虚拟制片对虚幻流程中三维动画制作的反影响

潘勇良 程 鑫 胡中平

（作者单位：湘潭大学艺术学院）

近年来，随着三维动画技术的不断发展，部分动画技术逐渐被应用于影视制片行业。影视制片已经进入了虚拟制片时代，虚拟制片的技术也正处于探索与发掘时期。国内部分学者也已经对虚拟制片技术展开研究，但是关于虚拟制片对虚幻流程制作三维动画的反影响的研究还有一定探索空间。自三维动画诞生以来，制作者们为了增强人物的表现力、提升画面的表现效果和提高制片流程的效率等，不断对动画的制作流程进行革新。随着游戏引擎的功能逐渐强大，三维动画行业开始将目光投向虚幻流程，又开始了一次重大变革。使用虚幻引擎的动画制作流程优势远超于传统三维动画制作流程，众多资产库为建模节省了大量时间。

1 虚拟制片时代的产生

伴随着三维动画技术的提高，虚幻流程开始应用于动画影视行业，影视行业把目光从传统的计算机动画（Computer Graphics, CG）制作转向虚幻流程制作，于是虚拟制片技术逐渐产生。虚拟制片时代先后经历了三个主要的阶段：电影“虚拟化”的首次提出、CG动画技术的发展和电影全程虚拟化制作。1977年，乔治·卢卡斯导演首次提出电影“虚拟化”的概念，在《星球大战》的拍摄中，成功利用计算机对摄像机进行控制，这便是虚拟制片的雏形。1982年，美国迪士尼动画公司使用计算机图像生成与真人实拍相结合的手段，制作了第一部特效科幻电影，正式迈入CG动画制片的新纪元。2009年，电影《阿凡达》使用虚拟制片技术的空前成功，使得虚拟制片技术被广泛知悉。20世纪，约翰·基尔肯尼首次提出“电影全虚拟化制作”的概念。在2019年计算机图形图像特别兴趣小组（Special Interest Group for Computer GRAPHICS,SIGGRAPH）会议上，虚幻引擎与合作伙伴们共同展示了一支“虚拟LED片场”和“摄影机内特效”的演示视频[1]，标志着影视制片行业开始进入虚拟制片时代。

2 虚拟制片技术对影视制作行业的影响

如今，虚拟制片技术已成为影视产业发展的重要推动力。通过虚拟制片技术，电影制片人和导演能够打破传统拍摄的限制，构建出逼真的虚拟场景和特效，为观众呈现更加震撼和引人入胜的视觉盛宴。虚拟制片主要服务于实时可视化效果的呈现，其核心技术大致分为常见的四种类型：可视化预演、表演捕捉、混合虚拟制片和实时电子显示背景墙[2]。

可视化预演是影片制作的核心，由预可视化发展而来，主要服务于导演及制片。影视行业一直在追求构思画面可视化，从希区柯克开始，就已经强调在电影开机前就构思好镜头，通过故事板来实现。随后动态分镜诞生，迪士尼公司的插画师对每页故事板进行剪辑与配乐，最后合成简单的动态故事板，以更加直观叙述故事内容和表达画面效果[3]。从《星球大战前传》开始使用CG动画技术实现可视化预演，到时下虚拟制片中实时渲染技术的出现，都离不开画面效果的即时反馈，可视化预演在每个时期都以不同角色服务于影视行业。

表演捕捉减少了CG动画的工作量。影视行业经常使用蓝绿幕布制作虚拟电影背景，用来减少实体场景搭建的工作，动画的制作也不例外。动画的制作过程比较复杂，存在制作周期长、制作过程烦琐，甚至动画效果不够理想等问题，于是影视行业将表演捕捉技术引入影视制片流程中，制片效率获得了极大提高，动画效果也更加自然。

混合虚拟制作又被称为“虚实拍摄技术”，是虚拟制片技术的关键，其核心原理是处理好摄像头移动时，动画元素与绿幕元素的透视与光影关系。虚拟拍摄技术有两种应用场景：一是实时混合虚拟制作，这种技术最早应用于虚拟演播室；二是电影后期所采用的混合虚拟制作，即记录下摄像机在绿幕环境下的运动数据，在后期合成中将数据放入虚拟摄像机中，最后合成输出图像。混合虚拟制作技术意味着使用室内的实拍镜头就可以与动画互相合成，从而使画面更加逼真，也能记录摄像机的运动轨迹，使动画中相机拟真更方便。

