История компьютерного кинематографа. "Игрушечная история"

Успех "Перезагрузки" ("ReBoot"), как и ожидалось, был огромным. За её счёт и решили "выехать" студии Disney и Pixar, создававшие, параллельно с парнями из Mainframe Entertainment Inc., свой шедевр компьютерной графики и анимации - "Игрушечную историю".

Вперёд! К покорению вершин компьютерной графики!

Предыстория

Сотрудничество между Pixar и Disney началось в далёком 1988 году, когда программисты обеих студий разрабатывали программу CAPS (Computer Assisted Production System), ставшую основой инструментария в производстве всех диснеевских шедевров.

Через некоторое время, пронаблюдав за успехами Pixar в области создания анимационных короткометражек и рекламных роликов, а также разработки системы RenderMan, Питер Шнейдер (Peter Schneider), глава анимационного отдела студии Disney, стал предлагать Pixar всё более заманчивые условия касательно сотрудничества между студиями, вплоть до назначения Джона Лессетера (John Lasseter), исполнительного вице-президента и главного аниматора Pixar, режиссёром мультфильмов Disney. "В процессе создания CAPS люди из Disney понимали, что мы - нечто большее, чем просто ещё одна начинающая анимационная студия, - говорит Эд Кетмалл (Ed Catmull), президент Pixar, - Мы управлялись со своей работой вовремя и в рамках отведённых на неё средств, при этом, отдавая больше, чем они требовали. Постепенно дело дошло до того, что они захотели переманить Джона к себе назад (Лессетер работал аниматором в Disney вначале 80-х гг. прошлого столетия), но он понимал, что вокруг творится нечто необычное. Он говорил: "Я могу пойти в Disney и быть режиссёром, или остаться здесь и творить историю".

В конце концов, в 1990 году Лессетер предложил сделку: "Если между нашими студиями завязались такие тесные отношения, почему бы Pixar не сделать для вас что-нибудь?" Вначале представители Disney ответили отказом: "Вся анимация для мультфильмов будет создаваться лишь силами наших сотрудников". Но в феврале 1991 года Эду Кетмаллу поступило предложение о более тесном сотрудничестве между студиями.

До сих пор влюблённые в свою короткометражку "Оловянная игрушка" ("Tin Toy"), а особенно в одного из её главных героев Тинни (Tinny), Лессетер и сценаристы Pixar Пит Доктер (Pete Docter) и Эндрю Стентон (Andrew Stanton) предложили создать мультфильм, рассказывающий о попытке оловянного солдатика вернуться домой после того, как он был забыт на одной из остановок шоссе.

Тинни - вдохновитель Pixar и символ "Игрушечной истории")

Кроме вышеупомянутой причины, существовали ещё две: техническая и эмоциональная. Возможности компьютеров в начале 90-х не позволили бы создать фотореалистичную графику, поэтому игрушечный мир, с его плавными обводами и нарочно упрощёнными деталями, подходил идеально. Вторую причину объясняют слова Эндрю Стентона: "Каждый человек в детстве терял какую-нибудь игрушку, которую затем хотел найти до такой степени, что уже желал, чтобы игрушка сама нашла его".

Весной 1991 года началась работа над созданием сценария к мультфильму. В марте Лессетер представил студии Disney следующую историю: оловянный солдатик Тинни был подарен на Рождество. Во время поездки ребёнок, получивший игрушку, потерял её на автозаправке в пустыне. Утром Тинни увидел множество детей со своими родителями. Пытаясь добежать до своего малыша-владельца, оловянный солдатик попал в чужую машину, в которой встретился с куклой-манекеном Дамми (Dummy). Затем оба "человечка" были проданы коллекционеру. Но для него важным было лишь собирание игрушек, но никак не игра с ними. С побега из его дома и начинаются приключения Тинни и Дамми, которые, по замыслу сценаристов, должны были длиться на протяжении второй половины мультфильма.

