虛擬制片對虛幻流程中三維動畫制作的反影響

潘勇良 程 鑫 胡中平

（作者單位：湘潭大學(xué)藝術(shù)學(xué)院）

近年來，隨著三維動畫技術(shù)的不斷發(fā)展，部分動畫技術(shù)逐漸被應(yīng)用于影視制片行業(yè)。影視制片已經(jīng)進入了虛擬制片時代，虛擬制片的技術(shù)也正處于探索與發(fā)掘時期。國內(nèi)部分學(xué)者也已經(jīng)對虛擬制片技術(shù)展開研究，但是關(guān)于虛擬制片對虛幻流程制作三維動畫的反影響的研究還有一定探索空間。自三維動畫誕生以來，制作者們?yōu)榱嗽鰪娙宋锏谋憩F(xiàn)力、提升畫面的表現(xiàn)效果和提高制片流程的效率等，不斷對動畫的制作流程進行革新。隨著游戲引擎的功能逐漸強大，三維動畫行業(yè)開始將目光投向虛幻流程，又開始了一次重大變革。使用虛幻引擎的動畫制作流程優(yōu)勢遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)三維動畫制作流程，眾多資產(chǎn)庫為建模節(jié)省了大量時間。

1 虛擬制片時代的產(chǎn)生

伴隨著三維動畫技術(shù)的提高，虛幻流程開始應(yīng)用于動畫影視行業(yè)，影視行業(yè)把目光從傳統(tǒng)的計算機動畫（Computer Graphics, CG）制作轉(zhuǎn)向虛幻流程制作，于是虛擬制片技術(shù)逐漸產(chǎn)生。虛擬制片時代先后經(jīng)歷了三個主要的階段：電影“虛擬化”的首次提出、CG動畫技術(shù)的發(fā)展和電影全程虛擬化制作。1977年，喬治·盧卡斯導(dǎo)演首次提出電影“虛擬化”的概念，在《星球大戰(zhàn)》的拍攝中，成功利用計算機對攝像機進行控制，這便是虛擬制片的雛形。1982年，美國迪士尼動畫公司使用計算機圖像生成與真人實拍相結(jié)合的手段，制作了第一部特效科幻電影，正式邁入CG動畫制片的新紀(jì)元。2009年，電影《阿凡達》使用虛擬制片技術(shù)的空前成功，使得虛擬制片技術(shù)被廣泛知悉。20世紀(jì)，約翰·基爾肯尼首次提出“電影全虛擬化制作”的概念。在2019年計算機圖形圖像特別興趣小組（Special Interest Group for Computer GRAPHICS,SIGGRAPH）會議上，虛幻引擎與合作伙伴們共同展示了一支“虛擬LED片場”和“攝影機內(nèi)特效”的演示視頻[1]，標(biāo)志著影視制片行業(yè)開始進入虛擬制片時代。

2 虛擬制片技術(shù)對影視制作行業(yè)的影響

如今，虛擬制片技術(shù)已成為影視產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推動力。通過虛擬制片技術(shù)，電影制片人和導(dǎo)演能夠打破傳統(tǒng)拍攝的限制，構(gòu)建出逼真的虛擬場景和特效，為觀眾呈現(xiàn)更加震撼和引人入勝的視覺盛宴。虛擬制片主要服務(wù)于實時可視化效果的呈現(xiàn)，其核心技術(shù)大致分為常見的四種類型：可視化預(yù)演、表演捕捉、混合虛擬制片和實時電子顯示背景墻[2]。

可視化預(yù)演是影片制作的核心，由預(yù)可視化發(fā)展而來，主要服務(wù)于導(dǎo)演及制片。影視行業(yè)一直在追求構(gòu)思畫面可視化，從希區(qū)柯克開始，就已經(jīng)強調(diào)在電影開機前就構(gòu)思好鏡頭，通過故事板來實現(xiàn)。隨后動態(tài)分鏡誕生，迪士尼公司的插畫師對每頁故事板進行剪輯與配樂，最后合成簡單的動態(tài)故事板，以更加直觀敘述故事內(nèi)容和表達畫面效果[3]。從《星球大戰(zhàn)前傳》開始使用CG動畫技術(shù)實現(xiàn)可視化預(yù)演，到時下虛擬制片中實時渲染技術(shù)的出現(xiàn)，都離不開畫面效果的即時反饋，可視化預(yù)演在每個時期都以不同角色服務(wù)于影視行業(yè)。

