[觀察者網]裘初:有了天河超算 中美動漫制作還有哪些技術差距

2016-03-28| 38173關注人數
觀察者網|

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裘初:工學博士,藍海彤翔集團副總經理


【電影《瘋狂動物城》中,本色出演的樹獺讓人忍俊不禁,出色的劇情更使其成為成年人也能駐足觀賞的作品,而電影細致的動物毛發和良好的動畫效果也非常值得國內同行學習借鑒。在《瘋狂動物城》贏得口碑和票房的雙豐收之際,大家也想知道,中國動畫和美國動畫的差距到底在哪里,解析優質的動畫是如何制作出來的,國內動畫為何無法達到好萊塢動畫的效果?


觀察者網日前專訪了蘇州藍海彤翔集團副總經理裘初博士。藍海彤翔打造的“藍海創意云”是一個互聯網+文化創意+金融的新型服務平臺,為從事文化創意產業的企業和個人提供了全方位的服務。自2014年年初上線以來,“藍海創意云”已經先后為廣州奧飛動漫、優漫卡通、米粒影視、水晶石、南京原力、北京龍之夢、舞之數碼等千余家企業客戶提供了規范化的專業制作和渲染等技術服務。】


觀察者網:《瘋狂動物城》畫面和動物毛發非常細致,是怎么做到的?


裘初:簡單地來說就是將一根一根的毛發貼在物體表面,然后進行動力學模擬,并輔以合適的光照模型,但是這樣做的渲染計算量會非常大,因此可能會采用一些簡化的過程,比如改成一塊一塊而不是一根一根來進行模擬。不過,迪斯尼的毛發技術一直在不斷地提高的,從01年的《怪物電力公司》到13年的《怪物大學》,今年的《瘋狂動物城》就更加成熟了。






觀察者網:您剛才說的建模工具是?


裘初:目前動畫片在制作場景時都會使用專業的建模軟件,一般電影級的建模大多會用Maya,由Autodesk公司出品,但Maya只是一個通用的建模工具,有很多公司為它開發插件,比如用來表現流體、爆炸(粒子效果)、毛發等效果的插件。


觀察者網:能簡單介紹下動畫是怎么制作出來的嗎?


裘初:動畫制作制作步驟簡單地說就是模型創建、材質貼圖創建、燈光和攝像機創建、動畫設置,最后是動畫渲染。


模型創建就是將動畫需要的人物、場景用建模工具創建出來。





接著為這些原始的物體加上材質,就是反映物體表面的顏色,凹凸效果等等,讓它們看上去更加真實。




然后就是為整個場景加上燈光和攝像機,燈光讓整個場景表現出導演想要的氣氛,而攝像機就類似于拍電影一樣,在場景中放置多個機位,通過不同角度進行對場景進行拍攝。實際上我們看到的最后動畫都是攝像機看到的效果。




動畫設置實際上是對物體動作的設置,讓它們按照導演的要求進行運動。


最后一步就是動畫渲染,就是根據場景中的模型,材質,燈光,通過程序計算來完成最后的繪制過程。




觀察者網:能進一步解釋下渲染嗎?


裘初:目前渲染的核心就是光照渲染算法,簡單地來說就是通過簡化現實世界的光照物理模型,比如折射、反射、漫反射,結合場景和光源布置,然后計算出一張比較接近現實世界效果的圖片。


觀察者網:那之前說的建模工具、插件、渲染器、渲染算法用的是國產的還是國外的?


裘初:目前主流的商業渲染器都是國外開發的,國內還沒有這方面的產品,據我了解也有個別公司使用一些國內自己研發的渲染器或者插件,但是離產品化還有一段距離,這些插件能夠在內部流程中幫助制作者節省制作時間,年初上映的《果寶特攻之水果大冒險》這部影片渲染時就用到了客戶自己開發的毛發插件。我們這里大多數客戶還是使用商用渲染器和插件,主要還是因為這些渲染器在用戶使用上比較成熟,大家可以互相學習互相交流,也便于制作者快速達到影片的效果需要。


觀察者網:也就是說目前基本上還是購買國外的軟件?


裘初:對,以用國外的軟件為主,自主研發的技術積累還是比較少的。


觀察者網:新聞里有天河超算為動漫做渲染的報道,為何動畫渲染需要超算來做?


