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CG杂志:史莱克Ⅱ动画新技法大盘点


http://www.sina.com.cn 2004年08月18日 16:27 CG杂志
科技时代_CG杂志:史莱克Ⅱ动画新技法大盘点
CG杂志第8期封面
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科技时代_CG杂志:史莱克Ⅱ动画新技法大盘点
史莱克Ⅱ动画画面
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  结束蜜月的史莱克带着费欧娜公主回娘家了,这对新婚佳人与超爱说话的驴子在遥远国会有怎么样的冒险之旅?除了对史莱克的命运津津乐道外,我们其实更关心在“史莱克Ⅱ”中,PDI/DreamWorks又开发了何种让我们耳目一新的CG新工具?

  我们还记得“史莱克Ⅰ”的辉煌——四亿五千五百万美元的全球票房,欧、美各大电影奖项,包括奥斯卡最佳动画长片(击败的可是迪斯尼的“怪物公司”)和美国动画片最高
荣誉——安妮奖。然而电脑动画的发展速度实在太快,在“史莱克Ⅱ”中,你会发现许多技术和艺术水准,都是在制作“史莱克Ⅰ”时人们还根本不敢想象的。

  下面,就来饕餮一番本刊精心准备的“史莱克Ⅱ”动画新技法盘点大餐吧!

  群组动画(Dynamic Crowd Character)

  ——“动态群组角色”系统区分群体角色的不同兴趣点

  现在,挥动鼠标在电脑中随意调遣千军万马已成为众多大片吸引眼球的招牌之一,而且每一部新推出的CG动画片里,CG人群的动作都不断的更真实,细节更丰富。在“史莱克Ⅱ”中,人群最多的大场景里包含了多达6000多名“遥远国”的公民。

  这些人群的动画是怎样实现的呢?控制大量人群做各自不同的动作要得益于PDI/DreamWorks“DCC(Dynamic Crowd Character)技术”的开发,它有多项控制参数,能令CG人群关注场景中的事件并作出反应。但按照以前的技术,人群中所有人只会注视到同一个点;在DCC系统中,通过施加“look at”控制器,动画师能让人群中的不同人在关注事件时从各自不同的视角出发,甚至能分开人群的兴趣点,让他们有的盯着菲奥娜,有的则望着史莱克。

  视效总监Bielenberg解释说:“我们要求人群能够动态的对场景中发生的事情作出反应。例如,马路上有人散步,当史莱克从旁边经过时,会吓他一跳,他需要有所反应——或加快脚步或转过身跟着史莱克走。可以说,这项技术使群组动画的发展向前迈进了一大步。”

  另外,DCC系统能使动画师改变角色行走的速度,控制脚步的方向和位置,这意味着他们可以根据地形来调整人物的步姿以保持身体的平衡,所有这些特性使电影中数以千计的陪衬角色的行为方式各自迥异,仪态万千。

  粒子技术

  ——流体动力学系统打造海浪、牛奶和魔法药水

  史莱克的故事之所以如此招人喜爱,不得不提其推陈出新、颠覆传统的搞笑风格。“史莱克Ⅱ”继续发扬了这一点,尤其是小两口坐在海滩上卿卿我我的那一幕,让人笑破肚皮,也更值得CGer们去细细玩味。在这一幕中,为了表达二“怪”白头偕老的心愿,小两口激情拥抱,共同迎接海浪的洗礼,但海浪过后,史莱克抱着的却变成了一只美人鱼……

  这一幕中,模拟海浪与角色身体之间的动力学碰撞是难中之难。

  为了达到比较真实的效果,PDI/DreamWorks使用了专为“蚁哥正传”(1998年,也是由Bielenberg担任视效总监)而开发的“流体动力学系统”,它由PDI/DreamWorks科学家Nick Foster开发,可以编辑几十个层的流体动画,通过粒子能模拟海浪翻滚和海面上溅起的朵朵浪花。

  表现一杯具有真实感的牛奶在“史莱克Ⅰ”中曾被视为一个不大不小的技术障碍,而在“史莱克Ⅱ”里,我们可以看到更大桶的牛奶泼出的动画,以及锅炉中沸腾的半透明状魔法药水动画。

  高级光照技术

  最值得称道的技术突破——光线反弹着色器和次表面散射技术

  制作“史莱克Ⅱ”的过程取得了两个最值得称道的技术突破,它们都与灯光有关:光线反弹着色器(类似全局光照明)和次表面散射技术(使皮肤带有自然的半透明感)。光线跟踪、全局光照明和热辐射技术早在几年前就已经开发出来了,但是由于成本的原因,没有被广泛应用。而在“史莱克Ⅱ”中,80%的镜头都使用了全局光照明技术。

  “光线反弹着色器”由PDI/DreamWorks开发完成,作用是让光线自然的从一个表面弹跳到另一个表面。比方说,在黑暗的房间里只有一盏小灯,但它发出的光却照亮了很大一片,这是因为光线在房间里经过了多次反射。同理,光线反弹着色器也能计算出一盏灯射出的光线反弹时的位置。而在过去,要达到这种相似的效果必须在场景中增加许多辅助的光源,而且,真不真实还是另一码事。

  光线反弹着色器的作用不仅仅是用来为场景设置灯光,在照亮影片中的角色时也发挥了巨大作用。“通常,来自顶部的天空光很难照射到角色的下巴部位,光线反弹着色器能够正确的计算出到底有多少光线从胸部反射到下巴下面,并填充那里应有的光线,给人一种自然、柔和的感觉。”

  用光线反弹着色器打灯光是从外部着手使角色看上去更加自然,次表面散射则起到了“外合里应”的作用。“可能很多人没有意识到光线能够渗透到我们的皮肤下面,但玩过‘手电筒照手掌’的人应该知道,光线穿过了手掌,手看起来几乎是透明的。”次表面散射就是为了模仿半透明皮肤而开发的技术。如果没有半透明效果,角色的皮肤看上去就会很生硬,质感犹如塑料或金属。

  面部动画系统

  ——大幅度精进的表达微妙而复杂的神情

  过去,CG人物总是难逃动作僵硬、神情虚假的窠臼,这一点在“史莱克Ⅱ”中可以说有了大幅度的精进。PDI/DreamWorks获奖的“面部动画系统”是幕后的一大功臣,其复杂的分层系统能够活灵活现的表达出角色面部表情所传递的内心情感。在拥有更多演员的“史莱克Ⅱ”中,“面部表情系统”可说是大展身手。

  建模师先在电脑中为角色创建头骨,然后添加一块块肌肉,最后蒙皮。蒙皮后,面部皮肤与肌肉控制手柄相呼应,使动画师捕捉到想要的表情。史莱克身上的肌肉比第一集中增加了许多,光面部就有218块——也施加了被称之为“mega controls”的控制器,使诸如咬紧牙关这种使整个脸部发生微妙变化的复杂表情得以实现。

  毛发模拟

  ——“假发生产线”的动力学运动和手调动画

  渲染富有真实感的头发是动画师们面对的又一挑战,特别是归来的史莱克还带来了更多的CG人物。由于所有CG角色的头发数量与真实的假发相当,所以工作室特意请来一位专门制作假发的师傅给动画师们讲解各种发型的制作方法、颜色和样式等。

  经过一番“专业培训”后,动画师都笑称自己已经变成了发型师,而把用电脑模拟头发的过程称为“假发生产线”,它包括动力学运动——头发自动跟随头部和身体的运动而运动,以及手调动画。这个系统能让动画师控制一缕缕的头发运动并把它们放置到合适的部位。最后由灯光部和特效部负责每缕头发的最终效果。

  当然,并非所有角色的头发样式都是一样的,像国王哈沃尔德这种,头上带有一顶王冠,这时头发就必须对王冠的运动做出反应——如果王冠移动,国王的头发也相应发生变形。而王后的头发则是用发网兜在一起,这给动画师们带来另外一种不曾遇到过的挑战——头发挤在一起互相碰撞,而且有的还不时从网眼里冒出来。他们的解决办法是:还是使用相同的“假发系统”,只是头发怎么变形,就让发网怎么变形,这样所有的牵连运动都整齐有序。

  在这部影片中,靴子猫出尽了风头,它的动画也最难制作,因为它全身覆盖毛发,动作比较夸张,而且需要设置动画的地方比其他角色多,包括尾巴、胡须、剑、腰带和插在帽子上的那根骄傲的羽毛。设置完成后,动画师们发现,在靴子猫身上施加的控制器几乎比其他的角色多上四倍。

  驴子的毛发使用的是与“史莱克Ⅰ”中相同的称之为“几何体着色器”的程序,由它来计算驴毛的生长。靴子猫的毛发则更长、更软,加上它一身超酷的猫族行头,给动画师们提出了苛刻的要求。但经过“几何体着色器”渲染、施加复杂的材质贴图、完成灯光和特效后,用电脑塑造的靴子猫逼真到了极点,简直成为人人都想抱在怀里的宠物,也难怪八哥驴失宠后一副争风吃醋的惨样。

  当史莱克和八哥驴喝完“帅哥”魔法药之后,天空突然乌云滚滚,下起了瓢泼大雨。这一幕中,要表现靴子猫身上湿漉漉的毛皮效果可不像现实中泼点水那么容易。动画师们使用了各种几何体着色器进行修饰,并调整毛发的生长方式,把它们的方向统统改为向下,并湿漉漉的扭在一起,使其看上去效果就像是刚从水里捞起来一样。

  衣料模拟

  ——程序生成和Maya模拟“分工协作”

  角色设计的最后工序是服装。曾经在“史莱克Ⅰ”中担任服装设计师的伊希斯重新回到岗位,她说:“为动画片中的角色设计服装与给现实中的演员设计服装是一样的,唯一不同的是你听不到‘噢!我不喜欢这件裙子!’或‘唉!这个颜色不适合我!’这样的大小姐脾气。”史莱克的服装还是他那一身再经典不过的行头,而对菲奥娜来说,伊希斯解释说,她是女人而且身份还是公主,服装应该多样一些。从沼泽地到“遥远国”再到最后的舞会,菲奥娜的服装一变再变,当然她的气质也随之发生变化。

  仙女教母的服装比较有趣,这也是伊希斯响应影片颠覆传统动画并揉合现代流行元素的主旨。第一次出现时,仙女教母穿的是溜滑犹如彩色蜡笔的法衣,而在最后的宴会上却不合身份的以一身金光闪闪的红色晚装出现。

  像电脑动画中的所有工作一样,服装设计也是艺术与技术的真正结合。为角色制作数字服装的难点之一就是衣服必须随着身体一起移动、弯曲。于是特效组研究了身体运动时与服装产生伸缩、褶皱的关系,然后设计出来数十个较普通的产生褶皱的姿式。根据这些姿式,特效组开发出一套能够自动以穿着者的动作而驱动裙摆运动并产生褶皱的程序。这个程序的成功开发离不开伊希斯设计的衣服样本,它使动画师们能够分辨各种质地的衣服所拥有的不同褶皱属性。例如,天鹅绒不易产生褶皱,而缎子的褶皱却有很多。

  据说,把衣料模拟作为研发重点,在PDI/DreamWorks的历史上还是首次。为了解决在“史莱克Ⅰ”曾出现过的不足,他们综合应用了专利软件和Maya。“遥远国”王后的衣服是上下一体的裙子,比较紧身的上半部分由程序生成,然后与用Maya模拟的下半部分无缝缝合,彻底消除了以前出现过的错褶现象。像这种混合使用程序驱动上半部和Maya模拟下半部分的裙子的方法,在“史莱克Ⅱ”中得到了广泛应用。

  给中世纪的人物设计衣服是一件令人兴奋的事情,需要你发挥无穷的想象和创意。为此,PDI/Dreamworks还为这部电影开发了一个新的织物着色器,使史莱克衣服上的线头可以向各个方向摆动,通过调整参数,能把织物属性转为棉布、缎子或丝绸等等。

  实体模型制作

  遥远国——童话故事的大本营

  遥远国就是好莱坞贝弗利山庄的翻版,它是童话故事的大本营,这里居住着世界上最富有、最有名气的童话明星。当史莱克、菲奥娜和八哥驴进入这个世界后,菲奥娜是游子归家乐悠悠,八哥驴是喜形于色,唯独史莱克对这里的感觉不太爽,他还是觉得自己只属于沼泽地,在泥潭里泡澡是他和菲奥娜最享受的神仙生活(甚至在里面放屁也夫唱妇随),而不是整天出入高档游泳池的社会名流!

  雕塑组为“遥远国”的场景制作了三维实体模型,以方便导演更好的调整摄相机的运行方向,这比用二维地图来诠释方便许多。

  “史莱克Ⅱ”中的新老角色也使用了相同的先建泥模,再扫描、输入电脑中数字化的方式来进行。角色设计师赫丝特说:“对于我来说,雕塑是最容易与建模师沟通角色形象的方式,也为动画师设置动作带来方便。素描虽然也不错,但所提供的视角太单一。”

  (文:郑涛)

爱问(iAsk.com)



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