Image

Синематики

История развития CGI графики в мире

В этой статье мы рассмотрим как зарождался CGI. От ранних экспериментов на осциллографе, до фильмов в правдоподобность которых хочется верить.

Компьютерная графика стала неотъемлемой частью нашей жизни. Правдоподобные драконы уже мало удивляют искушенного зрителя, а возможность взаимодействия с ними в расширенной реальности (XR) стала современными реалиями. Технологии 3D-моделирования, способны на всё: они создают реалистичные изображения, имитируют различные материалы, воспроизводят сложные движения и даже позволяют проектировать то, чего не существует в реальной жизни.

Однако, CGI пришлось пройти долгий эволюционный путь. От ранних экспериментов с использованием техники “стоп-моушен” анимации, самый первый известный – “Заколдованный рисунок”, созданный режиссером Дж. Стюартом Блэктоном. До фильма “Аватар”, выпущенным в 2009 году, который совместил захват движения актеров с захватом мимики. Результатом стали персонажи, созданные на компьютере, с невероятно правдоподобной внешностью. Этот эволюционный процесс привел к современным играм и фильмам, поражающим своей реалистичностью.

Заколдованный рисунок

 

Что такое CGI для новичков

CGI – это сокращение с английского «computer generated imagery», что в переводе означает изображения, созданные с использованием компьютерной графики. Для лёгкого понимания, CGI охватывает всё, что создано на компьютере, но не связано с текстом или звуком.

CGI-графика широко применяется в разных областях, включая сферу рекламы, архитектуры, инженерии, а также в расширенной реальности и искусстве. Важно отметить, что несмотря на возможное впечатление о высоких затратах на создание CGI-дизайна, это на самом деле в некоторых ситуациях это более экономичный способ.

 

Время больших компьютеров

История развития компьютерной графики имеет множество ключевых моментов, начиная с 1930-х годов. Одним из таких важных событий было изобретение электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) в США Владимиром Зворыкиным в 1930 году, что позволило создавать изображения на экранах компьютеров без использования механических компонентов.

На протяжении развития компьютерной графики, важным этапом стал 1940 год, тогда использование графики было более математически ориентированным. Джон Уитни применил машины для создания простых узоров, которые могли быть перенесены на пленку. Он также экспериментировал с методами механической анимации, используя устройства, основанные на военных технологиях Второй мировой войны. В соавторстве с графическим дизайнером Солом Бассом, Джон Уитни впервые применил компьютерную графику в кинематографе, создав вступительную сцену к фильму Альфреда Хичкока «Головокружение» в 1958 году.

Головокружение. 1958 год

В 1950 году, математик, художник и чертежник Бенджамин Лапоски начал проводить эксперименты с рисованием на осциллографе, что требовало сложных настроек на электронно-лучевом приборе. Эти опыты с танцами света были запечатлены с помощью высокоскоростной фотографии и специальных объективов, что придавало изображениям яркие краски.

Важным моментом в развитии компьютерной графики стал переход от аналоговых к цифровым технологиям, который начался в 1945 году в лабораториях MIT. Этот процесс позволил создать первый компьютерный дисплей «Whirlwind», который обладал возможностью вывода графики и текста на экране осциллографа в реальном времени.

История первой наглядной компьютерной графики произошла в 1952 году, когда Александр Дуглас создал игру под названием OXO для компьютера EDSAC. Эта игра стала примером того, как человек взаимодействует с компьютером, используя дисковый номеронабиратель для ввода данных и матричную электронно-лучевую трубку для отображения игрового процесса.

OXO для компьютера EDSAC

В 1957 году при Национальном бюро стандартов США была разработана барабанная система сканирования для компьютера SEAC, что позволило получить первую в мире цифровую фотографию размером 5×5 см с разрешением 176×176 точек. Этот процесс также включал автоматическое выделение контуров и символов, отображение цифрового изображения на экране осциллографа.

Термин «компьютерная графика» впервые был введён Уильямом Феттером в 1960 году, который использовал компьютерную графику для разработки дизайна кабины пилотов в компании Boeing. В дополнение, в 1970 году Уильям создал одну из первых телереклам, использующих компьютерную графику.

