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:
«Take care, when you Turn round he’ll Turn out», – «Берегитесь: повернете – он выскочит»
Сконструировать тауматроп не слишком сложно. Поэтому можно предположить, что вдохновитель Пэриса не был первым создателем этой анимационной игрушки в истории человечества. Вполне вероятно, что подобные приспособления могли появляться в более ранние времена и в других уголках планеты. В 2012 году многие издания писали под громкими заголовками о находке в пещере Шове, уже знакомой нам по первой главе, – хранительнице первых наскальных анимаций. Найден был диск, вырезанный из кости, с изображениями двух фаз движения животного – по одной с каждой стороны. Да, очень напоминает логику создания тауматропа. Но, боюсь, сведений недостаточно, чтобы приписать найденному артефакту предназначение «чудовращалки» – нельзя только из-за внешней схожести с тауматропом утверждать, что древние люди вертели этот диск, чтобы увидеть анимацию. (Впрочем, ради красивого заголовка и не такие спекуляции идут в ход.) Как бы там ни было, и без учета этой загадочной находки древние художники оставили нам много интересного. А в наших исследованиях мы всё-таки будем максимально придерживаться достоверных фактов. Тем более, что у тауматропа еще остался один козырь в рукаве, который может превзойти наши самые смелые ожидания.
Многие знают тауматроп как простейшее устройство, демонстрирующее эффект инерции зрения. Но мало кто слышал, что есть еще один, необычный вариант его конструкции. И что он способен показывать не просто анимированную картинку, а, благодаря некоторой особенности, создавать иллюзию трехмерности изображения. Этот эффект был описан в научной работе пионера фотографии Антуана Клоде, датируемой 1867 годом. В своих трудах Клоде рассматривает свойства бинокулярного зрения. Несмотря на то, что изображение предметов на сетчатках глаз двухмерное, человек видит мир трехмерным. Мозг получает две немного отличающиеся картинки, которые поступают от каждого глаза по отдельности, и соединяет их в одно объемное изображение. Лучше всего этот эффект срабатывает при рассматривании близких объектов, расстояние до которых сравнимо с расстоянием между глазами. Собственно говоря, бинокулярное зрение – ответ на вопрос, почему у человека два глаза. Но возникает еще один вопрос – можно ли заставить человеческий глаз воспринимать нарисованное двухмерное изображение как объемное. Один из самых ранних ответов можно найти в научной работе Антуана Клоде «Новый факт, связанный с бинокулярным зрением». Клоде предлагает провести необычный эксперимент с тауматропом. Но если взять обычный тонкий картон, опыт не удастся – толщина диска должна составлять несколько миллиметров. Это условие очень важно соблюсти в эксперименте. Вместо изображения ученый использует слово – Victoria. Похоже, что выбор на это имя пал не случайно, ведь именно королева Виктория назначила его официальным королевским фотографом и к тому же вручила награду за достижения в области фотографии. Согласно инструкции Клоде, на одну сторону диска необходимо нанести буквы слова в такой последовательности: 1, 3, 5, 7, а на другую – 2, 4, 6, 8.
Таким образом, у нас получится два слова: VCOI и ITRA. Очень важно оставить между буквами пробелы, в которые смогут «вписаться» символы с обратной стороны. В остальном все без изменений – так же, как и в обычной модели, продеваем в отверстия по краям нитки. Вращая диск тауматропа, мы видим, как буквы складываются в слово – VICTORIA. Пока все просто и стандартно, но небольшое изменение в конструкции может превратить иллюзию двухмерной анимации на трехмерную. Если не продевать нитку насквозь, а приклеить только к лицевой стороне диска (с буквами VCOI), то во время вращения стороны окажутся на разном расстоянии от наших глаз. VCOI будет на несколько миллиметров ближе, чем ITRA. Такое незначительное изменение позволит буквам приобрести объем, и мозг зрителя будет воспринимать текст как трехмерный. Причиной «аномалии», без сомнения, можно считать особенности бинокулярного зрения.
