(中影動畫產業(yè)有限公司，北京 101400)

我們可以把動畫電影與實拍電影在很多方面看作是一樣的。動畫電影中的角色(Character)設計、道具(Props)設計、場景(Sets)設計，與實拍電影中的選角、服裝、道具、置景等工作非常相似。最明顯的不同在于實拍電影的外景可以根據劇情的需求到適合的自然環(huán)境中去拍攝，動畫電影需要根據美術設計用數字技術在電腦中創(chuàng)建出適合拍攝的自然壞境(Environment)。

1 影響動畫電影中自然環(huán)境的兩個方面：地形地貌和植被

1.1 地形地貌和拍攝范圍

動畫電影中的地貌大多鐘愛山地、丘陵、森林、河流的混搭。一方面使美術師更好發(fā)揮想象力，另一方面也使觀眾的視覺感受更加豐富。反而平原地形出現的并不多見。

美術設計的天馬行空落實到制作層面首先要考慮的是文件的運算量，提前規(guī)劃自然環(huán)境中的主要拍攝區(qū)和次要拍攝區(qū)是必要的。主要拍攝區(qū)需要根據故事板對沿途做出規(guī)劃，如果有追逐戲，沿途都應該被視為主要拍攝區(qū)，并且要考慮如何處理不同環(huán)境間的銜接問題。

攝像機常用的拍攝焦段一般在35～75mm，視覺夾角為65～32度。即便攝像機進行“推拉搖移”，除了俯拍全景外能拍攝到的區(qū)域仍然是非常有限的，鏡頭背后有將近300度區(qū)域是不會出現在鏡頭里的。因此為了控制文件的數據量和提高環(huán)境的可控性，不僅要將不同場次的環(huán)境單獨制作，每個場次的環(huán)境文件也會根據拍攝需要進行更細致的劃分。比如以主拍攝區(qū)為圓心將次要拍攝區(qū)的地形每60度一份分成6份來進行管理，在制作渲染前移除掉不需要的部分將大大提高生產效率。以上是針對圓形和矩形場景的規(guī)劃建議，如果線形場景可以考慮分段式的方法進行文件管理。

如圖1所示，比如規(guī)劃半徑為15米的主拍攝區(qū)(紅色區(qū)域)，主拍攝區(qū)里的植被有可能會與角色發(fā)生互動，又或者造型比較獨特，需要根據故事板和設計圖更多的使用道具(Props)來逐個擺放。其次為半徑15～60米的次要拍攝區(qū)(黃色區(qū)域)，此區(qū)域的模型精度需要逐步降低，此區(qū)域的植被布置可以使用程序來完成。60米到100米的范圍則考慮使用背景繪制。這只是一個假設范圍，但基本已經可以滿足常規(guī)拍攝的需求。如果影片中的環(huán)境出現了上千米的范圍那就是另外一個考慮方向了，因為極大的場景通常是用來拍全景使用的，模型和材質的精度要求更低。

圖1 攝像機焦段范圍的取景范圍和需要規(guī)劃的場景范圍

圖2 左邊標注攝像機焦段范圍35～90mm，右邊標注場景范圍5～100米

1.2 植被的規(guī)劃

在現實世界中影響植被的主要因素是生長的地理位置和氣候，植被的設計應該在尊重客觀現實的前提下進行創(chuàng)作，比如常見的植物有喬木、灌木、蕨類植物、草、野草雜草、苔蘚等。植物種類規(guī)劃的越細致美術設計的自然環(huán)境也會越豐富、越生動。自然界中的植物種類過于豐富，美術設計方面如果藝術家能根據植物學對常見的具有代表性的植物事先進行收集分類并作為美術設計的參考將是非常值得的。

美術設計階段不僅要考慮植物的設計風格，也要重視植物與角色、與場景的搭配效果。要重視植物與角色、與場景的比例關系，每種植物都有自己的體積，不僅要反復推敲植物個體的美觀性，更要注意群體效果是否統一和諧。過于有特點的單體設計擺放在一起未必能達到美觀的群體效果。在環(huán)境的制作中植被是通過程序被復制安排在場景中的，“過于有特點的植物”更容易在視覺上產生重復感，另外如果動畫電影中的植被與現實生活過于不符，會在視覺上產生“排斥感”(極端的設計風格不在此討論范圍)，降低畫面的美觀度。

作為豐富畫面的重要組成部分，不同形態(tài)、大小的石塊和土塊，斷枝落葉是必不可少的。它們會被隨機散落在地面上讓環(huán)境更加生動。

圖3 不同植物的比例和種類的規(guī)劃示意

2 地形地貌和植被創(chuàng)建以及植被的自動化分布

2.1 地形地貌的創(chuàng)建

根據攝像機的拍攝需求會將地形地貌分成遠中近不同的文件來制作。對于遠景來說很多軟件都提供地貌生成器或者便捷的編輯方式可以快速高效的來進行制作，它的特點是面數相對較少，渲染精度較低。此類模型不太會直接用于高模的制作，一般可以作為范圍示意來使用。中近景模型可以是獨立的場景，也可以在遠景模型的基礎上逐步進行細化。模型師會根據美術設計和分鏡腳本對地形的主要結構不斷地細化，并留意攝像機拍攝的位置。

2.2 植被的創(chuàng)建

隨著技術的發(fā)展，不同技術偏重的軟件帶來了各式各樣的解決方案。不同格式的數據和不同工作流程的搭配不斷提升工作效率和創(chuàng)作空間。以下內容并非針對于某個軟件或者某種流程來討論帶有局限性的方案，而是站在宏觀的角度來介紹不同工作流程里的共同特點。

