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电影级别的画面是怎么制作的?

来源: Techtreex | Techtreex 2020-03-30 15:59:23
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一部剧如果特效做得好,我们一般会这样来夸:“拥有电影级别的画面”。相反,做得不好,我们通常以五毛特效称之。

好的特效,的确是在烧钱。《头号玩家》耗资1.75亿美元制作,超过1亿美元花在了特效制作上。当然也有这种把经费全花在特效上,比如无真人/狮出演的电影,真人版《狮子王》。

没有人,要怎么拍?其实,是借鉴了游戏的制作方式。


 

【The Heretic 异教徒】demo截图


这是由Unity引擎2019实时演算的游戏Demo。是不是看起来像活生生的人?这就是实时渲染的效果。那么,什么是实时渲染?这种渲染技术还可以用在哪些地方?本文将逐一介绍。

01 如何拥有电影质感?

渲染,直白地说,就是让画面更具“真实感”。

比如说一个爆炸场面,最真实的画面莫过于直接记录实物爆破的瞬间,这种方式小场面还可以用一用,但是类似于蘑菇云这样的大场面,就不是经费可以解决的,此时就要用到CG了。

CG(Computer Graphics)计算机图形学,原是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。现在习惯将利用计算机技术进行视觉设计和生产的领域通称为CG。

渲染是CG的最后一道工序,主要是让图像更立体,更逼真。拿蘑菇云来说,就要基于物理规则,如能量守恒、流体运动规律等等,不断优化计算机算法,渲染烟雾运动的轨迹细节。




就像Ps、Ai等作图工具,在CG制作中也有很多工具软件,制作特效用的Houdini,三维动画用到的Maya,还有绘制贴图用的Mari、渲染用的Arnold / RenderMan引擎等等。艺术家们利用这些生产力工具,完成一部部作品。

当然也存在缺陷,在电影中,渲染一帧画面的时间可能要花上好几天。据说,斯皮尔伯格在拍摄完《头号玩家》,利用后期制作的时间,顺便拍了《华盛顿邮报》,还拿了奥斯卡小金人。

与电影制作不同,游戏因为交互性原因,每一帧画面都需要显卡进行实时渲染,且受画面复杂度影响,一秒钟内能渲染的帧速率也是不稳定的,这也是为什么玩游戏会卡顿的原因。

所以,是否可以有更好的方式,对画面进行实时渲染,同时保证画质?

Unity的技术美术总监江毅冰说:“高品质的游戏画质和电影画质主要差距在于材质、光影和抗锯齿三个方面,突破这几点游戏画面就能呈现出电影级别的表现力。”

随着实时渲染技术的成熟,用制作游戏的方式拍电影也逐渐成为可能。

02 在游戏场景,用VR拍电影

之前上映的《狮子王》就是最好的例子。

这部电影采用CG渲染+动作捕捉+VR等技术,在一个虚拟空间,进行无实景拍摄。

导演Favreau为了拍摄这部电影,制作了一个多人VR大空间游戏场景。摄影师戴上VR头显,可以自由穿梭于任意角落,寻找最好的拍摄角度,用VR虚拟运镜,并且可实时预览拍摄画面。电影中的虚拟场景的搭建,就是借助Unity的游戏引擎完成。




Favreau和工作人员进入虚拟场景


这也不是导演第一次这样做,其前一部作品《奇幻森林》就利用Unity游戏引擎和设计好的虚拟布景,让导演和摄影指导可以实时改变排练现场。

运用游戏引擎拍摄电影不仅可以实现快速渲染,且实时预览的效果,还可以提供实时照明场景的能力。这样摄影指导在工作时可以分辨太阳和月亮在哪里,以适时添加补光和反射光。

所以,用制作游戏的方式制作一部电影,总比去非洲大草原拍狮子来的安全。
 

真人版《狮子王》剧照


目前使用Unity制作的游戏和体验内容,已经在全球范围内覆盖近30亿台设备。

这个数量有多大?

也就是说,市面上有超过一半的手游,30%~40%的PC和主机游戏,以及2/3的AR/VR内容都是使用Unity制作的。开发者用Unity每天开发出的游戏就超过3000款。

诸多爆款游戏,例如《王者荣耀》和《炉石传说》都是通过Unity游戏引擎制作。其实在游戏、影视以及VR/AR的内容创作上的应用外,一些看起来就很高端的汽车品牌的广告也是由Unity制作。

03 辛巴是假的,汽车也是假的

眼睛告诉你,这是真车,但是事实告诉你,这是凭空做出来。
 

Unity渲染的宝马CG汽车,图片来自Unity官方


这是Unity渲染的宝马CG汽车,几乎与现实拍摄的真实宝马8系列Coupe车型一样。真真假假,就像《狮子王》中隐藏的唯一一个实景拍摄镜头。

而让人真假难辨的关键,正是实时光线追踪技术。

我们所看到的物体的颜色,是光照的结果,其中涉及到光的反射、折射、漫反射以及光的吸收等原理。物体的不同材质以及不同位置的光源,都会产生不同的效果。

以最近大火的《长安十二时辰》为例,虽然讲了长安反恐24小时,但是整部剧的大部分场景是在室内夜间拍摄完成。正是因为室外光线的不可控,所以改在室内,依靠灯光来呈现白天不同时辰的光影效果。

那么对于无实景的制作,则需要计算机经过复杂的光线追踪计算,来决定图像的每一个像素显示什么颜色。虽然每一个静态帧都需要产生大量的光线,这些光线的数量理论上也是无穷的,实践中复杂的场景甚至是亿级别的。



但是经过算法优化,按照动态画面进行实时打光,就像随身携带了一个打光板,实现光线实时追踪。
 

Unity离线渲染过程,图片来自Unity官方平台


除了酷炫的广告宣传片,Unity在汽车领域还有更多实际应用场景。

虚拟概念车,通过AR、VR用真实的尺寸体验虚拟的车和真实的泥模做叠加,拓展了销售场景的空间;车辆配置器,顾客可通过Pad直接查看汽车的零部件,提升销售体验;自动驾驶训练,用三维引擎做虚拟场景的仿真,针对立交桥、交叉口等场景设计不同案例,对自动驾驶系统进行训练。

另外,在建筑工程及建造、航空航天、房地产虚拟样板房展示、军事虚拟化作战训练、虚拟现实展馆体验项目等,需要真实模拟物理世界的场景中,都可以运用游戏引擎Unity的软件来制作。

最后,正如Unity自己所说,Unity拓展工业数字化,不是Unity“选择”了工业领域,而是工业的应用选择了Unity。

工具就在这里,用来干什么,请发挥你的想象力。
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