Анимация в кино и играх

Pixar, игры, массовый переход Голливуда от 2д к 3д, а также принципы создания.

Нарисовав один кадр, вы создадите рисунок, нарисовав два, вы создадите анимацию. Теперь поменяйте их местами. Поздравляю, вы научились управлять временем, хоть и всего лишь на бумаге.

Для любой художественной формы в которой используется движение, от кино и до мультфильмов, время — это важнейший компонент, без которого не было бы этой самой, анимации. Но возможно ли заставить картинку двигаться, не используя время? Об этом пойдет речь в этой статье, а также о фундаментальных принципах, которые применимы к 2Д и 3Д анимации в равной степени.

В 1973 молодой студент Университета Юты, по имени Эд Кэтмелл, представил миру 3Д анимацию руки.

Она стала первым мини-фильмом, полностью отрендеренным на компьютере. Эд сделал гипсовую копию своей руки, нарисовал не ней треугольники и многоугольники, рассчитал координаты их углов, а потом ввел эти данные в программу для анимации, которую сам же и написал. Впервые он показал ее на конференции компьютерных наук в 1973 году. Фильм вызвал ажиотаж потому, что раньше ничего похожего никто не видел. Для Эда, выросшего на мультфильмах Дисней, и мечтавшего объединить классическую анимацию с 3д, это был первый шаг на пути основания Pixar и создания Истории Игрушек. Сейчас эта технология, которую он совершенствовал со студенческих лет, до сих пор лежит в основе построения 3д графики.

Его История Игрушек — первый в мире полнометражный 3D-фильм — стал предтечей массового перехода Голливуда от 2д к 3д. Большие студии, последовав его примеру, все чаще стали использовать новую технологию в своих фильмах. В 2003 ДримВоркс объявила, что Синдбад станет их последним рисованным мультфильмом, ссылаясь на плохие продажи. А через 10 лет и Дисней полностью отказалась от пережитка прошлого — 2д.

Что же такое, эта 2д анимация? По сути — это последовательная смена рисунков, сделанных на бумаге или компьютере. Их рисуют как кадр за кадром, так и по ключевым позам, с последующим заполнением движения между ними.

Есть еще стоп-моушн — это фотографии реальных объектов, сделанных, например, из пластилина или картона, и объединенных в последовательность, чтобы получилось движение. Одними из таких мультфильмов были «Чебурашка и Крокодил Гена», «Остров Собак» и «Кошмар перед Рождеством».

Преимущество анимирования на компьютере перед рисованием в ручную в том, что аниматоры могут заполнить пустое пространство между кадрами автоматически, с помощью расчета компьютера. Так в основном происходит в 3д и в моушн дизайне, например. Также компьютерные аниматоры для сложных задач используют симуляцию, это когда компьютер сам просчитывает движение основанное на заданных физических формулах. Например симуляция жидкостей, волос, одежды, разрушений или даже передвижения толпы.

По сути, любое движение на экране — это отражение реальности. И не важно в каком стиле работает аниматор, он вдохновляется теми правилами, по которым работает реальный мир. А значит правила классической анимации применимы не только к 2д, а и к 3д, и к любым другим формам движения.

В своей книге «Иллюзия жизни» двое из старой девятки аниматоров Диснея, Томас Фрэнк и Олли Джонстон, наблюдая за реальным миром, выявили и записали 12 основных принципов анимации, ставших фундаментом для всех последующих художников движения, независимо от стиля. Я расскажу вам о трех из них, о которых меньше всего рассказывают, когда вспоминают об анимации.

Чтобы показать, что законы физики действуют и в нарисованном мире, пусть и не столь реалистично, художники делят объект на ведущую часть и придаток (ведомую). Например, тело персонажа это ведущая часть. Оно не только движется само по себе, но и заставляет двигаться одежду. Поэтому одежда будет придатком, то есть начинать и заканчивать действие с небольшим отставанием от тела персонажа. Придатком же может стать все о чем пожелает аниматор, от волос на голове, до ушей или носа.

Большинству объектов нужно время чтобы ускориться и замедлиться. Поэтому один из принципов классической анимации — замедлить действие в начале и в конце, и ускорить посередине. То есть, подготовка к действию и его окончание всегда медленнее, чем само действие.

