VFX視效的工作流程設計

華 杰

（杭州師范大學，浙江 杭州 311121）

0 引 言

影視動畫行業(yè)的視覺特效（Visual effects，VFX）是指通過計算機生成圖像（Computer Generated Imagery，CGI）和真人實拍鏡頭在后期合成以創(chuàng)造擬真畫面的技術手段。VFX制作具有流程復雜、制作工具眾多等特點。在設計VFX視效工作流程時，制作人員通常會面臨色彩管理、數(shù)據(jù)類型、軟硬件搭配、命名規(guī)則等諸多技術抉擇。這些因素不僅會獨立起作用，還會相互影響。這也就意味著，如果任意一個因素改變，很可能要重新設計整個流程。為此，本文將逐一分析VFX工作流程中需要著重考慮的幾大主要因素，從整體流程的角度為常見的項目類型提供不同的設計策略。

1 色彩管理

確保數(shù)字影像的正確顯示與交付，是決定VFX視效工作成敗的關鍵。當前，顯示標準正逐漸由單一的標準動態(tài)范圍（Standard Dynamic Range，SDR）向多種高動態(tài)范圍（High Dynamic Range，HDR）過渡。設計任何VFX項目的工作流程時，色彩管理都是最重要的考慮因素。

VFX視效的色彩管理有場景參考（Scene Referred）和顯示參考（Display Referred）兩種主流方法。場景參考（Scene Referred）模式的色彩空間記錄反映真實世界場景光照值的數(shù)據(jù)，而不是直接將這些數(shù)據(jù)與特定的色彩空間掛鉤。而顯示參考（Display Referred）模式的色彩空間則將感光元件接收的信息編碼到目標色彩空間，并將伽瑪曲線記錄到圖像文件中[1]。

1.1 場景參考類

基于場景參考類色彩管理設計VFX工作流程時，需要所有素材以線性記錄模式的原始數(shù)據(jù)進行保存。各部門使用素材前，都必須按規(guī)定將其轉換到某個統(tǒng)一的標準色彩空間。例如，如果想在場景參考類工作流程中合成一個鏡頭，工作人員可以根據(jù)不同部門的物料需求，用標準還原LUT或ACES色彩空間轉換來處理鏡頭。當鏡頭的VFX視效合成制作完成后，只需要把文件渲染回線性記錄的原始數(shù)據(jù)格式，就能最大程度地保留數(shù)字影像的數(shù)據(jù)，方便后續(xù)其他部門調用[2]。

基于場景參考的色彩管理流程讓復雜的合成工作變得效果更好、效率更高。線性記錄的數(shù)據(jù)天然就更適配計算機的數(shù)學運算邏輯，使得如多通道混合這類數(shù)學運算的處理變得更加精確。同時，基于場景參考的色彩管理流程也使后期多格式交付變得更容易。由于沒有為原始圖像數(shù)據(jù)自動分配伽瑪曲線或色彩空間，工作人員可以將成片渲染成任何目標色彩空間。這也就意味著，基于場景參考色彩管理設計的工作流程是可以供未來使用的。隨著更新、更好的色彩空間的開發(fā)，從業(yè)人員可以把原先的老舊項目直接輸出轉換成最新的交付格式，例如HDR，進而在更寬廣的色彩空間下增加動態(tài)范圍[3]。

但如此多的好處不是沒有代價的。在不同色彩空間之間進行轉換的同時，工作人員要時刻注意保持文件的條理性、確保所有的元數(shù)據(jù)在文件向下傳遞的過程中妥善保存等等。這需要一位或多位全職人員負責把控整個項目的后期數(shù)據(jù)交互。

大部分的電影或大型VFX項目都使用線性記錄數(shù)據(jù)的場景參考類工作流程，以確保前期與后期、后期與后期各部門之間物料傳遞的精準和高效。但由于需要額外的人力、物力來保證項目運轉，所以在較小的團隊或項目中，場景參考類的工作流程則會顯得尾大不掉。

1.2 顯示參照類

基于顯示參照類色彩管理設計VFX工作流程時，項目的色彩空間就是攝影機在前期拍攝時設置的色彩空間。所有實拍素材在導入時不會被轉換，而VFX視效工作的主要任務就是匹配實拍的畫面，也就是將VFX特效鏡頭渲染到與實拍鏡頭一致的色彩空間就行了。在色彩管理這個概念興起之前，大部分三維特效工作都默認采用這樣的流程。這種流程結構簡單明了，但犧牲了靈活性。所有生產(chǎn)的文件都將被綁定到特定的色彩空間，一旦決定了母版格式就很難再更改。

是否使用顯示參照類工作流程，其實很大程度上取決于項目是否需要交付多個色彩空間或交付格式。如果某個項目只打算在電視頻道或網(wǎng)絡中投放，只需要滿足一種交付格式，在簡捷的顯示參照類工作流程中工作就可以節(jié)省大量的轉換時間。所以，對于不太復雜的小型項目，如廣告、宣傳片，甚至電視節(jié)目，顯示參照類的色彩管理是設計VFX工作流程時最常見的選擇。

