تاریخچه مختصری از انیمیشن سه‌بعدی

ممکن است برای بسیاری از ما تصور این نکته مشکل باشد که تا چند دهه گذشته، تمامی انیمیشن ها ، افکت ها و سرگرمی ها به صورت دستی بدون دخالت هیچ گونه تکنیک کامپیوتری و یا دیجیتالی ، ساخته، تکثیر و مصرف می شده ! در نقطه مقابل، اولین انیمیشن تماما دیجیتالی متعلق به جان لستر Jhon Lasseter با نام Luxo Jr است که در تاریخ ۱۹۸۶ و به دنبال آن داستان اسباب بازی Toy Story است که در تاریخ ۱۹۹۵ تماما در محیط کامپیوتری و به صورت دیجیتال تولید شده اند.

در این پروژه ها و تجربیاتی که از آنها به دست آمد، در زمینه های ساخت مدل، تکسچر، نورپردازی و… درجات و ارزش های بسیار ارزنده ای به دنیای انیمیشن سه بعدی اهدا شد؛ چنانکه امروزه از این دستاورد ها و بهره مند هستیم.

وقتی نگاهی به انیمیشن های موفق ، کمدی و سرگرم کننده هالیوودی بیندازیم، با اسامی چون : باگز بانی Bugs Bunney – تام و جری Tom and Jerry – میکی موس Mickey Mouse مواجه می شویم که هم اینک طرفداران بسیاری از سراسر جهان دارند. در پس پشت این پروژه های موفق جهانی ، اسامی انیماتور های موفقی چون : والت دیزنی Walt Diseny – مکس فلِشِر Max Fleischer – والتِر لانتز Walter Lantz – تِکز آوری Tex Avery – چاک جونز Chuck Jones و بسیاری از انیماتور های موفقی که در استدیو های آنها با عشق و علاقه کار کرده اند دیده می شود.

هنگامی که انیمیشن‌های کلاسیک دیزنی به شهرت جهانی دست پیدا کردند، و سبک و سیاق آنها شناخته شد. تولیدات مابین ۱۹۳۰ تا ۱۹۴۰ ، در طی این دوران، و حتی قبل از آن ، انیماتور های جوان و خوش ذوق والت دیزنی ، قواعد ۱۲ گانه ای را به دنیای انیمیشن ارائه کردند . ( این قواعد در مبحث انیمیت بحث خوهد شد + ) قواعدی که سالها در استودیو‌های انیمیشن دنیا به کار رفتند و همینک نیز کاربرد دارند.

۱۰۱ سال قبل از عرضه Toy Story ما شاهد اختراع توماس ادیسون به نام” کینه‌توسکوپ “یا “Kinetoscope” هستیم، وسیله ای که دارای یک سوراخ و دسته ای  در یک جعبه مستطیل شکل‌، هر کس از سوراخ تعبیه شده بر روی بدنه به داخل نگاه می‌کرد و دسته را می‌چرخاند، می‌توانست تصاویر متحرک را ببیند که در مقابل چشمانش حرکت می‌کردند‌! این اختراع بیشتر شبیه به شهر فرنگ بود و در یک زمان، فقط یک نفر می توانست از آن استفاده کند، در دورانی که مردم به سرگرمی های دسته جمعی نیاز داشتند باعث شد تا استقبال خوبی از آن نشود.

کامپیوتر ها و خصوصا قدرت پردازش تصویری آنها، تغییر ژرفی را در نوع ایجاد و تکثیر تصاویر بوجود آورده اند. کامپیوتر‌های قدرتمند امروزی که به راحتی در دسترس عموم علاقه مندان است، می‌تواند مسیر همواری را در مقابل شما قرار دهد که با علاقه و پشتکاری که دارید‌، در این زمینه موفق شوید.

