维塔数码(维塔数码——细数这些年的黑科技)

CG编年史的第九篇文章

• 维塔数码的前行

《指环王》系列作品的成功，让维塔数码名声大噪，一举成为不逊于工业光魔等的顶级视觉效果公司。随之而来的是无数的工作。

2005年，在重拍1933年经典同名电影《金刚》时，维塔数码把八米高的黑猩猩金刚搬上银幕做起了浪漫情圣，在恶魔岛上与三条霸王龙大打出手。维塔数码也在之前《指环王》系列的基础上捧回了第四座奥斯卡最佳视觉效果奖奖杯。

2006年的《X战警：背水一战》、2007年《尼斯湖水怪：深水传说》、2009年《第九区》这一部部的让我们耳熟能详的电影特效都是出自维塔数码之手。

紧接着，维塔数码面临的挑战来了，2009年卡梅隆带着新片《阿凡达》来了。这绝对是一项太庞大的任务了，以至于任何一家视效公司都无法独立完成所有视效，包括维塔。即便维塔为该片招兵买马，光是维塔数码的雇员就扩充至900人。

卡梅隆说：“维塔数码给这些故事带来的影响是无法量化的。自从我们制作了《阿凡达》，维塔继续证明自己做了最好的CG动画，最人性化，最鲜活，最逼真的效果。当然，现在这意味着我可以推动他们更进一步。”

维塔的任务极为繁重，不光负责制作所有潘多拉星球上的怪兽，以及造出潘多拉星球的丛林，包括圣母树和直径经常达到数米的藤，总共有10万棵之多。

《阿凡达》的大部分场景都是在绿幕前拍摄的，维塔不光要在拍摄前为影片制作出数字背景，除了上面提到的怪兽、树，还有纳威人骑乘的两类坐骑和山，在此之前，维塔还要为两台3D摄影机拍摄的立体画面进行后期合成。

为了完成这些工作，维塔使用了服务器集群，共4000台服务器，总共有35000颗处理器，是《指环王3》时期的三倍，这个服务器群甚至可以在超级计算机500强中排进前200位。

维塔数码操刀下的科幻里程碑之作《阿凡达》，掀起了一场3D视效革命。通过不懈的努力，2010年维塔数码凭借《阿凡达》第五次获得了奥斯卡最佳视觉效果奖。

• 维塔数码的创新

维塔拥有先进的视效软件，使用的计算机也从最初的单核升级为拥有4400块处理器的蓝光巨人超级电脑系统。维塔在电影视效领域中变得无所不能，无论是动画、建模、动作捕捉、大量角色生成，还是图像合成、胶片扫描以及录音，都有极高水准。这是维塔数码获得成功的关键因素吗？

我们来看看维塔数码拥有的12项技术：

1、深层合成（Deep Compositing）: 艺术家要完成一个复杂的镜头时，画面中包括CG制作的怪物、人物的动作、CG的爆炸、烟雾等等，这个时候就需要深度合成技术将他们按照一定纵深排列在虚拟摄像机后面。这样就使得CG元素渲染得更快，更灵活且很少出错。

2、Manuka : Manuka是维塔创造的的革命性的基于物理的渲染器，可以高效，快速地处理复杂的需求。

3、CityBot : 程序建筑生成，以创建逼真的数字城市。CityBot采用街道规划，并生成符合时代特征的建筑来填充这些街道。你可以选择建筑风格——不同的街区感觉也不一样。最后的建筑和艺术家的模型一样精细。

4、Mari : Mari让艺术家们直接在3D空间的数字模型上作画。艺术家可以像处理物理物体一样处理模型——移动、旋转、放大和缩小。这比传统的2D绘画方法要快得多，让艺术家从尝试想法到产生最终外观的过程非常快。维塔与商业VFX软件公司The Foundry合作，将Mari出售给公众。Mari现在是顶级视觉效果和视频游戏工作室使用的标准工具集的一部分。

5、LUMBERJACK ：维塔的树创建系统，是基于对真实世界树木生长的广泛研究。艺术家可以通过程序将树木或其他植物种植成最真实、最自然的样子。一旦完成了最初的生长，艺术家们就可以塑造、修剪、增加和移动植物的各个方面，并对其进行微调，使其更符合参考。这样不仅可以匹配美术作品或参考，还可以集成到集合构建中。

6、球谐函数（Spherical Harmonics）：维塔公司使用球谐函数来储存有关每种光效的信息（包括定向阻挡和光线贡献），以此来解决难以置信的光复杂度。现在球谐函数的应用已经成为维塔公司灯光团队的核心技术。它对于创造逼真的毛发和眼睛至关重要。2014年，维塔在球谐函数方面的工作获得了科学/技术奥斯卡奖。

7、Facets : 已经革新了我们追踪最重要的可变形物体-人脸的方式。该系统捕获演员面部表情的细微差别，弄清楚肌肉是如何运动的，然后将其映射到虚拟角色上，即使角色比例很不人性。 它可以捕获一个场景中的十几个演员，并允许同时进行身体捕获。 这意味着导演可以像在现场制作中一样指挥动作。输出的数据可以轻松地进行编辑，使我们的动画师可以完全控制求解。

8、组织系统（Tissue）: 艺术家为了完成逼真的生物运动，首先要创造一个详细的骨骼，然后分层肌肉，筋脉和脂肪。然后随着角色的移动，这些组织会相应的跟随运动，以达到逼真的效果。这项技术在2013年获得奥斯卡最佳科学/技术奖。

9、Odin : 如果您想要现实的CG火，水，爆炸或烟雾，则需要运行模拟。Odin通过在数百台单独的计算机中的数千个CPU内核之间分配运行这些精确模拟的计算量来解决渲染时间问题。能在紧凑的时间范围内进行高端VFX模拟。

10、Wig : Wig技术让艺术家为CG人物创造复杂的头发和皮毛。还可以使用它来创造和梳理任何种类的头发或毛皮。是维塔生物流程的核心部分。2015年，它获得了奥斯卡科学/技术奖。

11、虚拟生产（Virtual Production）: 虚拟生产是实体世界和数字世界相遇的地方。它让导演在动作捕捉的舞台上工作，但可以看到虚拟的环境和角色。

12、基于实物的阴影(Physically-Based Shading) : 维塔对阴影的处理方法是着眼于现实世界的物理。不同表面的阴影模型是基于这些表面的实际物理属性的。使用真实世界的物理来计算光如何与每个表面相互作用——甚至分别计算光的波长。

以上的技术发明可不是突发奇想的冲动之作。

为做好《指环王》作品，维塔数码买回了专业软件Massive。这是一个可以使大量的人物产生动画效果的程序；为拍摄《金刚》时能够重新构建出1933年的纽约，维塔数码创建了CityBot；为金刚的皮毛开发了Wig;为做好《阿凡达》，维塔对Massive进行了改造，开发了球谐函数等等....

特别值得一提的是，“捕捉”技术的快速发展，维塔数码绝对是有巨大贡献的。从指环王中的咕噜姆，到金刚、阿凡达、再到霍比特人系列、猩球崛起、阿丽塔。维塔数码也完成了从动作捕捉到面部捕捉再到表演捕捉的技术革新。

每一项维塔数码的技术都是在制作电影特效、解决问题当中开发生成的。维塔的成功不是偶然，他是这么一家在电影行业有着高度研发力量的公司，这也是其不断壮大，积累财富的核心要素。当然维塔数码的未来还有更多的可能性去将创新研发继续到底。

感谢大家的关注，我们下期见咯~

敬请期待下一篇：

CG编年史--- 数字领域

配图/来自网络

本文系CG编年史系列