ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 38
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1.1.История зарождения основ анимации и ее эволюция
Стремление оживлять изображения заложено в нас где-то очень глубоко. Воображение рождало в головах древних людей образы, которые рвались в материальный мир. Различные визуальные уловки помогали воплощать образы в виде «оживающих» изображений. Но до анимации в современном понятии этого слова оставался еще долгий путь. Природа сделала свое дело, подарив виду Homo sapiens когнитивную революцию. Следующим этапом, сыгравшим фундаментальную роль в появлении анимации, стала длинная цепочка научных поисков. Наверняка люди задумывались о природе вещей задолго до появления письменности. Но мы в поисках истоков анимации будем использовать исключительно задокументированные факты. В этом плане пытливые умы греческих философов подарили нам невероятное наследие. Зарождение науки и технологий берет начало из размышлений греков о законах мироздания. Долгое время объяснение сложных явлений сводилось к ярости богов, выражающейся через природные явления. Всех это устраивало, пока не начали появляться догадки, что Вселенная работает по определенным законам, и человеческий мозг способен разгадать их с помощью теорий, наблюдений и исследований. Скорее всего, первым серьезным фактом, заставившим общество задуматься, стало предсказание солнечного затмения. Само слово «планета» в переводе с греческого означает «странник». Небесные тела – Солнце, Луна и планеты – двигались по небу и возвращались обратно, как будто странствовали на фоне звезд. Люди не понимали логики происходящего, но это воспринималось как норма, ведь то, что творится в небе, – дело рук богов, волю которых предугадать невозможно. Но одного обычного смертного такое объяснение не удовлетворяло. Фалес, математик из Милета, посвятил очень много времени наблюдениям и расчетам. Многие знания он обрел благодаря тому, что был торговцем и часто путешествовал. Большое влияние на него произвел Египет, где Фалес изучал геометрию. Предполагают, что именно он познакомил греков с этим разделом математики. На основе собственных наблюдений Фалес сделал проницательный вывод: Луна светит отраженным светом Солнца. Интерес к астрономическим объектам захватил математика, и вскоре он установил закономерность в движении небесных тел. Фалес задался целью постичь тайны небесных странников. Знания в геометрии позволили ему просчитывать траекторию движения планет и звезд и делать прогнозы на любой промежуток времени. Его вычисления позволили предугадать точное время ближайшего солнечного затмения. В своих расчетах он не ошибся, и многие люди стали свидетелями «воли богов», зная о ней заранее. Так солнечное затмение 585 года до н. э. сделало Фалеса знаменитым, а мир в глазах людей преобразился. Революционные наблюдения математика показали, что во Вселенной царит порядок, а не хаос по прихоти богов. Фалес стал первым ученым и основателем естественных наук. Вдохновленные греки взглянули на мир вопрошающим взглядом: «Откуда мы взялись?», «Куда все движется?», «Почему мы видим мир таким?». Эти и миллионы других загадок человечество пытается разгадать с того самого времени, как нашему разуму открылся путь науки. Античная Греция – родина многих великих мыслителей, чьи открытия меняли мир. Одна из главных причин – образование. Уже в V в. до н. э. в Афинах среди свободных граждан не оставалось неграмотных мужчин. К сожалению, из-за гендерных предрассудков, женщины имели ограниченный доступ к образованию. В остальном система обучения была весьма эффективной для своего времени. Существовал некий аналог современной средней школы под названием палестра. В палестрах преподавали письмо, чтение, математику, музыку, танцы и гимнастику. Понимание важности образования дало грекам возможность сделать невероятный рывок во многих научных областях. Одна из сформировавшихся тогда научных дисциплин спустя почти две тысячи лет станет ключевым этапом в появлении анимации. Ее название - оптика, наука о зрительных восприятиях. Греки придавали термину «оптика» более узкое значение, чем мы: для них это была исключительно наука о зрении. Античные ученые задумывались о природе света, пытаясь объяснить, как наш глаз получает информацию из внешнего мира. Сейчас каждый школьник знает, что источник света, будь то Солнце или пламя огня, является источником электромагнитного излучения, которое отражается от поверхности предмета и попадает на сетчатку глаза. Затем происходит возбуждение фоторецепторов, и наш мозг переводит полученную информацию в зрительные образы.