2 數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)存儲是設計VFX工作流程時需要慎重決定的一環(huán)。VFX制作生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，以何種形式、何種精度進行存儲，會直接影響整個項目的工作效率與預算把控。

2.1 數(shù)據(jù)形式

數(shù)據(jù)存儲需要考量的首要問題是以何種形式進行存儲。當前，數(shù)字影像技術主要有整型數(shù)據(jù)法和浮點數(shù)據(jù)法兩種方法。整型數(shù)據(jù)意味著像RGB值這樣的數(shù)據(jù)將不包含小數(shù)。它們由預定范圍（如0-255）內的整數(shù)值（不含小數(shù)位）表示。相比之下，浮點數(shù)據(jù)則會存儲到小數(shù)位，并可以對超出設定范圍的數(shù)值進行編碼、存儲，而不是丟棄。由于有更多的數(shù)字可供計算，浮點數(shù)據(jù)在各種色彩空間和合成操作之間的轉換更加精確，這使得浮點數(shù)據(jù)文件在場景參考類工作流程中具備極大的優(yōu)勢[4]。

而整型數(shù)據(jù)文件在從對數(shù)或其他空間轉換為線性數(shù)據(jù)時就不那么準確。由于記錄的數(shù)字只能是整數(shù)，所以在每次轉換中都要進行重新估計與約分，四舍五入的誤差會不斷累積疊加，這最終導致了色彩不一致和偽影現(xiàn)象。也就是說，整型數(shù)據(jù)格式在只需要單次轉換到特定色彩空間的顯示參考類工作流程中適用，對于需要多次轉換的場景參考類色彩管理流程來說不適用[5]。但對于調色這個環(huán)節(jié)來說，整型數(shù)據(jù)文件的實際效果往往卻更好，因為大多數(shù)調色軟件的底層架構是基于對數(shù)編碼運行的，對于整型數(shù)據(jù)有更好的優(yōu)化。

具體到制作格式來說，在設計VFX視效流程的時候可以遵循以下規(guī)律：如果VFX項目有大量的CG整合工作，可以存儲浮點數(shù)據(jù)的OpenEXR是當下最主流的文件格式。OpenEXR將保持浮點數(shù)據(jù)精準轉換、便于合成的技術特點，有利于大型項目的協(xié)作。如果項目的VFX制作需求更多是隱性的，比如電視節(jié)目的場景塑造和物體移除，那么基于整型數(shù)據(jù)的格式如DPX或ProRes444就能更高效地完成工作。

2.2 數(shù)據(jù)精度

確立了數(shù)據(jù)形式，數(shù)據(jù)存儲的下一個重要議題是數(shù)據(jù)精度，這涉及到分辨率、位深和數(shù)據(jù)壓縮的選擇。

在大多數(shù)工作流程中，源分辨率和交付分辨率之間存在著妥協(xié)。一些電影攝影機可以拍攝到8K的分辨率，導致整個流程的分辨率上限很高。但全流程8K的VFX項目會使數(shù)據(jù)量急劇增加、工期延長，大幅降低工作效率。如果一味追求效率選擇較低分辨率，當剪輯需要使用大量插件調整畫面，或者交付格式必須是4K時，1 080P這類較低的工作分辨率又顯得捉襟見肘。

位深的選擇關系到VFX物料的色彩精度。如果想要獲得精細的調色結果，VFX視效物料就需要記錄大范圍的色彩數(shù)值。對于整型數(shù)據(jù)文件，10 bit是最低標準；對于浮點數(shù)據(jù)，16 bit的浮點文件才是最佳選擇。

在制作VFX視效物料、渲染導出時，所使用的壓縮方法將決定物料最終否順利合成。如果使用的壓縮方法不一致，那么鏡頭的視覺連續(xù)性就很可能被打破。

在現(xiàn)階段常用的文件格式中，OpenEXR文件提供了靈活的壓縮選項，方便在不同物料之間進行匹配，并可以對位深等參數(shù)優(yōu)化以節(jié)省硬盤空間和硬件負載。ProRes444的壓縮率比DPX等靜幀文件高得多，它以丟失無損質量為代價來加快項目進度。但由于軟件兼容等原因，QuickTime封裝格式在高端VFX工作流程中并不常用。對于周轉較快或預算較低的項目，如果驅動器空間和硬件水平有限，它也是一個選擇。

總體來說，設計數(shù)據(jù)存儲規(guī)則的前提是明確交付要求和文件在流程的上下游將如何使用，這樣才能在無損質量、可用性和速度之間取舍，判斷出合適的分辨率、位深和壓縮形式，進而選擇出最恰當?shù)拿浇椤?/p>

3 軟件及硬件

專業(yè)軟件的研發(fā)是商業(yè)行為，研發(fā)公司會基于軟件本身特性為其量身定制一套工作流程，并大力推廣以搶占市場。以合成軟件Nuke為例，Nuke母公司Foundry推廣包括場景參考類的色彩管理工作流程、OpenEXR文件格式和浮點數(shù)據(jù)在內的一系列行業(yè)標準。所以，Nuke默認情況下是在場景參考類色彩空間內工作的。對于以Nuke為主要合成軟件的團隊來說，OpenEXR文件格式是最佳選擇。而市場占有率相對較低的Flame則對DPX格式的工作流程不斷發(fā)開，使得Flame的用戶更傾向于使用DPX文件格式[5]。Adobe公司開發(fā)的After Effects軟件是基于層級設計而不是節(jié)點式。這就讓場景參考類的色彩空間工作流程最關鍵的輸入輸出轉換在After Effects里很難實現(xiàn)。通常情況下，After Effects軟件都采用顯示參考類的色彩管理流程，最常用的文件格式是QuickTime和圖像序列，如TIFF、TARGA或PNG。

由于較大預算的VFX項目通常需要最高色彩質量（即場景參考類色彩空間）的工作流程，所以Nuke是大型VFX工作流程的首選合成軟件。中小型項目則可以利用Flame和After Effects軟件的性能來快速實現(xiàn)物料輸出[6]。

高質量的文件通常會占用更多的空間，并需要更多的處理算力。特別是對于VFX視效項目來說，最常使用的文件格式如OpenEXR序列等，對計算機硬件要求都很高，并且會占用大量的存儲空間。在工作流程敲定前，一定要合理評估存儲系統(tǒng)的容量，并留置足夠的備份空間。算力情況也是如此，當前阿里云、亞馬遜云科技等云服務商提供高性價比的算力租賃服務，而VFX項目周期內會存在算力使用的峰值谷值。工作流程的設計者平衡好租賃云服務器與內部自建服務器的比重，就能以更低的預算更快完成項目。

4 文件命名與管理

文件命名與管理，是設計VFX工作流程時容易被忽視卻又舉足輕重的環(huán)節(jié)。特別是對于大型團隊，組織和一致性是成功的關鍵，每一項資產(chǎn)都需要精心設計名稱和位置。如果跳過文件命名與管理流程的設計，即使只有幾個資產(chǎn)被貼錯了標簽或放錯了位置，也會讓整個項目的運轉陷入困境[7]。

VFX視效鏡頭中最重要的信息是鏡頭編號、元數(shù)據(jù)、版本號和嵌入式時間碼。鏡頭編號是制作視效鏡頭的必要條件，它將板塊、圖形和視效鏡頭的所有相關元素放在一起并組織起來。這些屬性可以在工作流程或數(shù)據(jù)庫中被跟蹤，方便制作人員隨時隨地檢查鏡頭的狀態(tài)，并與供應商保持聯(lián)系。文件名包含的元數(shù)據(jù)要在容易閱讀、與信息完善之間取得平衡。在鏡頭名稱中包括哪些信息，嵌入什么類型的元數(shù)據(jù)，這需要評估特定項目的特點與需求。

VFX視效工作涉及大量的文件移動——從單一模塊的制作導出，再到場景中合成，最后再將完善的場景化鏡頭渲染出來。重要的是要預先決定單一物料、不同階段渲染的合成物以及制作過程中的許多次生資產(chǎn)將以何種邏輯放置。這里要特別注意，含有完整日期的文件夾命名對于VFX視效來說反而是混亂的，尤其對于復雜的項目而言。項目的時間跨度越大，不同鏡頭之間的制作周期就會拉得越開，時間命名無論從內部溝通還是文件管理上都會造成不小的困擾。相比之下，有編號的文件夾則更有意義。如果再在文件夾名稱中增加更迭的版本號，就進一步消除了對日期的需求。

在以幀為最小單位的VFX視效工作流程中，嵌入式時間碼可以說是物料的身份證件。它有效地保證了物料的準確性與完整性。不同部門之間傳遞物料的第一步工作，就應該是互相檢查嵌入式時間碼與結構的情況。這一點在設計VFX視效工作流程時不容忽視。

在通常情況下，不同的部門有自己的服務器和文件命名慣例。他們將完成的合成、物料傳遞給下一個團隊部門，下游部門又會有自己的存儲設備和文件命名慣例。由于不同VFX視效公司的命名方法大同小異，一些參數(shù)是彼此相同的，所以在會議溝通后，工作流程大致也能運轉。但如果項目使用的是共享式存儲服務器，與多個工作室共享媒體，或有任何形式的集中資產(chǎn)管理的環(huán)境來說，建立貫穿整個組織的命名規(guī)則與管理協(xié)議，協(xié)同供應商在項目期間保持一致、統(tǒng)一遵守就變得至關重要。

5 結 語

VFX視效工作流程很復雜，有許多因素需要考慮。成功的VFX團隊不僅需要多年的經(jīng)驗來預先設計，更需要彼此溝通、通力協(xié)作，朝著同一方向共同努力，推動項目的進展。影視行業(yè)的新技術、新方法在以驚人的速度涌現(xiàn)，VFX的流程設計并沒有一條亙古不變的路徑。唯有跟隨一個個項目不斷地測試、運行、改進工作流程，才能更透徹地理解如何計劃、控制時間和預算，朝著影視工業(yè)化的道路邁進。