Так могли выглядеть главные герои мультфильма, если бы руководство Disney одобрило первоначальный вариант сценария

Позднее, в сентябре 1991 года, на суд Disney был предоставлен другой сценарий. Большинство мультфильмов Disney представляли собой традиционные сказки, ориентированные, в основном, на возрастную аудиторию 10-14 лет. Pixar же хотела создать "добротный вестерн для детей", поэтому сценарий и был изменён, но всё ещё содержал героев Тинни и Дамми. Тем не менее, имея более точное представление о происходящем, студия могла приступать к началу полноценных работ над мультфильмом. К тому времени в команду сценаристов влился ещё одни человек, Джо Ренфт (Joe Ranft), ранее работавший над предыдущими проектами Disney.

Но, для того, чтобы художники и аниматоры Pixar всерьёз могли взяться за работу над "Игрушечной историей", им необходимо было вначале предоставить Disney хоть какой-нибудь пример. В результате на свет появилась анимация "Июньский тест", в которой была изображена сцена издевательства Дамми над Тинни.

После просмотра анимации высшее руководство Disney окончательно убедилось в правильности своего выбора, и подписало официальное соглашение с Pixar на производство трёх полнометражных мультфильмов. В 1997 году эта цифра была пересмотрена и увеличена до пяти картин, но мы не будем забегать вперёд.

Пора начинать

Как только был утверждён приблизительный сценарий, сотрудники Pixar принялись за работу. На создание "Игрушечной истории" ушло четыре года.

В то время студия была всё той же небольшой Pixar, создававшей рекламные ролики по заказу других компаний, и переставшей радовать своих поклонников новыми короткометражками. У 24 человек в отделе пост-обработки анимации просто не было времени заниматься чем-либо ещё. Решение было очевидным - студии необходимо расширяться, что она и сделала, собрав "под своей крышей" более 100 человек. Одним из новеньких был Бонни Арнольд (Bonnie Arnold), присоединившийся к Ральфу Гугенхайму (Ralph Guggenheim) в качестве продюсера.

Первым делом, Лессетеру необходимо было определиться с внешним видом мультфильма. Для этой критической задачи Pixar наняла Ральфа Игглстона (Ralph Eggleston), работавшего ранее над мультфильмом "Последний дождливый лес" ("Last Rain Forest").

"Когда я впервые оказался в студии, то сразу же предупредил Джона (Лессетера), что ненавижу компьютеры, - вспоминает Игглстон, - Поэтому мне пришлось решать: либо я учусь компьютерному рисованию, и буду создавать концепт-арты самостоятельно, либо меня назначат начальником группы художников-дизайнеров. Я выбрал второй вариант, предоставив возможность совершенствовать своё художественное мастерство другим".

Результатом работы дизайнеров стал уникальный визуальный стиль "Игрушечной истории": в основном, однотипный, но иногда, когда того требовал сюжет, разительно меняющийся. Для комнаты, в которой разворачиваются начальные события мультфильма, художники создали эскизы тёплого и уютного помещения, в котором много солнечного света и практически нет тёмных теней.

 
Эскиз команды художников Игглстона (слева) и кадр из мультфильма (справа)

Практически то же самое можно сказать и об остальных сценах в начале "Игрушечной истории": все они наполнены "тёплыми" и яркими красками без малейшего намёка на унылый и холодный антураж.

 
Ещё один эскиз (слева) в сравнении с кадром из мультфильма (справа)

Нельзя сказать ничего подобного о дальнейших сценах картины. Как только действие переносится из дома на улицы ночного города, "Игрушечная история" становится тёмной и "холодной".

 
Унылая атмосфера уличных сцен есть продукт работы Игглстона и компании. Слева - эскиз, справа - кадр из мультфильма

Начиная с самых первых эскизов, команда художников принялась рисовать каждый из кадров мультфильма. Эти карандашные наброски были затем перенесены на видеоплёнку с помощью программы Avid Media Composer. После создания общеплановых эскизов художники принялись за внешний вид персонажей "Игрушечной истории".

Дизайн героев представлял собой результат, как личного творчества художников Pixar, так и зарисовки с реальных предметов. Джон Лессетер и его команда множество раз ходили в сеть магазинов Toys "R" Us, чтобы украсть идеи о внешнем виде игрушек, и внести их в создаваемые студией модели. Благодаря такому подходу можно было надеяться на более правдоподобное сходство между настоящими игрушками и их виртуальными аналогами.

