الرسوم المتحركة بمساعدة الحاسوب

كان انطلاق عصر الرسوم المتحركة قد بدأ في
هوليوود بكاليفورنيا علي يد والت ديزني الذي يحلوا للبعض تسميته إلياس
ديزني الذي تشارك مع أخيه روي أو ديزني لإنتاج الرسوم المتحركة في عام 1923
. وفي الفترة ما بين عامي 1926 و 1928 أنتج ديزني سلسلة من أفلام الرسوم
المتحركة منها الأرنب أزوالد Oswald the Rabbit , وشاع
انتشار أفلام ولت ديزني للرسوم المتحركة التي برز من خلالها شخصيات رسومية
نالت الكثير من الشهرة بين المشاهدين , خاصة الأطفال , مثل شخصية ميكي ماوس
, وغيرها من الشخصيات التي نالت شهرة أكثر من كثير من البشر , لكن إنتاج
هذه الأفلام الرسومية كان يتطلب الكثير من الوقت والجهد والمال وهو الأمر
الذي ساهم فيه التطور بالكثير من خلال استخدام الحاسوب .
تعبر الرسوم المتحركة باستخدام الحاسوب عن خلق
حركة وهمية من خلال تعاقب الرسوم الثابتة المولدة بالحاسوب , وقبل اختراع
الحاسوب كانت الرسوم المتحركة تصنع عبر سلسلة من الرسوم اليدوية أو من
سلسلة من الرسوم الملونة فوق البلاستيك أو الورق يطلق عليها اسم cels
(إطار من السيليلويدِ celluloid , عبارة عن صفحة شفافة من مادة السيليلويدِ
يرسم عليها الرسم المطلوب لإنتاج مشهد واحد في أفلام الرسوم المتحركة ) ,
بحيث يُعرض إطار في كل مرة . وكانت الحواسيب تستعمل في البداية للتحكم علي
حركة العمل الفني وآلة التصوير , أما الحواسيب الحديثة فتقوم الآن بخلق
العمل الفني وتقلد عمل آلة التصوير . ويمكن استخدام الرسوم المتحركة
بالحواسيب Computer
animation لخلق تأثيرات خاصة
ومحاكاة simulate الصور التي يستحيل عرضها بدون تقنيات الرسوم
المتحركة كما هو الحال في مركبات الفضاء الطائرة فوق كوكب زحل .
ويكن للرسوم المتحركة بالحاسوب أيضاً إنتاج صور
من خلال البيانات العلمية , حيث تستعمل لتصور الكميات الكبيرة من البيانات
عند دراسة التفاعلات في الأنظمة المعقدة مثل ديناميكا السوائل والحركة
التصادمية بين الجزيئات وتطور العواصف الحادة . هذه النماذج التي تستند إلي
الرياضيات في إنشائها تستعمل الرسوم المتحركة لمساعدة الباحثين علي رؤية
العلاقة التي لم يكن في الإمكان رؤيتها بدون مساعدة الرسوم المتحركة . كما
تستعمل الرسوم المتحركة بالحاسوب في الحالات القانونية لإعادة بناء وتمثيل
الحوادث والجرائم .
كيفية عمل الرسوم المتحركة بالحاسوب :
في الشكل التقليدي لعرض الرسوم المتحركة يتم عرض
إطار صورة يتبعه إطار آخر , وهذه الطريقة هي التي تخلق الحركة التي نشاهدها
في أفلام الرسوم المتحركة , هذه الحركة الوهمية يتم خلقها من خلال تصوير
سلسلة من الإطارات الشفافة cels المرسومة باليد ثم عرض
هذه الأطر أو الصور بسرعة عالية , عادة ما تكون بمعدل ما بين 14 – 30 إطار
في الثانية .
وفي الرسوم المتحركة بالحاسوب يتم خلق هذه الرسوم
من خلال برنامج حاسوبي ينتج إطار يتلوه آخر , ثم تسجل هذه الأطر ويعاد
عرضها . وهناك تقنية أخري للرسوم المتحركة بالحاسوب هي الرسوم المتحركة
الفورية real-time
animation , وفيها يتم تخليق الأطر
باستخدام الحاسوب ذاته , وفي هذه الحالة تظهر الصور في الحال علي شاشة
الحاسوب . هذه التقنية تقضي علي خطوة التسجيل الرقمي الالكتروني للصور ,
لكن علي أي حال , الرسوم المتحركة الفورية المستخدمة حالياً لا تعطي رسوم
ذات جودة عالية أو ذات تفاصيل غنية , لكنها تنتج رسوم بسيطة تستخدم بشكل
جيد في خلق أفلام رسوم متحركة لألعاب الفيديو .