Хороший способ отличить робота от человека, это движение по дугам. Исходя из седьмого принципа анимации, все естественные движения происходят по закругленной траектории. Например, взмах палки или поворот головы. Если же аниматор хочет показать механическое движение, он скорее всего нарисует его по прямой.

Как я уже говорил все эти правила используются во всех стилях анимации, разница лишь в том, насколько сильно они выражают движение. Например если в Ratchet and Clank или Spyro они используются в гиперболизированной, мультяшной форме, то в реалистичном Red Dead Redemption 2, соответственно, в максимально приближенной к реальности.

Один из способов нарисовать покадровую анимацию ­- это создать отдельные ключевые кадры и заполнить пустое пространство между ними. Например, возьмем анимацию ходьбы в 20 кадров. Сначала выбираются места на таймлайне где можно будет поставить ключевые кадры, например: 1-й и 10-й. И рисуются в них такие позы: «контактная» — это когда нога соприкасается с землей, и «проходящая» — это когда нога пролетает в воздухе мимо второй ноги. Теперь персонаж делает шаг. Если нарисовать тоже самое только для другой ноги персонаж будет делать два шага. Теперь, чтобы сделать движение более плавным достаточно просто добавить еще несколько ключевых поз: «нижнюю” и «верхнюю». “Нижняя» — когда персонаж слегка опускает тело в пространстве, а «верхняя» — когда приподнимает. Далее пустые кадры просто заполняются чем-то средним между следующий и прошлым кадром.

И чтобы оживить анимацию ходьбы Ричард Уильямс, бывший аниматор Дисней и автор книги Набор для выживания аниматора, советует добавить туда какое-то дополнительное движение. Например, *характерный взмах руки, подчеркивающий хорошее настроение персонажа.

Кроме классических принципов есть и другие важные приемы, которые помогут создать выразительную анимацию. Один из таких — «позы». «Позы» могут быть сильным инструментом показывающим характеры персонажей. Хороший пример это Overwatch с массой героев и уникальными стойками каждого из них. Заметьте, что уже по силуэту можно сказать что из себя представляет персонаж. Например, тут видно агрессивные очертания могучего зверя в броне. Сил природы в купе с технологиями будущего. С визуальной точки зрения такой контраст вызывает просто художественный интерес к персонажу. А с практической, показывает его игровой класс. Что позволяет противнику за доли секунды вычислить сильные и слабые стороны противника и выбрать тактику против него. Что само по себе есть плюсом в быстрых, соревновательных играх.

Хоть и принципы создания разных видов анимации схожи, сам воркфлоу, то есть процесс их создания отличается. Так подготовка к созданию 3д довольно трудоемкая и состоит из нескольких важных этапов. Сначала, художник по 3д создает модель персонажа в программах типа 3d Max, Maya или Blender. Затем, ответственный за риггинг человек присваивает ей точки управления, то есть скелет. Затем художники рисуют текстуры. И уже тогда аниматоры могут приниматься за свою работу.

Такой же подход и в компаниях по типу ДримВоркс, только там над мультфильмом работают сотни человек разных специальностей. Каждый имеющий свою конкретную задачу. Начинают они со сценария и первой раскадровки, в которой весь сюжет показан в форме комикса. Затем художники рисуют концепты, которые служат вдохновением и «компасом» для всех остальных отделов. Рисуются и готовятся к анимации первые 3д объекты и персонажи. После этого создается Pre-Visualization. Pre-viz — это финальная раскадровка, но уже в 3Д, и с готовыми персонажами, текстурами и положениями камеры. Далее аниматоры персонажей заставляют кукол двигаться. Обычно вручную, с помощью скелета и точек, которыми можно управлять. За сцены со слишком большим количеством людей, которые невозможно анимировать вручную, берутся специалисты по массовке. Они прописывают поведение, а уже программа симулирует движение толпы. Затем, симулируется физика одежды, волос, создаются спецэффекты, вроде огня и тумана. Рисуются фоны для сцен, и в самом конце фильм наполняют звуком.

