《綠巨人》《無敵浩克》《復仇者聯盟》:三代綠巨人CG技術分析


一、CG虛擬角色綠巨人的創造


(一)創造目標——真實感

在數字時代,影片中的CG虛擬角色種類繁多,不僅有很多人類角色,還有很多非人類角色。CG虛擬角色在電影中起到越來越重要的的作用,不僅很多影片以CG虛擬角色為主角,而且甚至整部影片整部電影角色都是有CG虛擬角色構成。對於CG人類角色而言,其發展方向一直朝向真實人類方向發展。對於非人類角色的創作而言,也是朝著貼近人類的審美和動作習慣,只要多一份真實人類般的動作和表情等,這個角色就多一分可信度。對於CG虛擬人類的創作,除了標準模板化動作外,越多的人類習慣性動作,比如隨意的摸衣角、手心畫圈等獨特性小動作能極大的豐富人性。而對於CG虛擬人類角色的創作來說,只要缺一絲人性化表情,這個角色就少一分真實性。但無論CG虛擬角色是否為人類,或者說無論CG虛擬角色是何種造型,哪怕是一個木棍,那它也是一個有思想會說話或者會運動的木棍,能夠讓觀眾感受到生命力,也可以說是一種真實感。

CG虛擬角色真實感的表達主要由造型和動作兩個方面。CG 虛擬角色的造型不得不遵循真實人類的基本造型結構、運動規律和典型特徵,防止背離觀眾預期和想象太遠,從視覺和心理上無法接受。而在這其中最重要的是面部形象和麵部表情動作,人們在識別一個人的身份這一問題上主要從面部形象來判定,而識別一個心理活動則是從一個人的面部表情來判定,或高興悲傷,一個比較典型的例子就是現在在社交網絡上的風靡一時的動畫表情包,極致簡潔卻表現人類各種複雜微妙的情感。

影片中綠巨人這一CG虛擬角色,他是由人類由於憤怒而變身而成的綠色類人怪物,有遠超人類的身高、肌肉,同時同時擁有速度和力量,刀槍不入。其造型在符合這一目標的同時和運動和肢體動作也應有相應的要求,力求真實感。

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漫畫中的綠巨人形象


(二)創造過程

呈現在觀眾面前綠巨人這一CG虛擬形象基本上由建模、動畫和燈光渲染三部分組成。

建模環節,主要有骨骼和肌肉創建以及綁定,還有皮膚材質和紋理以及毛髮添加。骨骼系統和肌肉系統不僅影響角色的氣質,影響角色運動形態和真實感的表,皮膚材質紋理以及毛髮也對角色塑造起重要作用,而且更為直接,可能僅僅不當的膚色就會引起對角色的厭惡情緒。擔任李安版《綠巨人》特效總監和製片人曾在綠巨人造型的塑造上達成過共識,不僅要符合看綠巨人本身特性,也要服務於整個影片。這體現造型上根據不同製片的需求可以變動,實際也是如此。

動畫環節,綠巨人的動作主要靠動作捕捉技術和關鍵幀動畫技術來完成的,其共同的目的都是追求動作的真實感。動作捕捉技術,就是演員通過外部設備,而這些外部設備可以捕捉到演員的運動信息,比如各個肢體運動的距離方向角度等,這些信息可以被計算機處理後賦予到CG虛擬角色身上,這樣CG虛擬角色就可以擁有和現實演員一樣的動作。而關鍵幀動畫技術,則是軟件中設置人物連貫動作過程中的的不同時刻關鍵狀態,計算機可以自己連接這些關鍵狀態做成動畫,二維動畫基本上都是依靠這種方式製作。[]在使用關鍵幀動畫技術時,動畫師常常需要演員提供動作模板,以方便更好地更連貫地製作出動畫。

