好莱坞资深特效总监分享Houdini物理仿真特效在影视娱乐行业的应用与探索

2022-01-21 10:37:49

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本期嘉宾Kelvin老师从事影视级美术产品制作超15年,现任腾讯游戏技术美术负责人,曾在新西兰维塔数码担任特效总监,更是美国康奈尔大学计算机科学工程硕士。参与作品包括《少年派的奇幻漂流》、《复仇者联盟4:终极之战》、《掠食城市》、《权力的游戏》等。其中《少年派的奇幻漂流》(以下简称《少年派》)斩获第85届奥斯卡金像奖最佳视觉效果奖

电影海报合集

奥斯卡合照

作为Houdini老手,Kelvin老师结合自己的亲身经历,带来了以下独到的分享内容。

  • 结合《少年派》解析物理仿真特效制作
  • 好莱坞影视制作流程分享
  • Houdini学习建议
  • 游戏引擎中的特效呈现技巧

瑞云专访

瑞云渲染:您因为什么契机进入CG行业?请简单分享一下您的教育背景和从业经历吧。

Kelvin:小时候巳经很喜欢玩游戏和看电影。因为玩的都是PC游戏,对电脑和编程产生了兴趣,所以大学选科时选了计算机专业,去美国读硕士时选了图形学。那时实时渲染还没有现在厉害,所以学的光追算法都是CPU离线渲染。其实我第一份工作和CG没有关系,是去了华尔街投行做算法投资。但做了一年觉得很无聊,不想整天写代码。所以辞职只身去了LA用了3个月时间做demo reel和投简历去各大VFX公司。最先是在Sony做灯光TD,辗转去了Rhythm & Hues(以下简称:R&H)担任CG Lead做《少年派》带团队。后面R&H倒闭了,因为很喜欢《魔戒三部曲》去了新西兰维塔数码担任特效总监做《霍比特人》。后面就一直留在新西兰6年多。近两年因为有了小孩和我父母还在国内,想他们多在一起,所以回国去了腾讯游戏负责技术美术团队。

霍比特人海报

瑞云渲染:您先后参与了众多好莱坞大片的制作,请问您最难忘的是哪个作品?

Kelvin:最难忘的应该是《少年派》。李安导演的电影我是很喜欢的。很喜欢他的叙事方式和镜头运用。那时知道公司接了《少年派》就立刻和Manager说要参加。他们还很快就把我安排参与前期制作,主要负责海洋相关的特效和渲染。参与《少年派》有1年半多的时间,开始时还担心一个男孩和一只老虎在海上的故事好不好看。但最后在screening时看时觉得很震撼,效果很好,画面很美,叙事也很流畅不觉得闷场。

少年派

瑞云渲染:《少年派的奇幻漂流》荣获第85届奥斯卡最佳视觉效果奖,您也参与了该片的特效制作。请问您主要负责该片哪些部分的制作?在制作中遇到了哪些困难?是如何解决的?

Kelvin:主要参与海洋相关的特效和渲染,前期的制作测试和镜头生产时的团队带领。遇到的问题其实有很多,例如如何制作大型流体特效,1000多个海洋镜头的质量如何保持一致等等。前期我们测试了很多流体模拟算法和软件,例如Houdini的SPH Solver,Realflow等等。我们最后选择了Naiad。Naiad是用了FLIP这个算法,也是Robert Bridson开发。当时还是v0.1 alpha版本,但对于大形流体特效效果很好。我们测试制作鲸鱼跳出水面的镜头,其它算法和软件都做不到或需要计算时间很长。

鲸鱼出水

但Naiad是独立软件,我们的特效和渲染管线都是在Houdini内,使用起来需要很多插件支持很不方便。我们就和SideFX合作,把FLIP算法联合开发到Houdini内,使整个管线更加顺畅。

少年派

另外,为了那一千多个海洋镜头质量保持一致,我们除了开发了FFT算法shader使海洋制作更方便外,我们也开发了一套层级式presets系统,特效艺术家可以把制作的海洋特效很容易地存储和分享出来。这样我们可以使同一个sequence镜头的海洋保持一致,也可以为单独镜头做特别效果。

少年派

少年派

瑞云渲染:请问您认为Houdini制作物理仿真特效做的逼真且具震撼力的重难点是什么?

