La historia de la animación por ordenador comenzó en los años 1940 y 1950, cuando la gente empezó a experimentar con gráficos por ordenador , sobre todo por John Whitney . Fue sólo a principios de los años 1960, cuando los ordenadores digitales se habían establecido ampliamente, que florecieron nuevas vías para los gráficos por ordenador innovadores. Inicialmente, los usos eran principalmente para fines científicos, de ingeniería y otros fines de investigación, pero la experimentación artística empezó a hacer su aparición a mediados de los años 1960, sobre todo por el Dr. Thomas Calvert. A mediados de los años 1970, muchos de estos esfuerzos empezaron a entrar en los medios públicos. Muchos gráficos por ordenador de esta época implicaban imágenes en 2-D , aunque cada vez más, a medida que la potencia de los ordenadores mejoraba, los esfuerzos por conseguir un realismo en 3-D se convirtieron en el énfasis. A finales de los años 1980, el 3-D fotorrealista empezó a aparecer en las películas, y a mediados de los años 1990 se había desarrollado hasta el punto en que la animación en 3-D podía utilizarse para toda la producción cinematográfica.
John Whitney Sr. (1917-1995) fue un animador, compositor e inventor estadounidense, considerado ampliamente como uno de los padres de la animación por computadora. [1] En las décadas de 1940 y 1950, él y su hermano James crearon una serie de películas experimentales realizadas con un dispositivo personalizado basado en antiguas computadoras analógicas antiaéreas ( Kerrison Predictors ) conectadas por servomecanismos para controlar el movimiento de luces y objetos iluminados, el primer ejemplo de fotografía de control de movimiento . Una de las obras más conocidas de Whitney de este período temprano fue la secuencia de título animada de la película de Alfred Hitchcock de 1958, Vértigo , [2] en la que colaboró con el diseñador gráfico Saul Bass . En 1960, Whitney estableció su empresa Motion Graphics Inc, que se centró principalmente en producir títulos para cine y televisión, mientras continuaba con otros trabajos experimentales. En 1968, su pionera fotografía de modelos de control de movimiento se utilizó en la película 2001: Una odisea del espacio de Stanley Kubrick , y también para la técnica de fotografía de escaneo de hendidura utilizada en el final de la película "Star Gate".
Una de las primeras computadoras digitales programables fue la SEAC (la Standards Eastern Automatic Computer), que entró en servicio en 1950 en la Oficina Nacional de Normas (NBS) en Maryland, EE. UU. [3] [4] En 1957, el pionero de la informática Russell Kirsch y su equipo presentaron un escáner de tambor para la SEAC, para "rastrear variaciones de intensidad sobre las superficies de las fotografías", y así crearon la primera imagen digital escaneando una fotografía. La imagen, que mostraba al hijo de tres meses de Kirsch, constaba de solo 176 × 176 píxeles . Utilizaron la computadora para extraer dibujos lineales, contar objetos, reconocer tipos de caracteres y mostrar imágenes digitales en una pantalla de osciloscopio . Este avance puede considerarse el precursor de todas las imágenes por computadora posteriores y, reconociendo la importancia de esta primera fotografía digital, la revista Life en 2003 acreditó esta imagen como una de las "100 fotografías que cambiaron el mundo". [5] [6]
En 1960, en el Real Instituto Sueco de Tecnología, se creó una animación vectorial de 49 segundos de un automóvil que circulaba por una autopista planificada en el ordenador BESK . La consultora Nordisk ADB, que era proveedora de software para la Real Agencia Sueca de Construcción de Carreteras y Aguas, se dio cuenta de que tenía todas las coordenadas para poder dibujar la perspectiva desde el asiento del conductor para una autopista desde Estocolmo hacia Nacka. Delante de un osciloscopio digital especialmente diseñado con una resolución de aproximadamente 1 megapíxel se montó una cámara de 35 mm con un cargador extendido en un soporte especialmente fabricado. La cámara era controlada automáticamente por el ordenador, que enviaba una señal a la cámara cuando se introducía una nueva imagen en el osciloscopio. Tomaba una imagen cada veinte metros (yardas) del camino virtual. El resultado de esto fue un viaje ficticio en la autopista virtual a una velocidad de 110 km/h (70 mph). La breve animación se emitió el 9 de noviembre de 1961, en horario de máxima audiencia, en el noticiero de televisión nacional Aktuellt. [7] [8]
Bell Labs , en Murray Hill (Nueva Jersey), fue uno de los principales contribuidores a la investigación en gráficos por computadora, animación por computadora y música electrónica desde sus inicios a principios de la década de 1960. Al principio, los investigadores estaban interesados en lo que se podía lograr con la computadora, pero los resultados del trabajo visual producido por la computadora durante este período establecieron a personas como Edward Zajac, Michael Noll y Ken Knowlton como artistas informáticos pioneros.
Edward Zajac produjo una de las primeras películas generadas por computadora en Bell Labs en 1963, titulada A Two Gyro Gravity Gradient attitude control System , que demostró que un satélite podía estabilizarse para tener siempre un lado orientado hacia la Tierra mientras orbitaba. [9]
Ken Knowlton desarrolló el sistema de animación Beflix (Bell Flicks) en 1963, que se utilizó para producir docenas de películas artísticas de los artistas Stan VanDerBeek , Knowlton y Lillian Schwartz . [10] En lugar de una programación básica, Beflix funcionaba utilizando "primitivos gráficos" simples, como dibujar una línea, copiar una región, rellenar un área, hacer zoom en un área y similares.
En 1965, Michael Noll creó películas estereográficas en 3D generadas por computadora, incluyendo un ballet de monigotes moviéndose en un escenario. [11] Algunas películas también mostraban hiperobjetos de cuatro dimensiones proyectados en tres dimensiones. [12] Alrededor de 1967, Noll utilizó la técnica de animación en 4D para producir secuencias de títulos animadas por computadora para el cortometraje comercial Incredible Machine (producido por Bell Labs) y el especial de televisión The Unexplained (producido por Walt DeFaria). [13] Muchos proyectos en otros campos también se llevaron a cabo en esta época.
En la década de 1960, William Fetter fue diseñador gráfico de Boeing en Wichita , y se le atribuye haber acuñado la frase "Gráficos por computadora" para describir lo que estaba haciendo en Boeing en ese momento (aunque el propio Fetter se lo atribuyó a su colega Verne Hudson). [14] [15] El trabajo de Fetter incluyó el desarrollo en 1964 de descripciones ergonómicas del cuerpo humano que son precisas y adaptables a diferentes entornos, y esto dio como resultado las primeras figuras de alambre animadas en 3D . [16] [17] Estas figuras humanas se convirtieron en una de las imágenes más icónicas de la historia temprana de los gráficos por computadora, y a menudo se las denominaba "el hombre de Boeing". Fetter murió en 2002.
Ivan Sutherland es considerado por muchos como el creador de los gráficos interactivos por computadora y un pionero de Internet. Trabajó en el Laboratorio Lincoln del MIT ( Instituto Tecnológico de Massachusetts ) en 1962, donde desarrolló un programa llamado Sketchpad I , que permitía al usuario interactuar directamente con la imagen en la pantalla. Esta fue la primera interfaz gráfica de usuario , y se considera uno de los programas informáticos más influyentes jamás escritos por un individuo. [18]
Utah fue un importante centro de animación por ordenador en este período. La facultad de informática fue fundada por David Evans en 1965, y muchas de las técnicas básicas de gráficos por ordenador en 3D se desarrollaron aquí a principios de los años 1970 con financiación de ARPA ( Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada ). Los resultados de la investigación incluyeron sombreado Gouraud, Phong y Blinn, mapeo de texturas, algoritmos de superficies ocultas , subdivisión de superficies curvas , hardware de visualización de imágenes rasterizadas y dibujo de líneas en tiempo real, y los primeros trabajos de realidad virtual. [19] En palabras de Robert Rivlin en su libro de 1986 The Algorithmic Image: Graphic Visions of the Computer Age , "casi todas las personas influyentes en la comunidad moderna de gráficos por ordenador pasaron por la Universidad de Utah o entraron en contacto con ella de alguna manera". [20]
En 1968, Ivan Sutherland se asoció con David Evans para fundar la empresa Evans & Sutherland —ambos eran profesores del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Utah— y la empresa se formó para producir nuevo hardware diseñado para ejecutar los sistemas que se estaban desarrollando en la Universidad. Muchos de estos algoritmos han dado lugar posteriormente a la generación de una importante implementación de hardware, incluido el Geometry Engine , el Head-mounted display , el Frame buffer y los simuladores de vuelo . [21] La mayoría de los empleados eran estudiantes activos o antiguos, e incluían a Jim Clark, que inició Silicon Graphics en 1981, Ed Catmull , cofundador de Pixar en 1979, y John Warnock de Adobe Systems en 1982.
En 1968, un grupo de físicos y matemáticos soviéticos encabezado por N. Konstantinov creó un modelo matemático del movimiento de un gato. En un ordenador BESM-4 idearon un programa para resolver las ecuaciones diferenciales ordinarias de este modelo. El ordenador imprimió cientos de fotogramas en papel utilizando símbolos del alfabeto que luego se filmaron en secuencia, creando así la primera animación por ordenador de un personaje, un gato andando. [22] [23]
Charles Csuri , un artista de la Universidad Estatal de Ohio (OSU), comenzó a experimentar con la aplicación de gráficos por computadora al arte en 1963. Sus esfuerzos dieron como resultado un destacado laboratorio de investigación de CGI que recibió financiación de la Fundación Nacional de Ciencias y otras agencias gubernamentales y privadas. El trabajo en la OSU giraba en torno a lenguajes de animación, entornos de modelado complejos, interfaces centradas en el usuario, descripciones de movimientos humanos y de criaturas y otras áreas de interés para la disciplina. [24] [25] [26]
En julio de 1968, la revista de arte Studio International publicó un número especial titulado Cybernetic Serendipity – The Computer and the Arts , que catalogaba una colección completa de artículos y ejemplos de trabajos que se estaban realizando en el campo del arte informático en organizaciones de todo el mundo y que se mostraban en exposiciones en Londres, Reino Unido, San Francisco, California y Washington, DC. [27] [28] Esto marcó un hito en el desarrollo del medio y muchos lo consideraron de gran influencia e inspiración. Aparte de todos los ejemplos mencionados anteriormente, otras dos imágenes icónicas particularmente conocidas de esto incluyen Chaos to Order [29] de Charles Csuri (a menudo denominado el Colibrí ), creado en la Universidad Estatal de Ohio en 1967, [30] y Running Cola is Africa [31] de Masao Komura y Koji Fujino creado en el Computer Technique Group, Japón, también en 1967. [32]
La primera máquina que logró una amplia atención pública en los medios fue Scanimate , un sistema de animación por computadora analógico diseñado y construido por Lee Harrison de Computer Image Corporation en Denver. Desde aproximadamente 1969 en adelante, los sistemas Scanimate se utilizaron para producir gran parte de la animación basada en video que se ve en la televisión en comerciales, títulos de programas y otros gráficos. Podía crear animaciones en tiempo real , una gran ventaja sobre los sistemas digitales en ese momento. [33] El estudio de animación estadounidense Hanna-Barbera experimentó con el uso de Scanimate para crear una forma temprana de estilo de recorte digital . Un clip de artistas que usan la máquina para manipular imágenes escaneadas de personajes de Scooby-Doo , escalando y deformando la obra de arte para simular la animación, está disponible en Internet Archive . [34]
El National Film Board of Canada , ya un centro mundial para el arte de la animación, también comenzó a experimentar con técnicas informáticas en 1969. [35] El más conocido de los pioneros en esto fue el artista Peter Foldes , quien completó Metadata en 1971. Esta película comprendía dibujos animados cambiando gradualmente de una imagen a la siguiente, una técnica conocida como "interpolación" (también conocida como "inbetweening" o "morphing"), que también apareció en varios ejemplos de arte anteriores durante la década de 1960. [36] En 1974, Foldes completó Hunger / La Faim , que fue una de las primeras películas en mostrar una representación rellena de sólidos (escaneado de trama), y recibió el Premio del Jurado en la categoría de cortometraje en el Festival de Cine de Cannes de 1974 , así como una nominación al Premio de la Academia.
El Laboratorio de Computación Atlas cerca de Oxford fue durante muchos años una de las principales instalaciones para la animación por computadora en Gran Bretaña. [37] La primera caricatura de entretenimiento realizada fue The Flexipede , de Tony Pritchett, que se mostró públicamente por primera vez en la exposición Cybernetic Serendipity en 1968. [38] El artista Colin Emmett y el animador Alan Kitching desarrollaron por primera vez la representación de color relleno sólido en 1972, en particular para la animación del título del programa de televisión The Burke Special de la BBC .
En 1973, Kitching desarrolló un software llamado "Antics", que permitía a los usuarios crear animaciones sin necesidad de programación. [39] [40] El paquete se basaba en gran medida en técnicas convencionales de "celuloide", pero con una amplia gama de herramientas que incluían efectos de cámara y gráficos, interpolación ("inbetweening"/"morphing"), uso de figuras de esqueleto y superposiciones de cuadrícula. Se podía animar cualquier cantidad de dibujos o celuloides a la vez "coreografiándolos" de formas ilimitadas utilizando varios tipos de "movimientos". En ese momento, solo estaba disponible la salida de trazador en blanco y negro, pero Antics podía producir una salida a todo color utilizando el proceso Technicolor de tres tiras. De ahí que el nombre Antics se acuñara como acrónimo de AN imated Technicolor- Image Computer System . [ 41] Antics se utilizó para muchos trabajos de animación, incluida la primera película documental completa Finite Elements , realizada para el propio Atlas Lab en 1975. [42]
La primera película que utilizó procesamiento digital de imágenes fue Westworld (1973) , una película de ciencia ficción escrita y dirigida por el novelista Michael Crichton , en la que robots humanoides viven entre los humanos. [43] John Whitney, Jr. y Gary Demos de Information International, Inc. procesaron digitalmente fotografías cinematográficas para que parecieran pixeladas y representaran el punto de vista del androide Gunslinger . El retrato en bloque cinematográfico se logró utilizando el proceso Technicolor de tres tiras para separar por color cada fotograma de las imágenes originales, luego escaneándolas para convertirlas en bloques rectangulares según sus valores de tono y, finalmente, enviando el resultado a la película. El proceso se cubrió en el artículo de American Cinematographer "Behind the scenes of Westworld". [44]
Sam Matsa, cuya experiencia en gráficos comenzó con el proyecto APT en el MIT con Doug Ross y Andy Van Dam, solicitó a la Association for Computing Machinery (ACM) la creación de SIGGRAPH (Special Interest Committee on Computer Graphics), el precursor de ACM SIGGRAPH en 1967. [45] En 1974, se inauguró la primera conferencia SIGGRAPH sobre gráficos por computadora. Esta conferencia anual pronto se convirtió en el lugar principal para presentar innovaciones en el campo. [46] [47]
El primer uso de imágenes en 3D en el cine convencional fue en la secuela de Westworld , Futureworld (1976), dirigida por Richard T. Heffron. Esta incluía una mano y un rostro generados por computadora creados por los estudiantes de posgrado de la Universidad de Utah Edwin Catmull y Fred Parke , que habían aparecido inicialmente en su cortometraje experimental de 1972 A Computer Animated Hand . [48] La misma película también incluía fragmentos del cortometraje experimental de 1974 Faces and Body Parts . El cortometraje animado ganador del premio Oscar de 1975 Great , sobre la vida del ingeniero victoriano Isambard Kingdom Brunel , contiene una breve secuencia de un modelo de estructura alámbrica giratorio del proyecto final de Brunel, el barco de vapor de hierro SS Great Eastern . La tercera película en utilizar esta tecnología fue Star Wars (1977), escrita y dirigida por George Lucas , con imágenes en estructura alámbrica en las escenas con los planos de la Estrella de la Muerte, las computadoras de orientación en los cazas X-wing y la nave espacial Millennium Falcon .
La película de Walt Disney The Black Hole (1979, dirigida por Gary Nelson) utilizó la representación en formato de alambre para representar el agujero negro titular, utilizando equipos de los ingenieros de Disney. En el mismo año, la película de terror de ciencia ficción Alien , dirigida por Ridley Scott , también utilizó gráficos de modelos en formato de alambre, en este caso para representar los monitores de navegación en la nave espacial. El metraje fue producido por Colin Emmett en el Laboratorio de Computación Atlas. [49]
Aunque los Laboratorios Lawrence Livermore en California son conocidos principalmente como un centro de investigación científica de alto nivel, continuaron produciendo avances significativos en animación por computadora durante este período. Cabe destacar a Nelson Max, quien se unió al Laboratorio en 1971, y cuya película de 1976 Turning a sphere inside out se considera una de las primeras películas clásicas del medio (International Film Bureau, Chicago, 1976). [50] También produjo una serie de animaciones de modelos moleculares de "aspecto realista" que sirvieron para demostrar el futuro papel de CGI ( imágenes generadas por computadora ) en la visualización científica. Sus intereses de investigación se centraron en el realismo en imágenes de la naturaleza, gráficos moleculares, animación por computadora y visualización científica en 3D. Más tarde se desempeñó como director de gráficos por computadora para los pabellones de Fujitsu en la Expo 85 y 90 en Japón. [51] [52]
En 1974, Alex Schure, un rico empresario neoyorquino, fundó el Computer Graphics Laboratory (CGL) en el New York Institute of Technology (NYIT). Reunió el estudio más sofisticado de la época, con computadoras, equipos cinematográficos y gráficos de última generación, y contrató a los mejores expertos en tecnología y artistas para dirigirlo: Ed Catmull , Malcolm Blanchard, Fred Parke y otros, todos de Utah, además de otros de todo el país, incluidos Ralph Guggenheim , Alvy Ray Smith y Ed Emshwiller . A fines de la década de 1970, el personal hizo numerosas contribuciones innovadoras a las técnicas de representación de imágenes y produjo muchos programas informáticos influyentes, incluido el programa de animación Tween , el programa de pintura Paint y el programa de animación SoftCel . Varios videos del NYIT se volvieron bastante famosos: Sunstone , de Ed Emshwiller , Inside a Quark , de Ned Greene, y The Works . Este último, escrito por Lance Williams , se inició en 1978 y estaba destinado a ser la primera película CGI de larga duración , pero nunca se completó, aunque se mostró un avance en SIGGRAPH 1982. En estos años, muchas personas consideraban al NYIT CGI Lab como el mejor grupo de investigación y desarrollo de animación por computadora del mundo. [53] [54]
La calidad del trabajo de NYIT atrajo la atención de George Lucas, que estaba interesado en desarrollar una instalación de efectos visuales CGI en su empresa Lucasfilm . En 1979, reclutó a los mejores talentos de NYIT, incluidos Catmull, Smith y Guggenheim para iniciar su división, que más tarde se escindió como Pixar , fundada en 1986 con financiación del cofundador de Apple Inc., Steve Jobs .
El framebuffer o framestore es una pantalla gráfica configurada con un buffer de memoria que contiene datos para una imagen de pantalla completa. Normalmente, es una matriz rectangular ( raster ) de píxeles , y el número de píxeles en el ancho y la altura es su "resolución". Los valores de color almacenados en los píxeles pueden ser de 1 bit (monocromo), a 24 bits (color verdadero, 8 bits cada uno para RGB —rojo, verde y azul—), o también 32 bits, con 8 bits adicionales utilizados como máscara de transparencia ( canal alfa ). Antes del framebuffer, las pantallas gráficas estaban todas basadas en vectores , trazando líneas rectas de una coordenada a otra. En 1948, la computadora Manchester Baby utilizó un tubo Williams , donde la pantalla de 1 bit también era la memoria. Un ejemplo temprano (quizás el primero conocido) de un framebuffer fue diseñado en 1969 por A. Michael Noll en Bell Labs , [55] Este sistema inicial tenía solo 2 bits, lo que le daba 4 niveles de escala de grises. Un diseño posterior tenía color, utilizando más bits. [56] [57] Laurie Spiegel implementó un programa de pintura simple en Bell Labs para permitir a los usuarios "pintar" directamente en el framebuffer.
El desarrollo de chips de circuitos integrados de memoria MOS ( memoria de semiconductor de óxido metálico ) , en particular chips DRAM (memoria dinámica de acceso aleatorio ) de alta densidad con al menos 1 kb de memoria, hizo práctico crear un sistema de memoria digital con framebuffers capaces de almacenar una imagen de vídeo de definición estándar (SD). [58] [59] Esto condujo al desarrollo del sistema SuperPaint por Richard Shoup en Xerox PARC durante 1972-1973. [58] Utilizaba un framebuffer que mostraba 640×480 píxeles ( resolución de vídeo NTSC estándar ) con una profundidad de ocho bits (256 colores). El software SuperPaint contenía todos los elementos esenciales de los paquetes de pintura posteriores, lo que permitía al usuario pintar y modificar píxeles, utilizando una paleta de herramientas y efectos, y lo convertía así en la primera solución completa de hardware y software informático para pintar y editar imágenes. Shoup también experimentó con la modificación de la señal de salida mediante tablas de colores, para permitir que el sistema produjera una variedad más amplia de colores que el rango limitado de 8 bits que contenía. Este esquema se convertiría más tarde en algo común en los búferes de cuadros de las computadoras. El búfer de cuadros SuperPaint también podía utilizarse para capturar imágenes de entrada de vídeo. [60] [61]
El primer framebuffer comercial fue producido en 1974 por Evans & Sutherland . Costaba unos 15.000 dólares, con una resolución de 512 por 512 píxeles en escala de grises de 8 bits, y se vendió bien a los investigadores gráficos que no contaban con los recursos necesarios para construir su propio framebuffer. [62] Un poco más tarde, NYIT creó el primer framebuffer RGB de 24 bits a todo color utilizando tres de los framebuffers de Evans & Sutherland conectados entre sí como un solo dispositivo mediante una minicomputadora. Muchos de los "primeros" que sucedieron en NYIT se basaron en el desarrollo de este primer sistema de gráficos rasterizados. [53]
En 1975, la empresa británica Quantel , fundada en 1973 por Peter Michael, [63] produjo el primer framebuffer de transmisión comercial a todo color, el Quantel DFS 3000. Se utilizó por primera vez en la cobertura televisiva de los Juegos Olímpicos de Montreal de 1976 para generar una inserción de imagen en imagen de la antorcha olímpica en llamas mientras que el resto de la imagen mostraba al corredor entrando al estadio. La tecnología de framebuffer proporcionó la piedra angular para el desarrollo futuro de productos de televisión digital. [64]
A finales de los años 70, los ordenadores personales (como el Apple II ) pudieron incorporar framebuffers de baja resolución. Sin embargo, no fue hasta los años 80 cuando se produjo una auténtica revolución en este campo, y se incorporaron framebuffers capaces de albergar una imagen de vídeo estándar a las estaciones de trabajo independientes. En los años 90, los framebuffers acabaron convirtiéndose en el estándar para todos los ordenadores personales.
En esa época, un gran paso adelante hacia el objetivo de aumentar el realismo en la animación 3D llegó con el desarrollo de los " fractales ". El término fue acuñado en 1975 por el matemático Benoit Mandelbrot , quien lo utilizó para extender el concepto teórico de dimensiones fraccionarias a los patrones geométricos de la naturaleza, y publicado en traducción al inglés de su libro Fractals: Form, Chance and Dimension en 1977. [65] [66]
Entre 1979 y 1980, Loren Carpenter de Boeing realizó la primera película que utilizó fractales para generar gráficos . Titulada Vol Libre , mostraba un vuelo sobre un paisaje fractal y se presentó en SIGGRAPH 1980. [67] Posteriormente, Pixar contrató a Carpenter para crear el planeta fractal en la secuencia Genesis Effect de Star Trek II: The Wrath of Khan en junio de 1982. [68]
Bob Holzman, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California, estableció el Laboratorio de Gráficos por Computadora del JPL en 1977 como un grupo con experiencia tecnológica en la visualización de datos que regresaban de las misiones de la NASA. Siguiendo el consejo de Ivan Sutherland, Holzman contrató a un estudiante graduado de Utah llamado Jim Blinn . [69] [70] Blinn había trabajado con técnicas de imágenes en Utah y las desarrolló en un sistema para las tareas de visualización de la NASA. Produjo una serie de simulaciones de "vuelo" ampliamente vistas, incluyendo los sobrevuelos de las naves espaciales Voyager , Pioneer y Galileo de Júpiter, Saturno y sus lunas. También trabajó con Carl Sagan , creando animaciones para su serie de televisión Cosmos: A Personal Voyage . Blinn desarrolló muchas técnicas de modelado nuevas e influyentes y escribió artículos sobre ellas para el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), en su revista Computer Graphics and Applications . Algunas de estas incluían mapeo del entorno, modelado mejorado de resaltados, modelado de "manchas", simulación de superficies arrugadas y simulación de traseros y superficies polvorientas.
Más tarde, en la década de 1980, Blinn desarrolló animaciones CGI para una serie de televisión de Annenberg/CPB , The Mechanical Universe , que constaba de más de 500 escenas para 52 programas de media hora que describían conceptos de física y matemáticas para estudiantes universitarios. A esto le siguió la producción de otra serie dedicada a conceptos matemáticos, llamada Project Mathematics!. [ 71]
La fotografía con control de movimiento es una técnica que utiliza una computadora para registrar (o especificar) el movimiento exacto de una cámara de película durante una toma, de modo que el movimiento pueda duplicarse con precisión nuevamente, o alternativamente en otra computadora, y combinarse con el movimiento de otras fuentes, como elementos CGI. Las primeras formas de control de movimiento se remontan al trabajo de John Whitney de 1968 en 2001: Una odisea del espacio y los efectos en la película de 1977 La guerra de las galaxias Episodio IV: Una nueva esperanza , de la recién creada empresa de George Lucas Industrial Light & Magic en California (ILM). ILM creó una cámara controlada digitalmente conocida como Dykstraflex , que realizaba movimientos complejos y repetibles alrededor de modelos de naves espaciales estacionarios, lo que permitía que los elementos filmados por separado (naves espaciales, fondos, etc.) se coordinaran entre sí con mayor precisión. Sin embargo, ninguno de estos estaba realmente basado en computadora: Dykstraflex era esencialmente una colección de perillas e interruptores cableados a medida. [72] El primer sistema CGI y de control de movimiento basado en computadora comercial fue desarrollado en 1981 en el Reino Unido por el diseñador de Moving Picture Company, Bill Mather. [73]
El software de gráficos por computadora en 3D comenzó a aparecer para computadoras hogareñas a fines de la década de 1970. El primer ejemplo conocido es 3D Art Graphics , un conjunto de efectos de gráficos por computadora en 3D , escrito por Kazumasa Mitazawa y lanzado en junio de 1978 para Apple II . [74] [75]
Silicon Graphics , Inc (SGI) fue un fabricante de hardware y software de alto rendimiento para computadoras, fundado en 1981 por Jim Clark . Su idea, llamada Geometry Engine , era crear una serie de componentes en un procesador VLSI que realizara las principales operaciones requeridas en la síntesis de imágenes: las transformaciones de matriz, el recorte y las operaciones de escalado que proporcionaban la transformación para ver el espacio. Clark intentó vender su diseño a empresas de computadoras y, al no encontrar interesados, él y sus colegas de la Universidad de Stanford , California, comenzaron su propia empresa, Silicon Graphics. [76]
El primer producto de SGI (1984) fue el IRIS (Integrated Raster Imaging System). Utilizaba el procesador M68000 de 8 MHz con hasta 2 MB de memoria, un búfer de cuadros personalizado de 1024×1024 y el Geometry Engine para darle a la estación de trabajo su impresionante potencia de generación de imágenes. Su mercado inicial eran los terminales de visualización de gráficos 3D, pero los productos, las estrategias y las posiciones de mercado de SGI evolucionaron significativamente con el tiempo y durante muchos años fueron una opción favorita para las empresas de CGI en el cine, la televisión y otros campos. [77]
En 1981, Quantel lanzó el " Paintbox ", el primer sistema llave en mano con calidad de transmisión diseñado para la creación y composición de videos y gráficos para televisión. Su diseño enfatizaba la eficiencia del flujo de trabajo del estudio requerida para la producción de noticias en vivo. Esencialmente, era un framebuffer empaquetado con un software de usuario innovador, y rápidamente encontró aplicaciones en noticias, clima, promociones de estaciones, comerciales y similares. Aunque era esencialmente una herramienta de diseño para imágenes fijas, también se usó a veces para animaciones cuadro por cuadro. Después de su lanzamiento inicial, revolucionó la producción de gráficos para televisión, y algunos Paintboxes todavía se usan hoy en día debido a su calidad de imagen y versatilidad. [78]
En 1982, apareció el Quantel Mirage , o DVM8000/1 "Manipulador de vídeo digital", un procesador de efectos de vídeo digital en tiempo real. Se basaba en el propio hardware de Quantel, más una computadora Hewlett-Packard para efectos de programas personalizados. Era capaz de deformar una secuencia de vídeo en directo mediante el mapeo de texturas sobre una forma tridimensional arbitraria, alrededor de la cual el espectador podía rotar o hacer zoom libremente en tiempo real. También podía interpolar, o transformar, entre dos formas diferentes. Se consideró el primer procesador de efectos de vídeo 3D en tiempo real y el progenitor de las posteriores máquinas DVE (efectos de vídeo digitales). En 1985, Quantel produjo "Harry", el primer sistema de edición y composición de efectos no lineal totalmente digital . [79]
En 1982, la Universidad de Osaka de Japón desarrolló el sistema de gráficos por ordenador LINKS-1 , un superordenador que utilizaba hasta 257 microprocesadores Zilog Z8001 , utilizados para la representación de gráficos por ordenador en 3D realistas . Según la Sociedad de Procesamiento de la Información de Japón: "El núcleo de la representación de imágenes en 3D es el cálculo de la luminancia de cada píxel que compone una superficie representada desde el punto de vista, la fuente de luz y la posición del objeto dados. El sistema LINKS-1 se desarrolló para realizar una metodología de representación de imágenes en la que cada píxel pudiera procesarse en paralelo de forma independiente utilizando el trazado de rayos . Al desarrollar una nueva metodología de software específicamente para la representación de imágenes a alta velocidad, LINKS-1 pudo representar rápidamente imágenes muy realistas". Se "utilizó para crear el primer vídeo en 3D del mundo, similar a un planetario , de todo el cielo que se realizó completamente con gráficos por ordenador. El vídeo se presentó en el pabellón de Fujitsu en la Exposición Internacional de 1985 en Tsukuba ". [80] El LINKS-1 era el ordenador más potente del mundo en 1984. [81]
En los años 80, la Universidad de Montreal estuvo a la vanguardia de la animación por computadora con tres exitosos cortometrajes animados en 3D con personajes en 3D.
En 1983, Philippe Bergeron, Nadia Magnenat Thalmann y Daniel Thalmann dirigieron Dream Flight , considerada la primera película generada en 3D que contaba una historia. La película fue completamente programada utilizando el lenguaje gráfico MIRA, [82] una extensión del lenguaje de programación Pascal basado en tipos de datos gráficos abstractos . [83] La película recibió varios premios y se mostró en la muestra de cine SIGGRAPH '83.
En 1985, Pierre Lachapelle, Philippe Bergeron, Pierre Robidoux y Daniel Langlois dirigieron Tony de Peltrie , que muestra el primer personaje humano animado que expresa emociones a través de expresiones faciales y movimientos corporales, que tocaron los sentimientos de la audiencia. [84] [85] Tony de Peltrie se estrenó como la película de cierre de SIGGRAPH '85.
En 1987, el Instituto de Ingeniería de Canadá celebró su centenario. Se planeó un gran evento, patrocinado por Bell Canada y Northern Telecom (ahora Nortel ), en la Place des Arts de Montreal. Para este evento, Nadia Magnenat Thalmann y Daniel Thalmann simularon el encuentro de Marilyn Monroe y Humphrey Bogart en un café del casco antiguo de Montreal. El cortometraje, llamado Rendez-vous in Montreal [86], se mostró en numerosos festivales y canales de televisión de todo el mundo.
La empresa Sun Microsystems fue fundada en 1982 por Andy Bechtolsheim junto con otros estudiantes de posgrado de la Universidad de Stanford . Bechtolsheim diseñó originalmente la computadora SUN como una estación de trabajo CAD personal para la red de la Universidad de Stanford (de ahí el acrónimo "SUN"). Fue diseñada en torno al procesador Motorola 68000 con el sistema operativo Unix y memoria virtual y, al igual que SGI, tenía un búfer de cuadros integrado. [87] Los desarrollos posteriores incluyeron servidores informáticos y estaciones de trabajo construidos sobre su propia arquitectura de procesador basada en RISC y una suite de productos de software como el sistema operativo Solaris y la plataforma Java. En los años 90, las estaciones de trabajo Sun eran populares para la renderización en la realización de películas CGI en 3D; por ejemplo, la película Toy Story de Disney - Pixar de 1995 utilizó una granja de renderización de 117 estaciones de trabajo Sun. [88] Sun fue un defensor de los sistemas abiertos en general y de Unix en particular, y un importante contribuyente al software de código abierto . [89]
El estudio de animación en francés de la NFB fundó su Centre d'animatique en 1980, con un coste de un millón de dólares canadienses, con un equipo de seis especialistas en gráficos por ordenador. La unidad se encargó inicialmente de crear secuencias CGI estereoscópicas para la película IMAX 3-D de la NFB Transitions para la Expo 86. El personal del Centre d'animatique incluía a Daniel Langlois , que se marchó en 1986 para formar Softimage . [90] [91]
También en 1982, la empresa japonesa Nippon Univac Kaisha ("NUK", posteriormente fusionada con Burroughs ) produjo el primer sistema completo llave en mano diseñado específicamente para crear animación de calidad televisiva, que incorporaba el software de animación por ordenador Antics 2-D desarrollado por Alan Kitching a partir de sus versiones anteriores. La configuración se basaba en el ordenador VAX 11/780 , conectado a un VTR Bosch de 1 pulgada , a través del propio framebuffer de NUK. Este framebuffer también mostraba repeticiones instantáneas en tiempo real de secuencias vectoriales animadas ("prueba de línea"), aunque la grabación a todo color finalizada tardaría muchos segundos por fotograma. [92] [93] [94] El sistema completo se vendió con éxito a emisoras y empresas de producción de animación de todo Japón. Más tarde, en los años 80, Kitching desarrolló versiones de Antics para plataformas SGI y Apple Mac , y estas lograron una distribución global más amplia. [95]
La primera película cinematográfica que hizo un uso extensivo de CGI en 3D fue Tron de Walt Disney , dirigida por Steven Lisberger , en 1982. La película es celebrada como un hito en la industria, aunque en realidad se utilizaron menos de veinte minutos de esta animación, principalmente las escenas que muestran "terreno" digital o incluyen vehículos como Light Cycles , tanques y barcos. Para crear las escenas CGI, Disney recurrió a las cuatro principales empresas de gráficos por computadora de la época: Information International Inc , Robert Abel and Associates (ambas en California), MAGI y Digital Effects (ambas en Nueva York). Cada una trabajó en un aspecto separado de la película, sin ninguna colaboración en particular. [96] Tron fue un éxito de taquilla, recaudando $33 millones con un presupuesto de $17 millones. [97]
En 1984, Tron fue seguida por The Last Starfighter , una producción de Universal Pictures / Lorimar , dirigida por Nick Castle , y fue una de las primeras películas del cine en utilizar CGI extensivo para representar sus muchas naves espaciales, entornos y escenas de batalla. Este fue un gran paso adelante en comparación con otras películas de la época, como Return of the Jedi , que todavía usaba modelos físicos convencionales. [98] Los gráficos de computadora para la película fueron diseñados por el artista Ron Cobb y renderizados por Digital Productions en una supercomputadora Cray X-MP . Se produjo un total de 27 minutos de metraje CGI terminado, considerado una cantidad enorme en ese momento. La compañía estimó que el uso de animación por computadora requería solo la mitad del tiempo y entre la mitad y la tercera parte del costo de los efectos visuales tradicionales. [99] La película fue un éxito financiero, recaudando más de $ 28 millones con un presupuesto estimado de $ 15 millones. [100]
Los términos inbetweening y morphing se usan a menudo indistintamente y significan la creación de una secuencia de imágenes donde una imagen se transforma gradualmente en otra imagen suavemente mediante pequeños pasos. Gráficamente, un ejemplo temprano sería la famosa caricatura de Charles Philipon de 1831 del rey francés Luis Felipe convirtiéndose en una pera (metamorfosis). [101] " Inbetweening " (también conocido como "tweening") es un término acuñado específicamente para la técnica de animación tradicional, un ejemplo temprano se encuentra en el libro de EGLutz de 1920 Dibujos animados . [102] En la animación por computadora, el inbetweening se usó desde el principio (por ejemplo, John Whitney en los años 50, Charles Csuri y Masao Komura en los años 60). [27] Estos ejemplos pioneros estaban basados en vectores, comprendían solo dibujos de contorno (como también era habitual en la técnica de animación convencional), y a menudo se describían matemáticamente como " interpolación ". Los intermedios con colores rellenos sólidos aparecieron a principios de los años 70 (por ejemplo, Antics de Alan Kitching en Atlas Lab , 1973, [41] y La Faim de Peter Foldes en NFBC , 1974 [36] ), pero todavía estaban completamente basados en vectores.
El término "morphing" no se volvió común hasta finales de los años 80, cuando se aplicó específicamente a la interpolación por computadora con imágenes fotográficas, por ejemplo, para hacer que una cara se transforme suavemente en otra. La técnica utiliza cuadrículas (o "mallas") superpuestas sobre las imágenes, para delinear la forma de las características clave (ojos, nariz, boca, etc.). Luego, la morphing intercala una malla con la siguiente y usa la malla resultante para distorsionar la imagen y, simultáneamente, disolver una en otra, preservando así una estructura interna coherente en todas partes. Por lo tanto, varias técnicas digitales diferentes se unen en la morphing. [103] La distorsión por computadora de imágenes fotográficas fue realizada por primera vez por la NASA , a mediados de la década de 1960, para alinear las imágenes satelitales Landsat y Skylab entre sí. El mapeo de texturas , que aplica una imagen fotográfica a una superficie 3D en otra imagen, fue definido por primera vez por Jim Blinn y Martin Newell en 1976. Un artículo de 1980 de Ed Catmull y Alvy Ray Smith sobre transformaciones geométricas, introdujo un algoritmo de deformación de malla. [104] La primera demostración completa de transformación fue en la conferencia SIGGRAPH de 1982, donde Tom Brigham de NYIT presentó una secuencia de película corta en la que una mujer se transformaba, o "se transformaba", en un lince.
La primera película de cine que utilizó la transformación fue la película de fantasía Willow de Ron Howard de 1988 , donde el personaje principal, Willow, usa una varita mágica para transformarse de un animal a otro y, finalmente, en una hechicera.
Con la CGI 3-D , la interpolación de modelos de computadora fotorrealistas también puede producir resultados similares a la transformación, aunque técnicamente, es un proceso completamente diferente (pero, sin embargo, a menudo también se lo conoce como "transformación"). Un ejemplo temprano es la película de Nelson Max de 1977 Turning a sphere inside out . [51] La primera película de cine en utilizar esta técnica fue Star Trek IV: The Voyage Home de 1986 , dirigida por Leonard Nimoy , con efectos visuales de la compañía de George Lucas , Industrial Light & Magic (ILM). La película incluye una secuencia de sueños donde la tripulación viaja al pasado y las imágenes de sus rostros se transforman entre sí. Para crearla, ILM empleó una nueva tecnología de escaneo 3D desarrollada por Cyberware para digitalizar las cabezas de los miembros del elenco y utilizó los datos resultantes para los modelos de computadora. Debido a que cada modelo de cabeza tenía el mismo número de puntos clave, transformar un personaje en otro fue una interpolación relativamente simple. [105]
En 1989 se estrenó la película de acción submarina The Abyss de James Cameron . Esta fue una de las primeras películas de cine en incluir imágenes generadas por computadora fotorrealistas integradas a la perfección en escenas de acción en vivo. ILM creó una secuencia de cinco minutos con un tentáculo animado o "pseudópodo", que diseñó un programa para producir ondas superficiales de diferentes tamaños y propiedades cinéticas para el pseudópodo, incluyendo reflexión, refracción y una secuencia de transformación . Aunque breve, esta exitosa combinación de imágenes generadas por computadora y acción en vivo se considera un hito en el establecimiento de la dirección para un mayor desarrollo futuro en el campo. [106]
El gran ratón detective (1986) fue la primera película de Disney en utilizar ampliamente la animación por ordenador, hecho que Disney aprovechó para promocionar la película durante el marketing. Se utilizó CGI durante una escena culminante de dos minutos en el Big Ben , inspirada en una escena culminante similar en El castillo de Cagliostro (1979)de Hayao Miyazaki . El gran ratón detective , a su vez, allanó el camino para el renacimiento de Disney . [107] [108]
A finales de los años 1980 se produjo otro hito en la animación por ordenador, esta vez en 2D: el desarrollo del « Sistema de producción de animación por ordenador » de Disney , conocido como «CAPS/ink & paint». Se trataba de una colección personalizada de software, escáneres y estaciones de trabajo en red desarrollados por The Walt Disney Company en colaboración con Pixar . Su finalidad era informatizar los procesos de tinta y pintura y posproducción de las películas animadas tradicionales, para permitir una posproducción más eficiente y sofisticada haciendo obsoleta la práctica de pintar a mano las celdas . Los dibujos de los animadores y las pinturas de fondo se escanean en la computadora, y los dibujos de animación son entintados y pintados por artistas digitales. A continuación, los dibujos y los fondos se combinan mediante un software que permite movimientos de cámara, efectos multiplano y otras técnicas, incluida la composición con material de imagen en 3D. El primer uso cinematográfico del sistema fue en La Sirenita (1989), para la escena del "arcoíris de despedida" cerca del final, pero el primer uso a gran escala fue para The Rescuers Down Under (1990), que por lo tanto se convirtió en la primera película animada tradicionalmente producida completamente por computadora, o de hecho, la primera película 100% digital de cualquier tipo jamás producida. [109] [110]
En la década de 1980 aparecieron muchos productos de software comerciales nuevos y notables:
La década vio algunas de las primeras series de televisión animadas por computadora. Por ejemplo, Quarxs , creada por el artista de medios Maurice Benayoun y el artista de cómics François Schuiten , fue un ejemplo temprano de una serie CGI basada en un guion real y no animada únicamente con fines demostrativos. [119] VeggieTales , un medio cristiano estadounidense , también es una de las primeras series animadas por computadora. Phil Vischer se le ocurrió la idea de VeggieTales mientras probaba software de animación como medio para videos infantiles a principios de la década de 1990.
La década de 1990 comenzó con gran parte de la tecnología CGI lo suficientemente desarrollada como para permitir una importante expansión hacia la producción de cine y televisión. 1991 es ampliamente considerado como el "año del gran avance", con dos grandes éxitos de taquilla, ambos con un uso intensivo de CGI.
La primera de ellas fue la película Terminator 2: el juicio final de James Cameron , [120] y fue la que primero trajo la CGI a la atención del público general. La técnica se utilizó para animar los dos robots "Terminator". Al robot "T-1000" se le dio una estructura de "polialeación mimética" (metal líquido), que le permitió a este personaje que cambia de forma transformarse en casi cualquier cosa que tocara. La mayoría de los efectos clave de Terminator fueron proporcionados por Industrial Light & Magic , y esta película fue el proyecto CGI más ambicioso desde la película Tron de 1982. [121]
La otra fue La bella y la bestia de Disney , [122] la segunda película animada tradicional en 2-D realizada íntegramente con CAPS . El sistema también permitió una combinación más sencilla de arte dibujado a mano con material CGI en 3-D , en particular en la "secuencia del vals", donde Bella y Bestia bailan a través de un salón de baile generado por computadora mientras la cámara se mueve a su alrededor en un espacio 3-D simulado. [123] Cabe destacar que La bella y la bestia fue la primera película animada en ser nominada al premio de la Academia a la mejor película. [124]
Otro paso significativo se produjo en 1993, con Jurassic Park de Steven Spielberg , [125] donde se integraron dinosaurios CGI en 3-D con contrapartes animatrónicas de tamaño real . Los animales CGI fueron creados por ILM, y en una escena de prueba para hacer una comparación directa de ambas técnicas, Spielberg eligió CGI. También estaba mirando George Lucas , quien comentó que "se había cruzado una brecha importante, y las cosas nunca volverían a ser las mismas". [126] [127] [128]
El agrupamiento es el comportamiento que se muestra cuando un grupo de pájaros (u otros animales) se mueven juntos en una bandada. Craig Reynolds simuló por primera vez un modelo matemático del comportamiento del agrupamiento en una computadora en 1986 , y pronto encontró su uso en la animación, comenzando con Stanley y Stella en: Breaking the Ice . Jurassic Park presentó notablemente el agrupamiento, y lo llamó la atención generalizada al mencionarlo en el guión real [ cita requerida ] . Otros usos tempranos fueron los murciélagos en bandada en Batman Returns (1992) de Tim Burton , y la estampida de ñus en El rey león (1994) de Disney . [129]
Con la mejora del hardware, los menores costos y una gama cada vez mayor de herramientas de software, las técnicas CGI pronto se adoptaron rápidamente en la producción de cine y televisión.
En 1993, Babylon 5 de J. Michael Straczynski se convirtió en la primera serie de televisión importante en utilizar CGI como método principal para sus efectos visuales (en lugar de utilizar modelos hechos a mano), seguida más tarde ese mismo año por SeaQuest DSV de Rockne S. O'Bannon .
También ese mismo año, la compañía francesa Studio Fantome produjo la primera serie de televisión de larga duración completamente animada por computadora, Insektors (26×13'), [130] [131] aunque también produjeron una serie corta aún anterior completamente en 3-D, Geometric Fables (50 x 5') en 1991. [132] Un poco más tarde, en 1994, se emitió la serie canadiense de televisión CGI ReBoot (48×23'), producida por Mainframe Entertainment y Alliance Atlantis Communications , dos compañías que también crearon Beast Wars: Transformers que se lanzó 2 años después de ReBoot. [133]
En 1995, se estrenó el primer largometraje animado íntegramente por ordenador, Toy Story de Disney - Pixar , que fue un enorme éxito comercial. [134] Esta película fue dirigida por John Lasseter , cofundador de Pixar y ex animador de Disney, que empezó en Pixar con cortometrajes como Luxo Jr. (1986), Red's Dream (1987) y Tin Toy (1988), que también fue el primer cortometraje animado generado por ordenador en ganar un premio Óscar. Después de unas largas negociaciones entre Disney y Pixar, en 1991 se llegó a un acuerdo de asociación con el objetivo de producir un largometraje completo, y Toy Story fue el resultado. [135]
En los años siguientes se produjo un gran aumento de la adopción de técnicas de animación digital, con muchos estudios nuevos entrando en producción y las empresas existentes haciendo una transición de las técnicas tradicionales a la CGI. Entre 1995 y 2005 en los EE. UU., el presupuesto medio de efectos para una película de gran estreno aumentó de 5 millones de dólares a 40 millones de dólares. Según Hutch Parker, presidente de producción de 20th Century Fox , en 2005 [actualizar], "el 50 por ciento de las películas tienen efectos significativos. Son un personaje de la película". Sin embargo, la CGI ha compensado los gastos recaudando más de un 20% más que sus contrapartes de la vida real y, a principios de la década de 2000, las imágenes generadas por computadora se habían convertido en la forma dominante de efectos especiales. [136]
El gigante de hierro de Warner Bros. de 1999 fue el primer largometraje animado tradicionalmente en tener un personaje principal, el personaje principal, completamente generado por computadora. [137]
La captura de movimiento , o "Mo-cap" , registra el movimiento de objetos externos o personas, y tiene aplicaciones para la medicina, los deportes, la robótica y el ejército, así como para la animación en películas, televisión y juegos. El primer ejemplo sería en 1878, con el trabajo fotográfico pionero de Eadweard Muybridge sobre la locomoción humana y animal, que sigue siendo una fuente para los animadores en la actualidad. [138] Antes de los gráficos de computadora, la captura de movimientos para usar en la animación se hacía usando rotoscopia , donde se filmaba el movimiento de un actor, luego la película se usaba como guía para el movimiento cuadro por cuadro de un personaje animado dibujado a mano. El primer ejemplo de esto fue la serie Out of the Inkwell de Max Fleischer en 1915, y un ejemplo notable más reciente es la película animada en 2-D de Ralph Bakshi de 1978 El Señor de los Anillos .
La captura de movimiento por computadora comenzó como una herramienta de análisis fotogramétrico en la investigación biomecánica en los años 1970 y 1980. [139] Un artista usa marcadores cerca de cada articulación para identificar el movimiento por las posiciones o ángulos entre los marcadores. Se pueden usar muchos tipos diferentes de marcadores (luces, marcadores reflectantes, LED, infrarrojos, inerciales, mecánicos o RF inalámbricos) y pueden usarse como una forma de traje o adherirse directamente al cuerpo de un artista. Algunos sistemas incluyen detalles de la cara y los dedos para capturar expresiones sutiles, y esto a menudo se conoce como " captura de actuación ". La computadora registra los datos de los marcadores y los usa para animar modelos de personajes digitales en animación por computadora 2-D o 3-D, y en algunos casos esto también puede incluir el movimiento de la cámara. En la década de 1990, estas técnicas se utilizaron ampliamente para efectos visuales.
Los videojuegos también comenzaron a utilizar la captura de movimiento para animar personajes en el juego. Ya en 1988, una forma temprana de captura de movimiento se utilizó para animar al personaje principal en 2-D del videojuego de Martech Vixen , que fue interpretado por la modelo Corinne Russell . [140] La captura de movimiento se utilizó más tarde para animar los modelos de personajes en 3-D en el juego arcade Sega Model 2 Virtua Fighter 2 en 1994. [141] En 1995, los ejemplos incluyeron el juego basado en CD Atari Jaguar Highlander: The Last of the MacLeods , [142] [143] y el juego de lucha arcade Soul Edge , que fue el primer videojuego en utilizar tecnología de captura de movimiento óptica pasiva . [144]
Otro gran avance en el que una película cinematográfica utilizó la captura de movimiento fue la creación de cientos de personajes digitales para la película Titanic en 1997. La técnica se utilizó ampliamente en 1999 para crear a Jar-Jar Binks y otros personajes digitales en Star Wars: Episodio I – La amenaza fantasma .
El match moving (también conocido como seguimiento de movimiento o seguimiento de cámara ), aunque está relacionado con la captura de movimiento, es una técnica completamente diferente. En lugar de utilizar cámaras y sensores especiales para registrar el movimiento de los sujetos, el match moving trabaja con material de archivo de acción en vivo preexistente y utiliza solo software de computadora para rastrear puntos específicos en la escena a través de múltiples fotogramas, y de ese modo permite la inserción de elementos CGI en la toma con la posición, escala, orientación y movimiento correctos en relación con el material existente. Los términos se utilizan de manera vaga para describir varios métodos diferentes de extracción de información de movimiento de sujeto o cámara de una película. La técnica puede ser 2D o 3D, y también puede incluir el matching para los movimientos de la cámara. Los primeros ejemplos de software comercial son 3D-Equalizer de Science.D.Visions [145] y rastrack de Hammerhead Productions [146] , ambos a partir de mediados de los 90.
El primer paso es identificar las características adecuadas que el algoritmo de seguimiento del software puede captar y seguir. Normalmente, se eligen las características porque son puntos brillantes u oscuros, bordes o esquinas, o un rasgo facial, dependiendo del algoritmo de seguimiento particular que se utilice. Cuando se realiza el seguimiento de una característica, se convierte en una serie de coordenadas 2D que representan la posición de la característica a lo largo de la serie de fotogramas. Dichos seguimientos se pueden utilizar inmediatamente para el seguimiento del movimiento 2D, o bien, después, para calcular la información 3D. En el seguimiento 3D, un proceso conocido como "calibración" deriva el movimiento de la cámara a partir de la proyección inversa de las trayectorias 2D, y a partir de esto se utiliza un proceso de "reconstrucción" para recrear el sujeto fotografiado a partir de los datos seguidos, y también cualquier movimiento de la cámara. Esto permite mover una cámara virtual idéntica en un programa de animación 3D, de modo que se puedan volver a componer nuevos elementos animados en la toma de acción en vivo original en una perspectiva perfectamente coincidente. [147]
En la década de 1990, la tecnología progresó hasta el punto de que se hizo posible incluir dobles virtuales. El software de seguimiento de cámaras se perfeccionó para permitir desarrollos de efectos visuales cada vez más complejos que antes eran imposibles. Los extras generados por computadora también se utilizaron ampliamente en escenas de multitudes con software avanzado de simulación de multitudes. Al estar principalmente basado en software, el movimiento de partidos se ha vuelto cada vez más asequible a medida que las computadoras se vuelven más baratas y potentes. Se ha convertido en una herramienta esencial de efectos visuales e incluso se usa para proporcionar efectos en transmisiones de televisión en vivo. [148]
En televisión, un estudio virtual o plató virtual es un estudio que permite la combinación en tiempo real de personas u otros objetos reales y entornos y objetos generados por ordenador de forma fluida. Requiere que el entorno CGI 3D se bloquee automáticamente para seguir con precisión cualquier movimiento de la cámara y la lente en directo. La esencia de este sistema es que utiliza algún tipo de seguimiento de la cámara para crear una secuencia de datos en directo que describe el movimiento exacto de la cámara, además de un software de renderizado CGI en tiempo real que utiliza los datos de seguimiento de la cámara y genera una imagen sintética del plató virtual vinculada exactamente al movimiento de la cámara. A continuación, ambas secuencias se combinan con un mezclador de vídeo, normalmente utilizando croma . Estos platós virtuales se hicieron habituales en los programas de televisión de la década de 1990, siendo el primer sistema práctico de este tipo el estudio virtual Synthevision desarrollado por la corporación de radiodifusión japonesa NHK (Nippon Hoso Kyokai) en 1991, y utilizado por primera vez en su especial de ciencia, Nano-space . [149] [150] Las técnicas de estudio virtual también se utilizan en la realización de películas, pero este medio no tiene el mismo requisito de funcionar completamente en tiempo real. El control de movimiento o el seguimiento de la cámara se pueden utilizar por separado para generar los elementos CGI más tarde y luego combinarlos con la acción en vivo como un proceso de posproducción . Sin embargo, en la década de 2000, la potencia de las computadoras había mejorado lo suficiente como para permitir que muchos escenarios de películas virtuales se generaran en tiempo real, como en la televisión, por lo que no era necesario componer nada en la posproducción.