燈光渲染環節,主要是毛髮和皮膚渲染。由於CG虛擬角色的表演的單獨存在,即只是在計算機中存在,並不是在真實環境中拍攝,為了在影片中和環境和其他人角色和環境融為一體,必須對毛髮和皮膚紋理、材質和光線進行渲染,以增強其真實感,否則相同環境中不同角色的體現光線方向、強弱、顏色,極易讓觀眾有種虛假感,從而產生彆扭反感情緒。

《綠巨人》《無敵浩克》《復仇者聯盟》:三代綠巨人CG技術分析

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《綠巨人》《無敵浩克》《復仇者聯盟》:三代綠巨人CG技術分析

《綠巨人》、《無敵浩克》以及《復仇者聯盟》中三個版本的綠巨人形象


二、三個不同版本的綠巨人所用CG技術

(一)、2003年《綠巨人》——初始版綠巨人

在2003年李安版《綠巨人》中,扮演綠巨人的演員為艾瑞克·巴納,綠巨人身高達到15英尺,胸圍208英寸,腰圍130英寸,能舉起五千磅的重物、挑起的高度達到三英里、高速奔跑的速度達到時速一百英里,是個實實在在的怪物。為了達到它表現相對應的造型和運動效果,需要對其模型製造和運動肢體動作提出要求。

造型上方面,由工業光魔製造的綠巨人模型有1165塊肌肉,以此來保證它流暢生動的運動效果,皮膚層次超過100,有血管、皮膚的顏色、汙垢、色斑、汗水、毛髮等等,每個元素的多層次表達可以呈現深層次的真實感。但在這一版本中的綠巨人頭部與其扮演者艾瑞克·巴納並不是很相似,一說是由於受限於當時技術,另一說是綠巨人與其扮演者不是一個人,並不需要非常相像,現在看來第一種說法更具有說服力一些。綠巨人皮膚的層次並不容易建立,比較關鍵的是皮膚與骨骼的綁定問題,其中最明顯也是最重要的便是面部表情和臉上皮膚綁定,其他的還有毛髮和皮膚的綁定問題。實際上,使用的是工業光魔內部軟件 建立了綠巨人骨骼-肌肉-皮膚的結構,同時,也能夠區別由於肌肉運動而引起的皮膚狀態變化,它有一個有彈性的網可以由任一節點操縱皮膚的彈性。

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李安版的綠巨人,今天看有點製作簡陋


在動畫製作方面,綠巨人的動畫主要是關鍵幀動畫的方式製作的。《綠巨人》的動畫總監科林·布萊林認為,雖然動作捕捉技術有很多優越性,能夠讓計算機到肢體的動作,但是由於穿上佈滿動作捕捉技術設備的沉重會讓演員動作看起來僵硬變形。此外他也提到了綠巨人並不是人類這個問題,綠巨人的動作不必完全複製人類的動作。當然CG虛擬角色也不能脫離現實,要符合一些基本生物運動結構。最後,一些簡單的動畫是由Maya 製作的,Maya 曾在2003年獲得了奧斯卡技術獎的商業軟件,而複雜的動畫是有工業光魔的內部軟件Cari製作完成的。當然動作也不能單純依靠軟件,為了增強綠巨人動作的真實感,動畫部門一開始請來職業健美先生做出表演動作以供動畫師參考,但是也是由於其動作顯得笨拙僵硬又該請來了私人教練為綠巨人提供動作模板,砸了一大堆箱子,這才最終在製作出源於人類又超脫人類的綠巨人獨特而狂野的運動和打鬥方式。

在光學渲染方面,由於綠巨人出場了近20分鐘,涉及多種複雜環境和光線,而導演李安也想要綠巨人皮膚在不同光線下呈現不同的顏色變化,隨著光線加強,綠巨人的皮膚從綠色變為藍綠色再到鮮綠色的漸變關係。最終制作組是根據放置在拍攝環境中的微型綠色硅膠模型,為皮膚渲染提供參考,以便計算機中綠巨人的CG模型皮膚渲染效果和實際環境一致。而綠巨人的毛髮也只有硬質地頭髮,其他皮膚基本是光滑的,而這不得不歸結於毛髮渲染的難度,畢竟有毛髮比沒毛髮簡單,硬質地毛髮比柔順的毛髮更簡單,因為每把頭髮分散一簇,計算機的運動計算和渲染難度都會加大。