اکثر تکنیک‌های پایه‌ای که امروزه مورد استفاده هستند در دهه ۱۹۷۰ پا به عرصه وجود گذاشتند. کامپیوتر های کوچک Mini Computers محبوب شدند، چون نگهداری از آنها به مراتب راحت تر از کامپیوتر های بزرگ MainFrameComputers بود. و قیمت مناسبی داشتند. از دید سخت افزاری‌، بسیاری از تحقیقات و توسعه ها ‌روی همین کامپیوتر های کوچک صورت گرفت. ریز پردازنده های ۸ بیتی ، فضای Ram مسیرهای پیشرفت را هموارتر کردند. در همین دهه، دانشگاه “یوتا” Utah تحت راهنمایی دِیوید ایوانس David Evans تحقیقات گسترده ای را بر روی گرافیک کامپیوتری آغاز کردند که محصول این تحقیقات؛ ظهور : Phong Shading – Gouroud Shading – Bump Mapping – Z-buffering – متد های پرداخت لبه یا Antialiasing – تکنیک‌های اولیه انیمیت دست و صورت بود. در دهه ۱۹۸۰ نیز این تحقیقات ادامه داشت .

گرافیک کامپیوتری در این دهه جهش رو به جلو داشت، کامپیوتر‌ها دارای پتانسیل زیادی از لحاظ پردازش تصاویر آرتیستی و تجاری بودند. همزمان، تحقیقات گسترده نرم افزاری نیز آغاز شد تا تکنیک های مدلسازی و سایه زنی Shading  – که از دهه ۷۰ به ارث رسیده بود – را هر چه بیشتر بهبود بخشد.

در این دوران به تکنیک‌های جدید رندر، از جمله‌: RadioSity –  بافت های Procedural دست یافتند‌. (‌این بافت ها به تکنیکی از بافت پردازی یا تکسچرینگ Texturing گفته می‌شود که بر اساس الگوریتم های نوشته شده، عناصر طبیعی را‌ روی سطح مجازی شبیه سازی می‌کنند. عناصری مانند‌: سنگ‌، آهن و…‌) و نیز توسعه نرم‌افزار های مبتنی بر اساس رابط کاربری برای ساخت کاراکتر انیمیشن و تصاویر سه بعدی شکل گرفت. در سال ۱۹۸۸ زبان RenderMan توسط پیکسار عرضه شد. این دوره، شاهد ظهور ابزار ها و روش های ساخت و رندر بسیار خوبی در انیمیشن سه بعدی کامپیوتری و جلوه‌های ویژه بود. در سال ۱۹۸۱ کمپانی WaveFront در شهر سانتا باربارای کالیفرنیا افتتاح شد. در سال ۱۹۸۲ شرکت Alias در تورنتو و SoftImage در مونترال، Mental Image در برلین آلمان و Side Effect در تورنتو به تاریخ ۱۹۸۷ فعالیت های خود را در زمینه نرم افزار های انیمیشن و جلوه های ویژه کامپیوتری آغاز کردند.

همچنین بسیاری از آکادمی های دنیا، به طور تخصصی به مبحث‌های مختلفی راجع به تصاویر و انیمیشن‌های کامپیوتری در خلال ۱۹۸۰ تا ۱۹۹۰ پرداختند. به عنوان نمونه‌: دانشگاه اوهیو Ohio در زمینه کاراکتر انیمیشن – دانشگاه کورنِل Cornell در زمینه نورپردازی و رندر و… به موازات این تحقیقات، مباحث شبیه سازی کامپیوتری داینامیک‌ها نیز به صورت جدی مد نظر بوده است. و همچنین تحقیقات سخت افزاری در این دهه بیشتر بر روی تقویت قدرت پردازش اطلاعات گرافیکی استوار بوده است.