实时电子显示背景墙技术的前身是蓝绿幕布技术。与蓝绿幕布相比，实时电子显示屏幕的环境光更加真实，减去了CG动画后期抠像的烦琐流程，演员更具有身临其境的感觉等。2019年《曼达洛人》的播出，使得实时电子显示背景墙技术逐渐被影视行业知晓。2021年，我国开始对实时电子显示背景墙进行探索，仅花费5天时间完成制作了《异星救援》，其中主要的背景呈现依靠实时电子显示背景屏。对环境进行修改后，能即时预览场景效果，无须再像传统制片等待合成之后才能预览修改。

3 虚幻流程影响下的三维动画创作现状及挑战

3.1 现状：虚幻流程应用于动画创作

虚幻流程是基于虚幻引擎制作三维动画的流程，从虚幻4开始进入动画影视行业。虚幻引擎于1998年诞生，虚幻引擎在第四代之前大部分都服务于游戏制作，因游戏场景画面无可挑剔，且在彩色光照和纹理过滤上的软件渲染性能已经接近硬件级的加速，在保证画面质量下极大减少了公司硬件设置的成本，所以一经上市，就得到了18款游戏的支持，包括著名的Unreal、《哈利·波特》等。2014年虚幻引擎4诞生后，三维动画制作逐渐将目光投向了虚幻流程，其优势远超于传统三维动画流程：动作捕捉、实时预览、声音与音响的设置等技术的加入，使三维动画制作效率提高。

蓝图促进了第三代电影的发展。动画电影属于电影的一种表现形式，相对于传统动画电影而言，动画电影更有利于第三代电影的发展。第三代电影最突出的特点是互动性[4]，而虚幻引擎的智能化蓝图更有利于实现动画电影的交互。虚幻流程中智能化蓝图交互制作优于传统的交互制作，虽然市面上的团结引擎（Unity）也具有交互功能，但需一定编程基础，而引擎的智能化蓝图降低了门槛，只需一定操作逻辑，就能轻松实现交互。引擎中的游戏关卡功能促使了第三代电影的发展，将关卡功能嵌入动画电影中，可以轻松解决故事的选择性问题，故事到一定阶段或者人物到达一定场景，能让观众作出不同的选择，从而获得不同的结尾。目前，动画师首先需要完善并优化动画电影处于虚幻引擎制作环境的流程，使制作动画电影在当前基础上更加高效，其次才是插入关卡，使动画电影具有多种可能性。

实时渲染预览打破了三维动画电影传统的线性制作。实时渲染对传统线性流程制作进行了重构，使得制作流程高度集约化。集约化的制作流程利于后期参与前期设计，能站在后期角度给前期设计指导意见，从而减少修改次数。实时渲染能减少动画制作的制作时间与周期。引擎不仅可以轻松地添加灯光并能够实时看见灯光的效果，而且可以实现在引擎中剪辑，根据需要对分镜中的镜头进行修改，或者增减镜头，这些是传统制作流程无法实现的技术。比如，日本动画公司Marza使用Unity打造的动画片《礼物》，初步估算制作周期缩短25%，渲染时间大幅减少，因此制作成本也相应降低。

虚拟摄像机与实体摄像机绑定利于相机拟真。动画电影中制作效果固然重要，摄像机的调度同样重要。摄像机是画面记录的直观体现，优秀的摄像机调度往往能制造出独特的影片风格或者精彩的影视效果。纯虚拟环境下摄像机调度有一定难度，对导演的专业要求比较高，而且在虚拟软件中复杂的摄像机运动轨迹难以控制。动画导演往往为了追求真实的摄像机效果，经常会模拟真实的手持拍摄的效果直到获得“真实摄像机”调度的效果。电影《深海》技术总监刘鲁表示，导演对相机拟真非常重视，在虚拟相机路径制作过程中，一方面相机动态尽量符合手持拍摄的模拟，另一方面在后期合成中加强了各种光学镜头的效果拟真。虚拟制片中混合虚拟制作技术可以参与其中，录制镜头所需要的运动轨迹，后期也只需要适当调整，就可代替手持拍摄模拟过程。在此过程中，使用引擎搭建好场景并设置好灯光，在电子显示背景屏实时预览，能为导演与制作人员提供参考，极大提高动画的制作效率。

音效的设置功能打破了传统音效添加的桎梏。引擎不仅可以为每个发声物体赋予音频，使观众获得一个更加沉浸真实的空间，而且可以实时直接对音频进行修改。在传统三维动画电影制作流程中，画面与音频的设计与制作相对独立，只能后期对照画面添加音效音轨；但是在引擎中，制作人员可以直接赋予物体音效，配合音效蓝图设置或更改参数，就可以达到空间音效的效果。

