ＣＧ電影技術(shù)漫談之《超人特工隊》

如果說《海底總動員》、《怪獸公司》是屬于孩子的夢幻世界，那么Pixar和迪斯尼于2004年推出的《超人特工隊（The Incredibles）》則是一部屬于成年人的故事。這部CG電影在北美上映的第一周就創(chuàng)下7000萬美元的票房。迪斯尼經(jīng)典動畫《小姐與流氓》中的角色形象是導(dǎo)演Brad Bird籌拍《超級特工隊》的創(chuàng)意來源，本片集中了無處不在的幽默和令人絢目的CG技術(shù)

《超人特工隊》描述了曾經(jīng)的超人英雄鮑伯，在歸隱之后的15年一直過著平凡人的生活，整日面對無趣工作以及老板的刁難，郁悶不已，尤其是望著鏡中自己日漸發(fā)福的身材時……終于有一天，鮑伯重獲指令，去一座人跡罕至的小島執(zhí)行秘密任務(wù)。拯救世界的使命又一次落到了鮑伯身上……

該電影帶來了新的CG技術(shù)亮點，是“統(tǒng)計學(xué)模型”（Statistic model）在變形技術(shù)（Deformation）和衣物模擬（Cloth simulation）的廣泛運用。

變形技術(shù)在CG電影中有悠久的歷史，早期的二維動畫片尤其把它發(fā)揮到了極致。變形有二：一是符合自然規(guī)則的變形；二是幽默的夸張。一般二維動畫中所呈現(xiàn)出來的夸張的彈性、擠壓，動作演繹的靈活度是傳統(tǒng)3D動畫所缺乏的，但這部電影卻有了極大的突破，影片中的“動力學(xué)肌肉”把變形的運用發(fā)揮到了一個新的層面。傳統(tǒng)圖形學(xué)的三維肌肉制作是通過剛體（骨骼）確定動作，然后動畫師添加肌肉和皮膚，再控制運動參數(shù)—影片中超人的動作意味著可怕數(shù)量的控制參數(shù)。而Pixar的技術(shù)小組卻另辟蹊徑用了統(tǒng)計學(xué)模型解決這個問題，從參考肌肉的樣本（reference muscles）建立和骨骼上的端點之間的映射關(guān)系，并統(tǒng)計肌肉和骨骼的自由度和內(nèi)在的動力學(xué)關(guān)系。這樣做可以使骨骼和肌肉的運動完全關(guān)聯(lián)。只要給定骨骼一個姿勢，計算機可以從統(tǒng)計模型中自動賦予肌肉和皮膚的形狀和變形。

另外，Pixar邀請數(shù)位服裝師為CG角色設(shè)計了150多套服裝，著名的CG軟件Maya的布料系統(tǒng)設(shè)計者Andy Witkin 和 David Baraff為本片開發(fā)了一套衣物模擬引擎。這個系統(tǒng)同樣利用了統(tǒng)計學(xué)模型，把設(shè)計師的服裝映射（bake）到目標物體中。本片中每個角色都有不同的衣服；而且有很多衣物的特寫鏡頭，如衣服上的眼淚特寫，其間“統(tǒng)計學(xué)模型”又一次發(fā)揮了重要作用。原理類似于肌肉的“統(tǒng)計模型”，首先通過大量的測試得到原始運動數(shù)據(jù)，然后通過機器學(xué)習(xí)（Machine learning）建立映射關(guān)系，即建立各種姿態(tài)和衣服形狀的對應(yīng)；根據(jù)這種對應(yīng)，可以快捷得到各種衣物的模擬。

“統(tǒng)計學(xué)模型”的運用把藝術(shù)家從繁瑣的技術(shù)加工中解放出來，使他們可以更專注藝術(shù)靈感本身，這也是CG技術(shù)的一個發(fā)展方向。