از دست ندهید:

پادکست ۱۷: تاریخ سینمای انیمیشن سه‌بعدی از زبانِ بنیان‌گذار پیکسار، جان لستر (قسمت اول)

پادکست ۱۸: تاریخ سینمای انیمیشن سه‌بعدی از زبانِ بنیان‌گذار پیکسار، جان لستر (قسمت دوم)

در نیمه اول ۱۹۹۰، تحقیقات کامپیوتری حول مرکز: قدرت – قیمت و راحتی استفاده می چرخید. سخت افزار های نیمه قدرتمند وارد بازار شدند، نرم افزار های ساخت انیمیشن مشتری‌های زیادی پیدا کردند و علاقه‌مندان از این پیشرفت و راحتی استفاده، هر روز خوشحالتر می‌شدند‌!. در این دهه‌ ۲ اتفاق خوبی افتاد. یکی ظهور بازی‌های الکترونیکی و همراه آن اشتغال زایی‌های جدید‌. دیگری، تبدیل کامپیوتر به یک محصول محبوب خانگی که دیگر برای نگه داری آن نیازی به هزینه‌های گزاف نبود.

اما در نیمه دوم ۱۹۹۰ دنیای انیمیشن و جلوه های ویژه کامپیوتری تغییرات وسیعی پیدا کرد. چه از لحاظ نرم افزاری و چه از لحاظ سخت افزاری‌. ظهور ویندوز NT و لینوکس Linux‌، پردازنده‌های اینتل ۱۳۸۶ ، رندر فارم‌ها و شبکه‌های کامپیوتری قدرتمند‌تر شدند و پردازش اطلاعات تحت شبکه به زودی جای خود را در میان تولید کنندگان انیمیشن باز کرد.

بعد از دهه ۱۹۹۰ کنسول‌های بازی وارد بازار شدند و به محبوبترین ابزار های سرگرمی بدل گشتند. مانند PlayStation – DreamCast و Nintendo که همراه این تکنولوژی جدید، اشتغال زایی های وسیعی در تخصص هایی مانند‌: ساخت مدل های بازی های رایا‌نه‌ای Real Time  – تکنیک های Shading – برنامه نویسی داینامیک Real Time  و در بسیاری زمینه های دیگر بوجود آورد.

تکنیک نورپردازی بر اساس عکس یا Image base Lighting توسط دانشگاه کالیفرنیا پالایش شد. با این تکنیک می‌توانستند رندر مدلهای سه بعدی را بر اساس تصاویر عکاسی شده از لوکیشن (HDRI) احیاء کنند.

رندر های Nonphotorealistic موضوعات و مدل های سه‌بعدی را شبیه به کارتون‌های دو بعدی رندر می‌کرد نیز معرفی شدند. در اصطلاح الان، رندر های ۲D گفته می شود. در اوایل سال ۲۰۰۰ سخت افزار‌ها سریعتر‌، ارزانتر و کوچکتر شدند. ‌روی کارت های گرافیکی GPU تعبیه شد (‌Graphics Processing Unit‌) و رویای رندر گرافیکی کارت VGA به واقعیت تبدیل شد. GeForce 256که در آگوست ۱۹۹۹ عرضه شد، اولین کارت گرافیکی بود که از تکنولوژی GPU بهره می‌جست.

این پیشرفت نیز دوباره دگرگونی‌هایی را به همراه داشت. رندر فضا های سه‌بعدی با تکسچر ها‌یی با کیفیت عالی و تولید بازی‌های رایانه‌ای با کیفیت بالاتر‌.

در این دوره شاهد عرضه کنسول های قدرتمندی چون : PlayStation2 بودیم که قابلیت رندر ۲ میلیون Polygon در هر ثانیه را دارا بود‌. مایکروسافت Xbox را معرفی کرد که از تکنولوژی کارت گرافیکی NVIDIA بهره‌مند بود و می‌توانست بالای ۱۲۵ میلیون Polygon را در هر ثانیه رندر کند.

بعد از سال ۲۰۰۰ و پس از عرضه Xbox 360 در سال ۲۰۰۵این عدد به ۵۰۰ میلیون Tri در هر ثانیه رسید. کمپانی سونی Play station3  و کمپانی نینتندو Wii را عرضه کردند.