Особенность трехмерных игр в том, что разработчикам недостаточно просто анимировать прыжок, бег, перекат и т. д. В отличии от 2д, им нужно продумать как будет вести себя персонаж в разных условиях. Представьте, что в Assassin’s Creed аниматору придётся создавать каждый угол наклона руки для персонажа, который пытается дотянутся до уступа. Это заняло бы слишком много времени. Тут на помощь приходят системы упрощающие создание таких мелочей. RagDoll и Inverse Kinematics (IK) имитируют физику скелета реального мира, так персонаж реалистичнее взаимодействует с окружением игры. Например, подстраивает ноги под поверхность земли, отлетает от толчка или падает от удара. Некоторые игры даже используют их как основу для передвижения героев, например, Grow Home или Human Fall Flat. Где все персонажи движутся с помощью Ragdoll-а.

Диалоги это отдельная тема. В Mass Effect, Ведьмаке и других играх с большим количеством реплик персонажей положение губ может менятся в зависимости от фонем в словах. Например, когда Геральд говорит «Don’t be afraid» (смотрите видео) его губы открываются в соответствии с английскими звуками «O, E, A, F, A, D». То есть, для того, чтобы не записывать отдельные анимации под каждую реплику, разработчики сделали сет из нескольких анимаций губ, чтобы чередовать их в нужный момент. Кстати под одну анимацию положения губ могут подходить несколько звуков, например, под «C» подойдут еще «D, G, K, N, R и другие». По этому разработчики не создают отдельные анимации под каждую букву, а используют именно фонемы.

В REDengine на котором построен Ведьмак 3, так же как и в Unreal Engine, например, есть интересная возможность объединить две анимации вместе, чтобы получить третью, уникальную. Например, жест руки с анимацией сидения, чтобы персонаж исполнял жест сидя…

…или бег со стрельбой, чтобы он атаковал и при этом не останавливался.

Все кат сцены игры построены на анимациях и возможны благодаря диалоговому инструментарию, который разработчики специально создали под третью часть. В ней они могут быстро и удобно создавать диалоги и ситуации, чередуя анимации, звуки и положения камеры друг с другом, создавая по сути фильмы на движке игры.

Во время самого геймплея, игрок запускает анимации прыжка, ходьбы, бега, переката, атаки, и многих других. Что возможно благодаря скелету. И благо для разработчиков, что для нескольких персонажей можно использовать один скелет, соответственно и одни анимации, а значит и меньше работы уйдет на эту часть разработки.

В 2006 году, моушн-кепчер уже вовсю использовалась в кинопроизводстве и набирала популярность в игровой индустрии. Технология, не заменила классическую анимацию, но помогла здорово упростить процесс. Ноти Дог не собиралась отставать от других студий и опробовала новую технологию в Uncharted Drake’s Fortune. Сначала многие аниматоры протестовали против новшества, боясь что в их работе больше не будет смысла. Но позже выяснилось, что захват движения далеко не идеален, требует ручной доработки, и лишь помогает ускорить процесс, но полностью не заменяет работы человека. С того момента аниматоры студии снимали движения с актеров, а потом полировали, исправляли баги и оптимизировали записи.

Уже в Uncharted 4: A Thief’s End Ноти Дог впервые использовала «perfomance capture». — полный захват актерской игры, включая лицо. До этого студия анимировала лица вручную, что занимало много времени и сил. Главная причина, по которой они не использовали эту технологию раньше, заключается в том, что персонажи внешне довольно сильно отличались от актеров. Что добавило бы лишней работы по подстраиванию мимики под внешность актеров. По этому в The Last of Us и Uncharted 3 полностью вручную с анимированное движение лиц. Но к 2013 технология захвата лица стала продвинутее, и Ноти Дог смогли себе ее позволить.

Хоть с появления Motion Capture уже и прошло больше 10 лет, но качественный захват движения до сих пор остается дорогой технологией, которую способны позволить себе только студии с высоким бюджетом. Несмотря на все ее преимущества, бывают и случаи когда студии с высоким бюджетом отказываются от ее использования, в пользу старой ручной анимации. Например, художники Infinity Ward осознанно отказались от захвата движения в Modern Warfare 2019 года в пользу полного контроля над анимациями перезарядки и стрельбы. В итоге, многие считают, что у них получились лучшие анимации за всю историю Call Of Duty.

