Эффект «замедленного времени» в кино и визуальных эффектах.

Введение

Визуальный эффект

Роман «Bullet time» (также известный как «застывший момент», «мертвое время», «текучее движение» или «временной срез») — это визуальный эффект или впечатление от отделения времени и пространства камеры (или зрителя) от времени и пространства наблюдаемого объекта. Это углубленная симуляция действий с переменной скоростью, используемая в фильмах, телевизионной рекламе и графике реального времени в видеоиграх и других специальных медиа. Она характеризуется экстремальным изменением как времени (достаточно замедленным, чтобы показать обычно незаметные и невозможные для съемки события, такие как летящие пули), так и пространства (благодаря возможности камеры – точки зрения зрителя – перемещаться по сцене с нормальной скоростью, пока события замедлены). Это практически невозможно при обычном замедленном воспроизведении, поскольку физическая камера должна была бы двигаться неправдоподобно быстро; концепция подразумевает, что «снимать» подобные моменты может только «виртуальная камера», часто представленная в компьютерной среде, такой как виртуальный мир или виртуальная реальность. Технические и исторические вариации этого эффекта называют временной нарезкой, морфингом изображения, temps mort (фр. «мертвое время») и виртуальной кинематографией. Термин «bullet time» впервые был использован в связи с фильмом «Матрица» 1999 года. С момента появления этого термина в фильмах «Матрица» он стал широко распространенным выражением в популярной культуре.

История

Техника использования группы камер для замораживания движения появилась до изобретения самого кино, начавшись с предварительных работ Эдварда Муйбриджа по хронофотографии. В книге «Кон в движении» (1878) Муйбридж проанализировал движение скачущей лошади, используя ряд камер для фотографирования животного во время его пробега. В 1878–1879 годах Муйбридж провел десятки исследований искажений перспективы лошадей и спортсменов, используя пять камер для фиксации одного и того же момента с разных позиций. Для своих исследований в Университете Пенсильвании, опубликованных в книге «Движение животных» (1887), Муйбридж также сделал снимки с шести углов одновременно, а также серии из 12 фаз с трех углов. Долг признательности также можно отдать профессору MIT Гарольду Эджертону, который в 1940-х годах сделал культовые фотографии пуль, используя ксеноновые стробоскопы для «замораживания» движения. Концепция «пулевого времени» часто развивалась в покадровой анимации. Одним из первых примеров является сцена в конце заставки японского аниме-сериала «Гонщик Скорости» (1966): когда Скорость прыгает с Mach Five, он замирает в воздухе, а затем «камера» совершает дугообразный облет вокруг него. В 1980 году Тим Макмиллан начал создавать новаторские фильмы, а затем и видео, в этой области, обучаясь на степень бакалавра в (тогдашней) Академии искусств в Бате, используя 16-мм пленку, расположенную по прогрессирующей круговой схеме камер-обскур. Это была первая итерация "Time Slice' Motion Picture Array Cameras", которую он разработал в начале 1990-х годов, когда для массива стали доступны камеры, способные обеспечивать высокое качество изображения для телевещания и кинопроизводства. В 1997 году он основал Time Slice Films Ltd. (Великобритания). Он применил эту технику в своей художественной практике в видеоинсталляции под названием «Мертвый конь» – иронической отсылке к Муйбриджу, которая была выставлена в Лондонской галерее электронного искусства в 1998 году и в 2000 году номинировалась на премию Citibank за фотографию. Другим предшественником техники «пулевого времени» было видео Accept 1985 года «Midnight Mover». В этом видео режиссер спецэффектов, лауреат премии «Оскар» Збигнев Рыбчинский, установил тринадцать 16-мм кинокамер на специально построенную шестиугольную конструкцию, окружавшую исполнителей. Полученные кадры были тщательно смонтированы, чтобы создать иллюзию вращения участников группы на месте во время их реального движения. В 1990-х годах вариация нарезки времени, основанная на морфинге, была использована режиссером Мишелем Гондри и компанией визуальных эффектов BUF Compagnie в музыкальном видео The Rolling Stones «Like A Rolling Stone», а в 1996 году в рекламе Smirnoff эффект был использован для изображения уклонения от медленно летящих пуль. Подобные эффекты нарезки времени также были представлены в рекламных роликах The Gap (режиссером которых был М. Ролстон и снова спродюсированных BUF), а также в художественных фильмах, таких как «Затерянные в космосе» (1998).

The technique of using a group of still cameras to freeze motion occurred before the invention of cinema itself with preliminary work by Eadweard Muybridge on chronophotography. In The Horse in Motion (1878), Muybridge analyzed the motion of a galloping horse by using a line of cameras to photograph the animal as it ran past. In 1878–1879, Muybridge made dozens of studies of foreshortenings of horses and athletes with five cameras capturing the same moment from different positions. For his studies with the University of Pennsylvania, published as Animal Locomotion (1887), Muybridge also took photos from six angles at the same instant, as well as series of 12 phases from three angles. A debt may also be owed to MIT professor Harold Edgerton, who, in the 1940s, captured now iconic photos of bullets using xenon strobe lights to "freeze" motion. Bullet time as a concept was frequently developed in cel animation. One of the earliest examples is the shot at the end of the title sequence for the 1966 Japanese anime series Speed Racer: as Speed leaps from the Mach Five, he freezes in mid jump, and then the "camera" does an arc shot from front to sideways. In 1980, Tim Macmillan started producing pioneering film and later, video, in this field while studying for a BA at the (then named) Bath Academy of Art using 16mm film arranged in a progressing circular arrangement of pinhole cameras. They were the first iteration of the Time Slice' Motion Picture Array Cameras" which he developed in the early 1990s when still cameras for the array capable of high image quality for broadcast and movie applications became available. In 1997 he founded Time Slice Films Ltd. (UK). He applied the technique to his artistic practice in a video projection, titled Dead Horse in an ironic reference to Muybridge, that was exhibited at the London Electronic Arts Gallery in 1998 and in 2000 was nominated for the Citibank Prize for photography. Another precursor of the bullet time technique was "Midnight Mover", a 1985 Accept video. In this video, Academy Award winning special effects director Zbigniew Rybczynski mounted thirteen 16mm film cameras on a specially constructed hexagonal rig that encircled the performers. The resulting footage was meticulously edited to create the illusion of the band members spinning in place while moving in real time. In the 1990s, a morphing based variation on time slicing was employed by director Michel Gondry and the visual effects company BUF Compagnie in the music video for The Rolling Stones' "Like A Rolling Stone", and in a 1996 Smirnoff commercial the effect was used to depict slow motion bullets being dodged. Similar time slice effects were also featured in commercials for The Gap (which was directed by M. Rolston and again produced by BUF), and in feature films such as Lost in Space (1998)</blockquote>

После выхода фильма «Матрица» «пулевое время» и другие эффекты замедленного движения стали ключевыми игровыми механиками в различных видеоиграх. Хотя некоторые игры, такие как Requiem: Avenging Angel от Cyclone Studios, выпущенная в марте 1999 года, уже содержали эффекты замедленного движения, видеоигра Remedy Entertainment 2001 года Max Payne считается первой полноценной реализацией эффекта «пулевого времени», который позволял игроку получить ограниченный контроль (например, прицеливание и стрельба) во время замедления времени; эта механика была явно названа «Bullet Time» в игре. Эта механика также широко используется в серии F.E.A.R., сочетая ее с командной структурой противника, побуждающей игрока использовать «пулевое время», чтобы избежать подавления. «Пулевое время» впервые было использовано в живом музыкальном окружении в октябре 2009 года на DVD Creed Live. Популярная научно-популярная телепрограмма Time Warp использовала высокоскоростные камеры для изучения повседневных явлений и уникальных талантов, включая разбитие стекла, траектории пуль и эффекты их воздействия.