 

Рождение игр, 3D и анимации

В CGI и развитии компьютерных игр, существует ряд ключевых моментов, которые сформировали современное направление в этой области. Рассмотрим самые значительные из них:

  1. «Spacewar!» (1961)
  2. «Sketchpad» (1963)
  3. Первая компьютерная анимация (1963)
  4. Исследовательский центр по компьютерной графике (1967)
  5. Первая советская компьютерная анимация (1968)
  6. Прорыв в анимации (1970-е годы)

А теперь обудим каждый пункт подробнее.

Игра “Spacewar!” была одним из ранних компьютерных проектов, разработанным программистом С. Расселом для PDP-1 в 1961 году. Она отличалась красивой графикой, продвинутой физикой и даже многопользовательским режимом.

Ученый Айвен Сазерленд заслуживает особого внимания за создание векторного редактора “Sketchpad”. Этот инновационный инструмент, разработанный им, позволил пользователям создавать изображения, используя цифровое перо для рисования точек, линий и окружностей. “Sketchpad” существенно повлиял на развитие современных 3D-редакторов и систем компьютерного проектирования (CAD).

В этот период также следует выделить вклад программиста Эдварда Зейджека, который в 1963 году сделал большой шаг в развитии компьютерной анимации. Это была первая компьютерная анимация, она показывала движение спутника вокруг Земли с использованием программы ORBIT на компьютерах IBM 7090 и 7094. Этот эксперимент ознаменовал начало новой эры в мире анимации, и его значимость нельзя переоценить. Это стало отправной точкой для дальнейшего развития этой захватывающей области искусства.

В Университете Юты был основан центр для исследования, посвященный CGI. Основателями  стали Дэвидом Эвансом и Айвеном Сазерлендом. Важно отметить, что это стало значительным моментом в истории CGI и привлекло множество выдающихся специалистов в этой области.

В 1968 году внимание привлекла группа, руководимая Н. Н. Константиновым, которая создала первую советскую компьютерную анимацию, получившую название “Кошечка”. Этот анимация использовал алфавитно-цифровой принтер для создания визуальных изображений, что было весьма передовым подходом в то время.

В 1970-е годы наступил период значительных изменений в анимации. Появилась первая анимация с ключевыми кадрами, а также работа «A Computor Animated Hand», Эдвина Катмулла в 1972 году, которая включала полноценное 3D и текстурирование. Эдвин Катмулл стал одним из ведущих специалистов Disney и Pixar.

 

CGI для широких масс

Мир компьютерной графики и развития компьютерной анимации претерпел ряд важных изменений и достижений, которые сделали CGI доступным для широкой публики. Давайте рассмотрим некоторые из этих ключевых моментов:

  1. «Мир дикого запада» (1973)
  2. Фрактальная графика (1975)
  3. «Futureworld» (1976)
  4. Лётные тренажеры для космических кораблей Шаттл (1979)
  5. «Трон» (1982)
  6. Первый Macintosh (1984)
  7. Фотореалистичный персонаж (1985)
  8. Использование фракталов (1985)
  9. «История игрушек» (1995)

Первый CGI

В фильме «Мир дикого запада» зрители впервые увидели вид от лица робота в небольшом фрагменте. Это можно считать одним из ранних примеров использования CGI в кино.

Французский математик Бенуа Мандельброт, работая с компьютером модели IBM, создал изображение, результаты вычислений по комплексной математической формуле (так называемое множество Мандельброта). После анализа этих изображений и выявления повторяющихся закономерностей, он назвал их «фракталы». Это событие положило начало фрактальной геометрии и открыло новое, многообещающее направление в области компьютерной графики – фрактальную графику.

В сиквеле «Futureworld», выпущенном в 1976 году, была представлена первая 3D анимация, вдохновленная работой Университета штата Юта. В том же университете зародился один из важных артефактов в развитии 3D графики – «Чайник из Юты» или «Чайник Ньюэлла». Этот объект был создан исследователем Мартином Ньюэллом в 1975 году и стал стандартным средством для демонстрации возможностей рендеринга.

Для космических кораблей Шаттл в 1979 году начали использовать CGI для создания лётных тренажеров. Это существенно улучшило тренировку астронавтов.