裘初:目前動畫渲染采用的基本算法叫做光線跟蹤算法,就是跟蹤一束光,模擬光線在整個場景中折射反射的過程(實際會更加復雜一點)。如果一幀的分辨率是2048*1152(2k分辨率)的話,那么在計算的時候,需要從每一個像素點發射一道光纖來照射場景中的物體,也就是說一幀都有2359296個像素點需要計算,像現在的動畫電影,都極力地打造接近真實世界的場景,場景中模型眾多而且非常負責,因此一幀需要消耗大量的CPU資源,如果是4k分辨率則計算量更大,我們公司曾接到一幀需要計算1天時間的項目。如果一部90分鐘的電影,每秒有24幀,那么整個渲染需要耗費時間就是天文數字了。為了節省時間,業界的做法就是多幀在多臺計算機上同時計算,盡管一幀的渲染時間很長,但是只要計算資源足夠多,整體的時間能降下來,而超算中心有很海量計算資源,剛好能滿足這個需要。當然,讓天河那么多計算資源同時進行渲染還有調度、網絡、存儲很多需要解決的問題,而這些恰恰是創意云技術上的優勢。


觀察者網:在動漫制作方面中美差距多大?


裘初:第一,國內并沒有公司開發類似于Maya、3dsmax這種專業工具,因此我們在技術更新上是滯后的,Maya很多新功能會在歐美的動畫公司先用,成熟后才會全球推。第二在特殊效果的插件方面,我不確定國內是否有做的比較好的公司存在,我原來接觸過幾家,但是都沒有很好的商業化,國內有能力進行研發的制作公司非常少。第三,中美動漫技術之間的差距,在學術方面倒是差距并不大,像浙大的CAD實驗室的學術水平是很高的,每年都有論文發表在SIGGRAPH(計算機圖形學最頂級學術會議)上。但在應用領域,國內動畫公司在技術積累方面還是有欠缺的,研發投入也少,我覺得這才是最大的差距。


觀察者網:也就是說差距主要在軟件和技術產業化上?


裘初:對,主要在軟件上。超算即便要去做渲染,也要用渲染器運行專門的渲染算法,實際上現在國內流行的渲染器基本上是國外開發的。國外很多公司是自己開發渲染器或者是一些特效算法,像皮克斯自己就開發了很著名的渲染器(RenderMan),再比如迪斯尼去年的《冰雪奇緣》中雪的效果,都是迪斯尼自己開發的渲染算法來實現的,而《瘋狂動物城》雪的效果比《冰雪奇緣》中又有了提高,這說明是迪斯尼公司的技術團隊在不斷地對這些算法進行優化,關鍵在于這些算法都是內部自用的,并不對外商業化的運作,這是一個公司的核心競爭力。像這樣的特效技術是使用通用產品做不到,需要公司長期技術積累不斷投入才能達到,而在這方面恰恰是國內公司所欠缺的。


觀察者網:國內動畫在技術上能達到與美國哪部動畫畫質水平?


裘初:像去年播放的《大圣歸來》和在技術上已經很不錯了,但很難說和哪一部動畫去比較。實際上《大圣歸來》和《小門神》與國外前些年的一些動畫大片已經比較接近了。



《大圣歸來》劇照


《小門神》劇照


觀察者網:中美動畫技術差距的原因是?


裘初:一是國內公司在軟件研發上的投入比較少。二是動畫公司生存狀況也不太理想,像《大圣歸來》也是在很困難的情況下完成制作的。在現在的情況下,動畫公司能把動畫制作下來就很不錯了,沒有太多的余力去做算法研究和技術積累。其實根本還是資金有限,沒有形成“投入—收益—投入”的良性產業循環。


觀察者網:為何高質量的動畫電影資金投入異常巨大?到底是哪方面這么燒錢?


        裘初:動漫電影制作的成本是非常高的,模型制作的時間直接與精度是掛鉤的,即使是在歐美,有經驗的動畫師三天才能調一秒動畫,而為了更好的效果,現在一些動畫電影從之前的一秒24幀升級到了一秒60幀,隨之而來的都是制作成本的增加,而且制作水平的提高的硬件的要求也越來越高,動畫公司買存儲、買工作站都要花很多錢,而且更新換代太快。有的電影需要好幾年的制作時間,這些造成動畫電影資金耗費異常高昂。我們在做的就是幫助優秀的團隊解決軟硬件、資金的問題,讓他們能夠專注于創作,讓制作公司能夠有精力來做技術積累和創意創新,從而提高中國動畫的整體實力。

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