让超人凌空而降——揭密《超人归来》中超人的数码替身制作

类型：转载 | 来自：火星时代 | 时间：2006-11-16 | 点击：

　　他能够像鸟儿和飞机那样在天空中飞翔——这正是几何学、纹理贴图和阴影运算法则运用的结果！大多数看过华纳兄弟拍摄的影片《超人归来》的人可能都会猜想超人腾空而降是用了替身再结合高科技的手法创造出来的，很少有人会相信在影片中的一些特技镜头里，我们的英雄只不过是一个数码替身。

　　超人的替身能够以假乱真的其中一个原因是，Sony Pictures Imageworks 使用了LightStage2系统（由Paul Debevec研制），他们把Routh面部的数码照片直接运用到了三维模特的身上，说起来容易做起来就相当困难了。

　　“这不仅仅只是简单的肖像制作”Rich Hoover说道，Rich负责监督超人的视觉效果。由Rich 所领导的小组创造出了300多个特技镜头，其中包括非常近距离的数码超人特写，这些替身充斥于电影的很多镜头中。例如：大量的营救航天飞机的场面。Bryan Singer曾经执导过《X战警》和《X战警 2》这两部电影。在《超人归来》这部电影中和Mark Stetson 一同执导，Mark同时也负责监督影片的视觉效果。在Stetson的监督指导下共有十一个特技演播室参与了《超人归来》这部影片的制作工作。Framestore CFC 制作出了氪气环境的数码效果。Rhythm & Hues 和the Jor-Elhologram一同制作了超人的“古堡”和海上营救的特效。

　　Rising Sun 制作出了年轻的数码人Clark Kent 在玉米田里徒步旅行的场景，The Orphanage 使得超人能从天宇而降，任由子弹在他的身体旁穿梭，并在汽车追逐那一幕中营救了Kitty ，甚至也可以双手托起一栋别墅放置于海滨之上。经Frantic Films 所改进的晶体增长运算法则被其他工作室用来制作外太空的镜头。

　　在数码替身离镜头近到足以被辨认出来的时候，Imageworks制作的超人就需要被其他工作室用到。“我曾在索尼公司参与制作过《查理的天使》，我很留心Imageworks他们的工作，尤其是对《蜘蛛侠2》的印象比较深刻” Stetson说道，“我注意到了很多人没有注意到的地方——Alfred Molina的几处特写，我非常想将这些技术大加利用”。

　　在《蜘蛛侠2》这部影片中，Imageworks运用LightStage 2 系统，旨在通过具有创造性的科技来捕捉Molina的面部，在《超人归来》这部电影中同样也使用了LightStage 2 系统，但是他们却扭曲了这种探测技术。

　　运用LightStage 2 系统，Routh 可以坐在一张椅子上，不停旋转的半圆形装置上的30个氙光灯每8秒钟在他的身边闪动一次。装置一动，闪光灯就会动，6个同步摄影机就会根据Routh的头部位置来摄像，2个以上的同步摄影机跟踪电影胶片，速度约是每分钟60帧，因为60帧并不能很好的停止画面的移动，摄制人员只好将摄影机固定，鼓励演员振作，将头和脖子端正不动然后再进行拍摄。“演员很辛苦，必须保持不动的姿势，然而越是保持不动，拍摄出来的效果也就越清晰。”Hoover说道。

　　将6台摄影机同一时刻拍下来的图像混合后，摄制人员们做出了一张纹理贴图，然后将它放置粘贴到和演员对应的三维模特的头部。“我不知道这个模特是否该被称之为肖像，又或者说，它只能算作是一个图像。”CG总监John Monos说道，“我们有一系列的运算法则，可以精确的计算出反射数据，这些数据都存储在已经被捕捉到的图像中，因此这些贴图就代表了皮肤的反射系数。”

　　在一个镜头中，程序制造出480多幅包含反射系数贴图信息的图像，纹理约占七百亿个字节，根据光的角度来制作粘贴模特。在一个场景中，照明技术导演将光线引入，由Imageworks改进的系统会自动的将和光度相匹配的贴图导入。说的更简单些，如果导演让光线照在超人的左侧面颊，接下来闪光灯就会定在超人的左侧面颊上，6台摄像机会把捕捉到的图像混合，继而系统便会找到这些图像。

　　钢铁人是没有冷酷的表情的，于是Imageworks改进了运算法则来处理由于演员面部移动而产生的反射系数数据，动画制作人员可以根据数据来改变数码超人的表情。他们不能和照片中的真人面孔进行交互式的协作，但是他们却可以和maya中简单且周身都是阴影的模特进行交互沟通。基于图形的透视工具能够提供反馈。

