一部劇如果特效做得好，我們一般會這樣來誇：“擁有電影級別的畫面”。
比如下面這樣的：
充滿了電影質感。
相反，做得不好，我們通常以五毛特效稱之。
好的特效，的確是在燒錢。
《頭號玩家》耗資1.75億美元製作，超過1億美元花在了特效製作上。
當然也有這種把經費全花在特效上，比如無真人/獅出演的電影，真人版《獅子王》。
沒有人，要怎麼拍？
其實，是借鑑了遊戲的製作方式。
【The Heretic 異教徒】demo截圖
這是由Unity引擎2019實時演算的遊戲Demo。
是不是看起來像活生生的人？這就是實時渲染的效果。
那麼，什麼是實時渲染？這種渲染技術還可以用在哪些地方？本文將逐一介紹。
01 如何擁有電影質感？
渲染，直白地說，就是讓畫面更具“真實感”。
比如說一個爆炸場面，最真實的畫面莫過於直接記錄實物爆破的瞬間，這種方式小場面還可以用一用，但是類似於蘑菇雲這樣的大場面，就不是經費可以解決的，此時就要用到CG了。
CG（Computer Graphics）計算機圖形學，原是一種使用數學算法將二維或三維圖形轉化為計算機顯示器的柵格形式的科學。現在習慣將利用計算機技術進行視覺設計和生產的領域通稱為CG。
渲染是CG的最後一道工序，主要是讓圖像更立體，更逼真。
拿蘑菇雲來說，就要基於物理規則，如能量守恆、流體運動規律等等，不斷優化計算機算法，渲染煙霧運動的軌跡細節。
就像Ps、Ai等作圖工具，在CG製作中也有很多工具軟件，製作特效用的Houdini，三維動畫用到的Maya，還有繪製貼圖用的Mari、渲染用的Arnold / RenderMan引擎等等。藝術家們利用這些生產力工具，完成一部部作品。
當然也存在缺陷，在電影中，渲染一幀畫面的時間可能要花上好幾天。據說，斯皮爾伯格在拍攝完《頭號玩家》，利用後期製作的時間，順便拍了《華盛頓郵報》，還拿了奧斯卡小金人。
與電影製作不同，遊戲因為交互性原因，每一幀畫面都需要顯卡進行實時渲染，且受畫面複雜度影響，一秒鐘內能渲染的幀速率也是不穩定的，這也是為什麼玩遊戲會卡頓的原因。
所以，是否可以有更好的方式，對畫面進行實時渲染，同時保證畫質？
Unity的技術美術總監江毅冰說：“高品質的遊戲畫質和電影畫質主要差距在於材質、光影和抗鋸齒三個方面，突破這幾點遊戲畫面就能呈現出電影級別的表現力。”
隨著實時渲染技術的成熟，用製作遊戲的方式拍電影也逐漸成為可能。
02 在遊戲場景，用VR拍電影
目前正在上映中的《獅子王》就是最好的例子。
這部電影採用CG渲染+動作捕捉+VR等技術，在一個虛擬空間，進行無實景拍攝。
導演Favreau為了拍攝這部電影，製作了一個多人VR大空間遊戲場景。攝影師戴上VR頭顯，可以自由穿梭於任意角落，尋找最好的拍攝角度，用VR虛擬運鏡，並且可實時預覽拍攝畫面。電影中的虛擬場景的搭建，就是藉助Unity的遊戲引擎完成。
Favreau和工作人員進入虛擬場景，圖片來自Wired
這也不是導演第一次這樣做，其前一部作品《奇幻森林》就利用Unity遊戲引擎和設計好的虛擬佈景，讓導演和攝影指導可以實時改變排練現場。
運用遊戲引擎拍攝電影不僅可以實現快速渲染，且實時預覽的效果，還可以提供實時照明場景的能力。這樣攝影指導在工作時可以分辨太陽和月亮在哪裡，以適時添加補光和反射光。
所以，用製作遊戲的方式製作一部電影，總比去非洲大草原拍獅子來的安全。
《獅子王》劇照
目前使用Unity製作的遊戲和體驗內容，已經在全球範圍內覆蓋近30億臺設備。
這個數量有多大？
也就是說，市面上有超過一半的手遊，30%~40%的PC和主機遊戲，以及2/3的AR/VR內容都是使用Unity製作的。開發者用Unity每天開發出的遊戲就超過3000款。
諸多爆款遊戲，例如《王者榮耀》和《爐石傳說》都是通過Unity遊戲引擎製作。其實在遊戲、影視以及VR/AR的內容創作上的應用外，一些看起來就很高端的汽車品牌的廣告也是由Unity製作。
03 辛巴是假的，汽車也是假的
眼睛告訴你，這是真車，但是事實告訴你，這是憑空做出來。
Unity渲染的寶馬CG汽車，來自Unity官方平臺
這是Unity渲染的寶馬CG汽車，幾乎與現實拍攝的真實寶馬8系列Coupe車型一樣。真真假假，就像《獅子王》中隱藏的唯一一個實景拍攝鏡頭。
而讓人真假難辨的關鍵，正是實時光線追蹤技術。
我們所看到的物體的顏色，是光照的結果，其中涉及到光的反射、折射、漫反射以及光的吸收等原理。物體的不同材質以及不同位置的光源，都會產生不同的效果。
以最近大火的《長安十二時辰》為例，雖然講了長安反恐24小時，但是整部劇的大部分場景是在室內夜間拍攝完成。正是因為室外光線的不可控，所以改在室內，依靠燈光來呈現白天不同時辰的光影效果。
那麼對於無實景的製作，則需要計算機經過複雜的光線追蹤計算，來決定圖像的每一個像素顯示什麼顏色。雖然每一個靜態幀都需要產生大量的光線，這些光線的數量理論上也是無窮的，實踐中複雜的場景甚至是億級別的。
但是經過算法優化，按照動態畫面進行實時打光，就像隨身攜帶了一個打光板，實現光線實時追蹤。
Unity離線渲染過程，來自Unity官方平臺
除了酷炫的廣告宣傳片，Unity在汽車領域還有更多實際應用場景。
- 虛擬概念車，通過AR、VR用真實的尺寸體驗虛擬的車和真實的泥模做疊加，拓展了銷售場景的空間；
- 車輛配置器，顧客可通過Pad直接查看汽車的零部件，提升銷售體驗；
- 自動駕駛訓練，用三維引擎做虛擬場景的仿真，針對立交橋、交叉口等場景設計不同案例，對自動駕駛系統進行訓練。
另外，在建築工程及建造、航空航天、房地產虛擬樣板房展示、軍事虛擬化作戰訓練、虛擬現實展館體驗項目等，需要真實模擬物理世界的場景中，都可以運用遊戲引擎Unity的軟件來製作。
最後，正如Unity自己所說，Unity拓展工業數字化，不是Unity“選擇”了工業領域，而是工業的應用選擇了Unity。
工具就在這裡，用來幹什麼，請發揮你的想象力。
本文主題：
科技創新 | 實時渲染技術
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