迪斯尼的華麗海洋動效演算法,是如何實現的?

Panblack發表於2017-06-30

《海洋奇緣》講述了作為航海世家後代的波里尼西亞公主莫阿娜,為了找尋傳說中的神祕之島,獨自踏上了航海之旅的故事。本文並沒有詳細介紹具體的動畫技術,而是迪斯尼如何用心拍攝了一部感人至深的作品。

迪斯尼的華麗海洋動效演算法,是如何實現的?


早期,當電影還是個新鮮事物的時候,拍攝海洋是個瘋狂的想法。

海面的波浪當然沒問題,但是,捕捉搖曳多姿的海底物種群、游泳的魚和海底大理石般爍爍生輝的陽光?人們的普遍觀點是:做不到。

事實上,這可以做到。一個世紀前,船長 Williamson 的兩個兒子 John Ernest 和 George 願意證明這一點。Williamson 兄弟倆求助於他們的父親給潛水員設計的一項用於水下維修和救援用的技術。這個裝置是一串柔韌的同心管(美國國會圖書館是這麼描述的:“….聯鎖在一起的一串鐵環,伸展開了就像一個手風琴” ),懸垂在一艘特製的船上,潛水員可以通過它下到一個密封艙內。管道的一頭是水面上的船,另一頭是潛水屋。

John Ernest 和 George 被父親的這個機器迷住了。透過管道上的大玻璃窗,他們可以觀察到紅鯛魚、鰤魚、胖胖的鯰魚,還有其他亮晶晶的海底生物在巴哈馬群島珊瑚礁中穿行。他們決定下次來要帶上相機。之後,他們發表的報紙上的照片——包括一條模糊的鯊魚和朦朧的海草——產生了轟動。

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順時針方向左起:Williamson 兄弟海底拍攝的鯊魚、潛水挖金幣的男孩、巴哈馬群島“海洋伊甸園”、兄弟倆中的一個坐在裝置的球層內。這些照片1914年7月發表在《巴爾的摩太陽報》(Baltimore Sun)上。

最終,Williamson 兄弟的管狀裝置——配備了新的特製球形觀察艙,還有一個巨大的漏斗形的窗——1916年被用來拍攝電影《海底兩萬裡》的水下場景。“我管它叫魔法窗,” 電影在展現一片灰暗如烏雲的海底畫面前,幕間旁白這樣寫道:“我們注視到的場面,你也許會覺得上帝從未打算讓我們看到。”

在那時,這些鏡頭是非同尋常的,電影空前成功。

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《海底兩萬裡》(1916)中的海洋鏡頭

從那以後,電影製作者們使用科技手段不斷推近描繪海洋的極限,不僅僅限於真人電影。最近,迪斯尼卡通片《海洋奇緣》(Moana)讓觀眾為之傾倒。這部片子講述了太平洋島嶼上的一個少女沿著祖先的足跡踏上探險之旅的故事。

《海洋奇緣》的導演,Ron Clements 和 John Musker,幾十年來一直迷戀與海洋有關的故事。他們在1989年拍攝了《小美人魚》(The Little Mermaid)。Clements 是受 1940 年的電影《木偶奇遇記》(Pinocchio)——其中有著名的巨鯨撲浪鏡頭 —— 的激勵,開始追求在動畫事業上有所作為。不過,那些電影中的海洋畫面與觀眾在《海洋奇緣》中看到的無法同日而語,《海洋奇緣》就像是 1916年的《海底兩萬裡》一樣具有開創性。

“製作水的特效總是很難。” 《海洋奇緣》的聯合動效主管 Marlon West 說,“通常一部動畫片會有十幾個水的鏡頭,非常難做。” 但《海洋奇緣》的大部分情節與水有關,而且海洋並不僅僅是個場景,所有情節就發生在水上,這增加了另一層複雜度。除此之外,《海洋奇緣》的太平洋有時候是擬人化的,就像是詹姆斯卡梅隆的《深淵》裡那個海水的遠房表親。

迪斯尼的軟體團隊搞出了一個工具軟體,叫 Splash(類似製作《冰雪奇緣》的軟體 Matterhorn),來自動化處理水在不同鏡頭下的行為。Splash 是第三方 3D 動畫軟體 Houdini 的“流體解算器”外掛。用這款解算器,視效專業人員可以定義需要模擬的區域,比如動畫小船周圍的水域。然後用一個設定值來決定從什麼樣的海水條件開始。在這個基礎上,他們在預定義的海面執行模擬器,來確定那片水面如何跟小船互動。模擬的輸出,即“幾百萬的粒子”,實際上就是幾百萬的新動畫資料點,被平滑處理到影片最後的渲染中。

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《海洋奇緣》的技術團隊花了差不多一年來給片中的船開發自動航跡系統

Splash 還引進了一系列模擬水花、漩渦和航跡的演算法。軟體的浮力演算法讓片中巨大的領航帆船在波浪中上下拍打的動作非常逼真。(好多鏡頭中,許多帆船一齊出現在水中,互相捱得很近,帶來了更多動畫製作的挑戰。)

“作為特效藝術家,在製作流體時,你不會總能預料到你的模擬會出來什麼效果。” 本片的視效主管 Erin Ramos 說,“對水來說最難的是,如果不對勁,你一眼就能看出來,哪怕是作為背景。”

迪斯尼的華麗海洋動效演算法,是如何實現的?

“莫阿娜與海洋的親密接觸” Eric Goldberg 的鉛筆動畫稿

迪斯尼的特效專業人員告訴我,他們可以在約80%的時間成功地自動化處理關鍵的海洋活動細節——就是說,可以找一個助理簡單地執行一個指令碼就生成了船隻的航跡。“執行指令碼來生成動畫,藝術家們可以有更多精力去專注鏡頭的藝術性,” Ramos對我說,“所以他們才有時間創造這些歎為觀止的鏡頭,而且得以讓海洋表現得像一個角色。”

《海洋奇緣》裡的大海是個擬人化的力量,在莫阿娜的旅途中經常起到推動作用,只不過這個角色既沒有臉,也不會說話。(“在這個意義上說,它有些像迪斯尼《阿拉丁》裡那個動畫魔毯。”《海洋奇緣》製作人 Osnat Shurer 對我說。)因此,迪斯尼的視效專業人員和動畫師們始終在矛盾中權衡:一方面讓水看起來、動起來像真正的水,同時又要展現出魔力。

“這是個很大的挑戰。” West 說,“他們要把海洋做得像一個襪子玩偶,我們要把它舉起來,往裡面灌滿了泡泡和液體,或者做一個模擬計算給它充滿了水,好讓它看上去更加水汪汪的。”

對於如何把海洋從平常狀態轉換為角色,動畫師和視效專業人員同製片方之間照舊有很多爭論。“是什麼讓海洋角色在一個人看來像普通的水,在另一個人看來卻過於躁動和咄咄逼人?” West 說,“我們的海洋角色突現在蹣跚學步的莫阿娜或莫阿娜的奶奶面前時,你絕不能讓人擔憂她們的安危,你要讓人感到不可思議。”

迪斯尼的華麗海洋動效演算法,是如何實現的?

為了達到這樣的感覺,動畫師們先是建立了海洋的動作,視效專業人員執行模擬器,新增上水的真實特性,然後照明專業人員補上附加的細節。(沃特迪斯尼動畫工作室)

最後,平衡這兩種預期——真實的海洋,同時像個角色一樣傳達暖意和鼓舞——意味著當水作為一個角色時,讓它表現出部分超自然的光滑和圓潤。還有些時候忽略物理定律,以便於觀眾更加關注角色。“因為我們要講故事,” West 對我說,“這是個非寫實的世界。我們力求創造出存在於你的心中和腦海中的水的形象。”

接著面臨的問題時如何展現可信的海洋——不是物理上寫實,而是文化上真實。迪斯尼為此成立了“大洋洲故事基金會”,由來自太平洋島嶼上的一群文化業者組成,作為影片的顧問。基金會成員參與到影片的方方面面,從哈卡戰舞到紋身的設計到半神毛依的頭髮。(毛依的初稿是光頭,基金會成員說不應該,於是迪斯尼給了他華麗的頭髮。)

影片製作者第一次考察之旅去了斐濟,見到了“天使”Jiujiua Bera,一個熟練的探路人。“他帶著強烈的個人感情談論大海,” 《海洋奇緣》製片人Osnat Shurer 對我說。“他真的會非常輕柔地拍打海水,還告訴我們對海洋講話也要輕柔。他說:‘海洋什麼都知道。’ 清晨他會問候海洋,就像問候自己的家人。這讓我們印象深刻。”

讓 Shurer 和同事大為觸動的是,他們見到的太平洋島民之間更加廣泛的紐帶聯絡,而且很多海島文化認為海洋和陸地是渾然一體的。(比如在古代夏威夷,這個理念形成了 ahupuaʻa  的概念,即從山頂連綿到海里的陸地區塊單位。)還有一些文化認為海洋本身就是一個紐帶。“在太平洋上,我們不認為水是一種阻隔。”人類學家、大洋洲故事基金會成員 Dionne Fonoti 在《海洋奇緣》特別收錄版中接受迪斯尼采訪時說道。“把我們連線在一起的並不僅僅是海島文化和居民,還有海洋。”

然而,當製片專案開始的時候,迪斯尼團隊還不知道該如何描繪這麼複雜事物——即使是從技術角度。更不用說另一個相關的挑戰:製作人性化的火山島。

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製作《海洋奇緣》的 Te Kā 所需的多個動效層:煙、或、岩漿、閃電和水

“我對我們的工作成果充滿期待,” West 對我說。“當我看到最終的電影,我覺得沒有什麼能讓我畏縮不前,從來沒有。”

這個專案也改變了動畫師和視效專業人員們看待真實海洋的角度。視效主管 Ramos 說她用了一年半以上的時間製作逼真的海岸線動畫。即使現在,她只要去了海灘就會留意那些參與《海洋奇緣》之前從未考慮過的細節。

“要知道,去海灘對我來說是件艱難的事情,” 她說。“只要去了那兒,我就會觀察泡沫是如何消散的,海水如何漸漸退回大海,海浪短暫停頓的韻律和節奏。我會觀察沙灘如何成型為礁岩浪型,光線如何影響水的外觀、清澈度、顏色。腦子裡要過的東西太多了。”

“我不覺得這是壞事,” 她補充道。“我覺得這美妙無比。”

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