　　“部分因使用IBR造成的困难现在已经可以解决。”Monos说道，“如果Routh的双眼正看着某个方向，而动画制作人员却使它们移动到其他的方向，这样就会导致眼睛的一部分没有清晰明确的反射系数数据。于是我们就会将IBR和传统的透视相结合。”

　　除了要拍摄Routh的脸，工作人员还要捕捉其身体的动作和面部的表情来帮助动画制作人员制作替身的动作。尽管Imageworks捕捉到一些最基本的身体动作，如走，跑，胳膊向前伸展，但是他更加注重面部表情的捕捉，来完成超人头部和肩膀的特写。数码超人在电影中是没有台词的，但它本来是可以有的。在拍摄《The Polar Express》和《Monster House》这两部电影的时候，为了捕捉面部表情，工作小组就使用了 Imageworks 改进过的技术。而对于超人飞行的场面，Routh 被吊在钢丝绳上，这些绳索安装在一个约100英尺长的绿幕舞台上。通常，在最后几个镜头时，数码超人会完全或部分的替代绿幕。尽管如此绿幕舞台还是可以作为一个参考。Jones 也会转向 Alex Ross，从他那里汲取灵感。“Ross制作连环画册里的人物造型，但是他的素描却是源于真正的生活。” Jones说道，“能够创造出超人飞行时的造型，这实在是一个挑战，当他在飞行的时候，他的身体会发生什么样的改变！他是个钢铁人，但如果他看上去太僵硬，那么就会像是做出来的了。”

　　尽管超人在飞行的时候是真人和数码替身之间切换，但是他的披风都是数码制成的。“在绿幕工作室里面，很难弄到拍摄想要的风向。”Jones说，“如果风力太大太猛，Routh的眼睛会无法正视，而且眼睛会充血。”此外，数码披风的动感可以更加美观哪怕此刻超人飞行在1200米的高空中。而对于衣物的模拟，工作室通过使用Syflex软件来控制。为了使披风更具动感，动画设计师们精心设计各种样式，而这些样式最终成为模拟的目标。由Takashi Kuribayaski 带领的小组设计出了一套工作流程让这些造型更加符合自然规律。而头发的模拟——超人和数码人Lois Lane的头发，工作人员则使用机构内部的工具。

　　Imageworks不仅创造了数码替身，还为超人创建了一个数码城市让他在其上空飞行，同样也为Clark Kent 和Lois Lane 建造了一座办公大楼——the Daily Planet office 大厦。除此以外还有太空飞船、燃烧的飞机、露天的棒球运动场。电影中城市的很多空中镜头，是工作人员运用了几何学来绘制出来的，但为了特写镜头，在这些绘制的城市中仍然会有数码技术制作的城市。“我们在Daily Planet 周边绘制了城市网格，那些绝对是百分百的数码技术。” Hoover说道，“地面，汽车，一切的一切，我们把它们放入曼哈顿，然后整个城市就运作了起来。”那些数码城市建模师借用并修改了一些《蜘蛛侠2》中的城市模型，在制作 Daily Planet时，制作者们将一个两层套居及屋顶从新勾勒，并加以扩展。

　　“The Daily Planet是我们所建造过的最大的建筑物，”CG总监Bruno Vilela说道，“Daily Planet有908英寸高，顶部有一个30英寸的球体，而且楼的构造并不对称。我们无法先建造好一部分，然后将这一部分复制用来建造剩下的一部分。” 纹理可以用Photoshop 来绘制，剩下那些需要运用到几何学原理的细节部分可以用Body Paint 来处理。大楼没有排水管道图纸。BIRS可以给绘画的人提供处理大量数据的方法，并且通过RenderMan来处理图片的阴影和采光。

　　建模师同样也量身定做了纽约市，但并非只是简单的将自由女神像等标志性的建筑物照搬过来。建造完城市和Daily Planet之后Imageworks又将它们毁灭，“我认为将Daily Planet毁灭是我们进一步认知模拟和合成的转折点”，Vilela说。

　　在一个镜头中，大厦顶部的球体从它的底座中滚落，和大厦相撞，那场面就好像是水流从大楼顶部倾泻而下。 Imageworks 借助Tweak Films制作出了这样一幅全数码的镜头。Imageworks工作组用MAYA来制作固体材料撞击时的场面，用RenderMan来给碎片着色。而烟和雾，则是使用了混合管道，将数据从MAYA经Houdini传送到RenderMan或是Imageworks自己的着色器。后面的管道疏通系统能更好的制作出航天飞机毁灭时烟雾和火焰的效果。