في عملية إنتاج الرسوم المتحركة بالطريقة
التقليدية نجد أن لوحة القصة storyboard ترسم أولاً ثم
تستكمل بالموسيقي التصويرية , ثم يقوم كبير الرسامين بخلق إطاراتَ الرسوم
المتحركّةِ الرئيسيةِ , ويقوم رسامون آخرون برسم أطر بين المشاهد الرئيسة
وإضافة الألوان ليتحول كل إطار إلي صورة متكاملة . في هذه الحالة يمكن
استخدام الحاسوب للمساعدة في استبدال كل مرحلة من مراحل إعداد الرسوم
المتحركة .
إن عملية خلق الأطر البينية لملء العمل من مشهد
رئيس إلي مشهد رئيس آخر يطلق عليها الـ in-betweening , وقد تطورت التقنيات التي تسمح للحاسوب بخلق الإطارات البينية عبر
تخمين النقاط الشائعة من مشهد رئيس إلي مشهد رئيس آخر . وفي الحالات
الأسهل يقوم الحاسوب برسم الحركات البينية لنقطتين متطابقتين عبر حساب
مسافة نقطة متوسطة . ويمكن للحسابات المتكررة للنقاط المتوسطة أن تزودنا
بالحركات المستمرة الناعمة .
نظم التلوين Painting Systems :
يعد التلوين اليدوي للأطر الشفافة للرسوم
المتحركة عملية شاقة جداً , تنتج يومياً ما يقرب من 25 إطار شفاف لكل رسام
. وأحياناً تتكدس الأطر الشفافة معاً لخلق صور مختلفة , فمثلاً , قد
تتفاعل أو تتداخل الأطر الشفافة لتعطينا خلفيات من واحدة لأخرى , وفي حالة
وجود عدد كبير من الأطر الشفافة المكدسة تصبح الطبقات الشفافة غير شفافة ,
لذلك يجب علي القائم بتلوين الأطر الشفافة تعويض هذا التأثير بتغيير ألوان
الصورة , وتعد عملية التعديل هذه المقدمة الأولي للأخطاء , ويمكن للحاسوب
إزالة هذه الأخطاء وتلوين الأجزاء الأكثر تعقيداً تلويناً ثابتاً .
إن التلوين بوساطة الحاسوب يتم عن طريق الصبغ أو
الملء , وفي هذه العملية يقوم الفنان بتحديد اللون ثم اختيار نقط الشاشة pixel (الوحدة الأساسية لصورةِ شاشةِ الفيديو , وهي نقطة صغيرة جداً فردية مِنْ الضوءِ , تعد الوحدة
الأساسية التي تتكون منها الصور علي شاشة الحاسوب أو التلفزيون ) , حيث
يقوم الحاسوب بتغيير كل نقاط الشاشة المتجاورة والتي لها نفس اللون أو
القريبة من نفس اللون إلي اللون الجديد المختار .
بمجرد أن يتم تلوين الأطر يجب تصويرها , وبشكل
تقليدي , توضع الأطر الشفافة والكاميرا في وضع قائم لتسمح لطبقات الأطر
الشفافة والكاميرا بالتحرك بشكل مستقل . وتقوم الحواسيب بتقليد وضعية
الوقوف للكاميرا والرسوم المتحركة , ويتحكم الحاسوب في هذه الكاميرا
الافتراضية virtual
camera في الفضاء ثلاثي الأبعاد
بينما يتم التركيز علي بعدين فقط بالنسبة للرسوم أو الطبقات الشفافة في
ذاكرة الحاسوب .
في الواقع , تستقر كلاً من الطبقات الشفافة
والكاميرا داخل الحاسوب , ويمكن تقليد الخصائص الخاصة بالكاميرات الحقيقية
مثل عدسات عين السمكة و العدسة الباعثة للضوء باستخدام عدسة افتراضية , هذه
القدرة علي السيطرة في الكاميرا الافتراضية يتم دمجها مع قدرة تحرير
الفيديو الرقمي ليصبح في قدرة الرسام الملون إكمال الفيلم تماماً في بيئة
مولدة بالحاسوب .
الرسوم المتحركة المقولبة بالحاسوب :
الرسوم المتحركة المقولبة بالحاسوب Computer-modeled animation هي عملية خلق نماذج ثلاثية الأبعاد مع الأجسام
المتحركة , وبشكل مثالي , هذه الأنماط يتم إنجازها من خلال تمثيل الأجسام
باستخدام طرق مثل : الأطر السلكية والأسطح والمواد الصلبة .
