Стереосъемка кукольной анимации цифровым аппаратом

Александр Мелкумов

Кукольная анимация, или puppet animation, что дословно означает марионеточная, является той формой кинематографа, где максимально проявляются выразительные возможности стереокино. В этом случае близкая к реальному миру фактурность материала и даже повышенная его осязаемость из-за большего масштабирования изображения сочетается с более острым бинокулярным (стереоскопическим) восприятием, которое, как правило, усиливается по мере приближения к рассматриваемому объекту.

Отечественное, точнее советское, стереокино имеет солидный опыт в создании стереоскопических (объемных) кукольных мультфильмов. Пионером в этой области было объединение кукольных фильмов студии «Таллинфильм», где в 1977 г. был снят «Сувенир» — первый анимационный фильм с объемным изображением. Он был поставлен режиссером Эльбертом Тугановым, отмечающим в этом году 85-летие. На этой же студии были созданы еще два фильма: «Когда поют мужчины» (реж. Х. Парс, 1980 г.) и «Жеребенок в яблоках» (реж. Э. Туганов, 1981 г.). Оператор всех этих картин Арво Нуут сейчас возглавляет старейшую студию кукольных фильмов, ныне именуемую Nuku Film, которая в 2007 г. отметит пятидесятилетний юбилей. В Москве, на студии «Союзмультфильм», легендарный режиссер Иванов-Вано в 1979 году на основе русского фольклора снял в этом же формате мультфильм «Волшебное озеро» (операторы С. Рожков и С. Хлебников).

Съемки всех этих фильмов проводились при участии одного из авторов системы «Стерео-70» кандидата технических наук А. Г. Болтянского (НИКФИ). Для стереосъемки использовалась традиционная широкоформатная кинокамера КСК-70, оснащенная специальными стереообъективами, которые давали возможность на 70-мм кинонегативе получать изображения двух расположенных рядом кадров левого и правого ракурсов. Выбранный формат пленки обеспечивал автоматическую синхронность при съемке двух ракурсов и размер каждого кадра, близкий к стандартному 35-мм формату. Камера была оснащена уникальной бинокулярной лупой, позволяющей создателям видеть объемное изображение компонуемого кадра. Пленочная технология стереосъемки кукольной анимации является составной частью отечественной системы стереокино «Стерео-70», которая подробно описана в статье «Новый ренессанс стереокино» (ТТК, 2006, № 1).

Фрагмент кукольного стереофильма, снятого на 70-мм кинонегатив по системе «Стерео-70»

Цифровой фотоаппарат Cannon 350D на электронно-механической платформе

Контрольная стереопара, снятая цифровым аппаратом

Цифровая стереопара, готовая к вводу на анаморфированный 35-мм кинонегатив

Особенность технологии производства стереофильмов такова, что для достижения фотографического качества, аналогичного тому, которое присуще плоскому 35-мм изображению, ширину кинонегатива требовалось увеличить как минимум в два раза. В эпоху развития широкоформатного кинематографа подобное решение было рентабельным, но сегодня оно уже не соответствует стандартам пленки и технологиям ее обработки, потому резко удорожает производство стереофильмов. Особенно это касается анимации, где необходимо оперативно отслеживать не только работу аниматора, но и самого фотографического результата, так как метраж периодически обрабатываемого материала может не превышать и десяти метров. К тому же в современной кукольной анимации, как и в игровом кино, прямая покадровая съемка — нередко лишь первоначальный этап создания сцены. В дальнейшем полученные изображения подвергаются компьютерной обработке для очистки от лесок подвески, включения всевозможных визуальных эффектов, имитирующих явления природы (дождь, снег, туман), и т. д.

Без отечественной технологической базы обработки и сканирования 65-мм кинонегатива технология производства стереомультфильмов на кинопленке стала практически недоступной.

Чтобы решить эту проблему, в лаборатории стереокинематографа НИКФИ была разработана беспленочная технология стереосъемки кукольных анимационных фильмов в цифровом формате. Авторами этой технологии являются А. Мелкумов и С. Рожков.

Покадровая природа съемки в анимационном кино позволяет заменить кинопленочную технологию на фотоцифровую. С появлением фотоаппаратов с матрицами достаточного разрешения и с развитием технологии покадровой лазерной записи на кинонегатив сделать это оказалось не так уж и сложно.

Как это ни звучит парадоксально, но для стереосъемки в кукольной анимации более действенным решением является использование одной камеры, а не двух. Пояснить это можно небольшим экскурсом в теорию стереоскопии. Окружающий реальный мир мы рассматриваем двумя глазами — как бы с двух ракурсов. Дистанция между центрами зрачков глаз человека называется базисом зрения, в среднем он равен 65 мм. Для получения объемного изображения съемку каждой фазы мультипликата тоже необходимо вести с двух ракурсов — для левого и правого глаз. Значение сдвига между этими ракурсами называется базисом съемки. Широко распространено заблуждение, что базис съемки должен быть равен базису зрения, т. е. 65 мм. В действительности для получения естественно воспринимаемого стереоизображения базис съемки следует уменьшать обратно пропорционально масштабу изображения объекта на экране. Так, например, если средний масштаб изображения человека на кинотеатральном экране равен 2,5 м, то базис съемки должен иметь значение не 65 мм, а всего лишь 26 мм. В случае с куклами, масштаб изображения которых на экране еще больше, расстояние между ракурсами колеблется от 20 до 5 мм. Установить рядом на таких дистанциях два цифровых фотоаппарата, а тем более две кинокамеры невозможно. Поэтому предпочтительнее использовать один фотоаппарат, установленный на прецизионную платформу, которая позволит при съемке каждой фазы мультипликата точно сдвигать его на несколько миллиметров от ракурса к ракурсу. Такая электронно-механическая платформа одновременно выполняет функции грейферного механизма и двухракурсного объектива. При ее разработке были заложены такие технические требования, как точность стояния от кадра к кадру 0,01 мм и отсутствие вертикального параллакса (совпадение горизонтальных линий). Управление платформой сводилось к традиционному «общению» аниматора с пусковой кнопкой.

