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发信人: yufiff(我是新人) 整理人: yufif(2003-09-08 10:58:02), 站内信件 |
| 【转载：火星时代http://www.hxsd.com.cn/web/zznm/zznm_monster.htm】
【整理：YUFI】 Monsters Mash --影片《怪物公司》制作中的技术挑战 影片"Monsters Incorporation"是由Pixar动画制作室的动画指导Pete Docter首次指导制作出的一部动画巨片。Pete Docter曾是Pixar公司的第一部长篇影片--Toy Story的四位编剧之一。 影片"Toy Story"是Pixar公司精心制作出的一类新型影片，影片"A Bug's life, Toy Story2"使Pixar公司推动了计算机动画艺术和技术的前景。这部影片也不例外。Pixar公司引出了三位动力学模拟的专家，他们解决了计算机图形中两个最困难的问题：模拟毛发和衣料。"Monsters Incorporation"制作小组也想出了一些新技术来制作比以前影片更为复杂的镜头，并解决了许多棘手的渲染问题。 影片"Monsters Incorporation"最大的技术挑战就是Sully（怪物之一）的毛发和Boo（小孩）的T恤衫。约2,320,413根毛发覆盖在Sully有紫色斑点、8英尺高的身体上，影片使用了具有新技术的动力学模拟。工作人员也模拟了宽松地挂在Boo半英尺高的身体上的特大号T恤衫。 新技术的起点是由科学家Michael Kass为Pixar公司的奥斯卡获奖短篇影片"Geri's Game"创建的一个衣料模拟系统。科学家Andy Witkin和David Baraff根据1998年的新模拟器开始制作代码。这个名叫"Fizt"的模拟器是三位科学家长时间合作的成果：15年前，Kass和Witkin就开始发表了有关基于物理建模的论文；1992年，Witkin和Baraff在Carnegie Mellon 大学开始从事衣料模拟的研究，为Alias/Wavefront公司开发出了Maya Cloth系统。Witkin说道："我们需要一个实际可行的解决方法来从事影片的环境制作，而影片中毛发和衣料的镜头特别多”。 因此，Witkin与Baraff开始开发能模拟一系列动力学效果（特别是衣料和毛发）的系统。Witkin说："毛发和衣料有相同之处"。比如，毛发和织物细线都很容易弯曲且没有弹性。还有，它们都能被弄成一些小片--毛发可以看作是一条曲线，能把它弄成一条粒子链；一块薄衣料能分成若干个粒子和小三角片。"最后，你能发现模拟器里任何东西都近似于一串粒子。然后，你可以模拟粒子的动力学和它们之间相互作用与连接的影响力。"Witkin说，"不同的是衣料的相互作用的影响力非常复杂，因为作用力有两个方向而且衣料之间起皱的问题也很麻烦"。 
着色小组用"桃红色细毛"使Boo的皮肤变软， 当她高兴时，皮肤下面的毛细管就会使她的脸颊变红 据Baraff所知，最大的两个难题就是衣料与衣料之间、衣料与固体之间起皱。" 当你把一块衣料揉成一团时，衣料之间就会起皱，"Witkin说道，"模拟衣料必须要克服这个问题"。当把衣料披挂在身体上时，衣料与身体就会起皱。例如，当把衣料披挂在角色身上并夹在身体两部位之间时，这个赋有挑战性的问题就会发生。特别是当动画师为角色设计手臂时，衣料与腋窝和肘部之间就会起皱。Sully的毛发也是一样。比如，当它的手臂紧挨身体时，手臂上的毛发与身体上的毛发就会簇成一团并相互交叉。 他们创建了一个基于物理的模拟器，它能包容物理的非现实行为。这个模拟器知道怎样避免衣料与毛发的混乱和渗透现象，如果这些现象发生，它能整理衣料或毛发并把它变回理想的形状。由于渗透现象只在相对小的部位发生，持续时间也短，因此，动画师通常不必改变工作方式。另外，科学家们用多线程（multithreading）等技术来加速模拟。衣料模拟输出的每一动画秒（24帧）他们用了17分钟，Sully的毛发模拟输出的每一动画秒用了10分钟。 和Henne制作衣料模拟一样，模拟与效果监制Michael Fong和Steven May把毛发模拟也引入到制作过程中。他们使Sully经受障碍路线的考验来检测模拟器，为毛发的生成、修饰和渲染制定了工具、方法和shaders，甚至为一些特殊场合创建了"风力器"（wind widgets）。例如，由May编写的RenderMan共享动力学物体毛发生成程序把毛发分配到角色上，从模拟器上读到数据，然后操作一个名叫"建造者"的shader。"建造者"能得到每根毛发的信息（毛发的长度、类型、颜色和另外一些独特的特征）。Fong还为被逐根分配到Sully模型上的 所有顶点的28,000根"关键帧毛发"制作了一个交互式的3D修饰工具。  
 
Sully和Mike由线框模型转变为光滑的材质物体，然后准备毛发模拟，最后成为完整的怪物（如上图）。 Sully的28,000根"关键帧毛发"为动力学模拟器Fizt提供了有关毛发的特征的信息。 Fizt根据基本的动画逐根移动数百万的毛发，并避免毛发与毛发之间以及毛发与物体（比如遥控器）之间交叉，必要时还解开交叉点 一个最特别渲染问题就是Sully的毛发渲染。"我们得到了RenderMan工作小组大力支持，"着色监制Rick Sayre说，"他们完全重编渲染毛发的方式，加快了渲染速度，提高了效率"。例如，RenderMan工程师Craig Kolb领导的工作小组想出新的运算法则来减少为每根毛发所生成的微型多边形的数量，并用平行处理的方法来进行毛发着色。另一个有关毛发的技术挑战是加亮和设阴影。"毛发加亮与设阴影是紧密联系在一起。如果毛发没有设阴影，那么它看上去不自然，"Sayre解释道，"我们把设阴影看作是有意识的选择，并不是偶然发生的"。但是，RenderMan的阴影贴图不能制作出他们满意的效果。他们发现正统的毛发加亮模式看起来也不自然。最后，他们使用了Tom Lokovic开发的Deep Shadows运算法则。有了这个法则，他们能用半透明的彩色阴影为毛发着色，并能给运动物体上色。 
通常，Fizt模拟器根据Boo的动画来移动她的T恤衫。 如上图，Sully的动作控制模拟，Boo就要被设置动画与之相配。 当Boo的T恤衫首次被模拟时有许多褶皱。 设计师设计了一个简单的卡通形象，所以，参数就被改变了来加重衣料使其下垂。 为了使Sully毛发加亮的问题简单化，着色部门提供给加亮小组工具使他们通过只加亮怪物皮肤的方式来为毛发加亮，这样能加快速度。另外，利用着色部门发明的灵活的彩色校正（coco）灯光，加亮小组能"画"出怪物模型来制作出上百种特殊怪物的复杂的视觉幻觉。 工作人员共制作出了50个变化多端的怪物和22处不同的场景，包括小孩的卧室、Harry Hausen的寿司餐馆、Yeti（雪人）的雪房子、尖叫声提取工厂、还有怪物自己的城市，城市里的建筑不是用花草和植物而是用眼珠和爪子来装饰的。 
通过合成动物的各部位（如羊角、熊毛和章鱼腿），并为真实的贴图加上与众不同的颜色，Pixar公司的设计师制作出了50多个奇形怪状的怪物。 阴影技术也可以用来制作影片中的烟雾、蒸汽和大气效果。为了帮助镜头技术处理主管和灯光加亮监制员容易的制作这些效果，着色小组创建了一些能与渲染器连接的小程序和共享动力学物体。Sayre说："灯发出的光穿过烟雾中的细小物质使门拱顶显得更深邃。你可以把烟雾视为初级物体给它加光，并用不同的亮度来施加阴影效果"。 
通过改变shader的变量，化妆部门把空白的纸张变成海报来修饰Roz（像鼻涕虫的招待员）的办公室墙壁。 为了创建蒸汽运输管道，建模部门制造了化妆部门能够装配的一个管道建造工具箱和连接器。从事材质工作的Tony Apodaca创建一个灵活聪明的与建造工具箱一起工作的shader。"shader知道管道的位置，因此，它能使管道的接口腐蚀，并能根据管道的大小来刮出痕迹，"Sayre说道。 为帮助化妆师把空荡的房间变成多彩的舞台组合，建模部门提供了一个附带有数百个3D支持器的电子目录册，支持器能想象到的每一件事物都是现实世界中所需要的--纸张、铅笔、计算机、课桌、椅子等办公用品；下水道井盖、垃圾、灯光以及另外一些街道装饰品；海报、书本、杂志和小孩房间里的玩具等。然后，材质部门创建了纹理贴图和shader，并提供给化妆师控制参数，他们能利用这些参数使模型的面貌多样化。 
化妆师从电子目录册中选择3D支持器的模型，并用shader变量来改变它们，例如，改变咖啡杯的纹理贴图和地毯的图案使房间更独特。 ---- 我的最新作品哦：  |
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