Сейчас это кажется простым и понятным, но в древности было множество теорий и дискуссий на этот счет. Евклид считал, что из глаз истекают «зрительные лучи», ощупывающие предметы и создающие зрительные ощущения. Подтверждением этого выступало наблюдение за кошками в ночное время суток – светящиеся глаза казались крайне убедительным доказательством существования «лучей из глаз», как бы странно это не звучало сегодня. В оправдание этих предположений можем сказать, что примерно таким образом «видят» летучие мыши, которые используют эхолокацию. Демокрит имел свое мнение по этому поводу и продвигал альтернативную идею, что тела становятся видимыми благодаря попаданию в глаз человека мелких частиц – атомов, вылетающих из тел. Тоже очень новаторское рассуждение, как минимум благодаря введению понятия «атомы» – неделимые частицы. Разумеется, многие древние теории были далеки от истины, но они научили человека задавать хорошие вопросы. Эти рассуждения подверг справедливой критике величайший философ античной Греции. У Аристотеля было свое представление о природе света – он считал, что причина зрительных ощущений лежит вне человеческого глаза. Великий мыслитель заложил фундамент для современного стиля мышления в своих философских трактатах. В одном из них, датированном 350 годом до н. э., философ делится своими первыми исследованиями в области оптики. Название научного труда – De anima. Это поразительно, что оптика, наука, которая породит анимацию, берет начало из трактата с таким созвучным названием. Но если мы немного углубимся в этот вопрос, взаимосвязь станет для нас очевидной. Аристотель полагал, что свет – возбуждение среды, находящейся между объектом и глазом. Значение его теории состояло прежде всего в том, что в ней была подчеркнута роль промежуточной среды. Эту точку зрения можно назвать предпосылкой волновой теории света. Аристотель проводил научные наблюдения, чтобы лучше понять природу света. Он считал, что окраска видимых предметов зависит от свойств среды, сквозь которую проходят лучи света на пути от предметов к глазу. Например, солнце в ясную погоду кажется белым, а сквозь туман – красным. Основываясь на своих наблюдениях, он создал теорию цвета. Ее суть состоит в следующем: появление того или иного цвета является результатом смешивания белого цвета с «темнотой» в различных пропорциях. Это не совсем соответствует действительности, но важность таких поисков состояла в другом: оптика только начинала свой путь, и любые исследования в этом направлении создавали ее фундамент. В наблюдениях за Солнцем Аристотель уделил особое внимание оптическим иллюзиям. Он отметил очень важный момент, основополагающий для возникновения анимации как таковой: если взглянуть на Солнце, то его очертания потом некоторое время будут оставаться перед глазами, даже если их отвести или закрыть. Этот эффект сегодня называют персистенцией, или инерцией зрения. Его можно наблюдать и, к примеру, вращая горящую палку по неизменной траектории – человеческий глаз свяжет все точки, в которых оказывается огонь, в непрерывный контур. И, наверное, каждому знакома иллюзия, что спицы вращающегося колеса сливаются. На самом деле примеры этого эффекта повсюду – даже во время дождя падающие капли выглядят как параллельные полосы, а не как водяные шарики. Картинка, представшая перед нашими глазами, исчезает не сразу, глаза сохраняют образ в течение некоторого времени. Исследования этого эффекта сыграют важнейшую роль в появлении анимации. Вспомните, как выглядит пленка, – это статичные изображения, но, когда они двигаются с нужной скоростью, картинки оживают. Это все та же инерция зрения, которую описал Аристотель. А теперь самое интересное. В переводе с латыни De Anima можно интерпретировать как «душа» или «жизненное начало». Аристотель на страницах своего философского трактата размышляет о природе света, связывая ее с человеческой душой. Философ также считал, что чувственное восприятие звука, вкуса и цвета – это способности души, а саму душу он определяет как источник движения. И если мы вспомним, что у вполне современного английского слова animation латинский корень anima, то есть «душа», то все становится на свои места: аниматор берет неподвижные картинки и заставляет их двигаться, создавая впечатление, что персонажи оживают – они словно приобретают душу, которая, согласно определению Аристотеля, есть источник движения. Должен признать, эту аналогию я нигде не встречал ранее. И
пришел к таким выводам самостоятельно, изучая работы Аристотеля. Не думаю, что те, кто придумал для оживления картинок название animation, основывались на рассуждениях греческого философа. Но все же интересно, как история самого слова тесно переплетена с тем, что собой представляет современная анимация. De Anima включает философские рассуждения о душе и научные поиски в области оптики. Сейчас вряд ли кто-то объединил бы эти два предмета в одном трактате, но они едины в искусстве под названием анимация. Древняя Греция заложила крепкий фундамент научного подхода к изучению вселенских законов – это ее бесценное наследие для всего человечества. Два важнейших компонента этого подхода, без которых дальнейшие научные достижения были бы попросту невозможны, – понимание важности постановки вопросов и поиск ответов, подтвержденных наблюдениями. Но эпоха Античности сменилась Средневековьем, в котором Европа уже не уделяла особого внимания научным поискам. Гуманисты раннего Возрождения предпочитали повторять премудрости, высказанные античными авторами, а не подвергать их проверке. Богословы смешали учения Аристотеля с христианством в непререкаемую доктрину, которая не оставляла простора для вопросов и уж тем более независимых наблюдений.