表演捕捉減少了CG動畫的工作量。影視行業(yè)經(jīng)常使用藍(lán)綠幕布制作虛擬電影背景，用來減少實體場景搭建的工作，動畫的制作也不例外。動畫的制作過程比較復(fù)雜，存在制作周期長、制作過程煩瑣，甚至動畫效果不夠理想等問題，于是影視行業(yè)將表演捕捉技術(shù)引入影視制片流程中，制片效率獲得了極大提高，動畫效果也更加自然。

混合虛擬制作又被稱為“虛實拍攝技術(shù)”，是虛擬制片技術(shù)的關(guān)鍵，其核心原理是處理好攝像頭移動時，動畫元素與綠幕元素的透視與光影關(guān)系。虛擬拍攝技術(shù)有兩種應(yīng)用場景：一是實時混合虛擬制作，這種技術(shù)最早應(yīng)用于虛擬演播室；二是電影后期所采用的混合虛擬制作，即記錄下攝像機在綠幕環(huán)境下的運動數(shù)據(jù)，在后期合成中將數(shù)據(jù)放入虛擬攝像機中，最后合成輸出圖像?；旌咸摂M制作技術(shù)意味著使用室內(nèi)的實拍鏡頭就可以與動畫互相合成，從而使畫面更加逼真，也能記錄攝像機的運動軌跡，使動畫中相機擬真更方便。

實時電子顯示背景墻技術(shù)的前身是藍(lán)綠幕布技術(shù)。與藍(lán)綠幕布相比，實時電子顯示屏幕的環(huán)境光更加真實，減去了CG動畫后期摳像的煩瑣流程，演員更具有身臨其境的感覺等。2019年《曼達洛人》的播出，使得實時電子顯示背景墻技術(shù)逐漸被影視行業(yè)知曉。2021年，我國開始對實時電子顯示背景墻進行探索，僅花費5天時間完成制作了《異星救援》，其中主要的背景呈現(xiàn)依靠實時電子顯示背景屏。對環(huán)境進行修改后，能即時預(yù)覽場景效果，無須再像傳統(tǒng)制片等待合成之后才能預(yù)覽修改。

3 虛幻流程影響下的三維動畫創(chuàng)作現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

3.1 現(xiàn)狀：虛幻流程應(yīng)用于動畫創(chuàng)作

虛幻流程是基于虛幻引擎制作三維動畫的流程，從虛幻4開始進入動畫影視行業(yè)。虛幻引擎于1998年誕生，虛幻引擎在第四代之前大部分都服務(wù)于游戲制作，因游戲場景畫面無可挑剔，且在彩色光照和紋理過濾上的軟件渲染性能已經(jīng)接近硬件級的加速，在保證畫面質(zhì)量下極大減少了公司硬件設(shè)置的成本，所以一經(jīng)上市，就得到了18款游戲的支持，包括著名的Unreal、《哈利·波特》等。2014年虛幻引擎4誕生后，三維動畫制作逐漸將目光投向了虛幻流程，其優(yōu)勢遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)三維動畫流程：動作捕捉、實時預(yù)覽、聲音與音響的設(shè)置等技術(shù)的加入，使三維動畫制作效率提高。

藍(lán)圖促進了第三代電影的發(fā)展。動畫電影屬于電影的一種表現(xiàn)形式，相對于傳統(tǒng)動畫電影而言，動畫電影更有利于第三代電影的發(fā)展。第三代電影最突出的特點是互動性[4]，而虛幻引擎的智能化藍(lán)圖更有利于實現(xiàn)動畫電影的交互。虛幻流程中智能化藍(lán)圖交互制作優(yōu)于傳統(tǒng)的交互制作，雖然市面上的團結(jié)引擎（Unity）也具有交互功能，但需一定編程基礎(chǔ)，而引擎的智能化藍(lán)圖降低了門檻，只需一定操作邏輯，就能輕松實現(xiàn)交互。引擎中的游戲關(guān)卡功能促使了第三代電影的發(fā)展，將關(guān)卡功能嵌入動畫電影中，可以輕松解決故事的選擇性問題，故事到一定階段或者人物到達一定場景，能讓觀眾作出不同的選擇，從而獲得不同的結(jié)尾。目前，動畫師首先需要完善并優(yōu)化動畫電影處于虛幻引擎制作環(huán)境的流程，使制作動畫電影在當(dāng)前基礎(chǔ)上更加高效，其次才是插入關(guān)卡，使動畫電影具有多種可能性。

