1990年代,电影、电视、游戏机等娱乐设备在全球的多数地区都已普及,计算机从昂贵的专业工具发展为普通人也可承担的消费级设备,万维网的诞生和迅速发展不仅改变了人们的交流方式,也为动画带来了全新的表演舞台。人类文明又进入了一个新时代,而传统媒体和数字媒体,仍在期待与抗拒中互相碰撞。
计算机生成图像的发展进入快速通道, 数字动画技术在各个领域都证明了自己的实力和魅力, 这必然会模糊动画的边界,但其拟动而拟生的本质,从未改变。
科学家用数字动画技术来研究生物、航天、医疗等严肃课题,艺术家用数字动画技术来创作影像、动画片和视频游戏等作品。这个年代不仅见证了科学和艺术的边界模糊,也见证了所谓动画物理学在数字动画领域的构建,基于物理模拟的数字动画技术在让动画变得更加可信的同时,大量减轻了动画师的工作;而基于艺术家控制的动画技术,又满足人们对于艺术“源于生活,高于生活”的愿景。这个年代还见证了计算机生成图像技术大众化开启,个人电脑开始承担以往仅限于专业工作站的运算工作,面向无编程背景人士的消费级专业计算机图像和数字动画软件行业开始形成,而专业数字动画工作室则更注重创新性技术的开发。
数字动画更多地参与到电影、动画、游戏、现场表演等大众娱乐行业中,其发展潜力已成功引起更多资本的关注,“交易”“收购”“合并”等成为软件行业相关新闻中十分常见的关键词。软件行业在相互竞争的同时也尝试通过统一标准,让不同软件之间实现更好的互相兼容,谋求共同发展空间。
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#6.2.1 传统特效和CG视效(VFX)的边界模糊
1990年代,数字动画技术更多地参与到电影制作中,人们发现这些“镜头后”的视效技术,比“镜头前”特效技术拥有更多的可操作空间,甚至能用于创造真正的“角色”。数字动画在拟真技术方面进入高速发展通道,从显而易见的拼接,到不知不觉的融合,它的成长模糊了真实和虚拟的边界。
#6.2.2 传统动画和CG动画的边界模糊
当使用数字动画技术制作的动画片开始接近传统动画之时,“动画片”“传统动画”“卡通动画”这些术语的定义便发生了改变。数字动画技术突破了传统动画在物理上的局限,为动画片带来更多的可能性,并催生了一系列新的动画片形式、风格和技术。这个年代不仅见证了传统动画和数字动画在技术上的交融,也见证了三维动画技术和二维动画技术的融合,这是一个在屏幕背后迅速发展的过程,以至于屏幕前的普通观众仍以为他们所看到的二维数字动画依然是传统动画,以为使用三维动画技术制作的动画看起来都是“立体”的。
#6.2.3 游戏动画和交互动画的边界模糊
1990年代,三维视频游戏进入了明显的技术发展期,新的媒体为游戏提供更大的数据容量,游戏动画更多地向影视动画学习,而游戏作为一种艺术也开始被关注。与此同时,越来越多在技术上与游戏动画没有本质区别,而又不合适被称为视频游戏的新事物诞生,它们一般被称为“交互动画”“交互电影”“交互艺术”“交互装置”等,但相互之间的界限十分模糊。
#6.2.4 基础应用研究&软硬件研发
CGI技术和CG动画技术均具跨界性,可应用于任何动态影像制作领域,其共性的基础研究、算法、编程语言、软件、硬件、系统等发展,对影视动画、交互游戏等多个应用领域都存在影响。
1990:
传统特效+CG视效 :保罗·范霍文 执导的《全面回忆》 (Total Recall,1990)
地铁光公司 的蒂姆·麦戈文 为该片执导了一段描述人类和狗通过透视设备的CG动画 片段,其团队最初尝试使用运动捕捉 技术,但出现了很多问题,最后不得不借助转描 技术手动制作。
该片再一次证明了CG动画 技术在电影特效中的特殊作用,尽管微缩场景 、特效化妆 、动画偶 、光学合成 等传统电影特效动画技术依然大量被使用。
传统特效+CG视效 :雷尼·哈林 执导的《虎胆龙威2》 (Die Hard 2 ,1990)经常被宣传为首部使用 数字接景画 合成技术的电影长片 ,但该接景画依然由艺术家上杉裕世手绘 ,工业光魔 通过扫描 将其数字化,再使用数字图像处理软件 与真人镜头合成。
《全面回忆》真人实拍+CG动画合成片段截图 © Carolco International N.V.,Carolco Pictures Inc.,1990
《虎胆龙威2》接景画片段截图 © 二十世纪福斯电影公司,1990
传统动画 +CG动画 :布托伊 (Hendel Butoy)和加布里尔 (Mike Gabriel)执导的迪士尼动画长片《救难小英雄澳洲历险记》 (The Rescuers Down Under ,1990)
标志着迪士尼 的数字动画系统“CAPS” 正式上岗,是动画行业从传统手绘向数字化制作转型的 里程碑 。它看起来和传统动画几乎没有区别,而旋转镜头 、变焦 、长背景跟踪 和其他原来使用多平面相机 制作的镜头运动效果,在全数字化环境中的表现更让人惊讶。
CG动画 :莫里斯·贝纳永 执导的《夸克斯》 (Quarxs ,1990-1993)
首部使用高清标准的数字电视动画 ,
该片也被宣传为最早基于剧本,而不是为了展示技术而制作的三维数字动画 ,但这取决于对所谓剧本的理解。
《救难小英雄澳洲历险记》剧照 © 迪士尼 The Rescuers Down Under 1990
《救难小英雄澳洲历险记》剧照 © 迪士尼 The Rescuers Down Under 1990
动画技术总是在拟真 和拟绘 之间徘徊,当CGI技术在拟真方向获得一定成果后,拟绘自然成为下一个关注的话题。SIGGRAPH 年会召开了题为“非照片真实感渲染” 的会议,被认为是该术语创造 者,但这一术语的用语准确性后来受到质疑,而三渲二 、风格化渲染 、样式化处理 等术语都被用于描述类似技术。需要注意的是,这类技术包括对2D和3D材料的处理。相关技术的发展,成为推动传统动画和数字动画技术融合的重要力量 。
交互/游戏动画 :随着电脑硬件的成本进一步下降,显示屏像素进一步提高,光盘设备变得更加可靠,电子游戏行业的收入超过了好莱坞,吸引了电影行业的转型探索,“全动态视频游戏” 再度回归 ,在接下来的几年里成为游戏行业的宠儿,但它们依然没有突破此前缺乏交互性和有限视频内容的问题,几年后又再一次被主流市场放弃了,人们等待的依然是更先进、快速和高效的实时动画渲染技术。
IBM推出“扩展图形阵列”(XGA)显示标准,将屏幕像素提高至1024x768像素,256色调色板。
交互/游戏动画 :为与日益兴盛的个人电脑和家用游戏机竞争市场,街机游戏寻求搭载更大型、更复杂的专用机械设备。
南梦宫 开发的《小蜜蜂3》 (Galaxian 3 ,1990)
首款多人环幕街机视频游戏 ,也是有史以来最大型的游戏街机 ,
游戏动画在360°的环绕屏幕上显示,第一版可供28人同时娱乐,使用16个投影仪。
世嘉 开发的《空战神兵》
首款带有360°旋转座椅的街机游戏 ,使用专门开发的360度旋转街机,玩家必须系好安全带才能进行游戏。
交互/游戏动画 :雅达利游戏 开发的《角斗士》
首款以真人演员数字化为特色的街机视频游戏 ,主角和背景人物都来自真人电影数字化,尽管有限的像素和抽帧降低了真实感,但这象征着视频游戏与电影之间的进一步融合。
交互/游戏动画 :信息图表(现雅达利SA) 开发的《阿尔法波》
首款真正的3D平台游戏 ,支持六轴移动、全屏全三维平面着色对象。
交互/游戏动画 :世嘉 开发的《飙风追逐》 (Rad Mobile ,1990)
首款拥有雾效果,和以动态天气为特色的三维视频游戏 。
交互/游戏动画 :合成维度 和核心设计公司 开发的《公司》(也称《赛博公司》)
交互/游戏动画 :《虚拟壁球》
首款多人VR运动游戏 ,使用VPL 的头戴显示器和接有传感器的球拍,允许两个用户联线比赛,尽管面向大众市场,但昂贵的价格让它如今鲜为人知。
交互/游戏动画 :前波音公司研究员托马斯·考德尔创造了术语 “增强现实” 。
交互/游戏动画 +软硬件研发 :任天堂 推出4世代家用游戏机“超级任天堂” ,
其“模式7” 允许背景层在逐行扫描线的基础上旋转和缩放,以创建许多不同的效果,其中最出名的是通过该技术模拟伪3D视效 ,将背景层转换为2D纹理贴图平面,以高度换取深度,从而实现3D深度错觉。这款游戏机很受欢迎,直至2003年才停产。
Galaxian 3 © 南梦宫,1990
Galaxian 3 © 南梦宫,1990
Rad Mobile © 世嘉,1990
基础应用研究 :蒂姆·伯纳斯-李 提出了“超文本标记语言”(HTML) ,是如今我们所熟悉的万维网的开端,用于创建网页的“页面”。同年,他启动并运行了第一个万维网服务器和浏览器 ,不仅开启了新一轮人类信息技术革命,也标志着人类即将进入全新的娱乐社交时代,各种已有的视听媒体都将在互联网上汇聚,而基于网页的交互动画也即将诞生。
软硬件研发 +CG动画 :韦恩·莱特尔 创立视觉动画公司 [1] ,使用自研的基于数据驱动“自动”生成动画的专有软件 [2] 制作了动画短片《更多的铃声和哨声》 ,各种模型的运动和音乐节奏完全匹配,这种效果在传统手绘动画中属不可能任务。该公司随后继续推出了多部更加复杂且有趣的视觉音乐动画 。
[1] 最初名为“视觉音乐”(Visual Music) ,1995年更名为“动画音乐”(Animusic) 。
[2] 根据其官方网站介绍,该公司的专有动画程序名为“MIDImotion” ,类似于游戏引擎的实时动画程序,后来还开发了“动画音乐工作室”(ANIMUSIC|studio) ,约2015年开始引入虚幻4 技术。
基础应用研究 +CG动画 :计算机生成图像技术研究先驱中前荣八郎 ,使用内部软件制作了一部探索真实感渲染 的实验动画,包括早期的潮湿路面反光模拟 。
基础应用研究 +CG动画 :《我从未见过,但我知道……》 由俄亥俄州立大学 的美岛莉·莱昂 使用其开发的分支对象生成和动画系统“BOGAS” 制作,可创建树木、植物、血管、神经系统、水下动物甚至虚拟生物的逼真 模型。
基础应用研究 +CG动画 :《有生源说》 是首部演示植物生长的 CG动画片 ,由卡尔·西姆斯 使用其开发的“人工进化” 系统制作,从植物形状的随机突变中进行交互选择,从而获得各种有趣的结构,是一种早期的、基于生物学模拟 的CG动画技术。
基础应用研究 :帕特·汉拉汉 和保罗·海伯利 发表了第一篇关于3D绘画 系统的论文 ,允许用户直接在三维模型上绘画纹理。
Hanrahan P, Haeberli P. 3D形状上的直接所见即所得绘画和纹理[C]// SIGGRAPH'90:第17届计算机图形和交互技术年会会议录, 纽约:计算机协会. 1990: 215-223.