為了更快捷地制作植被造型可以通過很多的插件來完成，在項目的制作中可以根據使用的軟件選擇不同的插件或者素材包。既有像Speed Tree 這樣以手動調整為主的創(chuàng)建型植物的插件，也有以提供素材包為主的插件，比如Blender插件Real Trees、C4D 插件Gumroad-Vertex Trees、3D Max 插件Ever motion Archmodels、Forest 等。像Speed Tree 這種類型的植被插件是為了自由地創(chuàng)作植被形態(tài)而準備的，雖然相對單純的建模方式而言確實是提高了效率，實際上如果想制作出一顆造型獨特和渲染質量也很高的植被還是要花費不少時間的。素材包類型的插件提供的植被造型基本是固定的，可調節(jié)的空間很有限，或者沒有調整的必要。畢竟使用素材包的第一需求是快速產生植被，往往對植被的造型沒有特殊的需求。

根據需要植被可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。在主要表演區(qū)的植被一般會被視為道具，再進行綁定后被逐個安排在場景里。如果想讓它們動起來，可以對這些植被道具制作動畫或者進行動態(tài)解算。安排在次要表演區(qū)里的植被一般是使用程序來分布的?？梢允且话愕哪Ｐ臀募部梢允怯泻姹汉脛赢嫷腶bc文件。abc文件通常被制作成2秒鐘的動畫循環(huán)或者更長時間的非循環(huán)文件。

一棵樹的模型精度根據在場景中的位置，可以是幾萬也可以是幾十萬的面數，一個場景里各種植被數加起來可能是成千上萬的，這些數據會對計算機的內存造成極大的壓力。這種內存上的消耗對于不同的軟件產生的負擔不是相同的，對于算法比較新的軟件負擔要小的多?；赨nreal Engine 5強大的計算能力，在不同的軟件里制作不同的工序，最終在UE中進行渲染輸出也是現在流行的制作方式之一。

2.3 植被的分布

在Maya中，為了提高渲染效率不僅需要對場景進行劃分，對于植物更需要進行細致的分類，并且需要根據拍攝的范圍依次減少模型的面數，做到合理分配資源。為了更快速的在屏幕上顯示這些植被，通常會使用體積相當的低邊模型來制作代理(Proxy)物體，再通過程序把代理物體連接到相應的高邊模型上，以實現在屏幕上顯示低邊模型，在渲染時自動渲染成高邊模型的功能。Maya中不同的渲染器提供不同的工具來實現這種功能，比如Vray Scatter 代理物體、RedShift 代理物體、GPU代理物體等。植被模型需要考慮近景和遠景的不同需求。對于主要拍攝區(qū)中的所有近景植被，需要根據分鏡和美術設計，使用精細度較高的道具植被(Props)一對一的安排到場景中，力求實現對美術設計的最高還原。對于次要表演區(qū)的植被，將使用植被的代理物體按照需要，通過程序分布(Scatter)在地型表面上。比如Vray 渲染器提供Vray Scatter，Maya 提供的MASH 模塊，3DMax 插件MultiScatter 等。當然也可以根據項目需要自行編寫達到分布功能的程序來實現類似的功能。

圖4 植物模型和代理物體

3 渲染優(yōu)化

在環(huán)境制作開始前要充分對每個場次的環(huán)境數據量進行推算，比如地形地貌的尺寸和比例，地形的面數和貼圖的分辨率，以及植被的種類、尺寸和比例，分布的形式，植被的間距，植被的大致數量，單個植被模型的面數和貼圖的尺寸。對環(huán)境模型進行分區(qū)規(guī)劃，可以在渲染前對環(huán)境進行手動或者通過程序自動對攝像機拍攝不到的區(qū)域中的模型進行刪除，控制環(huán)境的數據總量在單機和渲染農場都能夠承受的范圍內。如果超出了硬件承受范圍，更新硬件方面也應該提前做好備案，比如增加內存容量、更換新型顯卡等。

在Maya平臺中，渲染時計算植被陰影產生的數據量是一個極端數據量，容易導致死機。由于次要拍攝區(qū)的植被模型通常離鏡頭比較遠，可以考慮將單個植被的陰影烘焙到貼圖上，然后在最終渲染時關掉植被的陰影以提高渲染速度。或者為了產生陰影制作一個更為簡化的模型，通常稱其為陰影模型。它和環(huán)境用的植被在位置上完全重合，高模用于渲染圖像，低模用于產生陰影。

以圖5為例，紅色和黃色區(qū)域需要擺放高精的道具模型，藍色及更遠處的山上都可以考慮使用程序來分布低邊模型。當然把背景的遠山分布好植被后處理成Matte Painting 來使用也是一個好想法。在分布好這些代理以后，會把當前場次的所有l(wèi)ayout攝像機導入到場景中，根據故事板的構圖對每個鏡頭中的植被比例做出高矮粗細的調整，使畫面中的植被更符合構圖的美學標準。對于整齊的草坪或草地來說大部分會使用軟件自帶的毛發(fā)系統來模擬，比如在Maya中使用到的XGen。

圖5 植被分布示意

4 結束語

環(huán)境制作是一個富有創(chuàng)造性、藝術性、規(guī)劃性、技術性的工序復雜的工作。無論是精妙絕倫的小庭院，還是宏偉壯麗的自然風光，都會提升影片的視覺感受。