«3D для чайников»: как связаны рендеринг и сервиз из супермаркета?
Простой заварочный чайник, купленный в 1974 году в универмаге в Солт-Лейк-Сити разработчиком Мартином Ньювеллом, стал настоящей легендой графического 3D-дизайна. Сам Ньювелл работал в университете Юты и занимался усовершенствованием алгоритмов получения изображения по заданным пропорциям модели.
В какой-то момент ему понадобилось создать простую математическую модель повседневного объекта. Так, в 1975 году модель чайника впервые появилась в трехмерном графическом редакторе.
«Чайник из Юты» стал эталонным объектом в сообществе разработчиков и 3D-дизайнеров. С одной стороны, это достаточно простая, округлая и сплошная математическая модель. С другой — ее поверхности хорошо подходят для визуализации различных текстур и материалов объектов реального мира. Помимо чайника, Мартин Ньювелл оцифровал весь сервиз, включая чашки, блюдца и маленькие ложки. Однако сквозь года именно модель чайника превратилась в постоянный предмет, встречающийся в 3D-индустрии.
Одно из самых популярных приложение для 3D-редактирования Autodesk 3Ds Max использует «чайник Ньювелла» для демонстрации возможностей программы. Его может создать даже начинающий пользователь, который до этого никогда не пользовался 3D-редакторами. В качестве своеобразной «пасхалки» чайник встречался и в поп-культуре: студия Pixar интегрировала модель в собственные анимационные картины «История игрушек» и «Корпорация монстров». Появлялся «чайник Юты» и в одном из эпизодов седьмого сезона сериала «Симпсоны», когда двухмерные персонажи вдруг обрели третье измерение.
В анимированном скринсейвере Windows 3D Pipes иногда можно заметить, что трубы соединены моделью знаменитого чайника. Старенькие компьютеры Commodore CBM из 80-х годов использовали 3D-модель «чайника Юты», чтобы впечатлить пользователей и увеличить продажи: каждый мог вращать 3D-каркас чайника, рассматривая его со всех сторон, с помощью несложных команд на клавиатуре.
Реальный прототип, принадлежащий семье Ньювеллов, до сих пор курсирует по тематическим выставкам. Хотя возможно, что со временем его заменили на похожий чайник.
Обезьяна Сюзанна: легенда бесплатного 3D-редактора
3D-редактор Blender распространяется по свободной лицензии, и в этом его уникальность — работать с этим ПО можно совершенно бесплатно. Он предлагает максимум технических возможностей и на достойном уровне конкурирует с коммерческими аналогами. Если Autodesk 3Ds Max предлагает начинать работу и развивать навыки на примере «чайника Ньювелла», то создатели Blender придумали свой необычный объект — обезьяну по имени Сюзанна.
3D-модель Сюзанны состоит из пятисот поверхностей, имеет простую композицию, но при этом — необычную геометрию. На ее примере начинающие 3D-дизайнеры могут тестировать разные настройки рендеринга и изучать текстуры.
Изначально обезьянка появилась в качестве «пасхалки» в последней платной версии Blender. После этого редактор выкупила другая компания, привлекла инвесторов, и ПО стало доступным каждому, но Сюзанна осталась. Автор обезьяны Вильем-Пол ван Овербрюгген назвал ее в честь орангутанга из одиозной комедии «Джей и молчаливый Боб наносят ответный удар».
С 2003 года Blender организует специальный конкурс для 3D-разработчиков в трех номинациях: анимация, дизайн и короткий метр. Победители получают статуэтку Сюзанны.
Как ученые случайно придумали 3D-анимацию
3D-графика проделала невероятный путь в своем развитии — глядя на трейлер новой части фильма «Аватар: Путь воды», сложно отличить реальность от выдумки. Настолько качественно выглядит изображение планеты Пандора и ее жители. По словам создателей, как и первая картина, вторая часть снималась в 3D-стерео, а многие сцены и вовсе происходят под водой, добавляя сложностей в последующей обработке фонов и образов актеров.
Тем труднее представить, насколько простыми и незамысловатыми были самые первые примеры компьютерной 3D-анимации. Считается, что родоначальником этого направления в компьютерной графике стал разработчик Эдвард Заяц, сотрудник исследовательской лаборатории Белла, ученые откуда семь раз становилась лауреатами Нобелевской премии за передовые разработки в самых разных научных областях.
В 1963 год Заяц занимался математическим моделированием систем стабилизации коммуникационных спутников. Чтобы представить результаты работы, он с помощью программы ORBIT обработал данные и прогнал их через компьютеры серии IBM 7090 или 7094. На выходе получилась простенькая анимационная симуляция движения спутника.
Цели создать анимационный 3D-ролик у ученого, конечно, не было, однако его работа запомнилась следующим поколениям 3D-дизайнеров как первый проект и родоначальник всей последующей профессиональной области.
Как работа 3D-аниматоров и дизайнеров из России обрела фанатов по всему миру
В 2009 году в рамках программы «Спокойной ночи, малыши!» аудитория познакомилась с 3D-анимационным сериалом «Маша и Медведь». Студия-создатель «Анимаккорд», создавшая сериал, вряд ли рассчитывала на мировой успех мультфильма не только среди детей, но и взрослых. Отдельные серии «Маши и Медведя» набирают миллиарды просмотров на YouTube, мультфильм переведен на 39 языков и транслируется в 150 странах по всему миру.
Ежегодная выручка от дистрибуции мультфильма и продажи тематического мерча не только в России, но по всему миру составляет около 20 миллионов долларов. В 2016 году «Маша и Медведь» занимал третье место в списке наиболее популярных брендов в Африке, Европе и на Ближнем Востоке. Права на показ «Маши и Медведя» есть даже у Netflix, который называл мультфильм «русским феноменом».
При этом на начальных этапах популяризации героев создатели выбрали нетипичный для российского рынка способ дистрибуции: анимационный сериал публиковался везде, даже на пиратских площадках — задачей было рассказать зрителям о проекте любыми способами.
Работа над одной семиминутной серией занимает у сотрудников студии от двух до четырех месяцев. Сначала создается сториборд — 2D-картинки, отрисованные по сценарию. После этого к процессу подключаются 3D-художники и аниматоры, создавая первый вариант ролика, который дорабатывается режиссерами.
Итоговая версия обрабатывается композиционно и выходит в эфир после финального рендеринга на собственных серверных мощностях студии «Анимаккорд» в 3D-программах: Autodesk Maya, RenderMan и Presto. Стоимость производства одного эпизода достигает 6−7 миллионов рублей.
Мы много знаем о 3D-графике в фильмах и играх. Как насчет использования этого инструмента в научных целях?
Кроме отрисовки игровых персонажей и рендеринга спецэффектов, 3D-дизайн активно применяется и в науке: для наглядной демонстрации графиков, результатов экспериментов, молекулярных структур, предсказания явлений.
С помощью трехмерной анимации, например, создаются системы моделирования погодных условий, которые позволяют отследить участки высокого и низкого давления или облачности, направление воздушных потоков, температурные зоны и изменения влажности воздуха в зависимости от географических параметров.
Пример красивой и полезной коллаборации 3D-художников и исследователей: создание трехмерного изображения среды обитания на Марсе. В 2015 году сотрудники NASA объявили конкурс — участники должны были смоделировать комфортную для космонавтов среду жизни на Красной планете. Команда Hassell в коллаборации EOC создала наиболее заметный проект, представив не просто пространство для проживания на Марсе, но и высокий уровень комфорта пребывания в космосе.
По задумке дизайнеров, модель среды помогала астронавтам почувствовать себя как дома, одновременно обеспечивая высокий уровень безопасности и функциональности.