Европа погрузилась во мрак средневековых суеверий, но лучи научного просвещения пробились в другой части света. Эстафету познания вселенских законов принял исламский мир. С восьмого по тринадцатый век интеллектуальным центром мира был Багдад – город, открытый для всех путешественников независимо от причастности к той или иной религии. Жаждущие знаний съезжались со всех уголков мира, чтобы обмениваться опытом и расширять научные границы. Именно в это время и в этом месте произошел новый серьезный прогресс в технике, биологии, медицине, и особенно в математике. Отголоски арабского научного скачка до сих пор присутствуют в нашей повседневной жизни, стоит только присмотреться. Мы используем цифры, которые называем арабскими, именно благодаря математическим находкам этого периода. Развивалась алгебра, использовалось число «ноль» и десятичная система исчисления. Исламские ученые видели в математике язык, на котором писала свои законы природа. Они зашли настолько далеко в своем мастерстве, что охватили вычислениями весь земной шар – просчитав длину окружности нашей планеты с погрешностью менее 1 %. Мусульманские ученые разрабатывали собственные научные эксперименты, опираясь на работы греческих философов. Безусловно, оптику они не могли обойти стороной. В 1021 году арабский физик Ибн аль Хайсам написал фундаментальный труд по оптике в 7 томах, где собрал свои наблюдения и опыты, выдвинув собственную теорию о том, как устроено человеческое зрение. Ценность этих трудов для науки крайне высока, и не только благодаря новым открытиям. Для доказательства своих теорий арабский физик детально описывает эксперименты, которые сможет повторить и проверить любой желающий, следуя четким инструкциям. Для того времени это было нестандартным подходом, ведь между наукой и философией не делали особых различий. И о философских вопросах, и о вопросах физики можно было бесконечно рассуждать, но никто прежде не заботился о таком практическом подтверждении теорий. Труды Ибн альХайсама стали для будущих поколений настоящим руководством к тому, что позднее будут называть научным методом. А научный метод – возможно, один из самых важных изобретений человека. Это путь, позволяющий понять механизмы Вселенной и продуктивно взаимодействовать с ней. Можно сказать, что это язык, на котором написана инструкция к окружающему миру. Ибн аль Хайсам внимательно проанализировал все результаты изучения природы света, изложенные предшественниками – греческими учеными. Многие из них противоречили друг другу, что давало хороший повод для новых исследований. Европа в таких случаях просто выбирала наиболее подходящую для себя трактовку, и наука погрузилась в темные века. Но это не удовлетворяло умы, ищущие настоящих ответов. В трудах Аристотеля арабский ученый наткнулся на описание таинственного явления. Греческий философ упоминает о нем в одном из своих трудов – Problemata, своеобразном каталоге неразрешенных задач. Аристотель наблюдал, как свет, проникающий в темную комнату через маленькое отверстие в ставне, проецирует на стену комнаты перевернутое изображение, в точности повторяющее картинку за окном. Ибн аль Хайсам хотел разгадать тайну света с помощью математики и геометрии. В описании Аристотеля он отмечает важную деталь – лучи света должны пройти сквозь очень маленькое отверстие. В отличие от Аристотеля, изучавшего природу мира только путем наблюдения за ним безо всякого вмешательства, Ибн аль Хайсам решил создать искусственные условия для лучшего изучения феномена. Для наблюдений была
сконструирована абсолютно черная комната, свет в которую попадал исключительно через небольшое отверстие диаметром в несколько миллиметров. Такую конструкцию сегодня называют камерой обскура, что в переводе с латыни означает «темная комната». Зайдя внутрь комнаты, после того как глаз привыкнет к мраку, посетитель видел проекцию внешнего мира на стене, в точности повторяющую картину по ту сторону отверстия, – только вверх ногами. Геометрия помогла Ибн аль Хайсаму объяснить это – лучи света, исходящие от различных точек предмета, проходят сквозь отверстие и пересекаются, из-за этого отраженное на стене изображение перевернуто. Дальнейшие исследования показали, что чем меньше диаметр отверстия, тем выше четкость изображения. Ибн аль Хайсам объяснил принцип действия камеры-обскура, основываясь на принципе прямолинейности распространения света и используя это наблюдение как доказательство своей теории, опровергающей работы греческих предшественников. Арабский ученый заявил, что лучи не исходят из глаз, а наоборот – попадают в них, взаимодействуя с хрусталиком глаза. В XII веке работы Ибн аль Хайсама были переведены на латинский язык под названием «Сокровище оптики» (лат. Opticae thesaurus). Его размышления о природе света, подтвержденные экспериментальными опытами, оказали большое влияние на развитие науки о свете в Европе. Камераобскура нашла свое применение в средневековой Европе в качестве инструмента для астрономических наблюдений за Солнцем. Многие живописцы Возрождения использовали ее для точных контурных зарисовок, хотя не любили распространяться об этом секрете творчества. Есть мнение, что Леонардо да Винчи первым из художников описал принципы камеры обскура в своем «Трактате о живописи».
Леонардо да Винчи Во время одного из своих выступлений на публике Леонардо да Винчи старался превознести труд живописцев, показав неразрывную связь между художником и наукой. Особое внимание он уделял области оптики. Леонардо подчеркивал превосходство зрения над всеми другими органами чувств – бесконечная красота творений природы раскрывается наилучшим образом через окно души, которым являются глаза человека. А от слуха – рассуждал Леонардо, – меньше пользы, потому что звуки исчезают сразу же после их воспроизведения. Под горячую руку попадает и поэзия: «И если ты, поэт, изобразишь историю посредством живописи пером, то живописец посредством кисти сделает так, что она будет легче удовлетворять и будет менее скучна для понимания. Выбери поэта, который описал бы красоты женщины ее возлюбленному, и выбери живописца, который изобразил бы ее, – и ты увидишь, куда природа склонит влюбленного судью». Его умение излагать собственную позицию достойно восхищения. А что, если пофантазировать и представить, как Леонардо да Винчи воспринял бы искусство анимации. Анимация могла бы примирить этот спор, ведь она способна объединить в себе все упомянутое: изображение, звук и поэзию. Мы никогда не узнаем, каким могло бы быть мнение гения на этот счет. Возможно, он бы по достоинству оценил визуальное наслаждение от ожившего изображения в комплексе со звуком, музыкой и повествованием историй. Но вот о чем можно говорить с уверенностью – так это о бесценном вкладе Леонардо в развитие оптики. Науки, имеющей самое прямое отношение к рождению анимации. Всю свою жизнь величайший из представителей человеческого вида посвятил размытию границ между искусством и наукой. Он умело совмещал книжные знания с экспериментами. Оптикой Леонардо заинтересовался в 1490-х годах, пытаясь отточить свое художественное мастерство. Но, как это случалось с ним и в других областях науки, простое любопытство переросло в серьезную одержимость поисками новых знаний и открытий. Он желал знать подробно, как именно свет, отраженный от предметов, попадает в глаз и обрабатывается мозгом. Поиски знаний привели его к тем самым трудам Ибн альХайсама «Сокровище оптики». Эксперименты, описанные несколько веков назад, попытался повторить и Леонардо да Винчи. В одном из них нужно было подносить иголку все ближе и ближе к одному глазу. Сам да Винчи описывает это следующим образом: «Если ты поместишь швейную иголку перед зрачком как можно ближе к глазу, то убедишься, что любые предметы, находящиеся позади этой иголки, на
сколь угодно большом расстоянии, по-прежнему будут тебе видны. Это оттого, что иголка уже, чем зрачок – отверстие в центре глаза, впускающие свет внутрь, и чем сетчатка – внутренняя оболочка глаза, которая передает световые импульсы мозгу». Это простое наблюдение хорошо показывает силу научного метода. В Европе было свое представление о технологии получения изображения человеческим глазом. Согласно учениям XV века, лучи света сходятся в одну точку внутри глаза. Леонардо поставил под сомнение научные представления современников. Он рассуждал, что точка – математическое понятие, она безразмерна и не имеет физических свойств в реальном мире: «Если бы все образы, проникающие в глаз, сходились в математическую точку, которая, как доказано, неделима, – тогда все вещи во Вселенной казались бы нам едиными и неделимыми, но это не так». Соответственно, чтобы добиться реалистичности в живописи, необходимо учитывать некоторые математические аспекты. Эти рассуждения нашли отражение в его технике рисования. Леонардо опередил своих современников, отказавшись от использования линий-контуров для обозначения форм большинства предметов, заменив их на игру света и тени. В природе нет математически точных границ и краев, а между светом и мраком существует бесконечное число оттенков. Сами точки и линии являются искусственными математическими понятиями, не имеющими реальных примеров в природе. Основываясь на своих наблюдениях, он изобрел новый метод изображения живописных форм, называемый сфумато. При его использовании все очертания делаются туманными и дымчатыми. Детали лица Джоконды – прекрасный образец техники сфумато, особенно тени возле глаз. На это стоит обратить внимание, столкнувшись с работой живописца в следующий раз. Опыты, ставящие под сомнение научные догмы, заставляют лучшие умы искать новые ответы. Это не значит, что авторы неверных теорий должны быть наказаны за свою слепоту, речь идет о нормальных жизненных циклах развития науки. Новые времена требуют переосмысления старых убеждений. Если хорошенько присмотреться, то в этом можно увидеть бесконечность красоты науки. Леонардо, основываясь на своих наблюдениях, весьма точно предположил – формирование зрительных образов происходит на всей поверхности сетчатки. Это соответствует нынешним представлениям. Конечно, озарение не пришло исследователю просто во время вечерних размышлений. Для изучения анатомии Леонардо множество раз закатывал рукава, чтобы заняться совершенно нетипичным для представителей искусства занятием – вскрытием тел людей и животных. В рассечении глаза он достиг особого мастерства, хотя сперва столкнулся с проблемой. Глазное яблоко при анатомировании теряло внутреннюю жидкость и меняло форму. Чтобы избежать подобных побочных эффектов, Леонардо придумал «рецепт», – опустить глазное яблоко в яичный белок и прокипятить. Такой способ позволял заглянуть внутрь глаза без искажения его формы. Также Леонардо было хорошо известно, что принцип попадания световых лучей в органы зрения аналогичен тому, что мы наблюдали в камере обскура ранее. Следуя аналогии, маленькое отверстие, в которое проникает свет, – это зрачок, а внутренняя стенка с проекцией – это зрительные образы, которые мы получаем. Только один момент ставил гения в тупик – из-за того, что лучи, входящие в отверстие, перекрещивались, картинка внутри камеры принимала перевернутое положение. Если по такому же принципу свет попадает к нам в глаз, то почему мы не видим мир вверх ногами? Эта загадка так ему и не открылась, хотя теория Леонардо на этот счет была довольно изобретательна. Во время рассечения глаза он искал дополнительное отверстие, так сказать «камера-обскура» внутри «камеры-обскура», которая должна была перевернуть картинку в правильное положение. Но ничего подобного найти не удалось. На самом же деле ответ состоит в том, что мы действительно видим мир перевернутым, а наш мозг сам делает поправку во время обработки изображения. Считается, что новорожденные младенцы примерно с 3-й недели начинают в фокусе видеть предметы, и тогда же мозг привыкает автоматически переворачивать изображение. В науке и