總體上,這部2003年由導演的《綠巨人》在一年半的動畫製作流程中,計算機總共工作超過了二百五十五萬個小時,使用超過六兆萬億比特的儲存空間,而這背後有一組超過200人的特效團隊,包括計算機軟件技術人員、動畫師、合成技師、模型師、皮膚繪畫師以及美術指導等。

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這一版的綠巨人看上去更像是塑膠玩具.


(二)、2008年《無敵浩克》——進化版綠巨人

2008年版的《無敵浩克》演演是路易斯·萊特里爾,綠巨人由愛德華·諾頓飾演。在《無敵浩克》中導演·路易斯·萊特里爾力求拍攝與之前《綠巨人》不同而又能為觀眾所接受的綠巨人形象。首先,綠巨人形態有所改變,《無敵浩克》中綠巨人身高只有11英尺,相比於之前的15英尺有所縮減,其次,本版綠巨人的肌肉也有變化,並沒有追求"健美先生"的那種肌肉,即極度發達的背部肌群與蜂腰的對比,也就是常說的倒三角,而是想把綠巨人打造成橄欖球后衛的那種精悍健壯型身材。

造型上,採用了高精度的掃描技術得到了綠巨人扮演者愛德華·諾頓的頭部模型,肌肉形態也更加自然,運動狀態下的肌肉也很不錯,這是由於骨骼和肌肉系統的改進。整體造型效果是一種混合動畫技術外加化妝和CGI添補而成的。

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《無敵浩克》中的綠巨人,風格上偏陰暗


動畫製作方面,面部表情上使用了當時最先進的MOVA面部(表情)捕捉系統,這一系統並不是常規的在臉上設置追蹤點,MOVA捕捉系統使用熒光粉敷在扮演者愛德華·諾頓的臉上,這些熒光粉粒子分佈更精細更均勻,依次測得數十種不同表情的數據。以這些數據的為礎綁定他的頭部3D模型上關鍵節點,再對應到綠巨人了頭上,經過微調和關鍵幀動畫調節,才最終呈現更加栩栩如生的面部表情。在身體動畫方面,本部影片中綠巨人以及大反派,也就是最後與綠巨人打鬥的的對手,同樣變身的怪物"憎惡",都使用了動作捕捉技術,其中為了增加"憎惡"獸性兇狠的特點動畫師專門為"憎惡"設計了以人類動作為基礎的衍變前撲式的肢體語言,這得益於最新創新的的iMoCap動作捕捉系統。在這個捕捉系統中,演員只需穿著便捷的半緊身特殊衣服,上面附著著反光點。此外,新型的電腦處理技術和高清的拍攝裝備,使得計算機計算渲染能力和鏡頭分辨率識別度得到提升。當然本部影片中傳統的關鍵幀動畫技術也得到了使用,主要是彌補一些人類肢體難以實現完成的動作。

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《無敵浩克》中的大反派"憎惡"


(三)、開始於2012年的《復仇者聯盟》系列——成熟版綠巨人

《復仇者聯盟》系列電影開始於2012年上映,綠巨人由馬克·魯法諾扮演,身高為7英尺左右,綠巨人這一CG虛擬角色得到了在造型和動作人性化方面有了極大的改進,可以說做到了綠巨人和布魯斯·班納和諧統一。

造型上,在《復仇者聯盟1》中,利用倒膜技術製作了馬克·魯法諾的全身等比例模型,不再是之前單單一個頭部,然後再掃描到計算機中製造3D模型。然後在利用軟件工具對比馬克·魯法諾模型進行精心調整,幾乎達到複製真人的效果,包括皮膚紋路、腿毛甚至牙齒。而綠巨人模型則是根據馬克·魯法諾數字模型製作,基本都保留了馬克·魯法諾3D模型細節。而肌肉系統在《復仇者聯盟2》得到升級,在此前是先設置表皮變化,再調整相關肌肉和骨骼運動,而在《復仇者聯盟2》中新的肌肉系統是先設置肌肉運動形態,肌肉運動形狀是靠CT和X光檢測得到的,再靠新添加的皮下組織結構連接著皮膚的運動。

