Технология 3D Naked Eye перенесла трехмерную анимацию прямо на улицу, а в 2022 году ее возможности продемонстрировали на Петербургском международном экономическом форуме. Редакция «Энергии+» отправилась туда и выяснила, за счет чего на стенах инсталляции площадью 144 квадратных метра и высотой 8 метров «оживают» невероятные оптические иллюзии и почему увидеть их можно невооруженным глазом.
Вообразите рядом с собой ледяной куб размером с трехэтажный дом. На его поверхности — капли воды, будто он только что телепортировался из Арктики. Через прозрачные стенки видны длинные ломаные трещины, свет преломляется на каждой из них, и сложно поверить, что ледяной куб — это фасад из светодиодных экранов или инсталляция энергетической компании «Газпром нефть» на Петербургском международном экономическом форуме 2022, а не «портал» в арктический мир.
Сначала взор зрителя проникает сквозь ледяную корку вглубь океана, а потом из воды в наш мир «выныривает» нарвал — морское млекопитающее с длинным рогом, похожее на небольшого кита. Эффект глубины пространства, из которого «выплывает» животное, достигается за счет технологии 3D Naked Eye. Она позволяет видеть объемные изображения без специальных очков и основана на оптической иллюзии, называемой анаморфозом.
В 3D-кинотеатрах стереоэффект возможен благодаря бинокулярному зрению. Когда человек смотрит на объемный объект, то кроме его длины и ширины может оценить глубину — расстояние до каждой точки объекта и до него самого. Для правого и левого глаза это расстояние будет немного разным из-за фиксированного промежутка между зрачками. Длина такого промежутка «известна» мозгу, и, сопоставив картинки от разных глаз, он может вычислить, как далеко объект расположен в пространстве, и «достроить» третье измерение.
Чтобы воспроизвести эффект бинокулярного зрения, 3D-кино либо изначально снимают на две камеры, расположенные на том же расстоянии друг от друга, что и человеческие глаза, либо две «точки обзора» получают из готового видео с одной камеры, сдвигая кадры в компьютерных программах. Разные видео направляются на экран кинотеатра с разных проекторов, свет в которых отличается либо длинами волн, либо поляризацией. На экране два видео накладываются друг на друга и попадают каждое в «свой» глаз за счет разделения в фильтрах специальных очков. Затем стереоизображение воссоздается в мозге по двум монокартинкам с каждого глаза.
Анаморфоз — это вид оптической иллюзии, при которой 2D-изображение кажется объемным и будто выходит за пределы своей плоскости, но только если зритель смотрит на него из определенной точки обзора, называемой идеальной. Это происходит из-за преднамеренного искажения перспективы и пропорций объектов иллюзии при ее создании.
Объем и глубина анаморфных изображений достраиваются человеческим мозгом независимо от того, один глаз смотрит на них или сразу два, а потому специальные очки для погружения в такую иллюзию не нужны.
Первую известную анаморфную ловушку «Глаз» создал в 1485 году Леонардо да Винчи. Еще один известный пример анаморфоза — картина «Послы» Ганса Гольбейна Младшего, 1533 год. В нижней части полотна — неразборчивый предмет, но с нужной точки обзора он превращается в весьма реалистичный череп.
Еще интереснее выглядит анаморфоз в видеороликах, транслируемых на угловых экранах. Объекты в таких роликах кажутся реалистичными и объемными, а само пространство, формируемое двумя перпендикулярными экранами, — единым и глубоким. При просмотре с идеальной точки объекты могут «вылетать» за пределы экранного пространства, а затем «возвращаться» в него.
Специальные очки не нужны — для создания таких роликов достаточно рассчитать идеальную точку обзора, расположить относительно нее 3D-объекты, пространство и стенки внешнего экрана. Затем несколько месяцев инженерных расчетов и ура — происходит чудо.
Пока мы наслаждались средневековым искусством, на фасаде инсталляции «Газпром нефти» появился восьмиметровый морж. Ощущение, будто мы смотрим на объемный аквариум, а не на плоские экраны. Морж будто плавает внутри аквариума, но на самом деле его там нет. Чтобы лучше понять суть иллюзии, разберем подробнее этапы создания инсталляции вместе с разработчиками — студией Radugadesign.
При создании объема и глубины игра с текстурами, светом и тенью важна, но главное — выбор идеальной точки. Если посмотреть на инсталляцию с неверного ракурса и расстояния, изображение станет менее объемным, пропорции исказятся. К счастью, не сильно.
«Мы расширили область обзора и снизили вероятность искажений с других ракурсов, расположив идеальную точку довольно далеко от инсталляции при изначальных расчетах. Именно необходимость просмотра с идеальной точки пока ограничивает применение технологии 3D Naked Eye дома или в кинотеатрах. К тому же любой видеосюжет не подойдет: его нужно адаптировать под форму экрана и точку обзора — а это процесс долгий и сложный. Над разработкой визуального ряда и самой инсталляции 15 специалистов трудились полгода», — отмечает Виталий Юртаев.
Как же морж и другие арктические обитатели получились такими реалистичными? Сначала были собраны и изучены фотографии и видео с животными в их естественной среде обитания. По ним дизайнеры создали физиологически достоверные 3D-модели, в которых художники-аниматоры воплотили повадки и движения животных. Параллельно с этим разрабатывалась 3D-модель пространства, откуда «выплывает» морж. Кстати, его шерстью отдельно занимался дизайнер-грумер.
Поверхность воды, из которой морж «высовывает нос», — это имитация экрана внутри экрана. Куб с водой на этапе моделирования вписывают в куб внешних стенок инсталляции. Когда объекты видео пересекают границы внутреннего куба, у зрителя создается впечатление, что животные выходят за физические границы экрана — будто выплывают из него.
После создания 3D-анимации ее перенесли на плоские экраны. Условно это можно представить так: вы смотрите на аквариум с рыбками (3D-модель) с торца (идеальной точки), одна из рыбок подплыла к вам, и вы обрисовываете маркером ее контуры на стеклянных стенках аквариума. Затем из множества «кадров» с различным положением рыбки и создается объемный «фильм».
Таким образом, эффект 3D Naked Eye — это оптическая иллюзия, симбиоз точных инженерных расчетов и современных технологий дизайна анимационной графики, способный удивить искушенного технологиями зрителя, привыкшего к спецэффектам и порой равнодушного к ним. Создателям инсталляции «Газпром нефти» удалось подарить гостям форума ощущение единства с загадочным, суровым, но таким совершенным миром Арктики.