L'evoluzione delle tecniche cinematografiche 3D attraverso Avatar

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Introduzione	
  
	
  
Scopo	
   della	
   tesi	
   è	
   stato	
   quello 	
  di	
   illustrare	
   l’evoluzione	
   che	
   le	
   tecniche	
  
cinematografiche	
  digitali	
  hanno	
  avuto	
  negli	
  ultimissimi	
  anni	
  e	
  di	
  evidenziare	
  
come	
  a	
  tale	
  sviluppo	
  abbiano	
  contribuito	
  le	
  innovazioni	
  apportate,	
  nell’ambito	
  
del	
  Motion	
  Capture	
  e	
  della	
  tecnica	
  del	
  3D,	
  dal	
  film	
  “Avatar”	
  di	
   James	
  Cameron.	
  
Nell’affrontare	
  il	
  lavoro	
  sono	
  partita	
  con	
  il	
  delineare	
  una	
  breve	
  storia	
  sia	
  del	
  
Motion	
  Capture	
  che	
  del	
  3D.	
  Il	
  primo	
  nasce	
  nel	
  lontano	
  1878	
  con	
  la	
   “The	
  Horse	
  in	
  
motion”,	
   una	
   sequenza	
   di	
   immagini	
   creata	
   dal	
   fotografo	
   naturalista	
   Edward	
  
Muybridge,	
  ed	
  evolve	
  attraverso	
  continui	
  perfezionamenti	
  ed	
  invenzioni,	
  come	
  il	
  
Rotoscopio	
  utilizzato	
  nei	
  cartoni	
  animati,	
  per	
  giungere	
  nel	
  1995	
  al	
  successo	
  dei	
  
videogiochi	
  con	
   “FX	
  Fighter”.	
  La	
  storia	
  del	
  3D	
  affonda,	
  invece,	
  le	
  sue	
  radici	
  nella	
  
scoperta	
  dello	
  stereogramma	
  e	
  nell’invenzione,	
  del	
  1852,	
  del	
  primo	
  strumento	
  
stereoscopico.	
  
Ho,	
   quindi,	
   proceduto	
   ad	
   analizzare	
   le	
   due	
   principali	
   tecniche	
   d el	
   Motion	
  
Capture;	
  quella	
  con	
  sistemi	
  ottici	
  che	
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  un	
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retroriflettente	
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  di	
  luce,	
  e	
  quella	
  con	
  sistemi	
  non	
  ottici	
  che	
  
utilizza	
  sensori	
  applicati	
  al	
  corpo	
  del	
  soggetto	
  per	
  riportare	
  il	
  movimento	
  sullo	
  
schermo	
  del	
  computer.	
   Della	
  tecnologia	
  3D	
  ho	
   poi	
  analizzato	
  i	
  principali	
  metodi	
  
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  cui	
  il	
  CGI,	
  Computer	
  Generated	
  Images,	
  che	
  è	
  tipico	
  dei	
  film	
  di	
  animazione.	
  
Il	
  vertice	
  del	
  Motion	
  Capture	
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  del	
  3D	
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  stato	
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  con	
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  realizzazione	
  del	
  
film	
  “Avatar”	
  del	
  regista	
   J.Cameron.	
  Tra	
  le	
  innovazioni	
  apportate	
  dal	
  regista	
  la	
  
più	
  importante	
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  sicuramente	
  l’utilizzo	
  di	
  una	
  nuova	
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  realizzata	
  dallo	
  
stesso	
  Cameron	
  che	
  ha	
  brevettato	
  un	
  sistema	
  di	
  ripresa	
  chiamato	
  Simul-­‐Cam.	
  
Dopo	
  “Avatar”	
   	
  il	
  3D	
  ha	
  conosciuto	
  una	
  notevole	
  espansione	
  che	
  ha	
  coinvolto	
  
non	
  solo	
  il	
  cinema	
  ma	
  anche	
  la	
  televisione,	
  il	
  mondo	
  dei	
  videogiochi	
   e	
  molto	
  
altro.	
   	