3.2 挑战：时下虚幻流程并未普及

目前，部分国产三维动画电视剧把虚幻流程作为常用的技术流程，因为使用虚幻引擎制作剧集较长的电视剧相对具有优势，虚幻引擎的资源库为数据存储提供了极大空间，制作效果相对于传统流程更好，制作成本相对于传统流程更低。国产动画《斗罗大陆》即是采用虚幻流程制作的三维动画电视剧，即可达到每周更新一集的速度。而时下部分国产三维动画没有选择虚幻流程的原因可能有以下三点：一是动画公司对于制作流程改变及管理模式改变的成本较高；二是虚幻流程暂时还未普及，制作三维动画时可能存在隐藏的诸多问题；三是虚幻引擎渲染的质量暂时不如传统渲染流程的质量。

4 虚拟制片时代基于虚幻流程的三维动画创作特点的转变

4.1 内容与形式更加多变

形式上向第三代电影方向发展，影片的交互性更强。2005年，第三代电影“交互式电影”的概念被提出。但是，目前因为制作周期长、制作成本较高、对于导演的专业技能要求更高等，我国产出的交互式电影或者动画电影极少。若在虚幻流程中制作动画，可以在引擎中任意添加蓝图，在需要交互的地方加入程序，实现不同的故事发展，并且动画属于虚拟拍摄，即所有制作流程可以直接在引擎中完成，蓝图与节点添加更便捷。

在内容上与传统叙事也大相径庭。第三代电影叙事方式是非线性叙事方式。影院的观众可以在观影环节中参与剧情的互动，感受前所未有的体验，同时也能操控影片的剧情走向，观众也就更加专注于难以预知的故事结局。

题材上更偏向写实科幻。虚幻引擎善于制作写实风格的场景，目前大多数使用虚幻流程的动画场景都更加真实，如2022年上映的网络动画短片《诞辰》，即是采用虚拟制片技术制作出来的动画，其在人物造型、动作和场景设计等方面风格都更偏向科幻写实风格。

4.2 技术流程更加集约化

虚幻流程具有集约化的特点，不仅在管理层面集约化，而且在引入虚幻引擎的动画制作流程上也逐渐朝着全流程发展。虚幻流程中除了前期设计环节，基本上可以实现流程全覆盖。近期，虚幻引擎更新后可以实现骨骼绑定，并进行关键帧绘制，虚幻引擎正在为动画制作的全流程不断努力。相比传统的制作技术工具，需要多种软件互相配合才能实现最终影片的输出。例如目前的影院动画，大部分都需要玛雅（Maya）、3Ds Max制作模型，在SP中绘制贴图，在Maya中制作与合成动画，最后到PR以及达芬奇软件中进行剪辑与调色，方可输出成片[5]。

4.3 动画风格上的改变

动画风格更加写实。虚幻引擎里的数字资产更多是通用化的写实模型，一些动画公司为了节省经济成本与时间成本，会对虚幻引擎中的数字资产稍作修改直接用于动画制作。同时，虚幻引擎拥有真实的物理引擎，为写实风格动画的制作提供了便利。

在虚幻中做出风格化的角色与场景需要花费一定时间，如果想要做出风格化角色，动画公司需要付出更多。动画市场以动画电影与动画电视剧为主，动画公司制作动画电视剧时希望制作时间短并且收入可观，所以很少愿意花费时间进行风格化设定，最后可能导致市场上大部分动画以写实动画为主，缺乏一定的风格化。所以在优化三维动画的流程时，风格化对于动画也是非常重要的一点，也有可能成为一部动画能否成功的关键。

5 结语

虚幻引擎很早便引入动画制作流程中，而目前虚拟制片借用动画虚幻流程中的技术，可以将两项技术结合，为三维动画制作创造更好条件。虽然目前虚幻引擎仍有一些不足待完善与优化，如实时渲染效果有待提高、软件之间兼容性存在瑕疵等。但不可否认，将虚幻流程引入三维动画电影制作将带来以往没有的众多优势。例如，实时渲染技术让动画的制作修改变得便捷，绑定虚拟摄像机技术让相机拟真实现更轻松，交互功能使第三代电影实现更容易等。

三维动画是艺术与技术的交融，艺术一次次挑战技术，技术一次次激发艺术。优秀的影视作品往往离不开富有创意的情节与深刻的人物，不能因为技术的发展而破坏艺术的本质。因为技术的发展，创作者入门门槛得到了一定降低，但是他们在保持自己创作的热情的同时，更需要重视自己的专业技能与文化素质，提高自己的沟通与表达能力甚至是管理能力。笔者相信广大三维动画创作者们，能够完善并优化三维动画的虚幻流程，助力我国动画影业的发展。