По требованию высшего руководства Disney были изменены фигуры главных героев "Игрушечной истории" - Дамми и Тинни.

Изначально Дамми представлял собой куклу-манекен с самоуверенным и вспыльчивым характером, знающую о своём наивысшем положении среди остальных игрушек и оттого постоянно задирающую нос. Исходя из этого, люди Игглстона и рисовали эскизы, изображённые ниже.

 
Ранние эскизы Дамми

Точно также был составлен внешний вид Тинни. Правда, из-за наивного характера и добродушного лица игрушки, было решено сделать её мягче.

Внешний вид Тинни был практически полностью скопирован со своего предка образца 1988 года

Тем не мене, позже художники осознали, что любимой игрушкой всех детей не может стать старомодный оловянный солдатик, как Тинни. Поэтому была произведена замена, и на свет появилась высокотехнологическая модель с именем Баз "Световой год" (Buzz Lightyear), представляющая собой смесь каратиста и космонавта в скафандре.

 
Эскизы превращения База

Финальная версия одного из главных героев

Но самая главная перемена произошла с Дамми. Увидев эскизы, подготовленные художниками Pixar, Disney приказала моментально приостановить работы над "Игрушечной историей". По их мнению, то, что представляло собой фигуру главного героя, моментально распугало бы всех детей, смотрящих мультфильм.

 
В Disney понимали, что герой с лицом, как на этих зарисовках, не может быть положительным

Случилось это неприятное для Pixar событие в ноябре 1993 года, когда были практически закончены работы по написанию нового программного обеспечения, готов и утверждён сюжет, а также отработаны диалоги актёров. Бросать проект-мечту никто в студии не собирался, поэтому Игглстону, Лессетеру и другим необходимо было в максимально короткие сроки создать нового Дамми, который бы удовлетворил высшее руководство Disney.

К апрелю 1994 года были готовы эскизы нового героя "Игрушечной истории", Вуди (Woody), добродушное и весёлое лицо которого сумело убедить Disney дать "зелёный свет" на продолжение работ над мультфильмом.

Эскизы нового героя Вуди помогли спасти "Игрушечную историю"

Когда команда дизайнеров завершила рисование эскизов, за дело взялись скульпторы и художники, приступившие к созданию трёхмерных моделей персонажей мультфильма.

Вначале дизайнерами были созданы таблицы размеров персонажа с различных сторон, которые они затем упаковали в, так называемую, "модельную упаковку" ("Model Pack") и передали скульпторам. На основе эскизов, а также "модельных упаковок", из глины строилась скульптура, на которую затем наносилась координатная сетка для последующей оцифровки при помощи трёхмерного сканера Polhemus 3 Space Digitizer.

 
Скульптуры База и Вуди с нанесённой координатной сеткой, готовые к оцифровке

На полученную в результате сканирования модель были нанесены специальные метки, называемые "артикуляционными переменными" ("articulation variables"), и предназначенные для облегчения её анимации. С помощью этих переменных (сокращённо называемых также "аварами"), например, аниматор может заставить фигуру улыбнуться, или сделать какое-нибудь движение. "Так как метки будут в дальнейшем использоваться аниматорами, которые обычно являются простыми компьютерными пользователями, мы стараемся создать максимально простую и удобную для дальнейших манипуляций модель", - говорит художник Эбен Остби (Eben Ostby).

Модель Вуди, готовая к анимации. Для справки: модель содержит 712 аваров, из них 212 штук находятся на лице и 58 - во рту

"Я провожу много времени с главным аниматором, чтобы узнать, что он хочет знать о персонаже; как, по его мнению, он себя будет вести; как должно изгибаться его запястье, или как он должен улыбаться. Создание каждой модели отбирает месяцы кропотливого труда", - закончил Остби.

Кроме персонажей "Игрушечной истории" художники трудились и над предметами, которые затем должны были стать частью фона сцены. Всего же сотрудники Pixar создали более 2000 трёхмерных моделей. После окончания фазы моделирования, а также готовности всех диалогов, заведомо произнесённых живыми актёрами и записанных на студии, наступает самая тяжёлая, самая длительная и самая кропотливая часть работы - фаза анимации.

"На создание 8-секундной анимации, в которой в такт музыке меняется выражение лица, уходит около недели, - говорит аниматор Элиот Смерл (Eliot Smyrl), - Не достаточно просто подобрать необходимое положение рта, надо сделать так, чтобы конкретный персонаж в сцене действительно выражал свои чувства. Поэтому, приходится помногу раз пересматривать видеозаписи диалогов живых актёров, чтобы воссоздать движение каждой скулы на лице".

Главным инструментом в процессе создания анимации "Игрушечной истории" была программа "Menv" (от Modeling Environment - Среда Моделирования), созданная группой программистов Pixar во главе с техническим директором Биллом Ривсом (Bill Reeves). Результат девяти лет упорного труда, "Menv" представляет собой средство создания и анимации трёхмерных моделей со встроенной возможностью управления артикуляцией; она позволяет аниматору выделить специфические участки выбранного движения, например, зависимость положения локтя от кисти руки, или соответствие движения губ произносимой речи, и затем дать компьютеру команду самостоятельно просчитать анимационную последовательность, не затрагивая при этом остальную сцену. Благодаря такому подходу значительно сокращается необходимость применения довольно нудной покадровой (frame-by-frame) анимации.

Процесс аниации Вуди

"Эта программа даёт нам возможность оптимизировать то или иное движение до необходимого внешнего вида, - говорит Джон Лессетер, - Традиционная двухмерная анимация также способна на такое, но использовать её гораздо труднее. Если Вы, например, хотите замедлить движение руки на 15 процентов, Вам придётся вернуться назад и перерисовать всю анимацию заново. В нашем же случае, используя "Menv", мы возвращаемся назад к ключевому кадру, вносим необходимые поправки в артикуляционных переменных, и компьютер самостоятельно просчитывает все изменения".

Предпоследний этап создания "Игрушечной истории" - добавление "красок". Используя программы Amazon и Adobe Photoshop, художники Pixar начали, слой за слоем, разукрашивать трёхмерные модели сцен. Специально для облегчения этой работы программистами студии была разработана программа "Unwrap" (от англ. Unwrap - Развёртывать), которая позволила в несколько раз ускорить процесс покраски. Принцип её работы состоит в развёртывании трёхмерной модели и превращении полученного объекта в двухмерную карту. Затем, при помощи уже упомянутых графических редакторов происходит нанесение цвета, после чего модель обратно "сворачивается".

После "общей" покраски модели наступает черёд "детальной". "Моя работа, в основном, состоит в добавлении деталей, делающих картинку более правдоподобной, живой, - говорит художник по "задним" фонам Робин Купер (Robin Cooper), - Я добавляю на текстутуру полочки отличительные визуальные особенности древесины, чтобы она (полочка) выглядела как деревянная. Я добавляю пыль и грязь в необходимых местах, делаю поверхности мокрыми или ухабистыми. Все эти, казалось бы, малозаметные на первый взгляд вещицы наполняют финальную картинку реализмом".

Последняя фаза, добавление освещения, процесс не менее трудный, чем анимация. До этого все сцены освещались единственным "рассеивающим" источником света. Теперь же настал черёд сделать картинку максимально реальной.

"Мы используем традиционную для обычных фильмов номенклатуру: главные, заполняющие, бьющие, отражающиеся источники света, список можно продолжить, - говорит продюсер "Игрушечной истории" Ральф Гугенхайм, - Разница в том, что установка и перемещение всех источников света происходит внутри компьютера. Мы можем контролировать свет и тени независимо друг от друга. Головная боль всех кинематографистов состоит в том, что, например, если у Вас есть 20 источников света, Вы также, хотите того или нет, имеете 20 источников тени. В компьютерном же кинематографе эта закономерность отсутствует - мы используем столько теней, сколько нам необходимо".