  
  5	
  
 	
  
 
CAPITOLO	
  PRIMO 	
  
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  breve	
  storia	
  del	
  Motion	
  Capture	
  e	
  del	
  3D:	
  da	
  ieri	
  a	
  oggi 	
  
1.1	
  	
  	
  	
   parte	
  prima	
  
la	
  storia	
  del	
  Mocap 	
  
 
Con il termine Motion capture si intende il campionamento e la registrazione dei 
movimenti di persone, animali e oggetti inanimati, attraverso un sistema di 
telecamere e marcatori. (Kitagawa et al., 2008 pag. 1,2).  I dati vengono utilizzati per lo studio dei 
movimenti o per dare l’illusione di vita a un modello 3D creato e successivamente 
elaborato al computer. I campi di applicazione del motion capture sono vari; militare, 
sportivo, medico. In quest’ultimo caso esso viene ad esempio utilizzato per la 
valutazione pre e post operatoria dei pazienti con protesi. (Menache-2000 p. 32-34) Il campo 
cinematografico e dei videogiochi è senza dubbio quello in cui sono stati creati 
numerosi e famosi personaggi: dal Gollum de Il signore degli anelli a King Kong e al 
più recente Avatar.  
Si potrebbe pensare che il motion capture non possa esistere senza i computer, 
tuttavia ci sono stati numerosi e riusciti tentativi di “cattura del movimento” molto 
prima dell’avvento della tecnologia che noi tutti oggi conosciamo. 
Tutto inizia nel 1879 a seguito della scommessa fatta fra il governatore della 
California Leland Stanford e il famoso fotografo inglese Edward Muybridge. 
Oggetto della scommessa era quello di verificare se fosse vero che durante il galoppo 
ci fosse un istante in cui i cavalli avessero tutte e quattro le zampe alzate da terra, 
come raffigurato nei vari dipinti dell’epoca. (Kitagawa  et al., 2008 pag.2,3) 
Muybridge fotografò con successo i movimenti di un cavallo con 24 fotocamere 
sistemate lungo il tracciato. Ogni fotocamera veniva azionata da un filo urtato dagli 
zoccoli dell’animale. La sequenza delle immagini che è stata chiamata “The horse in 
motion”, ha verificato con successo che gli zoccoli del cavallo si sollevano dal 
terreno ma non in completa estensione come mostrato nei dipinti. (Solnit, 2003) 
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
UNDERSTANDING MOTION CAPTURE FOR COMPUTER ANIMATION AND VIDEO GAME di Alberto Menache. Academic Press, 2000 
RIVER OF SHADOWS. EDWARD MUYBRIDGE AND THE TECHNOLOGICAL WILD WEST di Rebecca Solnit. Viking Adult, 2003
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Fig. 1.1 “Le derby d’Epson”, di Théodore Géricault, 1821. Il dipinto mostra come all’epoca si creva che gli 
zoccoli dei cavalli si sollevassero tutti dal terreno durante il galoppo. (http://goo.gl/LQZlz) 
 
                 
 
Fig.	
  1.2	
   “The	
  Horse	
  in	
  motion”,	
  di	
  Edward	
  Muybridge,	
  1878.	
  	
  Illustrazione.	
  ( http://goo.gl/MBMwp)	
  
	
  
Edward Muybridge ha inventato così nel 1879  lo  Zoopraximoscopio, il primo 
dispositivo per la visualizzazione di immagini in movimento che può essere 
considerato il primo vero e proprio proiettore cinematografico. (Kitagawa et al., 2008 pag.2,3,4) 
 
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
UNDERSTANDING MOTION CAPTURE FOR COMPUTER ANIMATION AND VIDEO GAME di Alberto Menache. Academic Press, 2000 
RIVER OF SHADOWS. EDWARD MUYBRIDGE AND THE TECHNOLOGICAL WILD WEST di Rebecca Solnit. Viking Adult, 2003 
http://www.kingston.gov.uk.browse/leisure/museum/museum_exhibitions/muybridge/macginery_and_equipment/zoopraximoscope.htm
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Lo Zoopraximoscopio proietta immagini sequenziali in rapida successione da un 
disco di vetro, dando l’impressione di movimento. (Kitagawa et al., 2008 pag. 2,3; Solnit 2003 pag. 1, 2, 3, 4, 
5, 6) 
Muybridge ha perfezionato la sua tecnica e negli anni 1892-1894 ha pubblicato le 
immagini in movimento di atleti, bambini, se stesso e di animali.  
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
             