Фильм «Трон», вышедший в 1982 году, стал одним из первых, где активно использовалась компьютерная графика. Важно отметить, что это было первое длительное использование компьютерной графики (15 минут).

Первый Macintosh был выпущен в 1984 году с графическим пользовательским интерфейсом. Хотя изначально он был ориентирован на электронные таблицы и текстовые процессоры, его графические возможности побудили разработку графических программ в области САПР и других сферах бизнеса и искусства.

В 1985 году появился первый фотореалистичный персонаж для своего времени «Young Sherlock Holmes».

Фильм «Star Trek 2: The Wrath of Khan», также вышедший в 1985 году, стал первым, где использовались фракталы для создания ландшафта.

В 1995 году компания Pixar создала первый в истории мультфильм, полностью сделанный с использованием компьютерной графики. «История игрушек» стал эталоном для технологий CGI.

Эти события играли ключевую роль в развитии CGI, делая её доступной и востребованной для массовой аудитории.

 

Эволюция Компьютерных Игр и 3D Графики

Программисты из NASA В 1976 году, создали игру «Maze War», предлагая игрокам сражаться в трехмерном лабиринте, который был представлен простыми линиями.

В том же году, культовая компания Atari выпустила игру «Night Driver», в которой использовалась векторная графика, позволяя игроку проезжать по ночныму городу, представленному в виде маленьких белых столбиков.

Первая игра с эффектом 2.5D была разработана также Atari, это был автомат Battlezone и вышел он 1980 году. Иллюзия объема была за счет проволочного стиля и векторной графики, более того благодаря специальным очкам игру уже тогда назвали VR.

В начале 1990-х годов компания id Software выпустила ряд игр, таких как «Hovertank 3D», «Catacomb 3D», позднее «Wolfenstein 3D» в 1992 году. Это период, когда двери в мир 3D игр были широко распахнуты.

В 1994 году появилась игра «King’s Field», первая ролевая игра от первого лица для PC One, в которой использовались полигональные объекты. Она была разработана компанией FromSoftware, которая позднее привнесла в мир игр серию «Dark Souls».

Первый настоящий 3D-шутер, «Star Wars: Dark Forces», появился в 1995 году и позволил игрокам перемещаться по этажам и смотреть вверх и вниз, хотя большинство объектов в игре все еще оставались двумерными.

Специально для игры «Quake», компания id Software разработала игровой движок «Quake Engine», который в 1996 году стал одним из первых движков для трехмерной графики. Этот движок представил объемное освещение и стал основой для последующей разработки движка «Source».

В 1998 году был выпущен популярный «Unreal Engine», который стал стандартом для большинства коммерческих проектов. После этого момента мир CGI развивался стремительно, и стало трудно выделять что-то новое.

Важно отметить игровой движок «CryEngine», используемый в игре «Far Cry», который выделялся феноменальной графикой на момент выхода. В 2003-2004 годах началось активное развитие лицевой анимации, и в игры пришла физика.

 

Современные реалии CGI

Сегодня  CGI интегрирована в повседневную жизнь, коммерческую сферу и индустрию развлечений, занимая значительное место в мире искусства и творчества.

Более 90% информации, которую мы получаем, связана со зрением,а компьютерная графика же способствует упрощению процесса понимания.

С развитием Интернета потребность в компьютерной графике стала особенно важной.  CGI применяется в разных областях науки, медицины, техники, управления и бизнеса. Все эти сферы используют компьютерные диаграммы, схемы и изображения для наглядного представления информации. Технологи создают 3D модели для дизайна автомобилей и самолетов, архитекторы создают объемные изображения зданий для оценки их вписывания в окружение. Все эти данные удобно анализировать, и их понимание не требует глубоких специальных знаний.

CGI применяется в различных областях, включая химию, прикладную физику, наноэлектронику и медицину. Заслугой вычислительных возможностей видеокарт, которые эволюционировали благодаря развитию CGI, стало возможным значительно ускорить процесс, включая сложные биологические процессы, такие как свертывание белков. Эта технологическая эволюция оказывает значительное влияние на разработку новых лекарств для борьбы с различными заболеваниями.

Талисман команды JCenterS

Image

CG новости №129

15.05.2024

Image

CG новости №128

06.05.2024

Image

Что такое 3D аватары, и где их используют

27.04.2024