Все же, технология захвата движения становится все дешевле, качественнее и комплекснее. И позволяет актерам играть не только людей другой внешности, а и мифических существ, далеких от человеческой анатомии, например дракона Смауга из фильмов трилогии Хоббита. Которого сыграл Бенедикт Кембербетч.

В зависимости от стиля рисовки, двухмерные игры могут требовать разных подходов к созданию движения. Зачастую, чем минималистичнее дизайн, тем выразительнее анимация. Вот и пиксельная графика в этом смысле — хороший источник вдохновения. Потому что, отсутствие деталей на картинке, такие игры компенсируют более выразительным движением. Опять таки основанной на правилах классической анимации.

Интересно то, что даже 2д игры используют трехмерное пространство в построении сцен. Это нужно чтобы компьютер различал, какие спрайты находятся ближе к экрану, а какие дальше. И в каком-то смысле это роднит их с первыми Doom и Wolfenstein…

…В которых плоские персонажи бегают в объемном пространстве, но только в 2д у них нет возможности повернуть камеру.

Процедурная генерация помогает разработчикам и тут. В The Rain World, например, персонажей передвигает специально написанный скрипт, задающий положение точек и костей спрайта. И симулирует взаимодействие со всеми коллайдерами. То есть, создателям игры совсем не пришлось рисовать анимацию.

Эксперименты не редко заводят разработчиков на путь пре-рендера, когда объект отрисовывается не в реальном времени, а с помощью заранее отснятого материала. Они компонуют объекты на экране с помощью масок, которые обрезают объекты по контуру и позволяют разместить их на любой точке сцены. Одним из таких экспериментов, в 96-ом, стал The Neverhood от ДримВоркс Анимейшн с пластилиновой стоп-моушн анимацией. Этот стиль анимации не частое явление в игровой индустрии, поэтому игра до сих пор выглядит необычно. Кроме The Neverhood был еще ее духовный наследник — Armikrog, и The Dream Machine. Еще В 2018 на GDC был представлен интригующий квест — Harold Halibut, который должен был выйти в прошлом году, но до сих пор так и не получил даже даты релиза.

Также на DTF выставляет свой пластилиновый проект Michael Rfdshir. Кто знает, может получится что-то интересное и от пользователя DTF.

Среди игр можно найти и примеры классической 2D анимации. Самые яркие Dragon’s Lair, созданная Доном Блутом (бывшим аниматором Диснея) для аркадных автоматов, и тактическая ролевая игра The Banner Saga. Хоть визуально игры и похожи, но Dragon’s Lair использует заранее записанные видео, которые сменяются при вовремя нажатой кнопке. Что роднит ее с такими не похожими, на первый взгляд, играми как Telling Lies, Her Story и Late Shift, или отрендеренной в 3д заранее — Myst.

The Banner Saga хоть и вдохновлена классикой, но все же более современной. А вот, хардкорный платформер Cuphead отсылает к 30-м годам прошлого столетия и первым мультфильмам о Микки Маусе или Собаке Бимбо, с такой же подергивающейся, странноватой, но оттого не менее колоритной анимацией.

Что же ждет анимацию в будущем? Вероятно, из-за удешевления самих процессов производства движения персонажей станут детальнее, и реалистичнее. Кроме того, в процесс производства все чаще начнут вливаться разные формы процедурной генерации. Уже сейчас есть технологии на самообучении, которые позволяют персонажам подстраиваться под размеры объектов с которыми они взаимодействуют. Сесть на более низкий стул, например, или перелезть через преграду любой высоты и формы. Это позволит разработчикам не подстраивать окружение под записанные анимации, а делать его более разнообразным. Также развивается motion matching, когда система собирает данные из предложенных анимаций, и сама создает реалистичное и непрерывное движение. Эта технология уже используется, например, в The Last of Us 2.

Не технологии, а люди выдумывают уникальные визуальные решения. Поэтому берите карандаш, лист бумаги, запускайте нужный софт или доставайте старый пластилин из тумбочки и творите.

А какой стиль анимации вам нравится больше всего?

Статья авторская. В редактуре помогали Иван Абрамов и Аня Тоска.

#лонг #анимация