Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит

ранний Цифровой Свет в лаборатории Xerox PARC, в Университете Юты и в Корнеллском университете. Лаборатория Xerox PARC произошла как от ARPA, так и от NASA. Факультет компьютерной графики Университета Юты корнями тоже восходит к ARPA. А на увлечение компьютерной графикой в Корнеллском университете повлияли инженеры компании General Electric Ружло и Шумахер, а также случайность, которая некогда свела Ружло и Дона Гринберга в одной палатке скаутского лагеря для первокурсников. В Xerox PARC появились первые в мире визуализации цветных пикселей на компьютерах общего назначения и первая визуализация со сглаживанием. Однако компания Xerox впоследствии отказалась заниматься цветными изображениями. Студенты из Юты и Корнелла создали первую цветную трехмерную компьютерную анимацию — «путешествие» по кампусу Корнелла. В этом разделе я описал базовые техники рендеринга: наложение текстур, модели затенения и, среди прочего, частичную прозрачность.

Третий шаг (множитель закона Мура 100X) знакомит нас с Нью-Йоркским технологическим институтом на Лонг-Айленде под руководством эксцентричного предпринимателя Александра Шуре. Он мнил себя новым Уолтом Диснеем и первым начал финансировать цифровое кино. В итоге он потерял все свои вложения, но не раньше, чем «выпускники» лаборатории Xerox PARC и Университета Юты собрались там вместе и сформировали команду, которая впоследствии стала студией Pixar. Именно здесь впервые формируется визионерская идея о Фильме — первом полнометражном художественном кино, полностью созданном на компьютере. В этом разделе я рассказал об удивительном открытии, что для компьютера двумерная анимация сложнее, чем трехмерная, и познакомил вас с крайне важной концепцией альфа-канала.

Новое тысячелетие и Фильм

Продолжающийся взрывной рост коэффициента закона Мура привел нас к главе 8, в которой на стыке тысячелетий возникает тот самый Фильм, а еще начинается Великая цифровая конвергенция, которую он символизирует. Компьютерная графика уступает место истории цифрового кино. Рассказывая о происходивших событиях, сопровождаемых ростом доступной вычислительной мощности — с 1000- до 10 000 000-кратного увеличения согласно закону Мура, — я снова подразделяю их на этапы по порядку величины.

Четвертый шаг (множитель закона Мура 1000X) касается компании Lucasfilm, основанной Джорджем Лукасом в округе Марин, штат Калифорния. Группа компьютерной графики в Нью-Йоркском технологическом институте наблюдала, как Шуре терпит неудачу с полнометражным мультфильмом «Табби Туба» (1975). С другой стороны, Лукас успешно снял насыщенный спецэффектами прорывной фантастический фильм «Звездные войны» (1977). Так что, когда Лукас в 1980 году пригласил часть этой группы работать у него, все с радостью перебрались к нему в Калифорнию. Здесь эта команда впервые показала результаты своей работы на большом экране, по контракту с компанией Disney работала над внедрением компьютера в классической целлулоидной анимации и нашла своего первого настоящего аниматора. Японская компания обратилась к группе с предложением сделать первый полнометражный мультфильм, но проект «Царь обезьян», как известно, не реализовали из-за недостаточной мощности компьютеров по закону Мура. Затем Джордж и Марсия Лукас развелись, что сделало содержание группы слишком накладным и привело к созданию дочерней компании Pixar. Принципиальным технологическим достижением на этом шаге стал переход от набора разрозненных техник рендеринга к программному языку для выражения их бесконечного количества — языку затенения. Другим технологическим достижением был революционный метод создания эффекта размытия движения, который имел решающее значение для развития трехмерной компьютерной анимации. По сути, появилась первая цифровая трехмерная персонажная анимация. Также почти одновременно к персонажной анимации пришли компании Pacific Data Images (PDI) и Mathematical Applications Group Inc. (MAGI).

Пятый шаг (множитель закона Мура 10 000X–10 000 000X) касается создания первых цифровых фильмов. И самым первым стала «История игрушек» (1995) студии Pixar, компании, выделившейся из Lucasfilm в 1986 году. Затем появился фильм «Муравей Антц» (1998) студии DreamWorks Animation, возникшей из компании PDI. Вышедшая из MAGI студия Blue Sky, третья из трио первых цифровых кинокомпаний, вскоре выпустила «Ледниковый период» (2002). Эти три фильма послужили заметными вехами на пороге нового тысячелетия и знаком того, что Великая цифровая конвергенция наконец состоялась. Соответствующая блок-схема показывает, насколько много общих потоков переплелись при создании первых цифровых студий.

В заключительной главе триада «идея — хаос — тиран» начинается с великой идеи о создании первых цифровых фильмов. Хаос, который привел к ней, заключается в огромном потрясении, вызванном законом Мура. Тут действует несколько тиранов; для Pixar самый очевидный из них — Стив Джобс. Его деньги позволили компании выжить, но, как обычно, он впоследствии объявил Pixar и Фильм своими идеями, забрал большую часть денег и посягал на всю славу. В самые трудные дни он поддерживал Pixar из своих эгоистичных соображений, но эффект оказался таким же, как будто он разделял наше видение. Преследуя свои тиранические цели, он непреднамеренно создал финансово защищенное пространство, в котором мы выжили и реализовали свою идею.

Центральная Догма

Незаметно и неосознанно сообщество компьютерной графики в 1960-х годах приняло Центральную Догму, которой неявно следовал триумвират. Тим Джонсон и Ларри Робертс использовали ее в 1963 году в Sketchpad III, а в 1968-м к ним присоединился Айвен Сазерленд со своим наголовным дисплеем. Как предписывает оригинальная формулировка Центральной Догмы, визуализация происходит на моделях, построенных на основе трехмерной евклидовой геометрии и рассматриваемых как двумерный кадр виртуальной камеры в линейной перспективе. Это Догма, потому что в компьютерах или компьютерной графике нет ничего, что обуславливало бы такой выбор. Компьютерам доступны все варианты создания изображений, от абстрактных геометрических узоров до экспрессионистских брызг. Тем не менее магистральное направление компьютерной графики придерживается Догмы.

В конце 1960-х годов, когда стала возможной цветная компьютерная графика, Центральная Догма незаметно расширилась, включив в себя ньютоновскую физику, которая также не является обязательным требованием для компьютеров. Эта полная «симфоническая форма» Догмы сегодня соблюдается в цифровом кино, виртуальной реальности (VR), видеоиграх, авиасимуляторах и так далее. Вот ее краткое изложение:

Центральная Догма = стереометрические модели в евклидовой геометрии, линейная перспектива, ньютоновская физика.

Хотя эта форма накладывает строгие структурные ограничения, она допускает удивительную свободу фантастического творчества, в чем легко убедиться, взглянув на список цифровых фильмов, снятых накануне нового тысячелетия и позже. Но за пределами Центральной Догмы раскинулись устрашающе огромные субпространства Цифрового Света, которые так и просятся, чтобы их исследовали. Программы для рисования — самые очевидные творческие инструменты Цифрового Света, которые с первых дней его существования не подчинялись Центральной Догме.

Обратите внимание, что в аналитической части Цифрового Света, связанной с обработкой существующих изображений, Центральная Догма не выступает догмой. Там это просто факт. Так устроен реальный мир. Или, лучше сказать, по крайней мере, это наша лучшая модель нормального реального мира в человеческом масштабе.

Обратите внимание, что программы автоматизированного