　　在航天飞机毁灭的那一镜头，Lois Lane 等其他新闻工作人员乘坐的飞机载着太空飞船从地表升空。宇航员没有从Canaveral海峡直接发射太空飞船，而是在到达50000英尺高时从777飞机上释放太空飞船。

　　然而，耦合器并没有打开，于是太空飞船便着火了，这时超人便飞上去营救。在超人的帮助下，耦合器终于打开，顺利的与飞机分离开来飞入太空，然而777号航天飞机却着火了。超人试图抓住机翼，但机翼却从飞机上断裂开来，在飞机即将坠入一个露天的棒球运动场的那一刻，超人用尽全身的力气将其抓住。当超人把飞机平安的带到地面时，在场的所有人都欢呼起来。超人回来了！在这一幕中，几个棒球手，30个帮助照明的临时演员，所有的场景都栩栩如生。但你要知道这里除了少数几个超人特写之外，其他全是数码技术的杰作。

　　华盛顿附近的海湾提供了拍摄的场景，露天运动场则是Imageworks 将图片粘贴到模型上得来的，（这些模型是雷达扫描一个真实的露天运动场得到的影像）；然后在运动场周边绘制上城市，这幅场景就完成了。工作人员运用基于Houdini的解决方案，在运动场中放置上数码人并加以控制，这些数码人大约有70个左右的运动循环周期所以看上去充满生机和活力。火焰，烟雾，海洋，飞机，太空飞船，以及云层都是数码效果。建模师们制作了777号航班模型，并使它能够轻易的断裂开来，并且测试效果里的机身也显得较为有韧性。“飞机扭曲的很厉害，”Monos说，“但是一旦它断裂开来，它就会变得更加坚硬。”

　　设备上的肌肉变形系统能够版主动画制作人让超人大战航天飞机那个镜头更加的逼真，“在这一幕中，我们可以按照人们滑雪时的姿态来绘制超人的运动方式，这样超人在抓住什么东西的时候，胳膊轮廓看上去就更加逼真，腰部也更为有力。” Jones说道。特效艺术家们从流动性着手，用MAYA来制作冒着烟雾和火光的飞机。然后，为了更好的操控流动性，他们会把细小的微粒转移到Houdini中来增加分解和气体湍流的效果。

　　“Houdini 是一个不错的枢纽，能够从不同的资源中混合和匹配次级离子质谱。”Vilela 说，“因此不会出现烟雾从这头冒出，火光却从那边冒出来的情况。”当火光，烟雾，飞机，残骸等画面要协调一致的时候，可以用RenderMan来处理反射和光影效果。当交互工作遇到困难时，Splat就派上用场了。但是Vilela 认为所有效果中最具挑战性的便是云层的效果。

　　为了让云层的流动更加逼真，工作人员使用了Maya 的模版，同样是运用了很简单的几何学原理，也就是说，一旦执行操作，就将模板植入Houdini 中，此时图形会变成带有成千上万个微粒的指定云层。一旦导入到Houdini，特效设计者们就可以对云层进行修饰，用阴影工具来改变某些地方的密度。“Houdini在工作人员和RenderMan之间建立了一座桥梁，因此我们才可能在云层交界处绘制出阴影边界。”Vilela说， RenderMan DSO 工具可以使得Houdini 云层里成千上万个点转换成数百万的微粒，这就使得超人从金色的云层中飞过时，摄像机可以跟随其后来完成拍摄得以实现。“这实在是太美了。”Vilela说。

　　像这样的效果能够创造出导演想要的情感冲击。例如，在一个每秒钟900帧的镜头中，超人从空中飞过，径直的向着镜头这边飞过来，“他微笑着，同时也享受着这一时刻，”Jones说着，“让这样一个场景像史诗那般壮观和宏大是一件让人值得高兴的事情。”同时，数码替身代替了特技替身演员来完成一些高难度或者是真人无法完成的动作。事实也的确是这样，在1997年上映的电影《蝙蝠侠和罗宾》中，数码替身使得蝙蝠侠从60英尺高的地方跌落下来得以实现。PDI的一个特效小组制作了这样一个特技替身。

　　 John Dykstra是一名视觉特效总监，在2004年的时候因为影片《蜘蛛侠2》赢得了奥斯卡最佳视觉效果奖；也正因为此，通过使用LightStage 2 将 Alfred Molino的面部制作粘贴到了数码替身的身上，Imageworks推动了艺术的向前发展。现在，他们再一次的做到了。Imageworks成功的做出了超人飞行时的那些复杂的特技和超人飞行时的各种表情。但是，正因为这些数码替身占据了荧幕的大部分画面，并且看上去又是如此的像Brandon Routh本人，于是由此可以说明数码替身能完成更多特技替身演员所不能完成的任务。