Ротоскопирование

Краткая история изобретения ротоскопирования

История ротоскопирования восходит к началу XX века и связана с талантливым американским аниматором Максом Флейшером. В 1915 году он запатентовал революционный прибор для создания анимации, который открыл новые возможности в создании фильмов, — ротоскоп. Кстати, Макс Флейшер был первым реальным конкурентом Уолта Диснея на поприще создания мультфильмов и кино с рисованными элементами. Он приложил руку к появлению на телеэкранах таких известных персонажей, как Супермен, Бетти Буп и морячок Попай. 

Одним из первых актеров, которые служили моделями для захвата движений, был родной брат Макса — Дейв Флейшер. Первым мультиком, сделанным с помощью ротоскопа, был «Из чернильницы» (Out of the Inkwell) с клоуном Коко в главной роли. Эта работа содержала более 28 600 отрисованных кадров и создавалась на протяжении целого года. Мультфильм заинтересовал киножурнал Paramount Pictograph, и это положило начало съемке целого сериала. 

Позже технология трансформировалась, позволяя добавлять мультипликационных персонажей в кино с живыми актерами, натурально изображая их взаимодействие. В целом ротоскопирование стало прорывным решением. Во многом благодаря ему мультфильмы стали самостоятельным жанром, который приобрел популярность по всему миру. С развитием компьютерных технологий на смену ротоскопингу пришла методика motion capture, о ней мы поговорим чуть ниже. 

Что такое ротоскоп и как он работал

Ротоскоп представлял собой комплексную конструкцию, напоминающую кульман — чертежную доску для инженеров. Художник стоит перед слегка наклоненным мольбертом, который состоит из прозрачного стекла с лежащей на нем бумагой или калькой. На этот мольберт с другой стороны проецируются по очереди кадры реальной видеосъемки. Художник может, не отрываясь от процесса, обрисовывать спроецированные кадры на отдельных листах, максимально точно передавая движение персонажей.

После эти отдельные обрисованные кадры можно доработать (например, слегка изменить пропорции, добавить или убрать детали, стилизовать и т.д.), а затем смонтировать в единый видеоряд друг за другом, то есть как бы пересобрать отснятый ранее фильм, но уже в новом, мультипликационном оформлении. 

Отдельно стоит сказать про материалы для ротоскопирования. Первоначально технология предполагала использование бумаги. Вскоре после создания пилотного выпуска своего мультфильма Макс Флейшер начал работать с Джоном Рэндолфом Бреем, который владел патентом на применение в анимации целлулоидной пленки — прозрачного тонкого материала, похожего на современный полиэтилен. Такая доработка процесса ротоскопирования позволила в несколько раз ускорить процесс, ведь для каждого кадра больше не нужно было с нуля перерисовывать весь фон — достаточно только передать изменения движений персонажа на прозрачной пленке, наложенной поверх задника. 

Процесс ротоскопирования

Происходит в несколько этапов. 

1. Подготовка. Еще до съемки нужно проделать массу работы: собрать команду актеров, найти оборудование, разработать декорации и костюмы, написать подробный сценарий, подготовить раскадровку, провести репетиции и др. Всё это нужно, чтобы отснятый материал получился максимально качественным, чтобы затем его было легко перерисовывать и чтобы кадры получились красивыми и эффектными. 

2. Съемка живых сцен. Актеры отыгрывают свои роли под руководством режиссера, вооруженного сценарием и раскадровкой, а операторы снимают материал. Съемка может проводиться на природе, в декорациях внутри помещения, а также на зеленом экране, чтобы затем легче было отделить модель от фона и вставить ее в анимацию.

3. Выбор кадров. Режиссер вместе с монтажером выбирают самые лучшие и выразительные дубли и создают из них единую последовательность кадров для будущей отрисовки. 
4. Проекция. Каждый кадр живой съемки проектируется на лист кальки или стекло (в современных реалиях — воспроизводится на экране на слое под полотном для рисования). Аниматор может использовать различные техники, чтобы улучшить видимость проектируемого изображения, например увеличить контраст или изменить яркость.
5. Рисунок анимации. Часто отрисовка начинается с ключевых кадров — тех, которые определяют движения и позы персонажей. Затем художники могут использовать технику Тweening, чтобы создать промежуточные кадры между ключевыми и сгладить движения персонажа. Это полезно для ускорения процесса анимации и снижения затрат. Однако в других случаях ротоскопинг может быть выполнен для всех кадров фильма. Это помогает добиться высокой реалистичности анимации. В классической технике аниматор пользуется карандашами, пером или маркерами, а в современных программах — инструментами цифровой графики, такими как кисть, векторные линии, формы и др. 

6. Сканирование и компоновка. Кадры, выполненные на бумаги, сканируют и последовательно склеивают на таймлайне, чтобы они отображались с нужной скоростью. Если отрисовка выполнялась сразу в цифре — этап сканирования пропускают.
7. Доработка. После того как анимация оформлена в единую картину, она может быть доработана с помощью компьютерной графики. Например, можно скорректировать цвета, яркость, контрастность и другие параметры, наложить дополнительные эффекты, такие как вспышки, дым, огонь и т.д.

Современные аналоги ротоскопирования

Сегодня, во время расцвета компьютерных технологий, вместо классического ротоскопирования применяются иные методики создания анимации на основе живых кадров. Вот некоторые из них.

Техника аутлайн (outline). Она заключается в создании векторного контура, обводки вокруг объектов на реалистичном изображении, чтобы затем анимировать этот вектор. Это практически полный аналог классического ротоскопирования, но с двумя отличиями:

• он выполняется не на бумаге, а в компьютерной программе (одна из самых популярных — Adobe After Effects);
• не обязательно перерисовывать каждый кадр по отдельности — векторные формы можно гибко анимировать и без этого. 

Motion capture (захват движения). Это технология, которая позволяет записать жесты, перемещения и мимику реальных актеров или объектов в трехмерном формате и передать их анимированным персонажам в компьютерной графике. Motion capture технологически довольно сложен: требуются специальные датчики, камеры и ПО. 

Преимущества и недостатки ротоскопирования

Технология фотоперекладки имеет следующие бесспорные плюсы.

• Реалистичные движения. Это особенно полезно для создания анимации людей и животных, которые могут быть сложными или даже невозможными для создания с помощью традиционных методов покадровой анимации.
• Улучшенная детализация. Часто ротоскопинг позволяет изображать мелкие детали быстрее, чем с помощью обычной рисованной анимации. Художнику не нужно ничего придумывать — на видео можно отснять любые предметы, одежду и окружение, чтобы затем быстро обвести.
• Упрощенный процесс. Ротоскопирование ускоряет производство мультфильма, поскольку у аниматора уже есть живая основа фона, фигур персонажей и предметов. 

Однако эта технология имела и недостатки.

• Трудоемкость. Фотоперекладка — это все еще ручной труд. Количество кадров в большом проекте может достигать сотен тысяч, а работа растягивается на долгие месяцы. Не стоит забывать и про этап подготовки реквизита и съемки актеров — это тоже непросто. 
• Необходимость в специальном оборудовании. Для ротоскопирования требуется оснастить всем необходимым съемочную площадку, а также продумать весь процесс перерисовки фильма с технической точки зрения. В частности, сегодня для этого могут понадобиться производительный ПК и дорогостоящие программы для рисования и анимации.
• Необходимость серьезной постобработки. После создания анимации могут потребоваться детализация, колорирование, добавление дополнительных кадров, чтобы сделать анимацию более плавной.

Фотоперекладка в мультфильмах и кино

Это те сферы, для которых и была создана технология, поэтому встретить ее можно практически в любой работе, если только она не была создана полностью с помощью 3D-моделирования. Первый расцвет ротоскопинга после эпохи Макса Флейшера пришелся на 1930–1940-е гг., когда его начал использовать Уолт Дисней. Например, есть данные о том, что в мультфильмах «Белоснежка и семь гномов» (1937 г.) и «Пиноккио» (1940 г.) ротоскопирование применяли для создания реалистичных движений главных и второстепенных персонажей, на которых должно быть сосредоточено все внимание зрителей. 

Затем технология расцвела в Советском Союзе. В 1940–1950-е гг. с ее помощью были созданы красивейшие мультфильмы «Золотая антилопа», «Снежная королева», «Аленький цветочек» и многие другие, до сих пор поражающие зрителей реалистичностью движений персонажей. 

В 1970–1980-х годах с ростом популярности фантастических и сказочных кинокартин фотоперекладка начала использоваться в фильмах. Одним из первых примеров является серия «Звездные войны», в которой использовалось множество приемов и технологий, чтобы сделать кадры как можно более реалистичными. Среди них было и ротоскопирование, оно помогало изображать битвы на световых мечах и другие сражения. Технология фотоперекладки была настолько популярной в XX веке, что с ее помощью были сняты сотни кино и мультфильмов! Например, на «Кинопоиске» можно найти список из 118 работ, созданных с использованием ротоскопинга. Однако наверняка их значительно больше. 

Ротоскопирование в играх

Одним из самых известных примеров использования ротоскопирования в видеоиграх является Prince of Persia 1989 года, в которой эта методика помогла передать реалистичные движения персонажа: бег, прыжки, спуски и подъемы. Кроме того, сцена встречи героя с принцессой в самом конце также снималась на видео, а затем перекладывалась на компьютерную анимацию. 

В целом многие игры 1990-х создавали с применением ротоскопинга. Например, в игре Another World (1991 г.) ротоскопирование использовалось для создания анимации проезда и остановки автомобиля, а в Mortal Kombat (1992 г.) — для создания реалистичных движений бойцов, которые были засняты на видео и затем переведены в формат анимации. Этот метод позволил создать уникальные и запоминающиеся движения разных персонажей, которые стали одной из визитных карточек серии игр Mortal Kombat.

В последние 10 или более лет в видеоиграх применяется в основном технология motion capture. Вот несколько ярких персонажей, созданных с использованием этой методики:

• Натан Дрейк и некоторые другие герои — серия Uncharted;
• Кара, Маркус и Коннор — Detroit Become Human;
• Джоэл и Элли — The Last Of Us;
• Кратос и Атрей — God of War и многие другие.