[观察者网]裘初:有了天河超算 中美动漫制作还有哪些技术差距

2016-03-28| 38030关注人数
观察者网|

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裘初:工学博士,蓝海彤翔集团副总经理


【电影《疯狂动物城》中,本色出演的树獭让人忍俊不禁,出色的剧情更使其成为成年人也能驻足观赏的作品,而电影细致的动物毛发和良好的动画效果也非常值得国内同行学习借鉴。在《疯狂动物城》赢得口碑和票房的双丰收之际,大家也想知道,中国动画和美国动画的差距到底在哪里,解析优质的动画是如何制作出来的,国内动画为何无法达到好莱坞动画的效果?


观察者网日前专访了苏州蓝海彤翔集团副总经理裘初博士。蓝海彤翔打造的“蓝海创意云”是一个互联网+文化创意+金融的新型服务平台,为从事文化创意产业的企业和个人提供了全方位的服务。自2014年年初上线以来,“蓝海创意云”已经先后为广州奥飞动漫、优漫卡通、米粒影视、水晶石、南京原力、北京龙之梦、舞之数码等千余家企业客户提供了规范化的专业制作和渲染等技术服务。】


观察者网:《疯狂动物城》画面和动物毛发非常细致,是怎么做到的?


裘初:简单地来说就是将一根一根的毛发贴在物体表面,然后进行动力学模拟,并辅以合适的光照模型,但是这样做的渲染计算量会非常大,因此可能会采用一些简化的过程,比如改成一块一块而不是一根一根来进行模拟。不过,迪斯尼的毛发技术一直在不断地提高的,从01年的《怪物电力公司》到13年的《怪物大学》,今年的《疯狂动物城》就更加成熟了。






观察者网:您刚才说的建模工具是?


裘初:目前动画片在制作场景时都会使用专业的建模软件,一般电影级的建模大多会用Maya,由Autodesk公司出品,但Maya只是一个通用的建模工具,有很多公司为它开发插件,比如用来表现流体、爆炸(粒子效果)、毛发等效果的插件。


观察者网:能简单介绍下动画是怎么制作出来的吗?


裘初:动画制作制作步骤简单地说就是模型创建、材质贴图创建、灯光和摄像机创建、动画设置,最后是动画渲染。


模型创建就是将动画需要的人物、场景用建模工具创建出来。





接着为这些原始的物体加上材质,就是反映物体表面的颜色,凹凸效果等等,让它们看上去更加真实。




然后就是为整个场景加上灯光和摄像机,灯光让整个场景表现出导演想要的气氛,而摄像机就类似于拍电影一样,在场景中放置多个机位,通过不同角度进行对场景进行拍摄。实际上我们看到的最后动画都是摄像机看到的效果。




动画设置实际上是对物体动作的设置,让它们按照导演的要求进行运动。


最后一步就是动画渲染,就是根据场景中的模型,材质,灯光,通过程序计算来完成最后的绘制过程。




观察者网:能进一步解释下渲染吗?


裘初:目前渲染的核心就是光照渲染算法,简单地来说就是通过简化现实世界的光照物理模型,比如折射、反射、漫反射,结合场景和光源布置,然后计算出一张比较接近现实世界效果的图片。


观察者网:那之前说的建模工具、插件、渲染器、渲染算法用的是国产的还是国外的?


裘初:目前主流的商业渲染器都是国外开发的,国内还没有这方面的产品,据我了解也有个别公司使用一些国内自己研发的渲染器或者插件,但是离产品化还有一段距离,这些插件能够在内部流程中帮助制作者节省制作时间,年初上映的《果宝特攻之水果大冒险》这部影片渲染时就用到了客户自己开发的毛发插件。我们这里大多数客户还是使用商用渲染器和插件,主要还是因为这些渲染器在用户使用上比较成熟,大家可以互相学习互相交流,也便于制作者快速达到影片的效果需要。


观察者网:也就是说目前基本上还是购买国外的软件?


裘初:对,以用国外的软件为主,自主研发的技术积累还是比较少的。


观察者网:新闻里有天河超算为动漫做渲染的报道,为何动画渲染需要超算来做?