После прохождения всех этапов создания мультфильма, данные отсылаются на обработку, где происходит финальный рендеринг (просчёт) сцен. Готовые изображения посредством фильм-принтера записываются на стандартную 35-мм видеоплёнку, которую затем готовят к отправке в кинотеатры. Компьютерная мощь "Игрушечной истории".

Pixar не удалось бы создать свой шедевр компьютерной графики и анимации без надлежащих аппратаных мощностей, ведь количество кадров, которые необходимо было просчитать, в конечном варианте мультфильма равнялось 114 тысячам! Поэтому во владении студии оказались системы двух самых известных компаний - Silicon Graphics Inc (SGI) и Sun Microsystems (Sun).

Кадры из мультфильма

На столе каждого аниматора стояла рабочая станция SGI Indigo2 на базе процессора MIPS R4400 с частотой 150 МГц и 64 Мбайт оперативной памяти.

В процессе создания "Игрушечной истории" сотрудники Pixar делали пробную анимацию, позволявшую увидеть приближённую к финальному результату картинку по сравнению со статическим изображением. Каждый кадр (содержавший, для простоты, лишь "проволочные" модели) при разрешении 360 х 216 пикселей просчитывался на Indigo2, в среднем, за 10 минут. Таким образом, на создание секунды анимации рабочая станция тратила 4 часа.

Для создания одного кадра более полной анимации, в которой на модели и задний план сцены были наложены текстуры, а также добавлены источники света, Indigo2 приходилось "потеть" на протяжении 40 часов (разрешение кадра - 720 х 432 пикселя). При этом, для правильной расстановки всех источников света (количество которых в одной сцене могло исчисляться десятками) аниматорам студии приходилось проводить рендеринг несколько раз.

И, наконец, финальный просчёт одного кадра сцены (разрешение - 1536 х 922 пикселя, глубина цвета - 48 бит) требовал 2,5 часа времени. В результате грубого подсчёта, при использовании одной станции SGI Indigo2 для рендеринга "Игрушечной истории" Pixar потратила бы 65 лет!

Поэтому не удивительно, что для уменьшения времени рендеринга (как промежуточного, так и финального) студия решила обзавестись специальным комплексом рендеринга (также называемый "фермой рендеринга" ("RenderFarm")). Для её создания была использована продукция Sun.

Студия провела тестирование рабочих станций компаний SGI, Sun и Hewlett-Packard, чтобы узнать, какая же из систем окажется наилучшей по соотношению "цена/производительность" по тесту RenderMark, разработанному самой Pixar. В результате оказалось, что станции семейства SPARCstation 20 компании Sun более чем в два раза превосходят свою ближайшую соперницу, SGI Indigo2, в то время являвшуюся основным рабочим инструментом студии.

Над "фермой рендеринга" трудились не только сотрудники Pixar. Техники Sun приложили максимум усилий, чтобы созданный комплекс оправдал возложенные на него надежды и потраченные средства.

В качестве центрального звена системы рендеринга выступал восьмипроцессорный сервер SPARCserver 1000, служивший хранилищем всех трёхмерных данных. Он также руководил распределением потока информации между 87 двухпроцессорными станциями Sun SPARCstation 20 (модель HS22MP). В дальнейшем в подчинении у сервера оказались ещё 30 четырёхпроцессорных станций Sun SPARCstation 20 (модель HS14MP) для ускорения просчёта сцен с множеством источников света, а также для увеличения общей производительности системы. Все компьютеры были объединены в сеть с пропускной скоростью 100 Мбит/с.

Постройка комплекса была осуществлена всего за месяц. Результатом работы техников Pixar и Sun стал вычислительный комплекс из 117 компьютерных станций с производительностью 16 BIPS (billion instructions per second, миллиардов инструкций за секунду). 300 процессоров "фермы рендеринга" по своей скорости были приблизительно равны 300 суперкомпьютерам Cray 1. При этом благодаря относительно малому энергопотреблению и тепловыделению систем Sun, их удалось разместить в пространстве размером 4,2 х 2,4 х 0,5 метра.

