История анимации: как рождается искусство

«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 камереобскура 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 экспериментах Леонардо достиг высокого мастерства, и во многом это повлияло на его художественные навыки. Вдохновленный исследованиями теней Аристотеля, он проделал опыты с помощью светильника и предметов разного размера. Проведя множество исследований, он вывел различные виды и подвиды теней: тени, окрашенные светом от соседних предметов, тени, отбрасываемые от нескольких источников света одновременно, тени от мягкого света на закате, тени от света, проходящего сквозь бумагу, и множество других разновидностей. Все свои наблюдения Леонардо записывал в дневники, но главный результат мы можем увидеть в его картинах, известных своим новаторством, благодаря научному подходу художника. К созданию собственных шедевров Леонардо тщательно готовился: делал огромное количество чертежей, демонстрирующих падение света на предметы различной формы, и невероятное множество заметок о видах теней. Глубокое изучение оптики, наблюдения за свойствами света и тени сыграли огромную роль в создании самого знаменитого произведения живописи за всю историю человечества – «Мона Лиза». И чтобы наглядно подтвердить значимость научного влияния оптики на качество работ мастера, достаточно взглянуть на раннюю работу «Портрет Джиневры де Бенчи». Эта картина написана до начала его фундаментальных исследований, и сравнение двух работ явно демонстрирует глубокое понимание света и тени в историческом шедевре «Мона Лиза».

Леонардо да Винчи, как и все гении, добился признания далеко не в первую очередь благодаря таланту. За его достижениями в области искусства, по которым он известен большинству людей, стоит большая научная работа. Леонардо самозабвенно отдавался познанию мира науки, в частности оптики, – не меньше, чем искусству. Он строил свои исследования мира на основании знаний великих умов, проверял все на опытах и выводил новые правила с помощью экспериментов. Да Винчи считают одним из самых ярких примеров универсального человека благодаря значительным практическим результатам во многих областях знаний. Он прославился как живописец, им восхищались как скульптором, его ценили как постановщика театральных представлений и чтили как разностороннего ученого, разбирающегося в оптике, полетах, гидравлике и анатомии. В своих дневниках он оставил невероятно богатое наследие заметок и набросков с различными исследованиями и чертежами. На сегодняшний день уцелело около 7 000 страниц с его анатомическими зарисовками и чертежами, исследования по геологии, архитектуре, гидравлике, геометрии, боевым фортификациям, философии, оптике, технике рисунка. Многие идеи явно опережали свое время и получили реальное воплощение, в той или иной форме, только спустя столетия после смерти гения. Одна из них связана с постановкой театральных выступлений, также занимавших значительное место в жизни Леонардо. Игре теней и света было отведено важную роль в его сценических инновациях. Он уделял особое внимание удивительным возможностям линзы и камеры-обскура. Этот чертеж, как и многие другие, не получил материального воплощения при жизни изобретателя, но спустя несколько столетий широкие массы покорит прибор, очень напоминающий его изобретение и известный под названием «волшебный фонарь».

Волшебный фонарь

Новаторское изобретение из стекла – линза – способствовало популяризации оптики среди широких масс. В 1550 году с использованием линзы было усовершенствовано качество изображения внутри камеры-обскура. Линзы становятся основой изобретения телескопа в 1608 году и микроскопа в 1620 году. Телескоп Галилео Галилея увеличивал предмет в двадцать раз. Это позволило ученому разглядеть кратеры на Луне, хотя раньше считалось, что поверхность спутника Земли идеально гладкая.

Сам же астроном описывал наблюдения так: «Мы пришли к заключению, что поверхность Луны не гладкая, неровная и не в совершенстве сферическая, как полагал целый легион философов, – а, напротив, неровная, шероховатая, с углублениями и возвышенностями».

