Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит

новинку для классических аниматоров, но и нас, специалистов в области компьютерной графики, поставило перед неожиданно сложной задачей. Мы получили важный урок. Поскольку наше определение фильма требовало, чтобы он был полностью цифровым и не содержал рисунков, сделанных от руки, мы поняли, что нам почти наверняка потребуются трехмерные модели персонажей. Третье измерение с его представлениями о связности, объектах и глубине радикально изменило бы все.

Тем временем Гарланд Стерн создал для двумерной анимации программу, интуитивно понятную для студийных аниматоров. Она давала им возможность рисовать от руки. Они использовали ее (в дополнение к Tween) для производства «Меры за меру». Они снова смогли, как обычно, работать с карандашом и бумагой. Всю интерполяцию ключевых кадров выполняли они, а не компьютер. Они делали фазировку вручную, но все остальное — контуровка, заливка, сборка кадров и съемка — делалось на компьютере. Исходные рисунки были аналоговыми, но все остальное было цифровым.

Программа Гарланда под названием SoftCel работала по принципу scan-and-paint — «сканируй и раскрашивай». Как обычно, аниматоры рисовали каждый кадр карандашом на стандартной бумаге для анимации. Разные персонажи в каждом кадре рисовались на отдельных листах бумаги, а фазировка между ключевыми кадрами создавалась отдельно вручную. С помощью сканера Гарланд оцифровывал каждый рисунок, созданный аниматорами. То есть он создавал цифровую версию каждого рисунка, делая выборку и сохраняя полученные таким образом пиксели в градациях серого в цифровых файлах на компьютере. Пиксели не создавались, а регистрировались. На кривых не было неровностей, потому что они не визуализировали геометрию с высокими частотами. Гладкость линий карандашных рисунков сохранялась при помощи сканера.

Рис. 7.27

Каждый рисунок помещался в кадровый буфер для отображения на дисплее компьютера. Обычно он содержал много шума и ложных точек, возникающих из-за пыли, например на бумаге или на стекле сканера. Пользователь SoftCel избавлял отсканированное изображение от шума и выполнял над ним другие операции, такие как повышение яркости и контрастности. Важной задачей было замкнуть все кривые. Аниматор мог думать, что нарисовал замкнутый овал, хотя на самом деле оставил в контуре небольшой зазор. Для следующего шага — заполнения области сплошным цветом — требовалось закрыть такие промежутки. Все операции, описанные в этом абзаце, фактически представляют собой цифровую версию контуровки тушью на прозрачном целлулоиде в традиционной анимации.

Затем наступает этап создания пикселей — то самое «раскрашивай» из «сканируй и раскрашивай». В первые месяцы работы в Нью-Йоркском технологическом институте я написал программу под названием TintFill для выполнения цифрового эквивалента заливки краской в традиционной анимации. Как я описал в главе о фильмах и анимации, классические заливщики закрашивали области внутри сделанных тушью на целлулоиде контуров. Как и в детской книжке-раскраске, цель заключалась в том, чтобы сплошной цвет оставался внутри линий, а не пересекал их.

Точно так же TintFill заполнял замкнутые области, такие как правая рука и пальцы римлянина, одним сплошным цветом. Пользователь выбирал цвет, а затем щелкал пером внутри области, которая будет им заполнена. TintFill делал все остальное. Если алгоритм TintFill находил пробел в окружающей область кривой, цвет просачивался наружу и заливал весь рисунок, поэтому требовалось закрывать все разрывы в кривых, определяющих площадь заливки.

Таким образом последовательно закрашивались все области персонажа. Результат сохранялся в цифровом файле на компьютере. На этом этапе для каждого финального кадра существовало несколько файлов. Если в сцене было три анимированных персонажа, то для каждого ее кадра сохранялись три отдельных цифровых файла, по одному для каждого персонажа.

Тем временем еще один художник рисовал фоновые сцены прямо в кадровом буфере с помощью программы для цифрового рисования и сохранял каждую из них в отдельном цифровом файле. Поскольку еще со времен работы с SuperPaint Дика Шаупа в Xerox PARC я знал, как писать программы для рисования, второй моей программой в первые дни работы в Нью-Йоркском технологическом институте стал Paint, 8-битная программа для рисования с 256 цветами. Существовало несколько ее аналогов, в том числе та, которую Гарланд Стерн написал в Университете Юты и привез с собой. Я разработал свою собственную, так как мне требовался другой пользовательский интерфейс, а затем работал с профессиональным художником по фонам классической анимации Полом Ксандером, чтобы сделать ее эффективным инструментом для реального использования.

На последнем этапе все цифровые файлы объединялись в окончательный кадр и он отправлялся на пленочный принтер или видеомагнитофон. Сначала в кадровый буфер из цифрового файла восстанавливалась фоновая сцена. Затем в правильном порядке поверх фона туда восстанавливался каждый из слоев персонажей. Прозрачные части позволяли просвечивать изображению, расположенному на нижних слоях, в частности фону. Такую «композицию» сделал возможной альфа-канал.

Альфа-канал

Все, чем мы занимались в Нью-Йоркском технологическом институте, было впервые. Однажды мы попытались составить список всего, что сделали первыми, но он вскоре получился настолько смехотворно длинным, что мы бросили это занятие. Однако самое долгоживущее изобретение с наибольшим количеством наследников было сделано почти случайно. Мы с Эдом Катмуллом изобрели альфа-канал. В самом начале существования лаборатории однажды поздно вечером к нам заглянул наш покровитель дядя Алекс и спросил: «У нас лучшая компьютерная графика в мире, верно?» Я заверил его, что он прав. «Как нам оставаться впереди?» В то время мы располагали только одним кадровым буфером, 512 на 512 пикселей, 8 бит на пиксель (256 цветов). Он обошелся Шуре в 80 000 долларов. Я сказал ему, что если он купит нам еще два 8-битных кадровых буфера, то мы объединим их и получим один 24-битный (более 16 миллионов цветов). Я объяснил, какова разница между 256 цветами и 16 миллионами цветов и что ни у кого в мире нет таких возможностей.

Я полагал, что дядя Алекс ничего не понял, но через несколько недель он объявил, что купил еще пять таких 8-битных штуковин, поэтому у нас будет две таких 24-битных штуки! Пять новых 8-битных кадровых буферов по 60 000 долларов каждый! Таким образом, первый настоящий RGB, или полноцветный, 24-битный кадровый буфер, обошелся ему в 200 000 долларов — 80 тысяч долларов за первоначальную покупку 8-битного плюс 120 000 долларов за два новых 8-битных, но второй стоил уже 180 000 долларов. И теперь у нас был не только первый в мире полноцветный кадровый буфер, но целых две таких штуковины. В пересчете на сегодняшние деньги он потратил на нас более 1 700 000 долларов просто потому, что я сказал, что это будет круто. По прошествии многих лет его щедрость удивляет еще сильнее, чем тогда. В то время мы пребывали в