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《復仇者聯盟1》中的綠巨人


在動畫製作方面,在《復仇者聯盟1》中,面部表情上同樣是使用MOVA面部(表情)捕捉技術,只不過熒光粉改成了噴劑,這樣,粒子更多更小更隨機,表情自然也更加生動逼真。在肢體動作上,同樣是運用了動作捕捉技術,與之前不同的是動作先映射到馬克·魯法諾數字模型上,滿意後再綁定綠巨人模型,進行調整這樣形成了動作在演員——演員模型——綠巨人模型三層結構中傳遞。而《復仇者聯盟2》則是使用新型的面部表情捕捉系統,Muse面部捕捉系統,這個設備可以實時拍攝的不同元素整合到一起,即穿戴設備的演員的表演動作和表情可以實時的顯示綠巨人模型身上。這樣就實現表演與數字動畫之間的終極協同作用,這也使得戶外動作捕捉成可能,因為綠巨人的戲份可以有馬克·魯法諾的實時表演得以實現。而在《復仇者聯盟2》之前的綠巨人所有動作和表情都是室內分別捕捉完成的。

《復仇者聯盟》中燈光渲染則是由替身全身塗綠提供光影參照,綠巨人肌膚有更接近真實的光影透射和反射效果。

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《復仇者聯盟1》中的綠巨人,比前兩個版本生動了很多


(四)、三個版本綠巨人的CG技術對比分析

三個版本以來,CG虛擬角色綠巨人無論造型、動作還是燈光渲染都在不斷進步,逐漸貼近於演員本身,這離不開CG技術的變化和進步。

綠巨人模型建造不斷精細化,綠巨人與演員之間,先發展到頭部仿真,再發展到全身仿真,細節也從保留主要特徵發展到保留幾乎全部細節,比如鬢角、皺紋等,而肌肉系統以及皮膚層次不斷提升。

動畫方面,面部捕捉和動作捕捉技技術從少量使用到大量使用,捕捉設備從笨重僵硬發展到更輕便高效,拍攝方式也從單獨到一體化,即動作與表情實時一起拍攝。肌肉擴張收縮的形態變化趨向於真實,動作的精確度和畫面的分辨率也不斷提高。


三、CG技術對CG虛擬角色和影片的影響分析

從《綠巨人》到《無敵浩克》,再到《復仇者聯盟》系列,綠巨人這一CG虛擬角色一直在變化。表面上是造型和動作的變化,內在是氣質和真實感的變化,實際上是CG技術和電影理念的影響。

CG技術的發展驅動CG虛擬角色的真實感不斷提升。由《綠巨人》到《無敵浩克》實現了動作的躍進,使綠巨人有了人的動作,其關鍵是動作捕捉技術的發展。而《無敵浩克》到《復仇者聯盟》系列實現造型的面部表情兩方面的進步,使綠巨人走向成熟,其關鍵是計算機計算能力以及動作捕捉設備的再度改良。

CG技術在充實完善CG虛擬角色的同時,也對影片的製作產生著作用。一方面,CG技術的進步能夠刺激影片內容多樣性的發展,完成一些以前不能或很難完成的影片製作。另一方面,絢麗的CG技術有極易容易吸引著電影製作者沉迷與技術而忽視電影本身的藝術特性。再好的技術也不過是一種工具,始終是為電影的藝術創作而存在。只有正確看待與使用CG技術,才能誕生更多優質的影片。

《綠巨人》《無敵浩克》《復仇者聯盟》:三代綠巨人CG技術分析

《復仇者聯盟4》中和班納博士合體後的綠巨人


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