ويستخدم تمثيل الإطار السلكي Wire-frame representations بشكل محدود من قبل مجموعة من الأقسام الخطية
التي تمثل بشكل مثالي حواف الأجسام ومجموعة من النقاط علي السطح تسمي القمم
vertices , وبينما لا ينتج تمثيل الأطر السلكية في الغالب
صوراً واقعية جداً , إلا أنه جيد للدراسات السريعة , كما هو الحال في
معرفة كيفية تحرك جسم , والطريقة التي سيدخل بها في مشهد معين .
أما التمثيل السطحي Surface representations فهو عبارة عن مجموعة من الميزات features ( أجزاء الجسم ) الأولية كما هو الحال في مجموعة
من المضلعات polygons , الغرض منها إنتاج خطوط منحنية ملساء وأسطح .
وبينما يعد التمثيل السطحي نموذجاً مثالياً للجسم المسطح باعتباره مجموعة
من الميزات الأولية , إلا أنه لا يمكن قياسه بشكل عملي وتخزين تلك الميزات
نظراً لأن الأجسام المعقدة قد تتطلب عدد لا نهائي من الميزات features لخلق سطح أملس مثالي .
ويوصف التمثيل الصلب Solid representations بأنه مجموعة من الأشكال الأولية أو أجزاء
الأشكال الأولية , فمثلاً , قد يمثل الإنسان بشكل مستدير يعبر عن الرأس
وبمكعبات تعبر عن الجذع والأطراف , ويمكن من خلال التمثيل الصلب تحديد
الأسطح الداخلية والخارجية للأجسام .
ترسيم الصورة :
تعني هذه العملية خلق مشهد واقعي ثلاثي الأبعاد
يطلق عليه اسم rendering ( تصوير شخص أو شيء ما في الفن أو الموسيقي أو
الأدب أو المسرح ) , حيث يقوم الحاسوب بإعطاء التفاصيل الدقيقة للأجسام
التي يتضمنها المشهد مع مواصفات آلة التصوير . ولخلق صور شبيهة بالصور
الفوتوغرافية يجب علي الحاسوب أن يقوم بحساب المنظور لمشاهد الصورة , مثل
الأجسام والأسطح المرئية وإضافة الظلال عبر تحديد الضوء المتوفر لكل سطح
وأيضاً إضافة الانعكاسات والظلال لتزويد السطح بالقوام أو النسيج وأنماط
الخشونة لجعل مظهر الجسم أكثر واقعية , كما تضاف الشفافية للأجسام المطلوب
جعلها شفافة وإزالة السطوح الخفية بوضع أجسام أخري .
وبمجرد أن تصبح الأجسام والأضواء في مشهد ثلاثي
الأبعاد , يقوم الرسام بتحديد حركتهم ضمن المشهد كأنما تقوم الكاميرا
بتصويرهم .
تتزامن الأطر الرئيسة مع حركة الأجسام كما هو
الحال في النموذج المعد وذلك بمساعدة الحاسوب مع خلق الأطر البينية وذلك من
خلال عدة تقنيات , التقنية الأولي يطلق عليها اسم parametric key-frame animation أو العامل الحدي للإطار الرئيس في الرسوم
المتحركة , و يمكن التعبير عنه بأنه مزج الصور البينية , أما التقنية
الثانية فهي منوال الرسوم المتحركة algorithmic animation وتعني التحكم في حركة الرسوم عبر تطبيق القواعد
التي تحكم طريقة حركة الأجسام . وعندما يتم تحديد حركة وسلوك الأجسام يتم
ترسيم render كل إطار يتلوه آخر بمساعدة آلة التصوير
الافتراضية بالحاسوب وتخزين العمل ليعد للعرض .
وعلي الرغم من أن الحواسيب المتوافرة حالياً تعد
حواسيب قوية الأداء والإبداع فهي تستخدم لتعجيل عمل الرسوم المتحركة
التقليدية , فالرسوم المتحركة بالحواسيب تتطلب توافر حواسيب أكثر تطوراً
وأكثر سرعة وأكثر قدرة علي استغلال التقنيات الحديثة وتفعيل تأثير التصوير
الواقعي . ففي رسوم ديزني المتحركة نجد أن قصة لعبة Toy Story
في عام 1955 , قد صنعت في استوديوهات الـ PIXAR
للرسوم المتحركة وذلك بمعدل ثلاث ساعات لترسيم إطار واحد وقد استغرقت بعض
الأطر أكثر من 24 ساعة لترسيمها , فلكي تصنع فيلماً تبلغ مدة عرضه 77
دقيقة فأنت بحاجة إلي 110,880 إطار وقد يستغرق هذا من الزمن 38 عاماً (
ثمانية وثلاثين عاماً ) باستعمال حاسوب واحد , لذلك تم توزيع العمل علي عدة
حواسيب في وقت واحد للعمل بالتوازي