Телескоп позволял раскрывать тайны не только ближайшего небесного объекта, но и малоизвестных элементов Солнечной системы. Наблюдая за Юпитером, Галилео, к своему удивлению и восторгу, обнаружил, что тот является обладателем собственных Лун. Всматриваясь одним глазом в окуляр телескопа, он обнаружил не один, как у нашей планеты, а целых четыре спутника. Галилео называл их «Методическими звездами» и присвоил каждому порядковый номер. Сегодня эти спутники Юпитера известны нам под именами Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

Оптика и теория света, если можно так сказать, становятся суперзвездами в ученых кругах. Изучение глубины человеческого зрения и широты небесного пространства манила многие пытливые умы XVII века. Простые люди также с интересом присматриваются к удивительным изобретениям – они приобрели особую популярность в качестве развлечений для высшего и развивающегося среднего класса. К примеру, микроскоп считался игрушкой на протяжении сотни лет, прежде чем стал инструментом в руках ученых. И это создавало вполне благоприятные условия для возникновения новых оптических изобретений и открытий: с одной стороны, большой интерес научного сообщества, а с другой – любопытство непосвященных граждан. Должно было родиться что-то интересное.

Нидерландский механик, физик, математик и астроном Христиан Гюйгенс увидел новые возможности в старой доброй камере обскура. Ему удалось, так сказать, вывернуть наизнанку возможности волшебной комнаты. Изобретение Гюйгенса было значительно меньше по размеру и представляло собой вполне транспортабельную коробку с отверстием для линзы. Источник света находился внутри – в первых прототипах это была обычная свеча, заключенная в коробку. Таким образом, свет, проходя сквозь линзу, фокусировался на стене за пределами коробки. И теперь самое интересное: между линзой и источником света вставлялась стеклянная пластина с заранее нарисованными изображениями. Благодаря такой конструкции картинка с небольшого слайда проецировалась на стену, увеличенная в несколько раз. Это было подобно магии, и имя изобретению Гюйгенса дали соответствующее – Волшебный фонарь. А особо впечатлительные называли его Фонарем Смерти из-за популярности жутких изображений, проекции которых смотрелись очень реалистично. Но еще страшнее становилось, когда изображения оживали, начинали двигаться, – этого зритель никак не ожидал, он ведь привык, что картинки могут быть только статичными. А теперь представьте огромный скелет, неожиданно возникший на стене из свечения небольшой коробки. И вдруг он берет и отрывает себе голову, точнее сказать – череп. Это не больные фантазии – такая композиция действительно существовала. Безумный скелет является самым старым задокументированным слайдом Волшебного фонаря и датируется 1659 годом.

Эффект оживления картинки достигался с помощью некоторых дополнительных ухищрений в конструкции Волшебного фонаря. Чтобы заставить изображение двигаться, использовали два стеклянных слайда, спроектированных вместе – один со стационарной частью изображения, а другой – с частью, которую можно было двигать вручную или с помощью простого механизма. Перемещение слайдов в основном ограничивалось двумя фазами. Эти ограничения давали возможность оживить исключительно композиции с повторяющимися движениями – например, дети, катающиеся на качелях, или вращение ветряных мельниц. Такие манипуляции можно повторять снова и снова, меняя только скорость. Разнообразить проецируемые изображения можно было и перемещением самого Волшебного фонаря. Например, на стене изображали статичную дорогу, а в фонарь помещали слайд с повозкой и, передвигая его, создавали иллюзию движения повозки по дороге. Позднее появились более сложные конструкции, а количество фаз увеличилось до трех и больше. Принцип работы Волшебного фонаря очень напоминает современный проектор. А все его технические ухищрения создавались ради того, чтобы заставить статичные изображения двигаться. Можно ли это назвать первыми технологиями анимации возрастом около 400 лет? Может быть, да, а может, и нет, – лучше пусть каждый ответит на этот вопрос для себя.