Знания Антуана Клоде о бинокулярном зрении не возникли на пустом месте. Несмотря на то, что в современном мире технология 3D, кажется, чем-то новаторским, ее история уходит корнями почти так же глубоко, как и история анимации. Уже упоминаемые здесь ученые и мыслители также приложили к ней руку – про объемность размышляли, например, те же Аристотель и Ибн аль-Хайсам. А чем ближе к нашему времени, тем больше примеров новаторов, работающих над оживлением картинок – и в то же время проявляющих интерес к приданию трехмерности, объема изображению. Хотя косвенно мы будем касаться этой темы постоянно, она заслуживает отдельной книги. Можно сказать, что Антуан Клоде также работал на два фронта – анимации и трехмерности. Точкой соприкосновения стал прибор под названием стереоскоп, занимавший значительное место в жизни английского изобретателя. Внешне устройство немного похоже на современные очки виртуальной реальности. А его популярность в XIX веке сопоставима с нынешней популярностью телевизоров. Лондонская компания по производству стереоскопов развернула рекламную кампанию под лозунгом «ни одного дома без стереоскопа». Она вполне уверенно шла к этой цели, продавая стереоскопы стоимостью ниже одного доллара. Это делало устройство доступным для широких масс, а благодаря новаторской составляющей изобретения его обсуждали на каждом углу. Принцип работы стереоскопа заключался в следующем: необходимо изобразить одну и ту же сцену дважды с небольшим смещением в горизонтальной плоскости, примерно равным расстоянию между глазами. То есть – одна картинка с ракурсом чуть левее, а вторая чуть правее. Затем два изображения располагались в самом стереоскопе таким образом, чтобы один глаз видел только первый снимок, а другой глаз – только второй. Это позволяло передать объемное изображение, или, как мы это называем сегодня, изображение «в формате 3D». Антуан Клоде, будучи одним из первых фотографов, также увлекся идеей стереоскопической фотографии. Он относился к работе со снимками как к науке – это подтверждают более 40 его исследований. Клоде получил патент на складной карманный стереоскоп, а также на большой стереоскоп, рассчитанный на более чем 100 слайдов.
Создать даже такую простую по конструкции вещицу, как таумотроп с объемными буквами VIKTORIA, мог только человек с невероятным багажом знаний и богатым изобретательским опытом. Это, казалось бы, нехитрое изобретение опирается на научные достижения многих поколений, предшествующие появлению таумотропа. И еще больше достижений было совершено в науке, прежде чем анимация могла появиться в том виде, в котором ее знает современный человек. Одно можно сказать с уверенностью – в основе каждого нового изобретения всегда лежит огромная работа многих поколений.
Вращение таумотропа заставило еще одного ученого взглянуть на игрушку не ради забавы, а для расширения знаний про фундаментальные принципы работы зрения. Летом 1829 года Жозеф Плато в течении 25 секунд, не отрывая глаз, смотрел на желтый диск небесного светила. Регулярные эксперименты со своим зрением дорого стоили двадцати восьмилетнему ученому. Боль обожженных глаз и временная слепота вынуждали исследователя по нескольку дней восстанавливаться в темном, изолированном от внешнего мира помещении. Долгое время после очередного эксперимента он ничего не видел перед собой, кроме очертаний солнечного диска. Борьба глаза с небесным светилом была неравной – через 13 лет Жозеф Плато полностью лишится зрения. Он сам, по крайней мере, приписывал причину потери зрения этому эксперименту, однако некоторые его биографы склонны считать, что он мог страдать хроническим увеитом. Самое досадное в этой истории то, что человек, открывший миру анимацию, лишился самого главного инструмента любого аниматора – возможности видеть. Но часто большая жертва одного человека открывает возможности для целого человечества.
Жозеф Плато был вдохновлен наблюдениями древних философов за эффектом персистенции или, как ее еще называют, инерции зрения. В частности, в работе Лукреция «О природе вещей» есть крайне интересное описание: «Нам кажется, что изображения начинают двигаться, если они исчезают одно за другим и сменяются новыми образами в новых положениях».
Плато вознамерился поставить серию экспериментов, чтобы определить числовое значение для длительности эффекта персистенции. К вращающемуся колесу ученый прикрепил диск с цветными секторами, напоминающий диск Ньютона. Экспериментируя с вращающимся диском, Плато установил, что длительность персистенции зависит от силы и времени зрительного восприятия, цвета и освещенности предмета. Согласно его расчетам, персистенция в среднем равнялась 0,34 секунды. Результаты измерений ученого означали, что, если объект будет менять свое положение каждую треть секунды, человеческому глазу будет казаться, будто его движение непрерывно. Дальнейшие размышления привели ученого практически к порогу анимации – он задумался о том, чтобы заменить одинаковые изображения на похожие, но с небольшим изменением. Если картинки менять с периодичностью, выведенной из опытов, то глаз не успеет уловить каждый фрагмент по отдельности, и преобразует все увиденное в одно действие. И вот спустя пять лет после определения числового значения персистенции Плато, в рамках очередного эксперимента, реализовал свою гениальную идею. Он подготовил рисованные изображения с последовательными фазами движения балерины для своего нового изобретения – фенакистископа, что в переводе с греческого означает «обманщик зрения». Устройство состояло из двух дисков – один с небольшими радиальными окошками, сквозь которые зритель мог смотреть, а другой с последовательностью изображений. Когда два диска вращались с правильной скоростью, синхронизация окон и изображений создавала анимационный эффект. Если все делалось согласно инструкции, взору зрителя открывалась настоящая магия нарисованного танца. Вот он, исторический момент – первая анимация создана на основе изучения принципов инерции зрения. За окном стояло жаркое лето 1832 года, и сам Жозеф Плато описал свои наблюдения так: