电影科普｜三维特效的作用与应用
■三维影像制作的“金刚钻”
工欲善其事，必先利其器。要进行三维动画或者特效制作，首先要有合适的工具。虽说是三维制作，但在最初的设计阶段，传统的纸、笔、手写板、扫描仪等仍然不可或缺。设计人员一般在纸笔工具上完成最初的草稿设计、场景构思和人物小样，再进入正式的制作阶段 三维动画软件种类繁多，像迪斯尼或者是Pixar这样的大公司更是拥有内部独立开发的软件，并有开发人员不断为软件添加新的功能以适应不同影片的不同需求。在全球金融风暴的影响下，低成本的开源软件也逐渐开始受到公司的关注。这些特技软件每年在全球的销售额超过20亿美元。其中最著名的工具当属SoftImageXSI系统，《侏罗纪公园》《第五元素》《红磨坊》《少林足球》等影片的动画特效都是用它来制作的。
三维特效制作所使用的硬件也很先进。在动画制作中，渲染是最为耗时的步骤，高分辨率的复杂场景，一帧画面就需要8～10小时。如《变形金刚2》中的图形渲染量，就达到惊人的140TB，要用1000个普通家用电脑硬盘才装得下。
■震撼三维效果如何诞生
要想制作出精美的三维效果，有了强大的软件工具，还需要有完善的工作流程和辛勤的劳作。这些环节紧密相连，缺一不可。首先是故事板环节。在确立故事情节的同时，角色设计工作也相应进行。同样，角色设计也大多使用二维手绘的方式来实现，但传统的三维艺术媒介，比如雕塑，也是很好的角色设计的方式。
一些影片，比如曾轰动一时的《侏罗纪公园》，就大量采用了黏土模型。在确定了故事板之后，就要开始为虚拟角色们建立三维的数字模型。艺术家们将平面设计扫描至计算机内作为制作的基准，利用软件手动建立模型。如果在第一阶段已经为角色制作了黏土模型，也可以利用先进的三维立体扫描仪将这些黏土模型扫描到电脑中，这样能省下不少时间。
建模这一道工序的重头戏其实并不仅是三维模型的制作，更多的是模型的材质设计。为了让角色看上去真实可信，艺术家首先要考虑模型表面的各种属性，比如表面是粗糙还是光滑、新还是旧。他们还需考虑模型材质在灯光和环境光的照射下应该有怎样的表现力。有些材质的设定，比如人的皮肤，衣料，玉石等，都对最后的渲染有着非常重要的影响。
除此以外，艺术家们需要考虑整个场景的色彩和谐程度，需要根据场景不断修改材质设定。可以说，材质设定是个相当费时间的步骤，需要反复尝试才能达到满意的效果。在完成了三维模型的制作以及材质设定后，艺术家们需要着手为这些模型添加“骨架”，从而使得他们能够活动起来，这一过程称为骨骼绑定。正确的骨骼绑定需要艺术家对于角色的结构有很好的理解，比如说《变形金刚》中金刚们的各种机械结构；绑定也要求艺术家熟知人体解剖结构，因为相当多的角色都是人形角色，而观众对于人的种种形态和动作都是十分挑剔的，一旦不真实便十分明显。添加了骨骼绑定以后，让角色按照预想活动起来就相对简单了，艺术家只需要将故事板或者剧本上的预想一一实现即可。但这个步骤要考虑的并不只有让角色动起来，动作的个性化、动作和音频的同步，以及整体场景的协调，都十分重要。
在这一阶段，艺术家们往往会先完成最初设计的动作，然后在这个基础上一点点增加辅助性的动作让角色更生动，更有个性。辅助动作的设计一般都会反复进行好几遍，层层叠加，并且会配合低精度预览式的渲染来调整角色和整个场景的互动，以达到最好的效果。
■未来应用更加广泛
在三维特效制作领域里，由《星球大战》的导演乔治·卢卡斯创立的工业光学魔术公司是毫无疑问的老大。好莱坞影片中将近70%的特效都由工业光魔完成，《加勒比海盗》《绿巨人》《龙卷风》《拯救大兵瑞恩》等特效均出自其手。工业光魔还创下了多项历史纪录：1982年制作出电影史上第一个完全由电脑制作的场景；1985年创造了电影史上第一个电脑生成的角色；4年之后在科幻经典《深渊》中成功地实现了电脑角色三维化，此后，伴随着软硬件技术的突飞猛进，光魔的历史纪录更是频频改写。此外，著名的皮克斯动画公司也是三维动画领域的大拿。他们出品的《玩具总动员》《虫虫危机》《超人特攻队》《料理鼠王》等影片几乎部部票房过亿，《海底总动员》更是拿下了超过8亿美元的全球票房。
尽管票房佳绩频频，但三维动画和特技的制作十分耗时耗力，成本惊人。一部影片从企划到完成有时会花数年时间，就以《星战前传3》为例，为了制作这部影片，工业光魔公司投入了1650人，更不用说各种设备和软件的投入了。而《变形金刚》中金刚的一个变型过程从头开始制作需要6个月，全片的特效更是花费了工业光魔公司1年的时间，总投资达到2.4亿美元。
因此，人们仍然不断探索以求在技术上能更好地帮助艺术家设计，更快地完成整个制作过程。在未来，三维制作技术还会继续进步，成本也会逐渐降低，可以预见，我们将看到越来越多的影片运用这一技术，给我们带来更好的视觉享受。
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