More Bells and Whistles © Animusic,1990
《有生源说》 © 西姆斯,1990
三维绘画系统论文部分配图 © 汉拉汉,海伯利,1990
软硬件研发 :S3图形公司 推出第一款2D加速器芯片显卡 “86C911” ,这标志着2D图形硬件加速时代的开始。
1900年面世的重要软 /硬件 和标准
Video Toaster 洛泰克 开发,软件提供视频编辑 、视觉特效 、动画 、图像处理软件 ,最初是硬件+软件套装 ,多年来被行业广泛采用,获艾米技术奖 ,2014年转型为全数字设备。LightWave 3D 洛泰克 发布,提供3D建模 、动画 、渲染 功能,最初是Video Toaster 的套件,后来逐渐更新迭代成独立的专业3D动画生产软件 ,被行业广泛采用。Virtus Walkthrough (虚拟漫游)大卫·史密斯 开发的建筑动画软件 ,1990年代初被布莱恩·帕玛 、西德尼·波拉克 等著名导演用于电影的视效预览 制作。Photoshop 奥多比 发布的图像处理和数字绘画软件 ,最初由诺尔兄弟开发,支持丰富的第三方插件,被行业广泛采用,获91届奥斯卡科学与工程奖 ,并持续更新至今。VLM (虚拟光机)杰夫·明特 (Jeff Minter)开发了新一代视觉音乐动画生成软件 ,允许用户通过实时操作 生成交互式的光效动画 。
1991:
传统动画 +CG动画 :加里·特洛斯达勒 和柯克·维斯 执导的迪士尼 动画长片《美女与野兽》
其著名场面“华尔兹之舞” 展示了2D手绘角色与3D数字场景的有机结合 ,创造了在传统动画 中难以实现的环绕镜头 。数字动画师根据美术设计制作3D场景,设置3D镜头运动,渲染草图,传统动画师根据草图绘制角色动画,最后通过“CAPS” 系统合成。CAPS 当时并不包括3D软件,通过借助外部软件“ Alias” 和“ RenderMan” 完成建模和渲染后再逐帧导入。
《美女与野兽》华尔兹之舞片段 © Disney
《美女与野兽》华尔兹之舞片段3D背景模型 图源:D23 © Disney
《美女与野兽》华尔兹之舞片段3D背景制作花絮 图源:D23 © Disney
传统动画 :丹尼尔·格瑞弗斯 执导的动画短片《操纵》 描述了一个可怜的卡通小人角色如何被真人动画师以各种动画技术“操纵”,涉及传统手绘 、剪切动画 、提线木偶 、立体纸偶 和真人实拍 等多种动画技术的综合使用,在2D和3D空间中流畅互动。
传统动画 :岡本忠成 带来他最后一部动画短片《订单多的餐厅》 (注文の多い料理店,1991),把铜板雕刻画 的风格带进了动画。
《操纵》丹尼尔·格瑞弗斯 ,1991
《订单多的餐厅》剧照 © 冈本忠诚 注文の多い料理店 1991
传统特效 + CG视效 :卡梅隆 执导的《终结者2》 (Terminator 2,1991)
首部使用3D数字角色扮演主角的电影长片 ,涉及先进的照片真实感 渲染 、液态金属动画 和逼真人类运动 。由于当时的数字动画技术仍然昂贵,它仅被用于必要的地方,合共不足5分钟的视觉效果,制作费超500万美元,数十位计算机工程师、数字动画师和艺术家参与了制作。
工业光魔 开发了一个内部工具“变粘”(Make Sticky) 制作3D模型的纹理 映射,运动捕捉 仍通过直接在演员身上绘画网格标记对位。
斯坦利·温斯顿 负责特化 、可动偶 、假肢 等实体特化 道具。
这部电影成功让公众认识到数字动画在电影制作方面的功能和魅力。
Terminator 2的液态金属角色片段,1991
Terminator 2 角色穿过铁栏片段
传统特效 + CG视效 :斯皮尔伯格 执导的电影长片《铁钩》 (hook ,1991)
工业光魔 创造了投影在简单几何模型上的3D接景画技术 ,可以理解为接景画 和多平面相机 的升级版,由于映射图像的模型可更自由地移动和变形,能模拟更可信的伪3D 效果,类似技术至今仍经常被使用。
CG视效 :朗·霍华德 执导的《倒退》 (Backdraft ,1991)
首部涉及 照片真实感 数字火焰动画的电影长片 ,但该片也被专业人士指不符合真实火灾现场环境,数字图像技术在真实感模拟和美学之间需要处理的课题还有很多。
hook,1991
Backdraft,1991
交互/游戏动画 :虚拟图像制作 开发的街机游戏《时间旅者》
首款使用全息投影的全动态视频游戏 ,
视频内容由真人演员在绿幕前拍摄,再由后期公司添加数字动画,使用电通 的投影技术,利用舞台下方的球形凹面镜和阴极射线管电视机,在一个平坦、黑暗的微型舞台上呈现一种全息的效果。
交互/游戏动画 :任天堂 开发的《马里奥和我》
首次通过色键抠像把真人玩家实时合成进游戏动画 ,
但它没有正式发行,只在国际消费电子展任天堂展位上演示过。
交互/游戏动画 :动视 公司开发的《猎人》
首款真正的3D开放世界视频游戏 ,但只使用了十分简单的多边形模型。
交互/游戏动画 :日本广播公司 开发了第一个 “虚拟演播室”系统 ,用于他们次年开播的科学专题节目《纳米空间》 。其关键技术是真实摄像机和虚拟摄像机的实时运动匹配,把实时抠像的真人演员和数字动画实时合成,这类技术后来在影视制作、舞台表演、交互游戏中不断发展,衍生出多种变体。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :日本SNK 公司推出4世代家用游戏机“Neo Geo AES” ,在同期家用游戏机中性能较强,但也价格偏高,至1997年停产。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :卢卡斯艺术 开发的《猴岛小英雄2》
首款使用互动音乐系统“iMUSE”的游戏 ,最初由迈克尔·兰德 和彼得·麦康奈尔 开发,1991年被添加到疯狂大楼专用程序脚本创建开发工具游戏引擎中,可将音乐与视频游戏中的视觉动画同步。
《时间旅者》宣传广告
《纳米空间》虚拟演播室系统
1991年面世的重要软 /硬件 和标准
Linux 林纳斯·托瓦兹 开发并发布了自由免费开源操作系统 ,很多计算机影像工作室的专有软件、超级计算机、网络服务器、智能移动设备等都基于系统。TVPaint Animatio 电视绘发展部 开发的2D动画软件 ,提供较完善的逐帧动画制作功能,2018年获安妮奖中的伊沃克斯奖 ,在接下来的20多年里被行业和个人动画制作者广泛采用。Pegs 佩格斯 公司开发的2D动画软件 ,曾被行业广泛采用,2006年特必动画 公司将其收购后停止更新和销售。Annie 地铁光公司2D动画部门 研发的2D动画软件 ,类似迪士尼 的CAPS 系统的,但可在个人电脑 运行,1994年被游戏开发公司“第七层 ”收购。伊里斯探测器 硅图 公司开发的科学可视化软件 ,提供可视化编程环境,用于3D数据可视化、动画和操控,与硅图公司的工作站免费捆绑。开放DX IBM发布的科学数据可视化软件 ,包含数据绘制和动画功能。 Premiere 简称“PR”,奥多比 发布,提供视频编辑 、视觉效果制作 和调色 等功能,简单易操作,支持第三方插件 ,被行业广泛采用,至今仍是奥多比创意云系统的一分子。 合成器 波前 公司开发的2D、3D合成 和影视特效制作 软件 。软图DS 软图 发布,是一款硬件+软件的一站式解决方案 ,包括非线性编辑系统 和视觉效果制作 等功能,被爱维德 收购后更名为“爱维德DS” ,持续更新至2013年。
基础应用研究 :保罗·德贝韦克 开始研究基于图像建模和渲染 技术 ,从系列照片中导出一辆带贴图的轿车三维模型,后来在班夫国家森林的虚拟探索 项目,和鲁昂大教堂莫奈相关系列绘画的互动可视化 项目中进一步实验。德贝韦克 将在相关领域持续研究,并在21世纪初攻克数字人类 的最后一块拼图,这位被誉为“天才”的研究员至今仍在为CGI研究作出贡献。
基础应用研究 +软/硬件研发 :出渕亮一郎 使用其开发的“毛发渲染器” 制作了已知第一个 CG毛发 实验动画 《火兽》 ,该毛发渲染器是数字微分分析仪的应用。
基础应用研究 + CG视效 :太平洋数据图像 (Pacific Data Images)萨德斯·拜尔 等开发了一种基于特征的图像变形动画 技术 ,代表作包括约翰·兰迪斯 执导的著名的音乐视频 《是黑是白》 (1991),和一个从汽车变形到老虎的汽车广告。
Beier T, Neely S. 基于特征的图像变形[C]// SIGGRAPH'92:第19届计算机图形和交互技术年会会议录.伦敦:计算机协会. 1992: 35-42.
基础应用研究 :迈克尔·鲁宾 撰写的《非线性:数字电影和视频编辑指南》 推广了“非线性编辑” 这个术语。
Rubin M. 非线性:数字电影和视频编辑指南[M]. 盖恩斯维尔, 美国:三人组出版公司. 1991.
基础应用研究 :圭多·罗苏姆 发布其自1980年代后期便开始研发的编程语言“Python” ,作为一种通用、面向对象的高级编程语言,因其简洁和跨系统特性,如今已被大多主流动画软件和游戏引擎软件采用,成为数字动画技术中十分重要的一种编程语言。
软/硬件研发 :索尼 和旭化成 推出首款商用锂离子电池 ,这将彻底改变移动电子设备的历史。
变形广告 © Pacific Data Images,约1991
火兽 © 出渕亮一郎,199 1
1992:
传统特效 + CG视效 :蒂姆·波顿 执导的《蝙蝠侠归来》
首部使用“ 群集模拟 ” 技术的电影长片 。
视觉特效工作室 的安迪·科普拉 使用雷诺兹 、皮克斯 和他自己开发的程序,制作了一大群照片级逼真的CG蝙蝠群集动画 。
该片还涉及一个“企鹅军团 ”,由波士电影工作室 的安德烈·洛什 等制作, CG企鹅 、电子动画偶 ,穿着企鹅服饰的真人特化 和真正的企鹅 均有参演。
CG视效 :太平洋数据图像 (Pacific Data Images)创造了已知第一个从 定格动画偶 转为 数字动画偶 的吉祥物角色 “皮尔斯伯里面团男孩” ,还为大卫·伯恩 的音乐视频《她疯了》 开发了一种称为“表演动画” 的技术,捕捉伯恩的动作,然后注入到动画角色上。
CG视效 :索尼影业 于1992年在加拿大创立了“索尼影业图像工作 ”,招募了肯尼斯·拉尔斯顿 和技术总监林肯·胡 等一批工业光魔 的员工,该公司的第一个工作是为电影长片《致命距离》 (1993)做视效预览 ,后逐渐成长为国际知名的视觉效果和数字动画制作公司之一。
CG动画 :迈克尔·博伊德斯顿 执导的动画短片《超越心灵的眼睛》 (Beyond the Mind's Eye ,1992)
带来了第一个 “3D油画动画” ,当时只是把传统油画映射到简单的3D模型上制作动画,而随着技术的进步,3D动画技术将把传统油画彻底搬进其虚拟世界。
CG动画 +软/硬件研发 :托德·伦德格伦 等制作的CG动画短片《神学》
展示了第一个CG的镜头光晕动画 。
他们在洛泰克 的3D软件“光波3D” 的基础上进行了扩展,从而制作出有深度感的雾效 、镜头光晕 和变形动画 。
交互/游戏动画 :任天堂 开发的《超级马里奥赛车》
最早使用“告示牌” 伪3D技术 的视频游戏之一,
当几何体距离足够远时,替换成与视线保持垂直的2D精灵图 扮演3D对象,可大量节省计算量,该技术至今依然被使用。它也是任天堂“模式7”伪3D技术 的早期经典案例之一 。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :id Software 公司开发的电脑游戏《德3》
使用约翰·卡马克 开发的3D游戏引擎制作,由于当时普通个人电脑 的图像质量无法与街机系统相比,它介绍了一种创新的3D环境显示方法 ,只在平坦网格上设计墙体,利用光线投射 算法,只处理玩家可见的表面,并使用2D精灵图 来放置敌人,在3D效果和速度感之间取得更好平衡。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :世嘉 开发的《虚拟赛车》 (Virtua Racing ,1992)
使用世嘉新推出的街机系统“模型1” ,支持3D多边形实时渲染,每秒可显示约18万面,详细的3D动画效果为新一代3D游戏奠定了基础 。
它可能是首款使用3D多边形建模的塞车游戏 。
