王 勇 陳贊蔚

（廣州美術(shù)學(xué)院,廣東廣州 510220）

一、實(shí)時(shí)渲染技術(shù)在影視動(dòng)畫行業(yè)的應(yīng)用初期

國(guó)外的實(shí)時(shí)渲染技術(shù)在影視行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)持續(xù)了二十余年，早期只能應(yīng)用于電影拍攝的同步預(yù)覽，導(dǎo)演彼得·杰克遜在1999年《指環(huán)王》系列電影的制作過程中，就曾經(jīng)成功地運(yùn)用實(shí)時(shí)渲染技術(shù)觀察數(shù)字內(nèi)容與實(shí)拍畫面合成的初步預(yù)覽，用于確定拍攝的鏡頭機(jī)位以及輔助電影后期數(shù)字化制作；隨著實(shí)時(shí)渲染引擎技術(shù)的發(fā)展，在2009年上映并震撼世界的電影《阿凡達(dá)》中，導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆可以在監(jiān)視器中實(shí)時(shí)看到更接近最終效果的數(shù)字CG內(nèi)容并在拍攝的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)看到真人演員與這些渲染畫面的互動(dòng)，并隨時(shí)調(diào)配整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的相機(jī)與演員。制作團(tuán)隊(duì)對(duì)于實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的成熟運(yùn)用極大地提升了攝制的效率，也為電影上映之后的一鳴驚人打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2014 年Epic Games 公司開發(fā)的實(shí)時(shí)渲染引擎UnrealEngine4（以下簡(jiǎn)稱虛幻4）正式發(fā)布，并于2015年公布其引擎將提供給所有人免費(fèi)下載使用，因此極大地吸引并推動(dòng)了實(shí)時(shí)渲染引擎技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用。經(jīng)過多年的版本更新迭代，虛幻引擎已在多個(gè)通常被視為視覺效果和數(shù)字動(dòng)畫的領(lǐng)域進(jìn)行了結(jié)合與突破：影視、動(dòng)畫、建筑可視化、工業(yè)產(chǎn)品渲染、實(shí)況活動(dòng)演出等，尤其在動(dòng)畫短片與動(dòng)畫劇集的方向頗有建樹。

與此同時(shí)，中國(guó)的動(dòng)畫從業(yè)者也早早關(guān)注到實(shí)時(shí)渲染技術(shù)帶來的革新，早從2017年開始如《武庚紀(jì)》《地靈曲》《槍神記》《斗羅大陸》《秦時(shí)明月》《全職高手》《凡人修仙傳》等國(guó)產(chǎn)動(dòng)畫劇集都是采用虛幻引擎的實(shí)時(shí)渲染技術(shù)來制作的。有研究調(diào)查顯示：“根據(jù)網(wǎng)絡(luò)訪談動(dòng)畫制作公司以及畫面分析得出，使用離線渲染技術(shù)的電視動(dòng)畫數(shù)量，從2012年開始增長(zhǎng)，2016年-2017年達(dá)到巔峰，數(shù)量為59部，從2018年開始逐漸下降；而使用實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的電視動(dòng)畫數(shù)量，從2010年開始在不斷增長(zhǎng)，2015年開始保持每年2-3部的增速，直到2020年占全年國(guó)產(chǎn)三維電視動(dòng)畫數(shù)量總量的半成”。這也足以說明使用實(shí)時(shí)渲染進(jìn)行制作在動(dòng)畫行業(yè)已經(jīng)逐漸成為主流。也正是由于近年來，后互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代流媒體爆發(fā)生長(zhǎng)的形式，中國(guó)的動(dòng)畫主要流媒體平臺(tái)如騰訊、愛奇藝、bilibili、優(yōu)酷等對(duì)動(dòng)畫內(nèi)容數(shù)量與更新頻率的需求日益提升，也使得越來越多的人選擇實(shí)時(shí)渲染技術(shù)。

二、人工智能時(shí)代實(shí)時(shí)渲染引擎的進(jìn)步

有關(guān)于三維動(dòng)畫的各種技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)誕生了相當(dāng)多樣化的形式類型的軟件與插件可以幫助動(dòng)畫創(chuàng)作者制作動(dòng)畫，特別由于計(jì)算機(jī)行業(yè)的高速發(fā)展使得三維動(dòng)畫制作中可以借助各種程序來輔助三維動(dòng)畫的制作：例如三維場(chǎng)景的植被與地形的生成、建筑群的布局、批量人群的生成等等。然而這些智能技術(shù)在實(shí)時(shí)渲染的動(dòng)畫制作中應(yīng)用的同時(shí)也帶來了一些問題：這些由程序自動(dòng)化輔助生成的數(shù)字內(nèi)容本身具有批量化特征，并且由于定制化的實(shí)現(xiàn)成本較高，往往這些程序生成的數(shù)字資產(chǎn)會(huì)大量調(diào)用現(xiàn)有素材，從而導(dǎo)致了觀眾可以明顯地看出各種內(nèi)容的重復(fù)與素材的痕跡，而這些視覺元素的重復(fù)往往會(huì)帶給觀眾們極快的審美疲勞。

但是隨著人工智能時(shí)代的降臨，AI智能可以做到數(shù)據(jù)分析并深度學(xué)習(xí)，過往的程序化制作已經(jīng)開始逐漸往更加智能的方向靠攏：數(shù)字人技術(shù)、語音經(jīng)過AI的計(jì)算轉(zhuǎn)化表情、動(dòng)作生成、圖形分析并生成對(duì)應(yīng)模型等等，相信在人工智能更加成熟的將來，實(shí)時(shí)渲染與AI技術(shù)可以更好地幫助藝術(shù)家創(chuàng)作并真正的解放生產(chǎn)力。

三、實(shí)時(shí)渲染引擎技術(shù)在動(dòng)畫領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸

隨著實(shí)時(shí)渲染技術(shù)在中國(guó)動(dòng)畫行業(yè)內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景與使用頻率的提升，其動(dòng)畫產(chǎn)出的數(shù)量與效率確是有所提高，但是隨之出現(xiàn)的一些制作方面的問題也逐漸顯現(xiàn)，如特效與材質(zhì)粗糙簡(jiǎn)單、場(chǎng)景不夠精致充滿風(fēng)格不協(xié)調(diào)的模型、素材堆砌等問題也常受觀眾詬病，導(dǎo)致這類作品常常在初次亮相時(shí)滿堂喝彩，而到了后期同質(zhì)化作品泛濫時(shí)則乏力，導(dǎo)致評(píng)價(jià)和口碑不佳。

由于實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的最初使用目的是針對(duì)游戲的開發(fā)，導(dǎo)致在引擎中數(shù)字資產(chǎn)的模型、材質(zhì)、燈光等方面都是針對(duì)可以讓內(nèi)容能流暢運(yùn)行并盡量節(jié)省資源并優(yōu)化計(jì)算機(jī)性能，但帶來的后果就是所制作的數(shù)字內(nèi)容不夠精細(xì)；雖然隨著虛幻引擎的版本更新，已經(jīng)加入了“高質(zhì)量影片輸出渲染”“路徑追蹤器”等渲染方式，但由于底層邏輯的原因，使得使用虛幻引擎制作動(dòng)畫仍然很難達(dá)到傳統(tǒng)離線渲染方式的效果。此外，實(shí)時(shí)渲染引擎誕生之初是為了滿足游戲開發(fā)的需求，因此其制作手段許多都是為了提升真實(shí)感或模擬真實(shí)物理效果而設(shè)計(jì)，因此又導(dǎo)致使用虛幻引擎制作的影視動(dòng)畫片風(fēng)格過于單一或接近的問題。

無論是實(shí)時(shí)渲染抑或離線渲染，目前對(duì)渲染效果的技術(shù)追求一直是“真實(shí)感”，這是由于當(dāng)前渲染技術(shù)的核心算法是基于PBR（Physicallly-Based Rendering）物理規(guī)律模擬的一種渲染技術(shù)，它模擬的是三維模型的材質(zhì)物理特性以及光是如何與材質(zhì)交互的。但是隨之而來對(duì)于動(dòng)畫行業(yè)的問題也逐漸顯現(xiàn)：隨著技術(shù)水平進(jìn)步和動(dòng)畫作品迭代與層出，觀眾們對(duì)畫面效果的“真實(shí)感”要求也越來越高，如此技術(shù)導(dǎo)向與大眾審美的交叉也導(dǎo)致了動(dòng)畫創(chuàng)作者在學(xué)習(xí)和使用技術(shù)的同時(shí)，不可避免地追逐“真實(shí)感”。如此局面導(dǎo)致實(shí)時(shí)渲染在動(dòng)畫領(lǐng)域應(yīng)用似乎也遇到了難題，“迪士尼模式再次成為一種全球化、寡淡無味的文化象征，技術(shù)濫用與美學(xué)貧瘠的問題浮出水面。從某種角度看，當(dāng)今的動(dòng)畫技術(shù)，仿佛退回到了詭盤時(shí)代，也就是聚焦于原始的“視覺蒙騙術(shù)”的年代”。而目前的動(dòng)畫制作手段與工具的PBR渲染核心理念也帶來了從制作理念開始的失衡。

四、多種解決實(shí)時(shí)渲染瓶頸問題的嘗試

動(dòng)畫的藝術(shù)是造夢(mèng)的藝術(shù)，是真實(shí)與想象的平衡的，視覺效果的逼真與否不應(yīng)該成為動(dòng)畫本身所追求的重要維度，并且在三維動(dòng)畫的領(lǐng)域中，技術(shù)進(jìn)步與審美進(jìn)步是存在時(shí)間差的，當(dāng)技術(shù)的越發(fā)成熟而導(dǎo)致被大眾審美接受的時(shí)候，恰是新一輪技術(shù)顛覆當(dāng)前審美的開端。

（一）利用實(shí)時(shí)渲染引擎呈現(xiàn)其他的藝術(shù)風(fēng)格

二維動(dòng)畫的制作手段特質(zhì)決定了其可以毫無界限地追求和拓展人們的想象空間，著名的二維動(dòng)畫藝術(shù)家西維亞·喬邁在使用三維技術(shù)時(shí)，也會(huì)故意用二維的效果去“污染”三維軟件本身的透視體系所渲染的畫面，“三維技術(shù)幾乎要使人變成透視法的奴隸，受其牽制，而我偏更喜歡那些奇怪形狀的背景，喜歡給廚房地板安上不對(duì)稱的方格。我不愿失去對(duì)純粹圖像該有的敏感度”。而當(dāng)我們面對(duì)三維實(shí)時(shí)渲染的制作手段時(shí)，也可以思考如何結(jié)合工具來打破渲染技術(shù)的物理真實(shí)特性，來更好地表達(dá)創(chuàng)意。

在實(shí)時(shí)渲染領(lǐng)域也有著許多動(dòng)畫藝術(shù)家為了打破“真實(shí)感”的束縛進(jìn)行了嘗試，其創(chuàng)作者或有意或無意地會(huì)選取了制作過程中的一部分來進(jìn)行“反真實(shí)感”改變，以獲獎(jiǎng)與贊譽(yù)無數(shù)的動(dòng)畫短片《愛死亡與機(jī)器人E03證人》為例：動(dòng)畫導(dǎo)演選擇把環(huán)境部分的模型貼圖完全替換成手繪，如此的大膽的嘗試造成的反真實(shí)的視覺差異，使得成片最終的效果十分驚艷；英國(guó)的動(dòng)畫工作室Blue Zoo使用虛幻引擎實(shí)時(shí)渲染技術(shù)創(chuàng)作的動(dòng)畫《Ada》，講述的是一位女裁縫被困在一個(gè)北極小島上，不得不學(xué)習(xí)在荒野中生存的故事，因?yàn)槠鋭”臼腔谡鎸?shí)故事，團(tuán)隊(duì)為了展現(xiàn)創(chuàng)意并凸顯影片孤獨(dú)的基調(diào)與氛圍，決定使用鉛筆畫風(fēng)格來實(shí)時(shí)渲染所有三維材質(zhì)。

上述的各種制作手法都相當(dāng)于把三維動(dòng)畫中的某一元素進(jìn)行“陌生化”處理，讓其展現(xiàn)出來的效果與基于物理渲染的引擎所呈現(xiàn)方式有所不同，“想要在視覺和藝術(shù)上成功地表現(xiàn)某物，就必須背離其基本的視覺形態(tài)，以有別于日常概念的形式出現(xiàn)在人們眼前”。而上文提及的兩部動(dòng)畫所運(yùn)用的“陌生化”手段也是動(dòng)畫藝術(shù)中對(duì)呈現(xiàn)的事與物或概括或夸張的表現(xiàn)形式之一，而這些擺脫“真實(shí)感”天馬行空的形式與手法也是動(dòng)畫藝術(shù)吸引人的必要一環(huán)。動(dòng)畫的創(chuàng)作本質(zhì)也不是把所有細(xì)節(jié)都全盤托出，由此，如何借助實(shí)時(shí)渲染的高效性優(yōu)勢(shì)并圍繞如何進(jìn)行創(chuàng)新的視覺效果來投入資源與人力，來呈現(xiàn)讓人眼前一亮的表現(xiàn)方式必然是日后的突破口。

（二）結(jié)合創(chuàng)作者自身優(yōu)勢(shì)以揚(yáng)長(zhǎng)避短

傳統(tǒng)使用離線渲染的動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)制作的周期都很長(zhǎng)，在制作后期任何一個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)整修改都會(huì)導(dǎo)致重新渲染，而實(shí)時(shí)渲染的出現(xiàn)能夠讓制作者實(shí)時(shí)看到制作成品的畫面是其最大的優(yōu)勢(shì)，制作人員可以協(xié)同創(chuàng)作，每一次調(diào)整都有即時(shí)的反饋，這在動(dòng)畫行業(yè)是翻天覆地的變化，“好的藝術(shù)作品應(yīng)感動(dòng)時(shí)代，其核心要打動(dòng)觀眾、引領(lǐng)觀眾，而不是迎合市場(chǎng)。更不能重復(fù)復(fù)制，中國(guó)動(dòng)畫電影只有在創(chuàng)作觀念上創(chuàng)新，才能突破目前的局限”。

2019年位于東京的Cyclone Graphics于制作了由烏丸匡創(chuàng)作的日本人氣漫畫《非槍人生》改編的系列動(dòng)畫，該動(dòng)畫講述了一個(gè)神經(jīng)機(jī)械學(xué)大行其道的戰(zhàn)后社會(huì)，這個(gè)以二維動(dòng)畫為制作核心的團(tuán)隊(duì)決定使用虛幻引擎渲染片中的所有畫面背景，將手繪的動(dòng)畫角色與實(shí)時(shí)渲染出的三維CG背景融合到了一起，在不到6個(gè)月時(shí)間里為4000個(gè)成品鏡頭創(chuàng)作了細(xì)節(jié)齊全的背景，這使他們?cè)跇O大提升制作效率的同時(shí)忠實(shí)地再現(xiàn)了原著中細(xì)節(jié)豐富的賽博朋克世界，動(dòng)畫在全球范圍播出并獲得不俗的反響。如此的制作方式是由于制作公司充分考慮到了自身二維動(dòng)畫的制作優(yōu)勢(shì)，并采取實(shí)時(shí)渲染技術(shù)來作為制作的一環(huán)來提升動(dòng)作制作整體的效率。

筆者所在的廣州美術(shù)學(xué)院視覺藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院陳贊蔚研究生導(dǎo)師工作室（AzureSkyStudio），也正在進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染引擎創(chuàng)作8K超高清動(dòng)畫視頻的研究，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了個(gè)人工作站較快速生成8K分辨率的動(dòng)畫素材（圖1），這在過去必須有渲染農(nóng)場(chǎng)才能進(jìn)行的時(shí)期是不可想象的。如此利用實(shí)時(shí)渲染引擎可以快速調(diào)整預(yù)覽最終渲染效果極大提升整個(gè)制作效率的同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)新流程對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)提出了新的需求。

圖1 利用UnrealEngine4單機(jī)生成的8K超高清動(dòng)畫測(cè)試

中國(guó)的動(dòng)畫創(chuàng)作者或者團(tuán)隊(duì)們，不一定都可以擁有像追光、皮克斯、迪斯尼等大型公司的技術(shù)儲(chǔ)備與人員配置，那么在進(jìn)行動(dòng)畫創(chuàng)作過程中，可以更好地借助實(shí)時(shí)渲染的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并思考如何結(jié)合自身制作團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)變思維方式通過合理的布局讓每個(gè)人可以發(fā)揮自己的長(zhǎng)處，讓實(shí)時(shí)渲染技術(shù)成為制作流程中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的一環(huán)，而不僅僅是一個(gè)渲染輸出的工具。

五、結(jié)語

三維數(shù)字動(dòng)畫藝術(shù)發(fā)展至今，每有新的影視動(dòng)畫技術(shù)誕生或變革，創(chuàng)作者往往容易被新技術(shù)帶來的新效果所迷惑，會(huì)因?yàn)樾滦Ч麕硇麦w驗(yàn)而沉醉其中。但是往往技術(shù)可能并不完善而效果并不完美，或是與藝術(shù)性的表達(dá)“水土不服”。

因此創(chuàng)作者在一方面學(xué)習(xí)與利用新技術(shù)的同時(shí)，依然需要思考如何借助工具來創(chuàng)造令人驚喜的表現(xiàn)方式，并不斷提高自身的水平與新的技術(shù)相互依存，方能駕馭技術(shù)本身使之真正成為幫助創(chuàng)作的“利器”；另一方面，因?yàn)樾录夹g(shù)始終會(huì)成為“老”技術(shù)，所以還要繼續(xù)想方設(shè)法，突破現(xiàn)有技術(shù)的局限，尋求更具有創(chuàng)新性的藝術(shù)表現(xiàn)形式而不迷失掉動(dòng)畫藝術(shù)充滿無邊想象力的本質(zhì)。同樣作為中國(guó)的動(dòng)畫人，我們需要思考的是如何走在技術(shù)的前面，在學(xué)習(xí)技術(shù)與運(yùn)用技術(shù)、在尋找不同問題的解決方案的過程中需要轉(zhuǎn)換思維，尋找出因問題帶來的不同答案的可能性。