實時渲染預(yù)覽打破了三維動畫電影傳統(tǒng)的線性制作。實時渲染對傳統(tǒng)線性流程制作進行了重構(gòu)，使得制作流程高度集約化。集約化的制作流程利于后期參與前期設(shè)計，能站在后期角度給前期設(shè)計指導(dǎo)意見，從而減少修改次數(shù)。實時渲染能減少動畫制作的制作時間與周期。引擎不僅可以輕松地添加燈光并能夠?qū)崟r看見燈光的效果，而且可以實現(xiàn)在引擎中剪輯，根據(jù)需要對分鏡中的鏡頭進行修改，或者增減鏡頭，這些是傳統(tǒng)制作流程無法實現(xiàn)的技術(shù)。比如，日本動畫公司Marza使用Unity打造的動畫片《禮物》，初步估算制作周期縮短25%，渲染時間大幅減少，因此制作成本也相應(yīng)降低。

虛擬攝像機與實體攝像機綁定利于相機擬真。動畫電影中制作效果固然重要，攝像機的調(diào)度同樣重要。攝像機是畫面記錄的直觀體現(xiàn)，優(yōu)秀的攝像機調(diào)度往往能制造出獨特的影片風(fēng)格或者精彩的影視效果。純虛擬環(huán)境下攝像機調(diào)度有一定難度，對導(dǎo)演的專業(yè)要求比較高，而且在虛擬軟件中復(fù)雜的攝像機運動軌跡難以控制。動畫導(dǎo)演往往為了追求真實的攝像機效果，經(jīng)常會模擬真實的手持拍攝的效果直到獲得“真實攝像機”調(diào)度的效果。電影《深?！芳夹g(shù)總監(jiān)劉魯表示，導(dǎo)演對相機擬真非常重視，在虛擬相機路徑制作過程中，一方面相機動態(tài)盡量符合手持拍攝的模擬，另一方面在后期合成中加強了各種光學(xué)鏡頭的效果擬真。虛擬制片中混合虛擬制作技術(shù)可以參與其中，錄制鏡頭所需要的運動軌跡，后期也只需要適當(dāng)調(diào)整，就可代替手持拍攝模擬過程。在此過程中，使用引擎搭建好場景并設(shè)置好燈光，在電子顯示背景屏實時預(yù)覽，能為導(dǎo)演與制作人員提供參考，極大提高動畫的制作效率。

音效的設(shè)置功能打破了傳統(tǒng)音效添加的桎梏。引擎不僅可以為每個發(fā)聲物體賦予音頻，使觀眾獲得一個更加沉浸真實的空間，而且可以實時直接對音頻進行修改。在傳統(tǒng)三維動畫電影制作流程中，畫面與音頻的設(shè)計與制作相對獨立，只能后期對照畫面添加音效音軌；但是在引擎中，制作人員可以直接賦予物體音效，配合音效藍(lán)圖設(shè)置或更改參數(shù)，就可以達到空間音效的效果。

3.2 挑戰(zhàn)：時下虛幻流程并未普及

目前，部分國產(chǎn)三維動畫電視劇把虛幻流程作為常用的技術(shù)流程，因為使用虛幻引擎制作劇集較長的電視劇相對具有優(yōu)勢，虛幻引擎的資源庫為數(shù)據(jù)存儲提供了極大空間，制作效果相對于傳統(tǒng)流程更好，制作成本相對于傳統(tǒng)流程更低。國產(chǎn)動畫《斗羅大陸》即是采用虛幻流程制作的三維動畫電視劇，即可達到每周更新一集的速度。而時下部分國產(chǎn)三維動畫沒有選擇虛幻流程的原因可能有以下三點：一是動畫公司對于制作流程改變及管理模式改變的成本較高；二是虛幻流程暫時還未普及，制作三維動畫時可能存在隱藏的諸多問題；三是虛幻引擎渲染的質(zhì)量暫時不如傳統(tǒng)渲染流程的質(zhì)量。

4 虛擬制片時代基于虛幻流程的三維動畫創(chuàng)作特點的轉(zhuǎn)變

4.1 內(nèi)容與形式更加多變

形式上向第三代電影方向發(fā)展，影片的交互性更強。2005年，第三代電影“交互式電影”的概念被提出。但是，目前因為制作周期長、制作成本較高、對于導(dǎo)演的專業(yè)技能要求更高等，我國產(chǎn)出的交互式電影或者動畫電影極少。若在虛幻流程中制作動畫，可以在引擎中任意添加藍(lán)圖，在需要交互的地方加入程序，實現(xiàn)不同的故事發(fā)展，并且動畫屬于虛擬拍攝，即所有制作流程可以直接在引擎中完成，藍(lán)圖與節(jié)點添加更便捷。