交互/游戏动画 :南梦宫 开发的《模拟驾驶》
首款使用古鲁德着色法 的三维视频游戏,
该游戏只在日本少量发行,因此更广为人知的案例是在此基础上重制的《山脊赛车》(1993)。
交互/游戏动画 :诺瓦逻辑 公司开发的《科曼奇:超杀》
首款基于3D体素技术 的视频游戏 ,从而允许更详细和真实的地形。
交互/游戏动画 :装配线 公司开发的视频游戏《特技岛》
提供了一种早期的“游戏引擎动画” 功能 ,
用户可让游戏角色进行一些动作表演、设定镜头录制和回放等功能,最初的目的是记录和分享,后来发展成一种动画类型,
相关技术的后续发展逐渐推动了数字动画从预渲染走向实时渲染 。
交互/游戏动画 :阿姆斯特朗实验室 的路易斯·罗森博格 开发了“远程虚拟夹具”
第一套“混合现实” 系统 ,人类操作员可在看起来完全真实的环境中更准确地控制机器人。其后续发展为各种基于远程或存在危险的操作训练带来极大的贡献。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :伊利诺伊大学芝加哥分校电子可视化实验室 的成员卡罗琳娜·克鲁兹-内拉 等发明了虚拟现实交互系统“洞穴”(CAVE)
首个面向公众的版本于1996年在奥地利安装。用户在“洞穴”中使用轻便的立体眼镜 ,而非厚重的头盔式显示器体验虚拟世界,运动捕捉器 自动计算用户所在位置和调整显示内容,但早期的电磁传感器 校准复杂,后来的光学或惯性声学系统 等则方便很多。
最初的CAVE系统使用投影仪 ,如今多数使用显示屏 ,由于景物距离可以推近至超特写,“洞穴”对图像和显示屏的质量要求很高。
该系统多数被用于非娱乐目的,如教育培训、艺术展示、产品开发、环境设计等。
Beyond the Mind's Eye 剧照 © 1992 迈克尔·博伊德斯顿
《神学》剧照 © 1992 伦德格伦等
Virtua Racing 游戏截图 © 1992 SEGA
1992年面世的重要软 /硬件
Animo 剑桥动画系统公司开发的2D动画软件 ,持续更新至2004年。 开放图形库 硅图 推出的用于渲染矢量图形 的跨语言、跨平台 的应用程序编程接口 ,与图形处理器交互以实现硬件加速渲染,被行业广泛采用,现由科纳斯组织 维护。Kinemation 波前 开发的3D角色动画软件 ,包括逆向运动学 和肌肉运动 功能。Dynamation 波前 发布的3D粒子工具 ,支持交互式创建和编辑动态事件,最初由圣巴巴拉工作室 的吉姆·胡里汉 开发,在90年代被广泛采用,获奥斯卡技术成就奖 。Elastic Reality 佩里·基沃罗威茨 和加斯·迪基 开发了专门实现变形效果 的数字软件 ,获69届奥斯卡技术成就奖 。Flame 和 Inferno 流体模拟软件, 是第一个在硅图平台上运行的纯软件系统 ,由加里·特雷加斯基斯 ,谨慎逻辑 和欧特克 相继开发,获71届奥斯卡科学工程奖 。角色扮演游戏制作大师 旨在让不懂编程的人也可制作游戏 的游戏引擎 ,角川旗下的阿斯基 公司、娱乐大脑公司 和角茶角茶游戏公司 相继开发,广受世界各地个人游戏开发者欢迎。类似的面向大众的游戏创建软件越来越多,受篇幅限制,本站或未能逐一详述。Cineon 柯达 推出了一套完整的视频编辑软件+硬件套装 ,包括电影胶片扫描仪 、电影录像机 和带有软件的工作站 ,用于合成、视觉效果、图像恢复和色彩管理,获奥斯卡科学工程奖 。亨利 宽泰 开发,是第一个“ 多图层 ”动画合成系统 ,提供多个现场视频的同步分层,成为当时全球商业广告动画制作的行业标准。哈尔 宽泰 开发的视频设计套件 ,第一个专门的图形和合成中心 ,也包括逐帧动画 制作功能。Face Waldo 模拟图形公司 开发的脸部运动捕捉 系统 ,使用机械 和电磁传感器 。活着 布拉·德格拉夫 开发的实时运动捕捉动画系统 ,使用机械 和电磁传感器 。
软/硬件研发 :弗兰克·卡诺瓦 开发了首款智能手机“奥吉尔”(Angler) ,其后续发展又将为动画技术提供一个新平台,而手机游戏也将极大地影响视频游戏的发展。
1993:
传统动画 +CG动画 :押井守 执导的《机动警察剧场版2》 利用3D渲染 的无质感效果 ,在传统动画中自然地融入了3D数字动画。
CG动画 :马克·马留托执 导的《不可思议的撞车笨蛋》 (Incredible Crash Dummies)
首部完全使用数字动画制作的电视动画特辑 ,由兰姆 公司制作。
传统动画 :亨利·塞利克 执导的《圣诞节前的噩梦》 成为首部获得奥斯卡最佳视觉效果奖的定格动画 ,该片使用了先进的计算机运动控制拍摄 技术,但偶动画 本身仍使用传统方法 ,没有使用电子骨架 。
基础应用研究 +CG动画 :克里斯·兰德雷思 制作了一部未来主义、令人不安的CG动画短片《数据驱动:弗朗茨K的故事》 ,是早期数字人类 角色动画的一次重要探索。他后来还参与了几部重要的、探索数字人类角色动画表现技术实的验动画制作。
CG动画 :苹果电脑 推出动画短片《流》 ,展示了接近照片逼真感 的水体渲染和运动模拟 。
Incredible Crash Dummies
“一个重大的鸿沟已经被跨越,事情将永远不会是原来的样子。”
——乔治·卢卡斯
Shone T.大片:好莱坞如何学会停止担忧和热爱夏天[M].纽约:西蒙和舒斯特, 2004: 218.
传统特效 + CG视效 :斯皮尔伯格 执导的《侏罗纪公园》
首部展示 照片级真实感 数字恐龙 ,和 数字换脸 技术的电影长片 。
据说当工业光魔 的视觉效果主管丹尼斯·穆伦 展示完由他们创造的、在光天化日下“行走”的3D数字霸王龙动画后,动画偶特效大师菲尔·蒂贝特 戏称“他要灭绝(失业)了”,但当时的数字恐龙模型是通过激光扫描温斯顿 制作的实际恐龙模型获得的,该片实际上也依然使用了大量真实的恐龙动画偶 ,以获得更好的视觉效果和成本控制。
蒂贝特 还和兰德尔·杜特拉 以及汤姆·阿曼 合作开发了“恐龙输入设备” ,一种基于电子关节骨骼 的数字输入设备 ,动画师可以像操作传统定格动画 偶那样摆出动作,并设定关键帧 。
工业光魔 的3D绘制软件“ViewPaint” 继续担任重要角色,直接绘制的方式解决了贴图的接缝问题,使数字恐龙可用于近景镜头。
CG视效 :沃尔夫冈·彼德森 执导的《火线》 也是首批使用数字换脸 技术的电影长片 ,通过抠像把演员添加进历史影像。
CG视效 :《巴比伦5号》 (1993-1997)和《深空9号》 (1993-1999)
首批使用CG动画技术作为主要特效制作手段的电视连续剧 。
《深空9号》 也是首部涉及大量生物变形动画的电视剧 ,由视觉艺术 和数码缪斯 制作。
CG视效 :节奏特效工作室 为可口可乐 制作的北极熊广告,首次展示了接近 照片逼真感 的动物皮毛动画 ,而该品牌多年来持续推出的北极熊广告,也一路见证了数字动画技术的发展进程。
CG视效 :彼得·杰克逊 等在新西兰创立了维塔数码 ,卡梅隆 等在美国创立数字领域 ,两者后来都成长为视觉效果行业的技术领军者,为数百部电影、电视、广告、游戏等作品提供视效动画制作。
可口可乐广告中的数字北极熊 © 可口可乐,1993
实时 动画 :电视节目开始出现“实时演算”的数字角色 ,
英国广播公司电视中心 制作的《活蹦乱跳》 (1993-2001)是第一个把实时数字角色 作为演员阵容的电视节目 ;
布拉·德格拉夫 为电视动画节目《莫西秀》 (1993-1995)创造了实时数字角色“莫西” 。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :世嘉 开发的视频游戏《梦游美国》
第一款使用反射贴图技术 的3D视频游戏 ,
获益于世嘉 新推出的街机系统版“模型2” ,它引入了多边形纹理映射 概念,以每秒60帧的速率,生成带贴图纹理的3D多边形图形(每秒约30万个面),从而提供更真实的3D渲染效果。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :模拟图形 公司开发了面部运动捕捉系统“Facetracker” ,被用于制作超级马里奥 3D游戏的表情动画。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :首款5世代家用游戏机“3DO交互式多玩家” 面世,由3DO 公司推出。
5世代也被称为“3D世代” ,游戏机多数使用32甚至64位处理器,支持带纹理贴图 的3D多边形模型渲染 、抗锯齿 和纹理过滤 等功能,使用CD光盘 大幅提高游戏的动画数据容量,分辨率和色彩深度都有明显提升,开始引入互联网 连接功能。
同年,雅达利 也推出了其5世代家用游戏机“雅达利美洲豹” 。
交互/游戏动画 :哈德逊软件 公司开发的《嗨10炸弹人》
首款宽屏、高清游戏 ,分辨率高达1920×1035像素,16:9宽屏格式,
但它只在一些特别活动中展出,从未公开发行。
交互/游戏动画 :视频游戏《第七访客》 (The 7th Guest ,1993)
开发:三叶虫 (Trilobyte) ,发布日:April 28, 1993年4月28日
被认为是推动光盘驱动器销售的杀手级应用 典型代表 ,
以真人视频和预渲染3D动画融合 为特色,也是全动态视频游戏 的经典代表 。
交互/游戏动画 :预装在IBM的首款智能手机“西蒙” 上的《争夺》
成为首款手机游戏,也是首款触屏游戏,
虽然只是一种类似华容道的简单游戏,但随着各种智能移动设备硬件技术的发展,“手游时代” 将在21世纪真正到来。
Daytona USA(1993)
《第七访客》 游戏截图 © 1993 Trilobyte
1993年面世的重要软 /硬件 和标准
RenderMan 标准由皮克斯 在SIGGRAPH 年会上提出,该标准由多家公司和合作伙伴参与开发,旨在通过统一规范提高3D建模和动画应用程序与渲染引擎之间的兼容性。虽然当年还没有软件产品符合该标准,但在1990年代下半叶,大部分3D软件都开始执行统一标准 ,寻求相互兼容的合作性发展。与此同时,皮克斯 使用C语言 重新开发“RenderMan” ,使之可以移植到更多平台上。 MPEG 动态影像专家小组 推出的影音视频压缩及传输标准 ,有效地提高了数字影像文件的存储和传输效率,至今仍被广泛应用,尤其在万维网的使用场景中流行。Domino 宽泰 推出的数字动画-电影胶片转化设备 ,可输入、输出电影分辨率图像,该类设备成为20世纪末数字动画技术进入电影行业的重要助力。Editbox 宽泰 推出的面向电视广播的在线编辑系统 。Facetracker 模拟图形 公司开发的面部运动捕捉系统 ,被用于制作超级马里奥 3D游戏的表情动画。RETAS 全称“革命工程总体动画系统工作室 ”,日本塞尔西斯 公司开发的2D动画软件 套组,针对日本2D传统动画制作习惯研发,东映动画 是其首批用户之一,后被2D动画制作行业 广泛采用。 Toonz 由数字视频 公司和多玩国 相继开发的2D动画软件 ,模拟传统动画 制作的各种功能,被多个知名动画工作室采用,2016年开始发布开源免费版 和商业版。 Nuke 数字领域 推出视觉特效、合成、动画软件 NUKE的雏形,最初在内部使用时被称为“新合成器”,次年引入图形用户界面,2002年成立子公司D2 软件 营销该软件,2007年铸造厂 接手。它被行业广泛采用,两度获奥斯卡技术成就奖 ,如今仍是行业标准软件 之一。After Effects 另一款行业标准后期制作软件 也于同年面世,由科学与艺术 、阿图斯 和奥多比 相继开发,提供视觉效果、运动图形动画、视频编辑、抠像、调色、等多种功能,并以强大的第三方集成扩展功能闻名,获91届奥斯卡科学与工程奖 。如今与其它奥多比程序联手组合成一套完善的影视动画制作系统。 Cinema 4D 简称“C4D”最初由洛施兄弟 开发的3D软件 ,后由德国麦克森 接手,集建模 、动画 、渲染 等多功能于一身,其运动图形工具集 为动画设计人员提供了一种快速、非破坏性和直观的工作流程来创建动画3D图形,用于动画中的标题设计和虚构的用户界面,内建节点编辑系统 可提供复杂动画制作,获奥斯卡技术成就奖 。 犀牛 罗伯特·麦克尼尔联合公司开发的3D计算机辅助设计软件 ,基于NURBS曲面 ,多用于工业设计行业,但也可用于影视动画制作。 GameWare 波前 公司把“高级可视化工具” 重新打包为一款游戏开发产品,但它在1994年前波和别名合并后被取消,以便别名公司的“力量动画师” 可出售给游戏开发商。CrazyTalk 甲尚科技 公司开发的实时2D+3D面部表情动画软件 面世,提供多种方法创建脸部表情动画,持续更新至2016年。