Технология

Эффект "замедленного времени" (bullet time) первоначально был достигнут фотографически с помощью набора камер, окружающих объект съемки. Камеры срабатывают последовательно или одновременно, в зависимости от желаемого эффекта. Отдельные кадры с каждой камеры затем упорядочиваются и отображаются последовательно, создавая вращающуюся точку обзора застывшего во времени действия или эффект гиперзамедленной съемки. Эта техника намекает на неограниченные перспективы и переменные частоты кадров, возможные с виртуальной камерой. Однако, если процесс создания последовательности неподвижных изображений выполняется с использованием реальных камер, он часто ограничивается заданными траекториями. В фильме "Матрица" траектория камеры была предварительно спроектирована с использованием компьютерной визуализации в качестве ориентира. Камеры были расположены за зеленым или синим экраном на рельсах и выровнены с помощью лазерной системы наведения, образуя сложную кривую в пространстве. Затем камеры срабатывали с очень короткими интервалами, так что действие продолжало разворачиваться в экстремально замедленном темпе, пока точка обзора перемещалась. Кроме того, отдельные кадры сканировались для компьютерной обработки. С помощью сложного программного обеспечения интерполяции можно было вставлять дополнительные кадры для дальнейшего замедления действия и повышения плавности движения (особенно частоты кадров изображений); кадры также можно было удалять для ускорения действия. Этот подход обеспечивает большую гибкость, чем чисто фотографический. Тот же эффект также можно имитировать с помощью CGI, захвата движения и других методов. Эффект "замедленного времени" получил дальнейшее развитие в серии фильмов "Матрица" с внедрением высококачественных компьютерных технологий, таких как виртуальная кинематография и универсальный захват. Универсальный захват, система машинного зрения, стал первым в истории применением массива камер высокого разрешения, сфокусированных на конкретном человеке (актере, Нео), для создания объемной фотографии. Как и концепция "замедленного времени", объект можно было рассматривать под любым углом, при этом медиа, основанные на глубине, можно было перекомпоновать и пространственно интегрировать в компьютерные конструкции. Это перешло от визуальной концепции виртуальной камеры к фактической виртуальной камере. Виртуальные элементы в трилогии "Матрица" использовали передовые методы компьютерного рендеринга на основе изображений, впервые примененные Полом Дебевеком в его фильме 1997 года "Кампаниль" и адаптированные для "Матрицы" Джорджем Боршуковым, одним из первых соавторов Дебевека. Помимо вдохновения, методологии виртуальных камер, разработанные в трилогии "Матрица", часто признаются как фундаментальный вклад в методы захвата, необходимые для развивающейся виртуальной реальности и других иммерсивных платформ. На протяжении многих лет можно было использовать методы компьютерного зрения для захвата сцен и рендеринга изображений с новых точек зрения, достаточных для эффектов типа "замедленного времени". В последнее время они были формализованы в то, что становится известно как телевидение со свободным обзором (FTV). На момент выхода фильма "Матрица" FTV не была полностью зрелой технологией. FTV – это, по сути, версия "замедленного времени" в реальном времени, без замедленной съемки.

The bullet time effect was originally achieved photographically by a set of still cameras surrounding the subject. The cameras are fired sequentially, or all at the same time, depending on the desired effect. Single frames from each camera are then arranged and displayed consecutively to produce an orbiting viewpoint of an action frozen in time or as hyper slow motion. This technique suggests the limitless perspectives and variable frame rates possible with a virtual camera. However, if the still array process is done with real cameras, it is often limited to assigned paths. In The Matrix, the camera path was pre designed using computer generated visualizations as a guide. Cameras were arranged, behind a green or blue screen, on a track and aligned through a laser targeting system, forming a complex curve through space. The cameras were then triggered at extremely close intervals, so the action continued to unfold, in extreme slow motion, while the viewpoint moved. Additionally, the individual frames were scanned for computer processing. Using sophisticated interpolation software, extra frames could be inserted to slow down the action further and improve the fluidity of the movement (especially the frame rate of the images); frames could also be dropped to speed up the action. This approach provides greater flexibility than a purely photographic one. The same effect can also be simulated using pure CGI, motion capture and other approaches. Bullet time evolved further through The Matrix series with the introduction of high definition computer generated approaches like virtual cinematography and universal capture. Universal capture, a machine vision guided system, was the first ever motion picture deployment of an array of high definition cameras focused on a common human subject (actor, Neo) in order to create a volumetric photography. Like the concept of bullet time, the subject could be viewed from any angle yet, at the same time, the depth based media could be recomposed as well as spatially integrated within computer generated constructs. It moved past a visual concept of a virtual camera to becoming an actual virtual camera. Virtual elements within the Matrix Trilogy utilized state of the art image based computer rendering techniques pioneered in Paul Debevec's 1997 film The Campanile and custom evolved for The Matrix by George Borshukov, an early collaborator of Debevec. Inspiration aside, virtual camera methodologies pioneered within the Matrix trilogy have been often credited as fundamentally contributing to capture approaches required for emergent virtual reality and other immersive experience platforms. For many years, it has been possible to use computer vision techniques to capture scenes and render images of novel viewpoints sufficient for bullet time type effects. More recently, these have been formalized into what is becoming known as free viewpoint television (FTV). At the time of The Matrix, FTV was not a fully mature technology. FTV is effectively the live action version of bullet time, without the slow motion.