Kelvin:其实不论使用任何软件,做特效或者影视美术工作,最重要的是对真实世界的观察和留意身边的事物。我看很多小伙伴做仿真特效容易犯错的是找错参考资料。很多时候客户或者自己看了一个出名电影很cool的CG特效,就用来作参考。其实这样是非常危险的。因为电影已完成的特效有很多艺术家和导演的主观概念和设计在里面,在一个电影内好看, 不一定在其他产品也一样好看。另外,一个特效在尊重真实物理规律的同时,也会因为想表达的实际内容而改变这些物理规律使得其好看。这样直接用来参考,就很难删除这些主观成份。我建议的是找参考都尽量找真实世界里面的,这样才能减少主观成份。所以一个特效最难的地方就是能够遵循真实物理规律而同时能表达电影想表达的内容

reel (1)

瑞云渲染:业界都称Houdini是最难学精的DCC软件,可以给初学者一些学习的建议么?

Kelvin:我是从编程的底子过来,所以对Houdini程序化的工作模式一见如故。如果你的物理逻辑很强,学习Houdini应该挺轻松的,如虎添翼。如果是比较喜欢直观的艺术家,不建议使用Houdini。

瑞云渲染:好莱坞影视制作的流程大体是怎样的?

Kelvin:主要分为三部分——前期制作(Pre-production)、主要制作(Production)、后期制作(Post-production)

流程图

1.前期制作(Pre-production)

前期制作为电影主要内容制作阶段的每个细节进行详细设计和安排。对剧本根据情节拆分为单独的场景。然后按照视觉特效制作的难度对每个场景进行分类,并划分出需要制作的美术资产。

主要步骤包括:Concept Art(概念原画)、Storyboard(故事板画)、Pre-Visualization(可视化预览)。

preproduction

2.主要制作(Production)

在主要制作阶段,电影正式开拍。在下图黄色部分是在片场实际拍摄过程中的工作。

main production

视觉特效团队在片场中会对拍摄环境和资料进行详细记录,其主要内容包括如下:LIDAR Scan(激光扫描)、HDR Capture(HDR捕捉)、Texture Reference(纹理参考)、Camera/Lighting Data(相机/照明数据)。

当在前期开始的美术资产创建到一定程度,以下步骤就可以开展:Rigging/Muscle Setup(绑定/肌肉设置)、Character FX(角色特效)、Layout/Environment(布局/环境设计)、Tracking/Matchmove(跟踪/移动匹配)、Rotoscope/Paint(转描/绘画)、Matte Paint(接景)、Animation/Motion/Performance Capture(动画/动作捕捉/表演捕捉)、Crowds(人群模拟)、Lighting/Rendering(灯光/渲染)、FX(物理特效)、Compositing(合成)。

3.后期制作(Post-production)

postproduction

当最终画面合成后,会交为第三方进行数字中介处理(Digital Intermediate)。数字中介通常包括对动态影像进行数字化处理,并对色彩(Color Grading)和其他影像特征进行处理。后期制作也包括例如音效,配音等等。这里值得注意是立体三维转换(3D/Stereo Conversion)。立体三维转换是将二维("平面")图像转化为三维立体形式的过程,所以它是由一个二维图像为每只眼睛创造图像的过程。效果最好的方法是把左/右两眼的图像进行单独渲染,但这方法成本也比较高。通常的做法是第三方承办商用绘画方法把2D图像分为立体。

关于好莱坞视效制作流程详细内容,感兴趣的小伙伴可阅读Kelvin老师书写的文章:好莱坞视觉特效系列(一) - 总体流程介绍

瑞云渲染:好莱坞影视制作流程管理和协作中如何加快制作效率,把控整体质量?有什么值得国内学习的么?

Kelvin:国外视觉特效公司质量管理都是围绕着Daily这个流程。在Daily时,艺术家都向总监们展示自己的工作内容,总监向每一个工作内容提出专业意见反馈,而每个意见反馈都会详细记录下来,艺术家对每个意见反馈都会进行处理,第二天再展示。这样一个镜头会慢慢趋向完成。另外分工也是十分仔细,大型电影的团队都是几百人和千人以上。每个分工都十分专业。还有就是头部公司,他们都十分注重质量,投放大量资源做技术研究,就像《阿凡达》这类项目世界上没有几家公司有能力做。

流程管理

瑞云渲染:游戏引擎中如何更好地呈现特效?在影视特效制作中有哪些宝贵的经验可以应用在游戏制作中?

Kelvin:离线渲染好的特效素材对于游戏只是前半部分的工作,如何在游戏引擎中呈现和不卡顿才是最重要的工作。另外,电影特效通常会整个模拟和渲染,游戏特效很少会这样做,通常是用素材然后续层搭建起来,所以这个也要注意。游戏特效还有很多种,例如《英雄联盟》那些的都是手绘,电影特效很少会这样做。

英雄联盟

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