基础应用研究 :苏丝基 等开发了“物质点法” 用于模拟固体力学中的穿透问题,其后续发展为复杂材料的变形 和破碎模拟 起到重要作用。
Sulsky D, Chen Z, Schreyer H L. 历史相关材料的粒子方法. 应用力学和工程中的计算机方法[J/OL]. 1994, 118 (1): 179–196. [2022-10-30]. https://users.cs.utah.edu/~mhall/cs6963s09/lectures/Sulsky_1994.pdf
1994:
传统动画 +CG动画 :罗杰·阿勒斯 和罗伯·明科夫 执导的动画长片《狮子王》
其中精彩的“角马踩踏” 片段,迪士尼计算机生成图像部门 花了两年多时间制作,工程师使用自己开发的群集动画程序 ,可避免场景中生物角色的相撞或重叠,也可在大量角色之间创建细微的个性化差异。角马群使用外部3D软件(软图3D 和RenderMan )制作,并渲染成传统动画风格(三渲二 )。
它也是已知首部使用到 “滑动变焦” 的动画片 ,这获益于CAPS 系统的虚拟3D层 功能,它不仅可处理传统多平面相机无法企及的分层数量,对各个图层运动的路径、距离、速度等都没有限制。
CG动画 :首部全数字动画电视连续剧 《吸食者》 (1994-1995)和首部时长达半小时的数字动画电视连续剧 《重启》 (1994-2001)相继上映。由于电视动画的低成本压力仍然存在,大多数数字电视动画和出现在电影长片中的数字动画质量差异明显。
CG动画 :史蒂文·斯皮尔伯格 等人创立了 “梦工厂动画” ,很快便成为新一代数字动画市场的有力竞争者 。
CG视效 :工业光魔 带来了多个行业创新:
为查克·拉塞尔 执导的《变相怪杰》 (The Mask,1994)制作了第一个所谓“照片真实感3DCG卡通角色” ,在外观上采用传统卡通角色的夸张造型,但在质感上却具有物理真实感;
为布莱恩·莱万特 执导的《摩登原始人》 带来了电影长片中第一只拥有逼真感数字毛发的动物 ;
在梅尔·史密斯 执导的《电台杀手》 中首次把数字布景与真人演员配合使用 ;
在罗伯特·泽米基斯 执导的《阿甘正传》 中首次使用 数字“抹除” 技术 ,从画面中抹去演员的双腿,把照片逼真感 数字羽毛动画与实拍场景合成,用一张乒乓球图像制作了一段乒乓球对打动画。
CG视效 :亚历克斯·普罗亚斯 执导《乌鸦》 意外地成为首部使用数字动画技术再现已故演员的电影长片 ,素材来自特技替身,和对此前已拍摄片段的修改,而非3D数字模型的数字替身,当时还没有这个技术。
《狮子王》“角马踩踏”片段 © 迪士尼动画
《变相怪杰》照片真实感3DCG卡通角色片段截图 © 新线电影公司,1994
基础应用研究 +CG动画 :德贝韦克 执导的动画短片《沉浸》 演示了第一个 基于图像建模 和第一个原始的 摄影测量 技术 。
基础应用研究 +软/硬件研发 +CG动画 :多伦多大学动态图形项目 的尤金·费姆 和乔斯·斯塔姆 介绍了一种模拟气体和流体现象 的新方法,并与Alias 的工程师合作将这些技术整合到其3D软件产品中。在SIGGRAPH 年会上发布的《Alias SIGGRAPH 演示片》 ,展示了逼真的数字烟雾 和火特效动画 。
Stam J, Fiume E. 气体现象的紊流风场[C]// SIGGRAPH'93:第20届计算机图形和交互技术年会会议录. 伦敦: 计算机协会. 1993: 369–376
与此同时,Alias 在电影视觉效果行业的收入暴增,吸引了更多资本开始关注数字动画软件的商业价值 。
《Alias SIGGRAPH 演示片》© Alias,1994
1990年代中, 计算机的算力已可让数字图像媲美光学打印机 的合成质量,数字合成开始成为主流 ,数字动画技术 在视觉特效 方面的使用显著增加。基于数字动画技术的视效预览 成为所有高预算电影项目的重要环节,而这需要更高效的动画制作技术,游戏引擎 开始被引入到电影制作领域 。
交互/3R动画 :朱莉·马丁 创作的《在赛博空间中跳舞》
首部增强现实剧院作品 。
杂技演员在舞台上围绕虚拟物体跳舞,使用硅谷图形 公司的计算机和传感系统“波尔希默斯” 。
交互/游戏动画 :科乐美 开发的点击式冒险游戏《宇宙骑警》
自己加上了“互动影院” 的副标题,尽管这只是一种宣传手法,但重视故事情节的游戏和交互电影之间确实没有太明显的边界。
交互/游戏动画 :冒烟车制作 公司开发的视频游戏《最后的快车》 (The Last Express, 1994)
使用了尼科尔·托斯特文 等人发明的一种数字转描技术 ,通过计算机把照片自动转化成线条画 ,为获取更好的“勾线”效果,演员的衣服上绘画了黑线。
Nicole H. Tostevin, Mark R. Moran, Justin L. Gardner, Noel M. Marrero, Robert A. Cook. Digital cartoon and animation process: US6061462A[P]. 2000-05-09.
交互/游戏动画 :牛蛙制作 (Bullfrog Productions)开发的视频游戏《魔毯》 (Magic Carpet ,1994)
是第一款涉及3D水体模拟 ,实时地形变形 和抗锯齿功能 的视频游戏。
当时的水体模拟仅包含有限的反射和碰撞运动,逼真的实时水体模拟还需要等待十几年,而实时地形变形意味着玩家可以破坏或打造游戏中的场景。
交互/游戏动画 :动力混合公司 开发的视频游戏《金属科技:地球围攻》
交互/游戏动画 :视差软件 (Parallax Software)开发的《天旋地转》 (Descent ,1994)
已知首款使用“传送门渲染” 技术的三维视频游戏 ,
一种用于确定可见性的算法,以大量减少不必要的模型渲染,显著提高性能,在90年代被很多游戏采用。
交互/游戏动画 :世嘉 开发的《虚拟战士2》
早期平面多边形视频游戏 的经典代表 ,即游戏动画是使用3D数字技术制作的,但玩家无法操作整体场景的旋转或移动,在减少场景计算量的同时又能保障更好的角色动画效果。
交互/游戏动画 :《钉子游戏》 成为首款网页游戏 ,在网景 的浏览器“导航者” 上发布。
交互/游戏动画 :汉佳诺 公司把最初由阿莱克西·帕杰诺夫 开发的《俄罗斯方块》 装进其移动手机,成为更广为人知的首款手机游戏 。
交互/游戏动画 :美国拉德游戏工具 公司推出了256色视频编码器“Smacker” ,被数千款游戏采用。
The Last Express 自动转描过程示意图
The Last Express 游戏截图
Descent 游戏截图 © Parallax Software,1994
Magic Carpet 游戏截图 © Bullfrog Productions,1994
1994年面世的重要软 /硬件 和标准
PlayStation 索尼 推出5世代家用游戏机 ,简称“PS1”,带来了CD光盘 的媒体革命 ,优越的图像处理技术让它在实时渲染 和预渲染动画 两方面都有出色表现,成为5世代游戏机的销量之王 ,也重新激活了全动态视频游戏 市场。世嘉土星 世嘉 推出的5世代家用游戏机虚拟现实建模语言 专为万维网 设计的3D图像置标语言 ,由虚拟现实建模语言协会 (后更名网页3D联盟 )设计,最初只是一个模型格式,后来可实现交互动画。 Blender 汤·罗森达尔 (Ton Roosendaal)开发的3D软件 ,开始作为其动画工作室的内部软件被使用,1998年硅图 作为免费软件 公开发布,尽管接手公司相继倒闭,2002年由免费动画软件支持者们通过众筹成立Blender基金会社区 继续开发,如今成为一款综合型3D软件,主要功能模块包括建模、模拟、动画、渲染、视觉效果、后期制作、游戏(已放弃)等,并有丰富的插件支持。MotionBuilder 最初是软图 的一个插件,后来发展成一个动画、运动捕捉和虚拟制作软件,由凯达拉 、Alias 和欧特克 相继开发,可实现设备和动画的实时处理和控制,获86届奥斯卡科学与工程奖 。
1995:
CG动画 :约翰·拉塞特(John Lasseter) 执导的《玩具总动员》(Toy Story ,1995)
世界上第一部3DCG动画长片
那些无法在传统动画中表现的环节,如拥有复杂花纹的服饰、金属和半透明物体等光学特性复杂的物体,大型场景中高速移动或连续旋转等镜头运动,都成为3D数字动画的典型优势。
动画主要使用Alias 公司的3D软件“力量动画师” 和皮克斯 的渲染器“RenderMan” 制作,每一帧的渲染时间从几十分钟时到几十小时不等。
该片票房大获成功,拉塞特 因此获得了奥斯卡特别成就奖 。在评价和票房上的耀眼成绩,意味着3D动画作为一种新兴的动画艺术形式被大众接纳 ,也为整个数字动画行业带来重要影响 。
传统动画 +CG动画 :押井守 执导的《攻壳机动队》 (Ghost in the Shell /攻殻機動隊,1995)
一部看起来像数字动画的传统赛璐璐动画长片 。
引入了数字合成 技术进行效果处理 ,在合成系统“爱维德” 上进行编辑,使用变形模糊滤镜 来创造场景的景深 和运动感 ,
引入了一种特殊的照明系统合成在赛璐璐上 ,而不是使用传统的对比度来控制光线,
片头的光学迷彩特效 使用数字软件“TIMA” 完成。
传统动画 +CG动画 :汉纳-芭贝拉 制作的电视动画连续剧《奎斯特历险记》 (1996-1997)
引入了一种新的制作流程 :把传统动画和数字动画结合起来,使用电脑制作动态分镜 ,以数字绘画 增强背景元素,通过后期合成 软件添加光线、雨雪、水波等效果 。
《玩具总动员》剧照 © 迪士尼, Pixar
《攻殻機動隊剧照 © Production I.G 1995
攻殻機動隊剧照 © Production I.G 1995
CG动画 :中国 和日本 都带来了各自首部3D数字电视动画 ,《太空特警》 (1995)和《淘气小爱神》 (1995-1996)。
软/硬件研发 +CG动画 :波前 、硅图 形和Alias 公司合并成“Alias ·波前 ”,整合各自优势技术以创造更好的3D动画软件,同年推出由兰德雷思 执导的动画短片《终结》 展示了他们在毛发、皮肤、表情动画等方面的新进展。
CG视效 :布拉德·塞伯宁(Brad Silberling,1963-) 执导的《鬼马小精灵》(Casper ,1995)
首部由数字角色扮演主角的电影长片 ,首个执行完全 “唇型匹配”的数字电影角色 ,
由工业光魔 负责制作。
CG视效 :乔·舒马赫 执导的《永远的蝙蝠侠》
首批使用数字替身 的电影长片之一 ,由太平洋数据图像 (Pacific Data Images)制作,使用了喝彩娱乐公司专有的运动捕捉系统,其工具集和技术领先于时代,可用于各种形体上接近真实人类的三维角色动画制作。
传统特效 + CG视效 :乔·庄斯顿 执导的《勇者游戏》(Jumanji,1995)
带来了多个照片逼真感 数字动物角色 ,工业光魔为此开发了两个新软件,允许插画家在数字动物身上创建逼真的脸部表情动画 ,以及照片真实感的数字毛发系统 。
该片也使用了来自混合动力学公司 的电子动画偶 ,但对普通观众来说,其中的差异难以区分。
传统特效 + CG视效 :克里斯·努安 执导的《小猪宝贝》
涉及大量通过混合技术 创造的动物角色,节奏特效工作室 和吉姆亨森 的生物商店 使用开创性的方法,结合真实动物实拍 、电子动画偶 和数字动画技术 ,制作了逼真的、人性化的、会说话的动物角色,很好地把动画技术隐藏在“真实”表象的背后。
在动画绘制程序“斗牛士”(Matador) 的帮助下,艺术家在计算机生成的猪嘴上绘制了皮毛,并转描到真实的猪身上。
CG视效 :马丁·斯科塞斯 执导的《赌城风云》
首次将基于 全局照明 的辐射度算法应用于电影 ,由接景世界数码公司 和光空间 合作,模拟了70年代拉斯维加斯大道上数百万盏霓虹灯的间接反光效果。
CG视效 :凯文·雷诺兹 执导的《水世界》 带来了第一个真正的 照片逼真感 CG 水体动画 。
《鬼马小精灵》剧照 © 1995 Universal Pictures
《勇者游戏》剧照 © 1995 Sony Pictures Releasing
《勇者游戏》剧照 © 1995 Sony Pictures Releasing
交互/游戏动画 :窥镜技术 (LookingGlass Technologies)开发的飞行模拟器《无限飞行》
首款基于物理 、使用流体动力学 的飞行模拟器 ,包括一套基于物理的声音系统,支持VR头戴设备。
窥镜技术 于1997年更名“窥镜工作室 ”(Looking Glass Studios),至2000年结业。
交互/游戏动画 :三叶虫 开发的《第11小时》
一款基于个人电脑 的全动态视频游戏,制作团队费煞苦心开发了可以处理640x480像素的视频格式,但因为当时大多数电脑都不具备相应的显示能力,很多玩家被迫选择以四分之一的分辨率和黑白单色播放视频,极大地降低了该游戏的视觉效果,这又是一次典型的技术超跑 事件。
交互/游戏动画 :中国大陆第一家游戏工作室“西山居 ”成立,前身为金山软件 的游戏部门,它将成长为中国知名的游戏开发和发行公司之一。次年发布首款商业游戏《中关村启示录》 。
1995年面世的重要软 /硬件 和标准
虚拟男孩 任天堂 推出5世代 头戴式立体显示器游戏机 ,使用视差原理 产生立体效果,鉴于当时的硬件水平,仅能显示单色的立体图像,加上高昂的价格和头戴式显示屏潜在的健康问题,次年便停产了。创世纪游牧者 世嘉 推出5世代 彩屏掌机游戏机 ,尽管在性能上有所优越,但电源、价格和兼容性等问题也存在,它显然难以和任天堂的“Game Boy ”竞争。Mach64 阵列技术产业(ATI) 发布了第一款可用于个人电脑 和苹果电脑 的图形适配器 ,并与S3图形公司 的“Trio” 一起提供全动态视频播放加速 。NV1 英伟达 推出了第一款图形芯片 ,也是第一款能进行3D渲染 、视频加速 和集成图形用户界面加速 的商用显卡 。ActiveMovie 微软 开发的多媒体播放器 ,从而允许在电脑上播放流媒体视频内容 ,流媒体将在21世纪再次颠覆人们的娱乐习惯。 PHP 拉斯马斯·勒德尔夫 开发的服务器端编程语言 ,是一种开源通用计算机脚本语言 ,与基于HTML 的网页适配性好,常用于创建动态页面,也可创建简单的网页游戏或其他内容。Java 太阳微系统 的詹姆斯·高斯林 等开发了面向对象的高级编程语言Java ,可用于制作网页交互动画、网页游戏等,但需要安装插件。布伦丹·艾奇 等开发了JavaScript ,可实现各种基于网页浏览器的交互动画行为,促进了网页游戏的发展,成为万维网的核心编程语言之一 。Direct X 微软 推出的专为多媒体以及游戏开发的应用程序接口“Direct X ” ,其中主要用于绘制3D图形的“Direct 3D ”应用最为广泛。DV 日本多个商家联手推出的数码影像标准 ,以统一编解码器 及磁带格式 ,极大地促进了视频制作技术从模拟系统 向数字系统 过渡。 DVD 高密度数字视频光盘标准 正式确立,次年首批产品开始发售,迅速成为电影、动画和视频游戏的主要分发媒体 ,其超大容量为全动态视频游戏 提供了更好的发展空间。3D Movie Maker 微软儿童 和大蓝点 开发的一款面向儿童的3D动画软件,用户可通过简单的预设功能制作动画。
基础应用研究 :约1995-2001年间,亨利·詹森 开发了“光子映射” 渲染算法 ,是一种有偏全局照明 算法 ,在模拟透明介质的折射、漫反射、次表面反射和烟雾水气等颗粒物方面有较好的效果,主要针对光线追踪渲染器 ,但扫描线渲染器 也能使用。
1996:
CG动画 :克洛維斯·维埃拉 执导了巴西首部3D数字动画长片《仙后座》 ,它有时也被介绍为世界上首部全3D数字动画长片 ,理由是《玩具总动员》使用了3D扫描的粘土模型,而该片是全数字制作。
CG动画 :迈克·法洛斯 执导的《大金刚国度》 (1997-2000)
CG动画 :道格拉斯·麦卡锡 执导的《火星人马文在3D中》
通常被宣传为首部立体3D数字动画短片 ,但这取决于对动画片概念的界定,因为非卡通动画风格的立体3D数字动画片早已上映 (见前文)。
传统动画 +CG动画 :吉卜力 和迪士尼 达成国际发行协议,这可能成为吉卜力开始探索动画制作数字化的诱因之一。
传统特效 + CG视效 :约翰·弗兰克海默 执导的《人魔岛》
首部尝试使用 运动捕捉 技术表现数字角色的电影长片 ,
由数字领域 负责,数字动物由真人演员通过运动捕捉扮演,甚至尝试直接对真实动物进行运动捕捉,但传统的特化技术和各种动画偶实际上仍被大量使用。
CG视效 :电影长片 《龙卷风》(Twister,1996)
导演:扬·德·邦特(Jan de Bont) ,制作:Warner Bros. ,Universal Pictures ,Amblin Entertainment ,发行:Warner Bros. ,Universal Pictures ,上映:1996年5月10日
涉及大量自然特效 ,工业光魔 使用粒子系统 创建了逼真的数字龙卷风,替换了上百个镜头的天空,并创造了经典的“飞牛”场景 。
CG视效 :电影长片 《碟中谍》(Mission: Impossible ,1996)
导演:布莱恩·德·帕玛(Brian De Palma,1940-) ,制作:Paramount Pictures,Cruise/Wagner Productions,发行:Paramount Pictures,上映:1996年5月22日
首次使用了所谓的“ 虚拟背景 ”技术 ,
用数字动画片段取代静态的接景画,创造更真实、有动感和深度感的效果。
CG视效 +软/硬件研发 :电影长片 《龙之心》(Dragonheart ,1996)
导演:罗伯·科恩 (Rob Cohen),制作:Raffaella De Laurentiis,发行:Universal Pictures ,首映:1996年5月31日
首部使用2D数字背景与真人演员合成的电影长片 。
片中栩栩如生的数字恐龙“德拉科”获益于工业光魔 的卡里·菲利普斯 为其开发的动画软件 Caricature 。该软件把现有的工具集成到一个强大的、艺术家友好 的交互系统中;添加了一个富有表现力的,基于多目标形状插值的自由形式动画系统 ;允许动画师对快速渲染的实体模型操作动画 ,而不是复杂的三维线框。菲利普斯 因此获71届奥斯卡技术奖 ,该软件在接下来的10年里成为工业光魔重要的专有动画软件。
蒂姆·伯顿 执导的《火星人玩转地球》 也使用该软件制作了有趣夸张的数字外星人角色。
CG视效 :道格拉斯·特鲁姆布 执导的卢克索三部曲的第三部动画短片《时间剧场》(Theater of Time ,1996) ,展示了逼真的大型城市数字动画。
CG视效 :斯米尔诺夫的广告片带来了第一个3D 子弹时间 效果 ,由法国老牌特效公司布夫公司制作。
《龙卷风》剧照 © 1996 Warner Bros.,Universal Pictures
《碟中谍》虚拟背景剧照 © 1996 Paramount Pictures
《龙之心》剧照 © 1996 Universal Pictures
《时间剧场》 剧照 © 1996 Theater of Time
游戏动画 :基于id Software 开发的视频游戏《雷神之锤》 (Quake )制作的游戏引擎动画《露营者日记》 引起了游戏玩家和一些动画制作者的关注,类似的作品陆续被创作。
该游戏于次年发布的二代版更新了对用户创建3D模型的支持 ,1998年又开发了演示编辑器 ,添加“重拍”功能 ,允许在录制游戏动画后重新调整摄影机位置。
游戏引擎动画 的后续发展,将逐渐模糊实时渲染动画 和预渲染动画 软件之间的区别,但实时渲染动画与预渲染动画之间的差距,还需要20多年的追逐才能真正接近。
此外,《雷神之锤》 也是首款使用到“光照贴图”(Lightmaps)技术的全3D游戏 ,
模型表面的亮度被预先计算并储存为贴图模式,极大地提高了渲染速度。该游戏的引擎也是首批真正的全三维游戏引擎之一,被称为“雷神之锤引擎”或“身份技术2引擎”,其后续版本持续更新迭代,创造了多个著名游戏。
游戏动画 :任天堂 开发的《超级马里奥64》
首款以自由动态镜头 系统为特色的游戏 ,为“全3D游戏” 建立了新标准,
玩家在移动角色的同时,可控制镜头自由旋转和移动,极大地增强了交互感,这是二维和伪三维游戏无法提供的。
游戏动画 :获益于世嘉 新推出的,号称当时功能最强大的街机系统板“模型3” ,《虚拟战士3》 对其3D数字技术进行了大面积的升级。
首次引入三线性插值 、高光“古鲁德”着色 、高光反射 、透明通道混合 、微纹理着色 、点光源照明 和运动模糊效果 ,
还使用了更高面数的模型、角色动画开始考虑肌肉变形 、改进的地形环境、以及先进的抗锯齿功能 ,几乎达到了90年代初预渲染3D数字动画的效果。
游戏动画 :火箭科学游戏 开发的《火箭骑师》
首款使用“布娃娃”系统 的视频游戏 ,
该系统基于物理模拟,自动生成被打击角色(或物体)的被动运动反馈。
游戏动画 :日本电气公司 开发的《反抗》
首款拥有自投影 的3D视频游戏
即动态模型不仅可投影,也可承接来自游戏环境模型或自身遮挡造成的投影,通过指定的显卡实现。
游戏动画 :美国棕比工作室 开发的《零人口计数》
首部使用卡通着色渲染 ,结合2D精灵图,模拟赛璐璐动画风格 的视频游戏 。
游戏动画 :《赛博乒乓》
已知首款“运动检测” 的游戏,
但它从未公开发行,只在消费电子展上演示过,可查信息很少。
Quake 游戏截图 © id Software,1996
基础/应用研究 :文卡特·克里希那穆提 和马克·莱沃伊 发明了“法线贴图” 的早期方法,从高面数多边形模型中提取几何细节到曲面模型,这是对凹凸贴图 的改进,极大地提高了3D图像的计算速度。同年,莱沃伊 收获SIGGRAPH计算机图形成就奖 。
Venkat Krishnamurthy and Marc Levoy. 1996. Fitting smooth surfaces to dense polygon meshes. In Proceedings of the 23rd annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH '96). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 313–324. https://doi.org/10.1145/237170.237270
基础应用研究 +软/硬件研发 :太平洋数据图像 (Pacific Data Images)的尼克·福斯特 和季米特里斯·梅塔克斯 开发了基于“纳维尔-斯托克斯方程” 的3D流体动画技术 ,福斯特 因在水模拟 系统领域的贡献获71届奥斯卡技术成就奖 。
1996年面世的重要软 /硬件 和标准