Рабочий момент съемок. На переднем плане — рабочий стол ассистента для контроля цифровой записи

Аниматор готовит персонаж к полету на камеру

Просчет в стереоформате выполняется сразу после завершения съемок

Для съемки каждой фазы мультипликата с двух ракурсов достаточно одного нажатия кнопки. Аппарат получает команду на съемку кадра левого ракурса, после чего перемещается на точку правого ракурса, во время перемещения происходит передача данных на жесткий диск сервера. После перемещения аппарата в правый ракурс он получает команду на съемку второго кадра, а затем возвращается на исходную позицию левого ракурса, параллельно происходит передача на жесткий диск данных съемки второго кадра. Электронное управление платформой настроено так, что аппарат не может перемещаться, до того как будет проэкспонирован кадр (максимальная длительность экспонирования 4 с.), а экспонирование второго кадра не начнется, пока аппарат не займет точную позицию правого ракурса. Съемка новой фазы мультипликата производится только после следующего нажатия аниматором кнопки. Как правило, значение сдвига (базиса съемки) при съемке сцены постоянно и задается механическим ограничителем, в зависимости от масштаба плана оно может варьироваться от 2 до 30 мм. Этот диапазон достаточен для съемки кукол стандартного для кукольной анимации размера.

После изучения моделей профессиональных цифровых аппаратов, представленных на рынке в начале 2005 года, была выбрана камера Canon 350D. Эта модель имела хорошее соотношение цена/качество и размер матрицы, близкий к 35-мм негативному кадру. Правда, разрешение данной матрицы — 8 мегапикселов устраивало только на этапе экспериментальной работы, так как предполагался последующий вывод изображений не только на 35-мм кинонегатив, но и в 15-перфорационном формате на 65-мм кинонегатив (IMAX) для большого экрана. Canon 350D имеет хорошее программное обеспечение для управления с компьютера и удобный интерфейс для последующей обработки данных. Это позволяет одновременно записывать файлы в формате RAW и JPEG, что важно для оперативного получения видеофайлов без предварительного просчета RAW-файлов большой емкости. К камере был подобран объектив с переменным фокусным расстоянием 24…100 мм, что соответствовало той оптической линейке стереообъективов, достаточность которой была проверена многолетней практикой стереосъемок, в том числе и кукольной анимации.

Для проведения стереосъемок была разработана интерактивная таблица расчета стереопараметров, которая позволяет оператору по крупности плана, фокусному расстоянию и плоскости рампы определить необходимое значение сдвига аппарата — базис съемки. В этой таблице также указано, при какой глубине пространства изображение будет восприниматься стереоскопически комфортно.

Полученные при цифровой стереосъемке данные записывались на сервер, представляющий собой компьютер на базе процессора Pentium IV с видеокартой Geforce на чипсете NVideo. К выбору видеокарты и монитора стоит отнестись внимательно, чтобы впоследствии иметь возможность синхронизировать электронно-коммутативные очки для наблюдения отснятого мультипликата в объемном изображении. Монитор обязательно должен быть с электронно-лучевой трубкой и частотой обновления не менее 120 Гц при разрешении не менее 1024×768.

Освоить новый способ цифровой стереосъемки специалистам кукольной анимации помогут разработанные в НИКФИ «Технологический регламент съемки анимационных кукольных стереофильмов в цифровом формате», программное обеспечение и тесты для «склеивания» разрозненных фотокадров в стереопары и последующего их пересчета в динамическое стереоизображение. Съемочная группа получает возможность просматривать отснятый мультипликат в объемном изображении непосредственно после завершения съемок. Для этого через специальную программу-сепаратор пропускают поток файлов RAW и JPEG, записанных на жесткий диск сервера. Программа сортирует файлы по ракурсам и типу формата и автоматически создает четыре поддиректории. Затем из поддиректорий формата JPEG по прилагаемому тесту в программе Adobe After Effects «склеивается» стереопара и просчитывается видеофайл двухракурсного изображения с разрешением 600×800 точек. Для постпроизводства и вывода на кинонегатив используются файлы из поддиректорий RAW.

По описанной технологии был создан минутный экспериментальный ролик на базе студии Nuka Film (Эстония). На этапе постпроизводства просчитывались объемные изображения кукольной анимации в следующих форматах:

• для просмотра на DVD;
• для цифровой кинопроекции с разрешением 1024×768 и 2K;
• для записи на 35-мм кинонегатив;
• для записи на 5/65-мм кинонегатив в формате «Стерео-70»;
• для записи на 15/65-мм кинонегатив в формате IMAX 3D.

Пробные показы в цифровой проекции проводились на экран 8×11 м.

Стереосъемка цифровым фотоаппаратом в кукольной анимации позволяет получать исходный материал, который соответствует по стереоскопическим параметрам системе «Стерео-70» и пригоден для трансформации в любые пленочные и цифровые форматы. Проблема регистрации удвоенного объема информации решается не за счет увеличения размера матрицы или числа камер, а посредством последовательной съемки ракурсов. Для включения в реальное стереоизображение трехмерных виртуальных моделей не требуется предварительного сканирования 65-мм кинонегатива. Все это, а также возможность оперативно контролировать полученное стереоизображение, делает цифровую стереосъемку более рентабельной, чем пленочная технология.