Изначально Волшебный фонарь развлекал знать. Самые ранние упоминания и иллюстрации с изображением Фонаря свидетельствуют, что его предназначением было пугать аудиторию. Люди того времени, так же, как и мы сейчас, любили пощекотать себе нервишки различными страшилками. Напугать неподготовленного зрителя с особой жестокостью можно было спрятав Фонарь ужаса в темной части комнаты. Эффект неожиданности от того, что стена вдруг превращалась в сборище чудовищ, просто сбивал с ног несчастную жертву. А учитывая, что в опыте людей еще не было ничего подобного, страшно представить, какие объяснения такому феномену приходили в голову несчастным. Эту технологию довольно быстро взяла на вооружение церковь, чтобы добавить убедительности своим описаниям жутких последствий грешной жизни. В одном из первых словарей французского языка Волшебный фонарь описывается следующим образом: «Маленькая машина, которая показывает в темноте на белой стене различных призраков и страшных чудовищ; тот, кто не знает секрета, думает, что это делается с помощью магического искусства».

К счастью, со временем нашлись и другие применения для Волшебного фонаря. Постепенно популярность устройства росла – позволить себе такую роскошь теперь могли и представители среднего класса. Начались различные эксперименты с другими возможностями для оптических иллюзий. Волшебный фонарь стали использовать в образовательной сфере – с его помощью можно было показать редкие виды растений и животных, корабли разных форм, пейзажи из дальних стран, изображения неба со звездами и кометами. При выступлении на публике такие предметы было сложно нарисовать на доске – гораздо проще использовать заранее заготовленные небольшие пластины, помещаемые в Волшебный фонарь. Они проектировались на доску перед большой аудиторией и приковывали к себе внимание зрителей. Это сильно изменило публичные выступления и лекции – смекалистые ораторы быстро почувствовали силу визуального помощника. Волшебные фонари совершенствовались на протяжении многих лет и верно служили тем, кто говорил от имени науки.

Изобретение, служившее верой и правдой научному миру, заняло свое почетное место в истории, как и изобретатель Волшебного фонаря – Христиан Гюйгенс. Среди современников он был одним из самых плодовитых ученых. На его счету значительный вклад в оптику, молекулярную физику, астрономию, геометрию, часовое дело. Открыл кольца Сатурна и Титан (спутник Сатурна). Изобрел первую практически применимую модель часов с маятником. Положил начало волновой оптике. Один из основоположников теоретической механики и теории вероятностей. Только некоторые из достижений Гюйгенса имеют отношение к анимации, но даже из такого краткого перечня можно оценить масштаб этого исследователя, сделавшего вклад в развитие оптики и оживающих изображений. Его имя не так часто оказывается на слуху у широкой публики, как имена предыдущих наших героев, но дальше мы будем говорить об ученом, чьи достижения известны каждому. И, к слову, книги, написанные Христианом Гюйгенсом, стали настольными для этого гения.

Исаак Ньютон

Представление Аристотеля о природе света доминировало в Европе на протяжении многих веков. Потому-то в учебных заведениях не уделялось должного внимания другим исследованиям. Переломный момент наступил с выходом на научную арену величайшего ума 48 всех времен – Исаака Ньютона. С учением Аристотеля он познакомился в Тринити колледже. И стоит отметить, что юный студент был недоволен расписанием занятий, состоявших в основном из изучения работ древнегреческих философов. Молодой ум жаждал свежих идей, но образование того времени было крайне консервативным. Такой важный аспект обучения и исследований, как опыты, не пользовались популярностью у интеллектуальной элиты. Ньютон же имел другое мнение на этот счет и все знания, получаемые в колледже, он пытался проверить на практике. Исаак предпочитал делать выводы из опытов, а не выводить умозаключения из теоретических принципов. Юный студент начал самостоятельную научную деятельность и составил список из 45 неразрешенных вопросов о природе. Сегодня Исаак Ньютон наиболее известен широкой публике благодаря своим открытиям в области гравитации, но его первым серьезным увлечением была оптика. Еще в раннем возрасте его интересовало, как белый свет превращается в богатое разнообразие цветов. Из-за своей одержимости знаниями во время проведения опытов он не раз создавал ситуации, опасные для жизни и здоровья. Подобно Аристотелю, он смотрел на Солнце, пытаясь понять природу света, за что чуть не поплатился зрением. Ньютону не нравилась догма, гласящая, что свет спускается с небес в чистом первозданном виде – он белого цвета, – а уже здесь окрашивается, «загрязняясь» земными веществами. Используя стеклянную призму, Ньютон поставил опыт и открыл нечто, что он сам назвал удивительным феноменом света. Ученый закрылся в абсолютно темной комнате с маленьким отверстием для одного единственного луча света снаружи. Свет проходил сквозь установленную призму и отбрасывал на стену спектр цветов. О том, что луч света, проходя сквозь призму, создавал эффект радуги, знали и раньше. Затем Ньютон взял картонку и проделал крошечную дырочку, сквозь которую пропустил уже только один цвет – красный – из полученного призмой спектра. После этого пропустил красный луч сквозь вторую призму и увидел интересную особенность, опровергающую тогдашние представления оптики. Красный свет не разложился на оттенки – он так и оставался красным. Этот эксперимент доказал, что белый свет – это комбинация цветов. Открытие показало юному ученому, что ему под силу самостоятельно раздвигать установленные обществом научные границы.