任天堂64 任天堂 推出的5世代 家用游戏机 ,是第一台64位游戏主机 ,每秒可显示10万面多边形,但它没有跟随游戏主机向光盘转换的潮流,仍使用卡带装载游戏程序。ASP 微软 发布第一个用于动态网页的服务器端脚本 ,全称“动态服务器页面”,也可用于创建简单的网页游戏。Toon Boom Opus 特必动画 公司发布的2D动画软件 ,用于传统电影、电视动画制作,2008年被该公司的新一代动画软件取代。Tic Tac Toon 特必动画 公司发布的2D动画软件 ,提供简单功能,面向家庭和个人用户,2001年停止发行。Flash 著名的交互动画软件 ,可用于游戏动画 、网页动画 和传统动画 制作,由未来波软件 、宏媒体 和奥多比 相继开发,除逐帧手绘、关键帧、补间、元件动 画等,其特色的“动作脚本” 使其成为一款兼具可视化编程 功能的动画软件,业余爱好者通过简单学习也可使用。 Flash Player Flash 的专用播放器 ,在21世纪初成为几乎所有个人电脑的标配,成为基于网页的各类视频、游戏、交互动画等媒体的主要播放器,后因“HTML5” 语言的发展,以及乔布斯 的公开信事件后停止开发,2016年被新一代软件继任,如今仅用于部分老旧网站或游戏。RenderMan Artist Tools 皮克斯 推出的RenderMan艺术家工具组 ,其中的渲染队列管理系统“Alfred” 是第一个可扩展的、被行业广泛采用的商业解决方案 ,其用户界面和多机分配支持影响了现代队列管理工具的设计,主要开发者大卫·劳尔 获83届奥斯卡技术成就奖 ,2010年由新一代软件继任。Houdini 由副作用公司 开发3D软件“胡迪尼”面世,集3D建模、动画、粒子、动力学、群集、灯光、渲染、合成 等多功能于一体,用于创作动画 、游戏 和视觉特效 等项目,被众多著名工作室和大型项目采用,是行业标准软件 之一,数度获奥斯卡科学技术奖 。其内置渲染器“Mantra ” 整合了“微体素”,首次实现了烟、云等数字对象在微多边形成像管道 中有效地渲染体积效果 。 Aladdin4D 格雷格·戈比 创建的三维建模、渲染和动画软件“阿拉丁4D”面世,是最早使用 体积学 的3D动画程序之一 主要用于创建体积气体,但它使用扫描线渲染 ,而非光线跟踪 ,后由诺瓦设计公司 、谨慎特效 和阿荣科技 相继接手,持续更新至2014年。3DEqualizer 德国科学视觉软件 “3D均衡器”发布,是最早的相机和物体 运动匹配 系统之一 ,协助3D数字动画与视频无缝融合,多年来一直被行业广泛使用,主要开发者获奥斯卡技术成就奖 。Geppetto 量子工厂公司推出了实时3D表演动画系统 ,是基于表演捕捉 动画技术的重要先驱 。
1997:
传统 +CG动画 :动画长片《幽灵公主》(もののけ姫,1997)
导演:宫崎骏 ,制作:吉卜力 ,发行:東宝株式会社 ,发布日:1997年7月12日
吉卜力 首次使用3D数字技术 和最后一次使用赛璐璐胶片制作的动画长片 ,他们此后的动画制作将转向数字化。
该片的动画风格延续吉卜力 此前的传统手绘动画美学,只是利用计算机提供更方便的数字绘画、图层处理和镜头运动等功能,3D技术主要用于支援传统手绘动画难以完成的部分,隐藏在传统动画风格之下,不容易被普通观众察觉。
该片约50个镜头使用了3D数字技术,迈克尔·阿里亚斯 自1995年开始研究的三渲二着色器 “Toon Shaders ” 被首次试验 ,它是针对传统动画风格专门开发的。
传统 +CG动画 :东映动画 的《鬼太郎4》 (1996-1998)
日本首部转向数字化制作的传统赛璐璐电视动画连续剧 。随后整个日本传统动画行业都陆续启动了数字化转型,甚至导致日本富士胶卷停止生产赛璐璐胶片。
传统 +CG动画 :新开播的电视动画《南方公园》 (1997至今)
除第一集使用传统剪切动画技术制作外,后续剧集都使用数字动画技术制作。
为模拟景深效果 ,这部看起来像2D动画的作品,事实上使用了3D动画软件 制作。
CG动画 :约翰·克里法卢西,《该死的乔治烈酒项目》 (The Goddamn George Liquor Program,1997-1998)
世界上首部专门为互联网制作的动画片
使用奥多比 刚推出的网页动画软件“Flash” 制作。很快,这种全新的、既可创建类似传统手绘动画 ,又可创建带有实时交互功能 ,在“龟速”的网络时代以更小规格展示更高质量动画的“Flash动画” 成为一种流行。
在接下来的十几年里,Flash动画 几乎统治了互联网动画,也展露了预制作动画 和实时交互动画 最终并道的基础。
CG动画 :简·皮克瓦 执导的动画短片《格里的游戏》
首部使用“细分曲面”技术的动画短片 ,展示了3D数字技术制作人类角色的可能性。
托尼·德罗斯 利用卡特姆 和克拉克 早年开发的细分曲面 技术,让皮肤的质感更逼真。该方法比此前基于非均匀有理B样条 制作的模型更合适用于角色蒙皮 ,允许更平滑的运动以及更复杂的细节[1] 。德罗斯 一直在华盛顿大学 从事这项技术的研究,他曾向计算机辅助设计的软件制造商推销但未被接纳,皮克斯 抓住了这个机会,并证明了其可行性。德罗斯 后来获得SIGGRAPH计算机图形成就奖 和奥斯卡科学与工程奖 。
Tony DeRose, Michael Kass, and Tien Truong. 2023. Subdivision Surfaces in Character Animation. Seminal Graphics Papers: Pushing the Boundaries, Volume 2 (1st ed.). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 83, 801–810. https://doi.org/10.1145/3596711.3596795
该片首次测试了“次表面散射”的改进版 ,是实现皮肤真实感渲染 的重要一步,卡特姆 早年已经开发过原始的次表面散射算法 ,但因计算机硬件问题一直未能实际使用。
保罗·艾切尔 手工制作了数百个控制器 ,以表现主角“格里”的面部表情。
迈克尔·卡斯 受聘负责布料动画 的技术开发,他最终创建了一个基于物理的布料运动模拟系统 ,这改变了3D数字动画的制作流程 ,布料运算环节 加插在动画制作 和渲染 之间,为了让系统进行正确的计算,动画师需要提前30帧进行动画制作,角色在镜头之外的部分也需要增加处理。
CG动画 :电视动画《科学法院》 (1997-2000)
采用了汤姆·斯奈德 和安德烈·莱曼 发明的模仿手绘动画抖动效果 的数字动画技术“扭曲视觉” ,通过抖动获得动感,从而减少序列帧绘制数量,是一种针对廉价动画制作的技术。
Snyder T, Lyman A. 通过弯曲图像特征的边缘来制作图像动画的方法: US6252604B1[P]. 2001-06-26.
《幽灵公主》三渲二合成片段 © 吉卜力
南方公园动画截图
The Goddamn George Liquor Program(1997-1998)
《格里的游戏》© Pixar
传统特效 + CG视效 :詹姆斯·卡梅隆 (James Cameron)执导的《泰坦尼克号》 (Titanic ,1997)
电影特效动画 发展史上一块重要里程碑
综合了各种基于计算机的视觉效果技术(3D模型 、数字角色 、人群模拟 、虚拟场景 、数字蒸汽 、运动捕捉 等)和传统特效技术(微缩模型 、巨型水箱 、接景画 、特效化妆 等)。
该片在照片真实感 CG水体动画 方面的进步尤为显著。
传统特效 + CG视效 :史蒂文·斯皮尔伯格 执导的电影长片《侏罗纪公园:失落世界》 (The Lost World Jurassic Park,1997 )
明显增加了数字动画 的使用,尽管依然和实际的动画偶 一起合作,数字恐龙在模型细节、材质渲染、动作表情、肌肉重力等方面都有显著进步。
基础应用研究 +软/硬件研发 :德贝韦克 制作的短片《钟楼》 (The Campanile ,1997)演示了他新开发的基于图像建模和绘制系统“Facade” ,是第一个可行的 “摄影测量建模” 技术 ,也称“照片建模 ”,从一组20张照片中创建了一座逼真的3D数字钟楼模型,该技术随即被引入电影视效制作。后续发展不仅在影视动画、视频游戏中应用,在考古、医疗、地图等领域也大量采用,与基于激光的扫描技术相比,照片建模可获取更高精度的贴图,处理更复杂的造型和色彩细节。
Titanic (1997) © 20th Century Fox/Paramount
The Lost World Jurassic Park,1997
The Campanile,1997
视频游戏动画 :Square 开发的《最终幻想7》(ファイナルファンタジーVII,1997)
开发: 史克威尔(Square) ,发行: Sony Computer Entertainment (PS),Eidos Interactive (WIN);发布时间: 1997年1月31日;
预渲染动画 和实时渲染动画结合 的3D视频游戏,提供更接近电影动画的视觉效果和叙事风格 ,专业动画师 被邀请参与角色的动画制作,这些改变很快便成为日式角色扮演游戏特色 ,玩家开始熟悉会讲故事的视频游戏,习惯在游戏的过程中顺便欣赏动画,其发展促进了视频游戏 和影视动画 之间的边界融合 。
游戏动画 :Cyan 开发的《神秘岛2》(Riven: The Sequel to Myst ,1997)
开发: 青色工作室(Cyan) ;发行: Red Orb Entertainment ;发布日: 1997年10月31日
首部使用“高动态范围图像”(HDR)渲染的视频游戏 ,
获益于DVD的数据容量提升,该游戏使用了大量预渲染动画 ,通过刻意增加的粗糙、造旧质感以抵消当时3D渲染过于光滑的问题,整体视觉效果已逼近同时代的动画长片。
游戏动画 :卢卡斯艺术 开发的《星球大战之绝地武士:黑暗力量2》
成为首款2K分辨率 的全高清视频游戏 ,采用微软 的3D图形硬件加速技术“Direct 3D ”。
游戏动画 :乌托邦技术 公司开发的《蒙特祖马的回归》 在3D渲染 方面创造了多个第一,
首次使用凹凸贴图 、透视映射 、实时物体阴影 、深度缓冲 和“风”着色法 渲染技术。
受限于消费级显卡的条件,视频游戏事实上直到2005年左右才全面进入“风”时代。
游戏动画 :罕见工作室 开发的《爆破推土机》
首个涉及3D火焰动画 的视频游戏 ,并首次引入逐对象的运动模糊 和原始的凹凸贴图 技术 。
游戏动画 :相互作用娱乐 公司开始开发《星际迷航:火神愤怒的秘密》 ,
首款尝试使用表演捕捉 制作高级脸部动作 的3D视频游戏,
其全动态视频的角色动画计划使用粘土模型进行运动捕捉,但由于相关技术仍未成熟且耗费巨大,项目在耗资数百万美元之后,于1999年被宣布放弃。
游戏动画 :诺基亚 开始把各种各样的“贪吃蛇”游戏 预装在其移动设备中,成功引起了人们对于手机游戏 的期待 。
交互动画 :微软 发布第一个离线的“恩查塔”虚拟地球仪 ,相关技术的后续发展使交互动画技术 更频繁地出现地图、导航、科研、教育、信息可视化等非娱乐使用场景。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 ::艾麦克斯 公司开发了基于VR技术 的3D绘画、动画系统“SANDDE” ,最初用于制作艾麦克斯 的短片《画得不好》 。它允许动画师在虚拟立体影院中使用“魔杖” 绘制单独的帧,然后使用互动功能来制作动画,可创建镜头,序列和完整动画,但它也可被当作一种VR交互游戏 供玩家娱乐。
《最终幻想7》游戏截图 © 1997 Square
《最终幻想7》游戏截图 © 1997 Square
Riven: The Sequel to Myst 游戏截图 © 1997 Cyan, Electronic Arts
基础应用研究 :
埃里克·维奇 和列奥尼达斯·吉巴斯 提出了“梅特罗波利斯光传输”(Metropolis Light Transport) 算法,是蒙特卡罗方法 的变体。
Eric Veach and Leonidas J. Guibas. 1997. Metropolis light transport. In Proceedings of the 24th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH '97). ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co., USA, 65–76. https://doi.org/10.1145/258734.258775
维奇 后来因在优化蒙特卡罗路径追踪渲染技术方面的贡献,使基于物理渲染 (PBR) 在计算机上成为可行而获第86届奥斯卡科学与工程奖 。
苏拉雅·穆斯 和丹尼尔·塔尔曼 提出了一种新的人群行为模型 ,以创建一般人群在特定环境中的运动模拟。
Musse S R, Thalmann D. 人类群体行为模型:群体相互关系和碰撞检测分析[C]// 计算机动画和模拟’97: 1997年9月2日至3日在匈牙利布达佩斯举行的欧洲制图研讨会会议录. 维也纳: 施普林格, 1997: 39-51.
1997年面世的重要软 /硬件 和标准
Game.com 老虎电子 公司推出的5世代 掌上游戏机 ,是首款包含触摸屏 和互联网连接 的掌机 。Rotoshop 平黑影业 带来其专有的插补转描软件 ,由鲍勃·萨比斯顿 和平黑影业开发,可以在矢量关键帧之间自动补间 。V-RAY 混沌集团 开发的3D渲染器 ,以光线追踪 的照片真实感渲染 闻名,被行业广泛采用,获奥斯卡科学与工程奖和艾美工程奖。Shake “不真实”软件 推出的视觉特效 、视频编辑 、动画制作软件 ,在21世纪初成为视觉特效制作的行业标准软件,2002年被苹果 收购,并于2009年停止更新。
1998:
CG动画 :埃里克·达尼尔 (Eric Darnell)和蒂姆·约翰逊 (Tim Johnson)执导的动画长片《蚁哥正传》 (Antz ,1998)
展示了太平洋数据图像 (Pacific Data Images)开发的一系列先进技术。
迪克·沃尔什 开发了基于肌肉的脸部动画系统 ,
尼克·福斯特 开发了流体模拟系统 ,使该片成为首部使用流体模拟技术生成水体动画的动画长片 ,
劳伦斯·凯斯特鲁特 等开发了照明工具“光 ” 和渲染器“D渲染器 ” ,支持全3D运动模糊 ,它们后来都获得了奥斯卡技术成就奖 。
卢卡·帕拉斯科 等开发了两个人群动画系统 ,兼容基于物理 和艺术家指导 ,可理解为一种早期的 人工智能 群集模拟系统 。
Luca Prasso, Juan Buhler, and Jonathan Gibbs. 1998. The PDI crowd system for ANTZ. In ACM SIGGRAPH 98 Conference abstracts and applications (SIGGRAPH '98). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 313. https://doi.org/10.1145/280953.282449
太平洋数据图像 最初的核心动画系统“EMOtion ” 也在该片的准备期间开发。
次年,乔斯·斯塔姆 发表了一篇关于稳定流体 的论文,简化了福斯特 的流体过程以允许更快速地计算,他的方程很快被整合到动画软件中,尽管还不能处理类似水的流体。
Jos Stam. 1999. Stable fluids. In Proceedings of the 26th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH '99). ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co., USA, 121–128. https://doi.org/10.1145/311535.311548
CG动画 :约翰·拉塞特 执导的《虫虫危机》
首部使用次表面散射渲染技术 ,和首部使用“数字变形宽屏幕”技术的动画长片 。
该片首次测试了皮克斯光学团队 开发的第一个用于35毫米电影胶片的激光记录系统 “PixarVision ” ,使用激光将高分辨率数字图像准确地转移到胶片上,从而获得比使用阴极射线管 更高质量的色彩图像, 对数字动画技术的推广起到重要作用,主要开发者戴维·迪弗朗斯科 因此获71届奥斯卡技术成就奖 。
Antz 动画截图 © 1998 DreamWorks Pictures,Pacific Data Images
A Bug's Life © 1998 Pixar
传统动画 +CG动画 :布伦达·查普曼 等执导的《埃及王子》
经常被宣传为梦工厂的首部传统动画长片 ,但它事实上使用了3D数字动画技术 。为把3D模型引入2D动画,梦工厂 和硅图 公司开发了一个允许3D和2D元素在场景中直接集成的动画软件“曝光工具” 。
多个镜头涉及到数量惊人的群集模拟 ,在最后一个场景中有高达14.6万个角色,迈克·乌尔纳 设计了一个新的群集模拟程序 ,通过限制角度大量减少计算机运算。
传统动画 +CG动画 :巴里·库克 (Barry Cook)和托尼·班克罗夫特 (Tony Bancroft)执导的动画长片《花木兰》 (Mulan,1998)
皮克斯 进一步升级了其群集模拟系统 ,开发了一款允许数千个独特角色自主移动的软件“阿提拉” 及其变体“王朝” ,这些先进的3D动画技术通过风格化渲染 ,被隐藏在传统动画风格中。
传统动画 +CG动画 :前田真宏 执导的《青之6号》
也因巧妙地融合了3D和2D动画技术而备受关注,在很大程度上影响了日本传统动画制作,也刺激了3渲2 相关技术的发展。
CG动画 +软/硬件研发 :蓝天工作室 自1990年开始制作的数字动画短片《棕兔夫人》 终于上映,旨在演示其专有的路径追踪渲染器 。为满足皮毛、摆动的灯泡、云等复杂的渲染需求,渲染器经过多次改进,最终成片展示了出色的物理材质 、柔和阴影 和间接照明效果 ,主要开发者卡尔·路德维希 等获89届奥斯卡技术成就奖 。
Mulan © 迪士尼,1998
《棕兔夫人》© 蓝天工作室,1998
Money, a mythology of Darkness(1998)
传统特效 + CG视效 :罗恩·安德伍德 执导的电影长片《巨猩乔扬》
大猩猩角色由全尺寸机械动画偶 、穿着大猩猩特化套装 的演员和CG猩猩 合作扮演,由于相关技术在各个层面上都有显著进步,普通观众难以分辨。
工业光魔 和梦想探索图像 公司各自都为数字猩猩开发了新的毛发系统
CG视效 :罗兰·艾默里奇 执导的《哥斯拉》
首部使用 摄影测量建模 技术的电影长片
从照片获取3D模型后,这些照片被重新用作纹理贴图 ,并通过额外的绘画处理进行增强。
CG视效 :文森特·沃德 执导的《美梦成真》 (What Dreams May Come,1998)
首部把三维模型、三维定位扫描(激光),和基于运动分析的三维摄像机跟踪技术结合的电影长片 ,
特效艺术家约翰·盖塔创造了术语 “虚拟电影摄影” 来形容他们的新技术,
其“油画世界” 片段展示了一种早期的 “风格化渲染” 技术。
CG动画 +软/硬件研发 :兰德雷思 又制作了一部令人“不安”的动画短片《宾戈》 (Bingo,1998)
展示了逼近真人外观的 数字人类 角色,
使用Alias ·波前 公司新开发的3D动画软件“MAYA” 制作。它是在3个著名软件(波前 的“Advanced Visualizer” 、Alias 的“能力动画师” 和汤姆森数字图像 的 “Explore” )合并基础上开发的,很快便成为了行业主流 动画软件 之一,被行业广泛采用并获奥斯卡科学技术奖 。2006年被欧特克 收购,如今已发展为集建模、贴图、绑定、动画、灯光,渲染、粒子、布料、毛发等多功能于一体的综合型3D软件,并支持第三方插件。
基础应用研究 +软/硬件研发 :斯特凡·阿瓦洛斯 和兰斯·魏勒 执导的《最后的广播》
首次公开展示了 数字光处理投影技术(DLP) ,
该技术最初由德州仪器 的拉里·霍恩贝克 自1987年开始探索,他后来因发明DLP芯片获87届奥斯卡科学技术奖 。
该片也是首部以数字方式拍摄、编辑和发行的电影长片 ,这将彻底消融电影和动画之间的边界。
Mighty Joe Young(1998)
Polygram Filmed Entertainment
Bingo,1998
CG动画 :《最终幻想:灵魂深处》 (2001)的试制片《最终幻想-灰色项目》 也展示了一个照片真实感 的数字人脸动画 。
基础应用研究 :弗雷德里克·皮金 等发明了一种先进的、从照片合成逼真人脸表情动画 技术。
Pighin F, Hecker J, Lischinski D等. 从照片合成真实的面部表情.[C]// SIGGRAPH '98:第25届计算机图形和交互技术年会会议录. 纽约: 计算机协会, 1998: 75-84.
数字动画技术很快便能创造真正的照片真实感数字人类了。
实时交互动画 体育电视 公司的“第一和十线”系统 在美式橄榄球比赛的电视直播中插入了第一个增强现实(AR)的虚拟标记 ,以帮助观众跟踪场上的比赛。
交互游戏动画 :英佩游戏 和数字极限 开发的《虚幻》 (Unreal ,1998)
首款使用细节贴图技术 的视频游戏,
通过多重纹理实现,当玩家靠近时替换更精细贴图。
首款使用体积照明生成烟雾和模糊效果 ,以及首款以拥有渲染器为特色 ,包括彩色照明 和高级纹理过滤 的视频游戏 。
英佩游戏 (Epic Games )的创始人蒂姆·斯维尼 为该游戏开发了同名3D游戏引擎“虚幻引擎”(Unreal Engine ,简称UE) ,后推出多个迭代版本,如今已发展成可用于视频游戏 、视觉效果 、视效预览 、动画片 、交互装置 、虚拟现实 等不同项目制作的多功能引擎 。
交互游戏动画 :《侏罗纪公园:入侵者》 (Trespasser ,1998)
开发:梦工厂互动 (DreamWorks Interactive),发行:Electronic Arts ,平台:Microsoft Windows ,首发:1998年10月27日
首款完全使用经典力学 的视频游戏
每个物体都有自己的材料和重量,以计算逼真的碰撞动画,也包括先进的布娃娃 系统,
渲染 方面包括第一次镜面高光 、全尺寸岛屿的高度贴图 、树木岩石等物体根据玩家距离而在2D精灵图和3D模型间替换 等创新,
首款俯视时可看到自己角色身体的游戏 。
游戏动画 +软/硬件研发 :《半条命》 (Half-Life ,1998)
开发:Valve ,发行:Sierra Studios ,平台:PC ,PlayStation 2 ,发布:1998年11月19日
使用Valve 公司专有的3D游戏引擎“ GoldSrc ” 开发的首款游戏 ,
首部使用骨骼动画系统 的视频游戏 ,带来了领先于当时的面部动画。
游戏动画 +软/硬件研发 :生物软件 和黑鸟工作室 开发的《博德之门》
首款使用“无限引擎”开发的视频游戏 ,该引擎由生物软件 公司开发,以等距透视效果 的角色扮演游戏为特色,并因其可扩展性受到喜欢“二次创作”或“修改”游戏的玩家欢迎。
第1和10线系统虚拟标记 © 1998 堪萨斯明星报
《虚幻》游戏截图 © 1998
Trespasser 游戏截图 © 1998 Electronic Arts
Half-Life 游戏截图 © 1998
基础应用研究 :法线贴图 的重要进步
乔纳森·科恩 等提出把法线贴图 从高面数多边形转换到低面数多边形的关键想法,并引入将表面法线 直接存储在纹理中的构思。
Jonathan Cohen, Marc Olano, and Dinesh Manocha. 1998. Appearance-preserving simplification. In Proceedings of the 25th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH '98). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 115–122. https://doi.org/10.1145/280814.280832
西格诺尼 等提出了一种更简单的方法,允许在不依赖低面数模型是如何创建的基础上,重建高面数模型的任何属性。
P. Cignoni, C. Montani, R. Scopigno, and C. Rocchini. 1998. A general method for preserving attribute values on simplified meshes. In Proceedings of the conference on Visualization '98 (VIS '98). IEEE Computer Society Press, Washington, DC, USA, 59–66.
相关技术的发展是3D实时渲染动画图像质量追赶预渲染动画的重要突破口,但影视类动画制作同样受益,如今被广泛应用于所有三维数字动画制作领域。
Appearance-preserving simplification 论文附图 Credit:Jonathan Cohen 等,1998
从左至右分别为高模-低模-经过法线贴图的低模Credit: P. Cignoni 等,1998
软/硬件研发 :艺卓 推出世界上首款1280×1024分辨率的高清显示器 ,它将带起新一轮显示屏的像素革命,并催促游戏动画提高像数。
1998年面世的重要软 /硬件 和标准
梦幻演员 世嘉推出首款 6世代 家用游戏机 ,也是世嘉家用游戏机的最后一代,三维图形显示性能高达300万多边形每秒,同显约1677万色。 第6世代游戏机以基于互联网的联机游戏、购物、更新、交友等功能为新特色。 Arnold 3D渲染器,可扩展和高效内存无偏差路径追踪系统,最初由马科斯·法哈多 开发,后由索尼影业图像工作 与法哈多所在的立体角 公司共同研发,2016年欧特克 收购了立体角,把该渲染器与其旗舰3D软件“MAYA” 捆绑在一起。阿诺德如今成为行业主流 渲染系统 之一,法哈多 等主要开发者因对该渲染器的贡献获89届奥斯卡科学与工程奖 。 RealFlow 下一极限技术 公司开发的流体和动力学模拟工具“真实流”面世,作为一个独立程序与其他三维软件结合使用,是大多数新手学习流体动画时的首选工具,也被行业广泛采用,主要开发者维克多·冈萨雷斯 等获80届奥斯卡科学成就奖 。会声会影(VideoStudio) 友立资讯 和科立尔 公司开发的消费级视频编辑软件,其功能和专业软件相比虽有差距,但容易学习和操作。
随着数字动画软件和计算机硬件技术的进步,数字动画技术即将启动其“大众化”进程。越来越多的业余爱好者可以通过简单学习便参与到数字动画创作中,尽管这些动画在技术方面难以和专业院线动画产品媲美,但它们能给予大众别样的乐趣。
1999:
传统动画 +CG动画 :布拉德·伯德 执导的《钢铁巨人》
首部主角使用“三渲二”技术制作的动画长片 ,与其他数字手绘角色结合。
为了让三维生成的钢铁巨人更接近手绘效果,制作团队开发和改进了一些程序,用于摆动巨人的线条、模拟2D着色等。
传统动画 +CG动画 :凯文·利玛 (Kevin Lima)和克里斯·巴克 (Chris Buck)执导的动画长片《泰山》 (Tarzan ,1999)
首次使用到迪士尼 的3D绘画和渲染系统“深度画布”(Deep Canvas) ,直接在3D环境中绘画,创建包含三维信息的二维内容。在后来的几部动画中继续使用和改进,开发者埃里克·丹尼尔斯 等因此获75届奥斯卡技术成就奖 。
数字手绘动画 :高畑勋 执导的动画长片《我的邻居山田君》
与吉卜力 此前作品风格很不相同,是吉卜力首部全数字手绘动画片 。由于导演希望这部动画以水彩漫画的风格呈现,传统赛璐璐胶片的着色效果显然难以胜任,而数字绘画技术已能表现接近水彩的绘画效果。
传统动画 +软/硬件研发 :亚历山大·彼德洛夫 执导的玻璃绘动画《老人与海》
该片时长20分钟,动画制作花了两年半时间,使用了一个特别改装的,基于计算机运动控制 的多平面相机系统拍摄 ,以获得比传统玻璃绘动画可控和更丰富的运动效果。
Tarzan 中深度画布使用片段截图 © 迪士尼,1999
老人与海1999
20世纪末,3D动画作为一种动画片的艺术风格 已经被人们所熟悉,“三渲二” 技术的进步让3D动画技术可以很好地隐藏在传统手绘风格的动画中,数字绘画技术 不仅可以完美再现赛璐璐动画效果,甚至可以表现更多赛璐璐动画不能承担的艺术风格。数字动画将在21世正式着手接替各种传绘动画技术,成为动画制作行业的主要力量,值得注意的是,这一重要转变过程,将再次与电影技术的发展重叠,并重新定义 电影技术和动画技术之间的边界。
传统特效 + CG视效 :乔治·卢卡斯 执导的《星球大战1:幽灵的威胁》
混合了大量不同的数字视效和传统特效技术,观众难以分辨哪些是实拍的,哪些是计算机生成的。
“数字视效预览” 已成为这类特效大片的必要过程。
工业光魔 开发了自己的运动捕捉 系统“表演捕捉” 为数字角色带来更逼真的动作表演,并更好地与真人演员无缝拼接,此系统在后续多部电影中持续改进,成为该公司的特色技术之一。
约翰·安德森 等为该片开发了“生物动力学系统” ,使头发、衣服、皮肤和肌肉等既可直接基于物理进行模拟 ,又可集成到角色动画和绑定系统 中,获73届奥斯卡技术成就奖 。
CG视效 :罗伯·明科夫 执导的《精灵鼠小弟》
首部全程使用 照片逼真感数字角色 扮演主角的电影长片 ,毛茸茸的数字老鼠由索尼图像工作 制作。
CG视效 :卓斯基姐妹 执导的《黑客帝国》
创造了术语 “子弹时间” ,首次使用具有子弹时间效果的插值法。该术语如今泛指模拟变速特效,通常搭配镜头旋转以增强视觉效果,主要依赖环绕阵列相机 或全3D数字动画 技术实现。为了让人物看起来不完全静止,阵列相机是一个接一个启动的,由计算机控制 ,以获得预计中的变速和动态效果,可理解为19世纪迈布里奇 使用的摄影方法的升级版。
该片的子弹时间镜头,使用了基于图像建模和渲染 技术创建虚拟场景 。
传统特效 + CG视效 :电视纪录片《与恐龙同行》
使用了大约80%的数字动画偶 和20%的机械动画偶 ,数字动画制作主要由帧商店 负责,尽管当时数字动画的图像质量已经很好,但实体动画偶在远距离拍摄、特写细节和成本控制等方面仍有优胜。
CG视效 :大卫·芬奇 执导的电影长片《搏击俱乐部》 (Fight Club ,1999)
导演:大卫·芬奇 (David Fincher);制作:Fox 2000 Pictures,Regency Enterprises,Linson Films;发行:20th Century Fox;发布日:1999年9月10日
首个照片真实感数字人脸的特写镜头 ,首个数字替身制作的子弹时间镜头 ,以及首个基于摄影测量的虚拟摄影场景 。
CG视效 :索尼 PS 的广告片《精神财富》 (Mental Wealth,1999)
展示了首个稳定的、基于脸部运动捕捉的、真人脸部 变形动画 效果 ,由克里斯·康宁汉 制作,当时花了一个多星期完成这个40秒的视效,该类技术的后续发展,成为如今移动智能设备上常见的实时变脸特效 动画。
《精神财富》截图 © 1999 SONY
《搏击俱乐部》照片真实感数字人脸特写镜头 © 1999 20th Century Fox
基础应用研究 +CG动画 :德贝韦克 执导了第一个使用“ 基于图像照明” 技术的数字动画短片 《要有光》(Fiat Lux ) ,场景中投射的光线由背景图像产生,创建令人可信的、快速的照明效果,其后续发展极大地促进了视频游戏 的实时渲染效果,影视动画的渲染也因此获益。
CG视效 +CG动画 :迪士尼 把此前收购的、凭借《深渊》 和《全面回忆》 连获2个奥斯卡视觉效果奖 的梦想探索图像公司 ,与其内部动画长片部门的计算机图像小组 合并成“秘密实验室” ,专注数字动画技术开发。虽然它很快便成为迪士尼商业操作中的又一弃子,但迪士尼在视觉效果领域的一系列收并购动作,体现了他们急于创建一个可以与皮克斯 或工业光魔 竞争的数字动画工作室。
有趣的是,迪士尼的愿景,最终以直接收购皮克斯和工业光魔告结。
20世纪末,照片真实感的非人类数字角色与真人演员联合主演 的影视作品越发常见,数字动画偶 开始取代特化 和机械电子动画偶 等传统技术。电影制作的数字化和CGI技术 在照片真实感模拟 方面的不断发展,联手把电影拖进动画的框架,很多融合数字视效和传统特效动画技术的作品,已难以被简单地归类为动画或电影。
交互/游戏动画 :世嘉 推出莎木系列的首部游戏《莎木一章横须贺》 ,该系列致力于把电影质量的动画和游戏的交互性融合 ,对交互电影式视频游戏 这一概念的推广起到重要作用 。
交互/游戏动画 :id Software 公司开发的《雷神之锤3》 (Quake III Arena,1999)
第一个拥有着色器系统 、使用基于样条曲线曲面 (除平面体积外)、顶点动画 、体积雾 和波形顶点失真 的视频游戏。
交互/游戏动画 :盛怒娱乐 公司开发的《天旋地转3》
首款使用程序纹理技术 的3D视频游戏 ,
由计算机通过算法直接创建木材、石头、金属等元素的真实表面。
交互/游戏动画 :世界公司 开发的《鲍伊世界》
被宣传为第一个3D多用户“元宇宙” ,
用户创建自己的虚拟化身与其他用户交互,体验音乐家大卫·鲍依的沉浸式世界。
交互/游戏动画 :日本推出了移动互联网服务“I-模式” ,用户可以把手机游戏下载到智能手机上,
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :呼吁工作室(Appeal) 开发的《时空英豪》 (Outcast ,1999)
引入了当时先进的泛光照明 、镜头光晕 、景深 、水体渲染 等3D动画技术,使用Appeal 的专有引擎“GAIA” 制作,带有代理游戏的人工智能 功能。
交互/游戏动画 +软/硬件研发 :北京金洪恩电脑有限公司 开发的《自由与荣耀》
国内首款全3D即时战略游戏 ,也是首款使用3D游戏引擎“Angelica” 的游戏 ,该引擎后来成为完美世界 的专有游戏引擎, 2012年发布“Angelica 3 ”,进入次世代 游戏引擎 队列。
《雷神之锤3》游戏截图 © Quake 3 Arena,id Software,1999
《时空英豪》游戏截图 © Outcast,Appeal,1999
《自由与荣耀》 © 北京金洪恩电脑有限公司,1999
1999年面世的重要软 /硬件 和标准
精视256 英伟达 针对当时专业显卡的高成本问题,推出首款消费级个人电脑图形处理器 “精视256” ,并创造了术语 “图形处理器” (GPU),标志着图形处理器正式成为仅次于中央处理器 (CPU)的重要芯片。在加速数字动画图像的实时预览、渲染和动画模拟计算能力的同时,有效地降低了行业生产成本。精视256和次年阵列技术产业 (2006年被超威半导体 收购)在2000年推出的“镭龙” 显卡一起,成为视频游戏和数字动画技术大众化的重要助力。 MotionStar wireless 阿森松技术 公司推出首个无线全身运动捕捉系统 ,动捕服 与同时代产品相比十分轻便,使用磁性追踪器 。Moho 2D动画软件 ,由迈克·克利夫顿 、E前沿公司 ,史密斯微软 和失落大理石 相继开发,提供口型同步、物理模拟、3D创建、角色向导、智能骨骼、可编辑运动曲线、自动跟踪、运动模糊、简单的动力学自动动画等功能。被《养家之人》(2017)《海洋之歌》(2018)《狼行者》(2020)等著名动画采用。手翻书 数字赛璐珞公司 开发的面向大众用户的2D动画软件 ,提供模拟传统动画制作流程的功能,有个人电脑和苹果平板电脑版本。ZBrush 像素逻辑 公司开发的三维雕刻软件“Z笔刷”发布,模拟传统雕刻方式,提供高分辨率三维建模、纹理绘制、法线贴图等功能,获86届奥斯卡科学与工程奖 ,2022年被麦克 森收购,至今仍是行业主流软件之一。Final Cut Pro 宏媒体 和苹果 开发,提供视频编辑、合成、特效、调色、运动图形动画制作等功能,被众多准专业用户和独立制片人广泛采用。iMovie 苹果 发布,面向大众消费市场,提供简单的视频编辑功能。Art of Illusion 彼得·伊斯曼 开发的自由免费3D软件,提供建模、纹理、动画、渲染、三维打印导出等功能,其他志愿者陆续加入开发,其部分功能甚至足以和同期商业软件媲美。Bink 拉德游戏工具 公司推出的新一代真彩色动画格式 ,在数据压缩和画质之间取得出色的平衡,迅速成为行业宠儿,2021年被英佩游戏 收购。风魂引擎 吴云洋(云风) 开发了2D游戏引擎“风魂引擎 ” 的最初原型,他后来成为网易 公司的主程,是国内著名网游《大话西游2》 (2002)的主要开发者之一。ARToolKit 加藤博一 开发的AR工具包 ,通过视频跟踪功能,把虚拟图像实时叠加到现实世界中。
基础应用研究 :
雷诺兹 进一步推进了群集模拟 技术在个性化导航领域的进程。
Reynolds C W. 自主角色的转向行为[C]// 游戏开发者大会1999. 1999: 763-782.
福克·布兰茨 和托马斯·维特尔 发表了一种3D人脸合成的变形模型,演示了首个从单张照片创建的逼真感3D人脸模型 ,并在多个不同人脸模型之间融合变形 。
Blanz V, Vetter T. 三维人脸合成的变形模型[C]// SIGGRAPH '99: 第26届计算机图形和交互技术年会会议录. 伦敦: 计算机协会, 1999: 187-194.
从油画《蒙罗丽莎》建立三维模型(布兰茨、维特尔,1999)
20世纪末,虽然计算机硬件技术的进步让数字动画生产成本不断降低,但基于实时渲染的游戏动画和基于预渲染的影视动画之间依然存在明显的视觉差距,但这个差距将在21世纪持续缩小。而随着游戏类型和游戏平台的不断丰富,所谓视频游戏动画和交互动画的界限开始模糊,它们将更合适被称为“基于实时渲染的交互动画”和“基于预渲染的交互动画”。