Machinima utiliza motores de renderizado de gráficos por ordenador en 3D en tiempo real para crear una producción cinematográfica. La mayoría de las veces, se utilizan máquinas de videojuegos para esto. La Academy of Machinima Arts & Sciences (AMAS), una organización sin ánimo de lucro formada en 2002 y dedicada a promover el machinima, define el machinima como "cine animado dentro de un entorno virtual en 3D en tiempo real". AMAS reconoce producciones ejemplares a través de premios otorgados en su anual [151] [152] La práctica de utilizar motores gráficos de videojuegos surgió de las introducciones de software animado de la " demoscene " de los 80, el videojuego Stunt Island de Disney Interactive Studios de 1992 y las grabaciones de los 90 de jugabilidad en videojuegos de disparos en primera persona , como Doom y Quake de id Software . Festival de Cine de Machinima. Los artistas basados en Machinima a veces se denominan maquinistas o maquinimadores.
Hubo muchos desarrollos, fusiones y acuerdos en la industria del software 3-D en los años 90 y después.
En 2000, un equipo dirigido por Paul Debevec logró capturar adecuadamente (y simular) el campo de reflectancia sobre el rostro humano utilizando la etapa de luz más simple . [167] que era la última pieza faltante del rompecabezas para hacer imitaciones digitales de actores conocidos.
La primera película de cine convencional hecha completamente con captura de movimiento fue Final Fantasy: The Spirits Within, dirigida por Hironobu Sakaguchi , una película japonesa-estadounidense de 2001 , que también fue la primera en utilizar personajes CGI fotorrealistas. [168] La película no fue un éxito de taquilla. [169] Algunos comentaristas han sugerido que esto puede deberse en parte a que los personajes principales CGI tenían rasgos faciales que caían en el " valle inquietante ". [170] En 2002, El Señor de los Anillos: Las Dos Torres de Peter Jackson fue el primer largometraje en utilizar un sistema de captura de movimiento en tiempo real, lo que permitió que las acciones del actor Andy Serkis se introdujeran directamente en el modelo CGI 3D de Gollum mientras se realizaba. [171]
Muchos consideran que la captura de movimiento sustituye a las habilidades del animador y que carece de la capacidad del animador para crear movimientos exagerados que son imposibles de realizar en vivo. Los créditos finales de la película de Pixar Ratatouille (2007) llevan un sello que la certifica como "100 % animación pura, ¡sin captura de movimiento!". Sin embargo, los defensores señalan que la técnica suele incluir también una buena cantidad de trabajo de ajuste por parte de los animadores. No obstante, en 2010, la Academia de Cine de Estados Unidos ( AMPAS ) anunció que las películas de captura de movimiento ya no se considerarían elegibles para los Oscar a la "Mejor Película de Animación", afirmando que "la captura de movimiento por sí sola no es una técnica de animación". [172] [173]
A principios de la década de 2000 se produjo la llegada de la cinematografía completamente virtual , cuyo debut ante el público se considera que fue en las películas de 2003 The Matrix Reloaded y The Matrix Revolutions, con sus imitadores digitales tan convincentes que a menudo es imposible saber si una imagen es un humano captado por una cámara o un imitador digital captado por una simulación de una cámara. Las escenas construidas e imaginadas dentro de la cinematografía virtual son la "pelea de fornidos" y el enfrentamiento final entre Neo y el Agente Smith . Con los métodos cinematográficos convencionales , la pelea de fornidos habría requerido un tiempo prohibitivo, ya que se habrían necesitado años de composición para una escena de unos pocos minutos. Además, no se podría haber utilizado un actor humano para el enfrentamiento final en Matrix Revolutions: Neo le da un puñetazo en el pómulo al Agente Smith, dejando al imitador digital ileso de forma natural.
En SIGGRAPH 2013, Activision y USC presentaron una réplica digital en tiempo real del rostro de "Ira" utilizando la etapa de luz USC X de Ghosh et al. tanto para el campo de reflectancia como para la captura de movimiento. [174] [175] El resultado final, tanto precalculado como renderizado en tiempo real con la unidad de procesamiento de gráficos de última generación : Digital Ira , [174] parece bastante realista. Las técnicas que antes se limitaban a los sistemas de cinematografía virtual de alta gama se están trasladando rápidamente a los videojuegos y las aplicaciones de ocio .
Cada año se informa sobre nuevos avances en tecnologías de animación por computadora en los Estados Unidos en SIGGRAPH , la conferencia anual más grande sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas, y también en Eurographics y en otras conferencias alrededor del mundo. [176]
Delante del osciloscopio había una cámara de 35 mm con un cargador extendido sobre un soporte hecho a medida. La cámara estaba controlada automáticamente por un ordenador, que enviaba una señal a la cámara cuando se había introducido una nueva imagen en el osciloscopio. En el ADB nórdico, que contaba mucho y publicaba datos de forma periódica, se habían dado cuenta de que tenían todas las coordenadas para dibujar la perspectiva desde el asiento del conductor. Tomaron como ejemplo de ello en el futuro cómo sería la autopista entonces en proyecto hacia Nacka, en las afueras de Estocolmo. Con la cámara delante del osciloscopio, podían tomar una fotografía cada veinte metros de la carretera virtual. El resultado fue un viaje ficticio por la autopista virtual a una velocidad de 110 km/h. La película se transfirió al formato de 16 mm y se hicieron 100 copias. El Museo Técnico es el único ejemplar conocido que sobrevive de la película en las colecciones. En la caja del rollo de película se dice que es la primera película dibujada por ordenador del mundo. Hay pocas pruebas de que esto sea realmente cierto y de que se trata de la primera animación por ordenador del mundo. La película se emitió el 9 de noviembre de 1961 en horario de máxima audiencia en el noticiero de televisión nacional Aktuellt.
En 1964, William Fetter, un ilustrador técnico de Boeing, creó el primer modelo digital de un cuerpo humano para evaluar los diseños de ingeniería en cuanto a calidad ergonómica. Al explorar cuestiones de alcance y campo visual, trazó una serie de modelos individuales de "El hombre de Boeing", que más tarde se conocería simplemente como "Boeman", y produjo las primeras secuencias de animación por computadora.
William Fetter (1928-2002), director artístico de Boeing, fue la primera persona en dibujar una figura humana utilizando una computadora. Esta figura se conoce como el "hombre de Boeing". En 1960, Fetter acuñó el término "gráficos por computadora" en una descripción de su trabajo en el diseño de cabinas para Boeing Company.
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