Кстати, чтобы визуально соединить все цвета в белый, можно воспользоваться простенькой конструкцией, описанной даже в школьных учебниках по физике – она называется диск Ньютона. Визуально прибор напоминает цветную пиццу, каждый кусочек которой окрашен в однотонный цвет. При быстром вращении все цвета сольются в один – белый. Форма и принцип работы диска очень напоминают первый анимационный аппарат, создатель которого вдохновлялся работами Исаака Ньютона. Но об этом поговорим в следующей главе, а пока что подведем небольшой итог. Мы промчались сквозь века, останавливаясь буквально на мгновение в различных эпохах. Было важно это сделать, чтобы увидеть, как формировался научный фундамент оптики. Возможно, вся научная основа, ставшая фундаментом для появления анимации, начиналась с философского трактата Аристотеля De Anima. Главной темой его размышлений была душа. Она тесно переплеталась с рассуждениями о свойствах света, отсюда и начала свой путь оптика. Ее развитие продолжалось тысячи лет. Жажда постичь тайны света и человеческого зрения толкала величайшие умы всех времен к новым открытиям. Аристотель, Ибн альХайсам, Леонардо да Винчи, Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс, Исаак Ньютон и многие другие не боялись сложных вопросов, вызовов общественным догмам и изнурительных поисков. Но никто из них даже не догадывался, что их научные труды приведут к рождению искусства оживления изображений. Они просто пытались раскрыть тайны нашего с вами мира. И в этом вся красота науки – никогда не знаешь, к чему приведут твои исследования. Анимация всего лишь одно из следствий череды открытий, и никто не знает, что еще может принести в этот мир свет просвещения. Невероятно приятно осознавать, что так много великих личностей сделали свой вклад в появление анимации путем развития науки. А теперь давайте наконец разберемся, как оптика сделала возможным оживление статичных изображений.

Глава 3. Игрушки

Современная анимация – это развлечение. Мультипликация, компьютерные игры, спецэффекты в кинематографе и другие подобные продукты работают на повышение уровня эндорфинов – гормонов счастья – в крови. И каковы бы ни были биологические и научные предпосылки возникновения анимации, рано или поздно в истории должен был наступить момент, когда движущиеся картинки начнут привлекать широкие массы как источник веселья. Анимация не всегда имела привычную для нас форму – десятки различных способов создавать анимацию появились, когда еще не существовало ни кинематографа, ни фотоаппаратов. История анимации напоминает цикл развития бабочки – наблюдая грациозное порхание ярких крыльев, интересно вспомнить, что когда-то это была неуклюжая гусеница. Веками различные устройства с удивительными формами и принципами работы забавляли людей оживающими картинами. Благодаря особенностям нашего зрения, мир открывает перед нами множество способов создать оптическую иллюзию, воспринимаемую нашим мозгом как реальное движение. Возможно, одни из самых первых наблюдений этого эффекта стали доступны благодаря тауматропу. Если попытаться перевести это слово с греческого, получится что-то вроде «чудовращалка». Прибор представлял собой вырезанный картонный круг с двумя разными изображениями на противоположных сторонах. По бокам – пара отверстий, в которые продеты веревки; натягивая их, можно заставить кружок быстро вращаться вокруг своей оси. И начинается магия – когда диск вращается с большой скоростью, в нашем восприятии два рисунка сливаются, создавая третий. Например, если с одной стороны изобразить вазу, а с другой цветы – быстрое вращение диска создаст оптическую иллюзию, и зритель увидит цветы в вазе.

