себе нас с Дэвидом, пригласив посетить симулятор CAORF. Ее знакомый из Академии торгового флота пустил нас на объект ночью. Вот тогда и началось веселье. Мы катались на танкере, доводя симулятор до немыслимых пределов. Мы раскрасили небо в красный цвет. Мы пилотировали танкер со скоростью 200 миль в час, на 40 футов ниже уровня воды и на 40 футов выше. Мы пролетели на нем на полной скорости через статую Свободы и через Эмпайр-стейт-билдинг, чтобы посмотреть на результат. Ничего интересного, конечно, мы не увидели, это была просто симуляция. Программисты E&S не помещали внутрь изображенных зданий никакой информации, потому что оператор не должен туда попадать. Полигоны, которые использовались для имитации сооружений, просто исчезали при столкновении — острые края уходили за пределы экрана, открывая черное ничто, словно разбивающееся в темноте витражное окно.

Лаборатория начинает расти

В 1975 году в Нью-Йоркский технологический институт прибыли два человека, которые сильно повлияют на будущее нашей графики и кинопроизводства. Лэнс Уильямс и Гарланд Стерн из Университета Юты провели с нами тогда первое лето. Лэнс и Гарланд были технологическим дуэтом. Оба примерно одного роста и с длинными светлыми волосами (Гарланд собирал их в хвост). Они говорили об одном и том же и вместе вынашивали планы. Они оба снова приехали на следующее лето, а затем присоединились к нам навсегда.

Многогранный Лэнс лично для меня значил особенно много. Мы с ним постоянно спорили, но такое интеллектуальное противостояние приносило пользу нам обоим — во всяком случае, мне. Он открыл для меня книгу «Голый завтрак» Уильяма Берроуза, особенно притягательную для тех, кто только что вышел из шестидесятых, и музыку Брюса Спрингстина.

Но гораздо важнее то, что Лэнс научил меня сглаживать растровые изображения. Он узнал этот секрет от Тома Стокхэма, аудиоэксперта, о котором я упоминал в главе 6 и который объяснил целому поколению студентов из Юты, как правильно делать выборки. И Лэнс также рассказал мне о Царе обезьян, популярном азиатском литературном персонаже, который еще появится в нашем кинематографическом будущем.

Гарланд Стерн, после того как начал работать в нашей лаборатории на постоянной основе, написал программу двумерной анимации, которая предопределила будущие отношения Pixar со студией Диснея.

Анимация scan-and-paint — лучший художник-фазировщик

Закон Мура еще не дал нам достаточной мощности для трехмерной анимации, поэтому на повестке дня стоял вопрос о возможностях компьютера в двумерной анимации. Сначала ответ не казался очевидным.

Эд Катмулл написал программу, которая, как мы полагали, задаст образец компьютерного подхода к покадровой анимации, но с ней возникла проблема. Его анимационная программа под названием Tween была отличной двумерной программой для промежуточной фазировки. Он использовал интерполяцию, очень похожую на программу анимации по ключевым кадрам, описанную в главе 6, которую Нестор Бёртник и Марсели Вейн разработали в Канаде в 1970 году. Аниматор Питер Фолдс создал знаковый фильм «Голод» (La Faim, 1974), применив систему Бёртника — Вейна. И аниматоры из Нью-Йоркского технологического института в конце концов сняли 22-минутный короткометражный телефильм «Мера за меру» (Measure for Measure, 1980) частично с использованием Tween. Но у них возникли некоторые трудности.

Эд оперативно реагировал на все замечания, но врожденный неустранимый недостаток системы заключался в том, что двумерная компьютерная анимация на самом деле сложнее, чем трехмерная. Рассмотрим в профиль мужчину, который идет влево и размахивает руками. Благодаря нашему человеческому разуму мы знаем, что правая (дальняя от нас) рука сначала находится сзади, потом исчезает за спиной, а затем снова появляется спереди. После этого все происходит в обратном направлении: рука находится спереди, исчезает и снова появляется сзади. Но компьютер таким знанием не обладает. Как он интерполирует перемещение руки из одной позиции в другую? Что значит «сзади»? Что именно объединяет шесть только что описанных фаз в движение одного объекта? В трех измерениях очевидно, что рука — это один объект, плавно движущийся в пространстве. Стандартные решения трехмерной компьютерной графики, связанные с отображением скрытых поверхностей, автоматически позаботятся об исчезновении руки за туловищем.

Персонал студии Нью-Йоркского технологического института, обученный классической анимации, считал возникавшие с Tween проблемы непреодолимыми. Людям, привыкшим к карандашу и бумаге, интерполяционный подход казался неестественным. Персонаж на рисунке 7.26 — римский солдат из «Меры за меру» — показывает, от чего они впадали в уныние. Каждая пронумерованная кривая в ключевом кадре, созданном на основе этой модели, соответствует аналогичной кривой в следующем ключевом кадре, где солдат находится в слегка измененном положении — скажем, голова немного повернута, а правая рука поднята. Каждая кривая интерполировалась Tween с помощью инструкций, которые заданы аниматорами. Если у нас есть ключевой кадр, скажем под номером 10, и следующий ключевой кадр под номером 14, то Tween создаст три промежуточных кадра, состоящих из интерполированных кривых.

На рисунке 7.27 показаны проблемы, возникавшие при фазировке движения правой руки солдата. Найдите кривую номер 39 с левой стороны. На рисунке 7.27 (слева) показано, как она перемещается из своего положения в ключевом кадре 10 в положение в ключевом кадре 14 по прямолинейному пути (пунктирная линия) с равными временными промежутками. Это просто грубая интерполяция. Компьютер понятия не имеет, что имеет дело с рукой и что она должна двигаться как рука. Обратите внимание: кривые сперва укорачиваются, а затем снова удлиняются. Таким образом, у руки при движении меняются размер и объем. И перемещается она на одинаковые расстояния между кадрами. Настоящие аниматоры вряд ли когда-либо нарисуют такие жесткие и неизящные движения.

Чтобы добиться приятного глазу движения, аниматоры должны были указать Tween, по какому пути следовать и как распределить промежуточные моменты во времени. На рисунке 7.27 (справа) рука движется по изогнутой дуге (пунктир) и сохраняет исходную длину. Ее части перемещаются на разные расстояния за (обязательно) одинаковые промежутки времени. Рука движется сначала медленно, затем быстро, а потом снова медленно. В худшем случае аниматорам точно так же пришлось бы указывать, как двигаться, для каждой линии, а их более сотни только в этом римском солдате.

Рис. 7.26

Использование Tween для фазировки не только было в