Fig. 1.3 “Zoopraximoscoope disc” di E. Muybridge, 1879. (http://goo.gl/zMrWn) 
 
Un altro precursore della cinematografia è il fisiologo Etienne-Jules Marey che nel 
corso dei suoi studi sulla circolazione del sangue, respirazione, contrazione 
muscolare e coordinazione motoria, ha inventato, nel 1888, la prima macchina 
fotografica con pellicola in rulli di carta sensibilizzata, lo Sphygmograph, e un 
particolare strumento chiamato Chronophotographic gun, un vero e proprio “fucile 
fotografico” capace di fissare fotograficamente le varie fasi del movimento di un 
animale. (Kitagawa et al.,  2008 pag. 2, 3; Scharf, 1979) 
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
UNDERSTANDING MOTION CAPTURE FOR COMPUTER ANIMATION AND VIDEO GAME di Alberto Menache. Academic Press, 2000 
RIVER OF SHADOWS. EDWARD MUYBRIDGE AND THE TECHNOLOGICAL WILD WEST di Rebecca Solnit. Viking Adult, 2003 
ARTE E FOTOGRAFIA di Aaron Scharf. Einaudi, 1979 
http://easyweb.easynet.co.uk/-s-herbert/maray.htm
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Il fucile fotografico veniva imbracciato come un fucile da caccia ma era dotato di 
lastre fotografiche circolari ed ottagonali poste in una piccola camera oscura. La 
canna funzionava come un obbiettivo che permetteva di scattare immagini 
sequenziali di un movimento. 
 
	
  
Fig. 1.4 Sequenza di immagini del movimento di un pellicano di Etienne-Jules Maray, 1882. 
(http://goo.gl/qPBnv) 
 
 
	
  
Fig. 1.5  “Woman walking downstairs” di E.Muybridge, 1887. (http://goo.gl/8mtVS) 
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
http://easyweb.easynet.co.uk/-s-herber/maray.htm
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Negli anni successivi a Edward Muybridge e a Etienne-Jules Marey, un altro 
studioso ha dato il suo contributo all’evoluzione della fotografia e della 
cinematografia. E’ l’ingegnere Harold Edgerton, pioniere della fotografia 
stroboscopica ricordato per “freezare” oggetti in movimento sulla pellicola. 
Possiamo ricordare le immagini in “stop-motion” diventate famose: la pallottola che 
attraversa la mela, i palloncini che esplodono, la goccia di latte e il volo del colibrì. 
 
 
FIG. 1.6  “Shooting the apple” di Harold Edgerton, 1964. (http://goo.gl/PR1uY) 
 
Harold Edgerton è anche ricordato per l’invenzione della prima camera subacquea 
nel 1937, ideata in occasione di numerosi viaggi a bordo del vascello Calypso con 
l’oceanografo francese Jacques Cousteau. (Kitagawa et al.,  2008 pag. 3, 4, 5, 6) 
 
 
 
 
 
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
http://edgerton-digital-collections.org/
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Intorno agli anni ’20 si affaccia una nuova tecnica nell’arte fotografica- 
cinematografica, si tratta del Rotoscope una tecnica di animazione introdotta dallo 
scrittore e animatore  statunitense Max Fleischer. (Menache, 2000 pag. 2) 
L’idea di Fleischer era quella di rendere più semplice il processo di animazione 
copiando fotogrammi di film. Attorno al 1915 sviluppa la tecnica del rotoscopio  per 
creare un cartone animato in cui le figure risultano realistiche. Il disegnatore ricalca 
le scene partendo da una pellicola precedentemente filmata e proiettate su un 
pannello traslucido dove fungevano per l’attività del disegno. Fleischer e suo fratello 
David, sviluppano il primo cartone animato tra il 1914 e il 1916, “Out of the 
Inkwell”  dove il fratello interpreta vestito da clown il personaggio Koko. (Kitagawa et al., 
2008 pag. 6; Menache, 2000 pag. 2; Bigi et al., 2004 Pag. 10-40) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.7 Scena di “Out of the Inkwell” di Max Fleisher, 1914-1916. (http://goo.gl/67wqH) 
 
 
Max Fleischer è inoltre ricordato per aver dato vita a personaggi come Betty Boop, I 
viaggi di Gulliver, Popeye e Superman.  
Anni dopo, nel 1937, Walt Disney  presenta il primo cartone animato creato 
impiegando la tecnica del rotoscopio. Si tratta di “Biancaneve e i sette nani” a cui 
fecero seguito numerosi altri cartoni Disney come Bambi  nel 1949 , Cenerentola nel 
1950 e  La carica dei 101 del 1961 . (Kitagawa et al., 2008 pag. 6; Menache, 2000 pag. 2) 
 
 
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
UNDERSTANDING MOTION CAPTURE FOR COMPUTER ANIMATION AND VIDEO GAME di Alberto Menache. Academic Press, 2000 
ANIMAZIONE 3D di Daniele Bigi e Nicolò Ceccarelli. Mondadori iinformatica, 2004 
http://www.inkewellimagesink.com/pages/cartoons/MaxFleischer-OutOfTheInkwell1.shtml
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Intorno al 1970, con l’avvento dei personal computer, iniziarono nuove ricerche e 
sviluppi nella tecnologia digitale del motion capture da poter applicare sopratutto in 
campo militare e medico, scoprendo le potenzialità della tecnologia CGI (Computer 
Generated Image: modellazione 3D fatta al computer) negli anni ’80.  
In quegli anni le componenti dei personal computer erano molto costose a differenza 
di oggi, perciò le compagnie che potevano sviluppare e sperimentare software per la 
creazione di animazioni non erano molte. (Kitagawa et al., 2008 pag. 6, 7, 8; Menache, 2000 pag. 2, 4) 
La Weavefront Technologies , una compagnia di computer grafica nata a Santa 
Barbara nel 1984, sviluppò e commercializzò il primo software 3D nel 1985. 
L’azienda collaborava nella produzione dei loghi di apertura dei programmi 
televisivi della durata di 30 secondi.  
In occasione del  National Canned Food Information Council, l’animatore Robert 
Abel e associati  presentò al super Bowl del 1984,  Brilliance il primo spot per 
alimenti e bibite, interamente digitale che raffigurava un robot femminile con 
movimenti umani reali. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIG. 1.8  Scena dello spot “Brilliance”, 1984. (http://goo.gl/6NJDI) 
Robert Abel e associati inventarono un loro modo di catturare il movimento umano 
per il progetto. Dipinsero dei punti neri in 18 articolazioni di una modella e 
fotografarono le sue azioni su uno sgabello girevole da più angolazioni. Poi le 
immagini furono inviate alla Silicon Graphics incorporated (SGI) dove venne 
impiegato un numero considerevole di applicazioni e di elaboratori per estrarre le 
informazioni necessarie per animare il robot in CGI.  
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
UNDERSTANDING MOTION CAPTURE FOR COMPUTER ANIMATION AND VIDEO GAME di Alberto Menache. Academic Press, 2000 
https://design.osu.edu/carlson/history/tree/ani-software.html
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Il risultato finale era uno spot innovativo diventato una pietra miliare nella storia del 
CGI. 
Dopo il successo dello spot Brilliance numerose sono state le successive applicazioni 
ed evoluzioni del CGI sopratutto in campo cinematografico e videoludico. (Kitagawa et al., 
2008) 
Nel 1995 viene commercializzato dalla Argonaut Games “FX Fighter” il primo 
videogioco di combattimento in ambiente 3D con personaggi 3D mossi con la 
tecnologia del motion capture. Gli utenti potevano muovere i loro personaggi che 
avevano movimenti reali quali la corsa,la camminata,i salti e i pugni. Il successo del 
videogioco incoraggiò molte altre case di produzione di videogiochi ad utilizzare la 
tecnica di motion capture nei loro prodotti.  
 
 
Fig. 1.9 Snapshot del videogioco “FX Fighter” della Argonaut Games, 1995. (http://goo.gl/vOqnB) 
 
 
 
 
 
 
MOCAP FOR ARTISTS, WORKFLOW AND TECHNIQUES FOR MOTION CAPTURE di Midori Kitagawa, Brian Windsor. Focal Press, 2008 
http://www.snescentral.com/article.php?id=0125 
http://www.gamespot.com/fx-fighter/platform/pc/