在內(nèi)容上與傳統(tǒng)敘事也大相徑庭。第三代電影敘事方式是非線性敘事方式。影院的觀眾可以在觀影環(huán)節(jié)中參與劇情的互動，感受前所未有的體驗，同時也能操控影片的劇情走向，觀眾也就更加專注于難以預(yù)知的故事結(jié)局。

題材上更偏向?qū)憣嵖苹?。虛幻引擎善于制作寫實風(fēng)格的場景，目前大多數(shù)使用虛幻流程的動畫場景都更加真實，如2022年上映的網(wǎng)絡(luò)動畫短片《誕辰》，即是采用虛擬制片技術(shù)制作出來的動畫，其在人物造型、動作和場景設(shè)計等方面風(fēng)格都更偏向科幻寫實風(fēng)格。

4.2 技術(shù)流程更加集約化

虛幻流程具有集約化的特點，不僅在管理層面集約化，而且在引入虛幻引擎的動畫制作流程上也逐漸朝著全流程發(fā)展。虛幻流程中除了前期設(shè)計環(huán)節(jié)，基本上可以實現(xiàn)流程全覆蓋。近期，虛幻引擎更新后可以實現(xiàn)骨骼綁定，并進行關(guān)鍵幀繪制，虛幻引擎正在為動畫制作的全流程不斷努力。相比傳統(tǒng)的制作技術(shù)工具，需要多種軟件互相配合才能實現(xiàn)最終影片的輸出。例如目前的影院動畫，大部分都需要瑪雅（Maya）、3Ds Max制作模型，在SP中繪制貼圖，在Maya中制作與合成動畫，最后到PR以及達芬奇軟件中進行剪輯與調(diào)色，方可輸出成片[5]。

4.3 動畫風(fēng)格上的改變

動畫風(fēng)格更加寫實。虛幻引擎里的數(shù)字資產(chǎn)更多是通用化的寫實模型，一些動畫公司為了節(jié)省經(jīng)濟成本與時間成本，會對虛幻引擎中的數(shù)字資產(chǎn)稍作修改直接用于動畫制作。同時，虛幻引擎擁有真實的物理引擎，為寫實風(fēng)格動畫的制作提供了便利。

在虛幻中做出風(fēng)格化的角色與場景需要花費一定時間，如果想要做出風(fēng)格化角色，動畫公司需要付出更多。動畫市場以動畫電影與動畫電視劇為主，動畫公司制作動畫電視劇時希望制作時間短并且收入可觀，所以很少愿意花費時間進行風(fēng)格化設(shè)定，最后可能導(dǎo)致市場上大部分動畫以寫實動畫為主，缺乏一定的風(fēng)格化。所以在優(yōu)化三維動畫的流程時，風(fēng)格化對于動畫也是非常重要的一點，也有可能成為一部動畫能否成功的關(guān)鍵。

5 結(jié)語

虛幻引擎很早便引入動畫制作流程中，而目前虛擬制片借用動畫虛幻流程中的技術(shù)，可以將兩項技術(shù)結(jié)合，為三維動畫制作創(chuàng)造更好條件。雖然目前虛幻引擎仍有一些不足待完善與優(yōu)化，如實時渲染效果有待提高、軟件之間兼容性存在瑕疵等。但不可否認(rèn)，將虛幻流程引入三維動畫電影制作將帶來以往沒有的眾多優(yōu)勢。例如，實時渲染技術(shù)讓動畫的制作修改變得便捷，綁定虛擬攝像機技術(shù)讓相機擬真實現(xiàn)更輕松，交互功能使第三代電影實現(xiàn)更容易等。

三維動畫是藝術(shù)與技術(shù)的交融，藝術(shù)一次次挑戰(zhàn)技術(shù)，技術(shù)一次次激發(fā)藝術(shù)。優(yōu)秀的影視作品往往離不開富有創(chuàng)意的情節(jié)與深刻的人物，不能因為技術(shù)的發(fā)展而破壞藝術(shù)的本質(zhì)。因為技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)作者入門門檻得到了一定降低，但是他們在保持自己創(chuàng)作的熱情的同時，更需要重視自己的專業(yè)技能與文化素質(zhì)，提高自己的溝通與表達能力甚至是管理能力。筆者相信廣大三維動畫創(chuàng)作者們，能夠完善并優(yōu)化三維動畫的虛幻流程，助力我國動畫影業(yè)的發(fā)展。