Сам по себе этот дивный предмет имеет забавную историю. Согласно одной из версий, тауматроп появился из-за обычного спора между друзьями. Один астроном бросил вызов приятелю – со всей уверенностью он заявил, что способен показать сразу обе стороны одной монеты. Несчастный оппонент пытался найти отгадку, рассматривая золотой шиллинг в отражении зеркала. Интуиция подсказывала, что решение кроется где-то там, но оказалось, что в этот раз шестое чувство подвело. Астроном поставил монету ребром на стол и предложил оппоненту опустить голову таким образом, чтобы глаза оказались на одном уровне с монеткой. Стоило быстрым движением заставить ее вращаться вокруг своей оси, как обе ее стороны становились видны одновременно. Эффектный фокус быстро стал популярным, и особенно впечатлил еще одну выдающуюся личность – геолога Генри Фиттона, который тоже решил немного поэкспериментировать. Он задумался о том, что получится, если проделать подобный трюк с рисованными изображениями. За основу экспериментатор взял диск, нарисовав на одной стороне попугая, а на другой – клетку. Старый трюк пришлось немного усовершенствовать, ведь картон не получится так раскрутить на столе, как монетку. Фиттон проделал отверстия по бокам и продел в них нитки швейного шелка таким образом, чтобы можно было, натягивая нити, быстро раскручивать диск. «Магическое» вращение создавало иллюзию, будто птица оказывается за железными прутьями клетки. Создав еще несколько эскизов, друзья позабавились – и забыли об этом, пока не услышали о чудесном изобретении одного доктора философии. Джон Айртон Пэрис узнал про модернизацию забавного фокуса в 1824 году, но сразу усмотрел в этом не развлечение, а научную составляющую. Пэрис использовал тауматроп, чтобы продемонстрировать Королевскому колледжу врачей в Лондоне свои исследования в области инерции зрения – способности глаза соединять быстро сменяющиеся изображения в одно. Это вызвало любопытство среди коллег и воодушевило Джона продолжить работу в этом направлении. Еще глубже он раскрыл тему, описав феномен тауматропа с научной точки зрения в своей книге «Philosophy in Sport made Science». Заинтересованность окружения Пэриса была достаточно высока, и это навело его на мысль о коммерческих перспективах «чудовращалки». Чтобы привлечь интерес широких масс, тауматроп ни в коем случае не мог быть представлен как научный инструмент для демонстрации свойств зрения. И он был представлен как игрушка. Пэрис разработал целый набор, который продавался в двух вариантах комплектации: 12 или 18 штук. И для каждого варианта был разработан оригинальный дизайн с юмористическим или политическим подтекстом. Диковинка стоила недешево: семь шиллингов за маленькую коробочку или десять шиллингов и шесть пенсов за большую. А 10 шиллингов – это была недельная зарплата среднестатистического рабочего. Многих покупателей возмущала высокая цена, к тому же любой умелец с художественными навыками мог без особого труда скопировать конструкцию, и очень скоро рынок заполонили дешевые подделки. Доктор Пэрис заявлял, что ему удалось заработать на коммерческих продажах всего 150 фунтов, которые он потратил на образование. На сегодняшний день сохранился лишь один экземпляр оригинального тауматропа доктора Пэриса, из набора под номером 8. На одной стороне изображен мальчик, а на другой злая собака, выскакивающая из будки, и надпись к изображению, гласящая: