动画后面的科学

陈焕文

你喜欢看动画片吗？那幽默的题材，大胆的创意，逼真的表现手法，活泼生动的画面，一直吸引着人们。可是，你知道一幅成功的动画，凝聚了多少人的智慧和心血，隐藏了多少科学的奥秘吗？就让我们透过《怪物公司》（Monsters,Inc.）中毛绒绒的怪物，来探究一下动画后面的科学奥秘吧。

计算机技术的进步，使导演们能拍出各种特技场面，而这些在20世纪之前是难以做到的。比如，孙行者闪转腾挪72般的神通，呼风唤雨、腾云驾雾的本领，在银屏上展现得淋漓尽致；还有《卧虎藏龙》中的周润发和章子怡武功超群的矫健身手，看上去犹如真的一般。但是，这种特技对某些特殊的动画来说，却束手无策。

绘制动画片，即使采用最高级的绘图软件，也很难制成柔软的、有皱纹的皮肤或多毛的动物，很难表现出动物皮肤的弹性和皮毛的光泽。我们仔细抚摸、观察一下小狗皮毛的运动和光泽，要把这样的事物，逼真地转化成计算机代码，是很困难的。因此，在《怪物公司》之前，只能让动画中的动物主角的动作生硬，皮毛坚硬而发亮，如《玩具总动员》（Toy Story）中的巴斯光年和《虫虫危机》（A Bug's life）中的昆虫就是这样。然而在《怪物公司》里，主角是一个超过200万根毛发、8英尺（1英尺=0.305米）高的怪物——苏利（Sulley）和穿袋式T恤衫的小姑娘——小嘘（Boo），为了让它们逼真地动起来，动画公司只能求助于物理学家。在顶尖的物理学家的帮助下，在普通的特技软件中加入了能够进行仿真模拟的新的物理规律，结果，一个叫做Fizt的软件诞生了。由于加入了新的物理规律，Fizt比以前的所有软件都聪明，它知道重力，知道风，还知道物体何时撞击，能够真实展现撞击的实际效果，知道如何将自然界中这些物理现象重现出来，所有的东西都跟真实世界里的几乎一样。然而，为了达到这种逼真的效果，动画中的每一秒钟，都需要对应高级计算机17分钟的运算，这样才能使苏利在暴风雪中被抓住的时候，雪花沾在它的皮毛上，整个画面看起来更像是自然纪录片，而不是卡通。这种以假乱真的特技，让观众有一种身临其境的真实感。

科学有着它本身的规律，这些规律是不以人的意志为转移的。合理应用这些规律，不但能创造出《怪物公司》这样优秀的动画，还能改善我们的生活。