裘初:目前动画渲染采用的基本算法叫做光线跟踪算法,就是跟踪一束光,模拟光线在整个场景中折射反射的过程(实际会更加复杂一点)。如果一帧的分辨率是2048*1152(2k分辨率)的话,那么在计算的时候,需要从每一个像素点发射一道光纤来照射场景中的物体,也就是说一帧都有2359296个像素点需要计算,像现在的动画电影,都极力地打造接近真实世界的场景,场景中模型众多而且非常负责,因此一帧需要消耗大量的CPU资源,如果是4k分辨率则计算量更大,我们公司曾接到一帧需要计算1天时间的项目。如果一部90分钟的电影,每秒有24帧,那么整个渲染需要耗费时间就是天文数字了。为了节省时间,业界的做法就是多帧在多台计算机上同时计算,尽管一帧的渲染时间很长,但是只要计算资源足够多,整体的时间能降下来,而超算中心有很海量计算资源,刚好能满足这个需要。当然,让天河那么多计算资源同时进行渲染还有调度、网络、存储很多需要解决的问题,而这些恰恰是创意云技术上的优势。


观察者网:在动漫制作方面中美差距多大?


裘初:第一,国内并没有公司开发类似于Maya、3dsmax这种专业工具,因此我们在技术更新上是滞后的,Maya很多新功能会在欧美的动画公司先用,成熟后才会全球推。第二在特殊效果的插件方面,我不确定国内是否有做的比较好的公司存在,我原来接触过几家,但是都没有很好的商业化,国内有能力进行研发的制作公司非常少。第三,中美动漫技术之间的差距,在学术方面倒是差距并不大,像浙大的CAD实验室的学术水平是很高的,每年都有论文发表在SIGGRAPH(计算机图形学最顶级学术会议)上。但在应用领域,国内动画公司在技术积累方面还是有欠缺的,研发投入也少,我觉得这才是最大的差距。


观察者网:也就是说差距主要在软件和技术产业化上?


裘初:对,主要在软件上。超算即便要去做渲染,也要用渲染器运行专门的渲染算法,实际上现在国内流行的渲染器基本上是国外开发的。国外很多公司是自己开发渲染器或者是一些特效算法,像皮克斯自己就开发了很著名的渲染器(RenderMan),再比如迪斯尼去年的《冰雪奇缘》中雪的效果,都是迪斯尼自己开发的渲染算法来实现的,而《疯狂动物城》雪的效果比《冰雪奇缘》中又有了提高,这说明是迪斯尼公司的技术团队在不断地对这些算法进行优化,关键在于这些算法都是内部自用的,并不对外商业化的运作,这是一个公司的核心竞争力。像这样的特效技术是使用通用产品做不到,需要公司长期技术积累不断投入才能达到,而在这方面恰恰是国内公司所欠缺的。


观察者网:国内动画在技术上能达到与美国哪部动画画质水平?


裘初:像去年播放的《大圣归来》和在技术上已经很不错了,但很难说和哪一部动画去比较。实际上《大圣归来》和《小门神》与国外前些年的一些动画大片已经比较接近了。



《大圣归来》剧照


《小门神》剧照


观察者网:中美动画技术差距的原因是?


裘初:一是国内公司在软件研发上的投入比较少。二是动画公司生存状况也不太理想,像《大圣归来》也是在很困难的情况下完成制作的。在现在的情况下,动画公司能把动画制作下来就很不错了,没有太多的余力去做算法研究和技术积累。其实根本还是资金有限,没有形成“投入—收益—投入”的良性产业循环。


观察者网:为何高质量的动画电影资金投入异常巨大?到底是哪方面这么烧钱?


        裘初:动漫电影制作的成本是非常高的,模型制作的时间直接与精度是挂钩的,即使是在欧美,有经验的动画师三天才能调一秒动画,而为了更好的效果,现在一些动画电影从之前的一秒24帧升级到了一秒60帧,随之而来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来越高,动画公司买存储、买工作站都要花很多钱,而且更新换代太快。有的电影需要好几年的制作时间,这些造成动画电影资金耗费异常高昂。我们在做的就是帮助优秀的团队解决软硬件、资金的问题,让他们能够专注于创作,让制作公司能够有精力来做技术积累和创意创新,从而提高中国动画的整体实力。