Кадры из мультфильма

На финальный рендеринг более 1500 кадров "Игрушечной истории" (каждый из которых занимал 300 Мбайт дискового пространства) комплекс потратил 800 000 часов. Эта цифра была бы намного больше, не создай и не используй Pixar программу RenderMan. Что же касается промежуточной анимации, используемой аниматорами для предварительного просмотра, "ферма рендеринга" просчитывала один кадр менее чем за три секунды.

Сюжет, каким он стал

Мир "Игрушечной истории" - мир игрушек, живых, но претворяющихся обычными куклами/машинками/солдатиками, когда они появляются на виду у людей. Владелец этих игрушек - мальчик по имени Энди (Andy). Каждый год ко Дню рождения Энди дарят новые игрушки, поэтому для старых этот день становится кошмаром. Ещё с детского сада любимцем мальчика была кукла-ковбой по имени Вуди. Очередной День рождения Энди, из-за скорого переезда его семьи в новый дом, был перенесён на несколько дней раньше. Он стал самым кошмарным днём в "жизни" Вуди, ведь новая игрушка, которую заполучил ребёнок, позарилась на его место! К тому же, претендент оказался не из лёгких противников: это была мечта каждого мальчишки - Баз "Световой год". Завязавшиеся споры между Вуди и Базом, соперничество за место быть самой любимой игрушкой Энди, стали причиной увлекательного, но вместе с тем очень опасного путешествия. Пройдя через все препятствия, возникшие на пути, обе игрушки нашли потерявшего их было мальчика. Но самое главное - они нашли общий язык между собой, и стали лучшими друзьями.

"Игрушечный исход"

Выход 77-минутного мультфильма был запланирован на 22 ноября 1995 года. К тому времени весь мир с нетерпением ждал "первый полностью трёхмерный мультфильм". Зная о небывалом успехе мультсериала "Перезагрузка", Pixar и Disney с замиранием сердца ждали реакцию зрителей и критиков на своё детище. И дождались.

Только в первую неделю продаж "Игрушечная история" принесла 39 миллионов долларов, моментально окупив потраченные на её создание средства (бюджет мультфильма составил 30 млн. долл. США). В одной только Америке новинка принесла 191 млн. долл. кассовых сборов, став третьим самым прибыльным мультфильмом в истории (к слову: на первом месте с 312 млн. долл. находится "Король лев" ("Lion King"), а на втором с 217 млн. долл. - "Аладдин" ("Aladdin")). Мировой же прокат составил почти 357 млн. долл. Такая сумма сделала "Игрушечную историю" самой прибыльной картиной 1995 года и 65-м самым прибыльным фильмом за всю историю кинематографа.

В 1996 году Джон Лессетер получил за мультфильм награду Academy Special Achievement Award. Кроме того, "Игрушечная история" была номинирована на две награды Golden Globe Awards: "Лучший музыкальный или комедийный фильм" и "Лучшая оригинальная песня".

"Главная цель Pixar - создание второй по величине анимационной студии в мире, использующей при этом самые последние достижения компьютерной графики и анимации, - говорит Стив Джобс (Steve Jobs), председатель и главный руководитель, - Тёплый приём, который был оказан публикой "Игрушечной истории", дал нам потрясающий старт".

Созданный в 1999 году сиквел, "Игрушечная история 2", стал ещё более успешным. Принеся за первую неделю невероятную сумму в 57 миллионов долларов, мультфильм собрал в США почти 245 млн. (486 млн. долл. по всему миру).

Предсказание Джобса сбылось, Pixar сегодня является второй после Disney самой большой анимационной студией в мире, работающей на рынке мультфильмов. Несмотря на стремительный взлёт третьего игрока, и основного противника Pixar, DreamWorks/PDI, сотрудники студии не сидят, сложа руки. 5 ноября этого года состоялась премьера нового мультфильма - "Суперсемейка" ("The Incredibles"). Зимой же нас ожидает ещё одно произведение Pixar - мультфильм "Машины" ("Cars").

Суперсемейка - новый мультфильм Pixar, новый шаг вперёд в развитии трёхмерной графики и анимации

В общем, без ярких и красочных мультфильмов Pixar, в обозримом будущем, нас не оставит, чему нельзя не радоваться.