作者：Jeff Tyson

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工业光魔公司（ILM）是一个让众多影迷反响强烈的名字。自从乔治•卢卡斯（George Lucas）于1975年创建该公司、并为第一部《星球大战》（Star Wars）影片提供视觉特效以来，工业光魔公司就已成为电影魔术的代名词。事实上，在历史上票房最高的十部影片中，有八部使用了工业光魔公司制作的视效。工业光魔公司获得了多达28项奥斯卡奖：其中14项是最佳视效奖，另外14项则是技术成就奖！

http://s15/middle/60ac1848076c46316e30e&690 卢卡斯电影有限公司(Lucasfilm LTD.)供图

观众曾在下列影片中看到过工业光魔公司的杰出工作：

· 《星球大战》(Star Wars)

· 《帝国大反攻》(The Empire Strikes Back)

· 《武士归来》(Return of the Jedi)

· 《夺宝奇兵》(Indiana Jones) 系列电影

· 《星舰迷航记：星空奇兵》(Star Trek: Generations)

· 《星舰迷航记：第一类接触》(Star Trek: First Contact)

· 《侏罗纪公园》(Jurassic Park)

· 《失落的世界》(The Lost World)

· 《黑衣人》(Men In Black)

· 《勇敢者的游戏》(Jumanji)

· 《变相怪杰》(The Mask)

· 《阿甘正传》(Forrest Gump)

· 《龙卷风》(Twister)

· 《完美风暴》(The Perfect Storm)

· 《星战前传I：幽灵的威胁》(Star Wars: Episode I: The Phantom Menace)

· 《星战前传II：克隆人的进攻》(Star Wars: Episode II: Attack of the Clones)

· 《星战前传III：西斯的复仇》(Star Wars: Episode III: Revenge of the Sith)

过去25年间，工业光魔公司开创了许多突破性的电影特效和制作流程。由于很难用一篇文章甚至一本书来描述工业光魔公司所取得的全部成就，因此，本文主要介绍其在《完美风暴》中所使用的革命性的、令人难以置信的海水特效，来作为其杰出工作的一个示例。《完美风暴》为工业光魔公司提供了一次独特的机会：将电脑生成的“人造水”合成到自然界的真水当中。考虑到海水是大自然中最多变的因素之一——时而形成泡沫、时而被风吹动、时而涡流旋转，因此，所面临的挑战是巨大的！

http://s3/middle/60ac18484a3abdf17ae12&690 工业光魔公司供图 《完美风暴》中一个场景。图中的海水、船、天空， 甚至演员，一切都是工业光魔公司团队用电脑生成的！ 本文将向您介绍他们是如何实现这些特效的。

在本篇文章中，您将了解到工业光魔公司与电影制片公司的合作，以及特效的策划、制作和合成过程。另外，您还将了解到制作中所使用的模拟和粒子系统的一些内容。

也许认为，对于工业光魔这样的公司来说，为任何影片制作电脑特效都是件轻而易举的事情。但事实上，制作电脑特效是一个劳动强度很高的过程，需要进行大量的研究和辛勤的工作。目前，工业光魔公司拥有1000多名技术熟练的员工，包括：

· 视效总监

· 技术指导

· 软件开发员

· 科学家

· 美术指导

· 制片人

· 模型制作人

· 动画绘制人

· 剪辑

· 摄影师

· 舞台技术人员

每名成员都拥有多项非凡才能。例如，《完美风暴》的视效副总监，“粒子师”哈比比·扎加波，就拥有应用科学与机械工程以及工业设计两个学士学位（有关哈比比的更多信息，请参见附文）。在《完美风暴》中，用来模拟海水的计算机模型数量庞大，这些模型都是在电影制作期间，由粒子师哈比比、研究员约翰·安德森（John Anderson）和众多员工共同研究和编写的。这类人才是工业光魔公司在电脑特效领域不断取得卓越成就的关键。

【在采访工业光魔公司期间，我们用大部分时间采访了哈比比·扎加波 (Habib Zargarpour)。哈比比从1993年开始为工业光魔公司工作，最初作为《变相怪杰》的技术总监加入该公司。由于他为《变相怪杰》中的一个关键镜头创造了一团绿色毒云，很快就为自己赢得了“粒子师”的美誉。毒云完全用电脑生成，由数以百万计的微小三维粒子构成。

后来哈比比又参加了《星舰迷航记：星空奇兵》和《勇敢者的游戏》的制作，与此同时，他对粒子的热爱也在与日俱增。他的粒子作品成为《龙卷风》中的明星，并在《星舰迷航记：第一类接触》、《卵生》(Spawn) 和《星战前传 I》中的关键镜头中连续出现。在影片《蛇眼》(Snake Eyes) 中，哈比比和他的美工同事们为影片最后一个场景设计了海啸，虽然这个场景在最后剪辑时被修改得体无完肤，但却让哈比比和他的美工同事们相信：通过电脑制作出逼真的惊涛骇浪是完全可行的。随着哈比比为《完美风暴》开发出令人惊叹的粒子系统，他的工作也达到了一个全新的高度。哈比比将运用他在《完美风暴》和其他影片中所积累的知识和经验，在未来为工业光魔公司创造出更多新的、令人难以置信的特效。】

制作任何一部新的影片，首先制片公司要做出决定并宣布影片开拍。制片公司为影片挑选一位导演，然后导演开始着手寻找处理影片各个环节的公司。

今天，几乎在任何电影中，电脑特效都发挥着重要作用，虽然在观看影片时，您也许不会察觉到电脑特效的存在。例如，在《完美风暴》中的90个镜头中出现的海水、轮船，甚至演员，一切都是用电脑生成的，而一切看起来又和真的一模一样。工业光魔公司曾参加过各种影片的拍摄，倾全公司之力为导演提供各种特效。

http://s11/middle/60ac18484a3abdf420aea&690 工业光魔公司供图 图中的一切都是工业光魔公司团队用电脑生成的！

《完美风暴》的导演沃尔夫冈·彼得森（Wolfgang Petersen）在和工业光魔公司团队接触后，同意将视效承包给工业光魔公司。

影片在制作过程中，通常要遵循一套标准步骤，基本步骤如下：

· 故事和/或脚本的创作。

· 制作班底根据脚本制作出一组故事板。故事板包含了描述每个镜头的静态图画、文字和技术说明。“镜头”是指由摄影机从一个角度拍摄的电影片断。例如，如果一个场景中有俩人在交谈，而在演员交谈期间，摄影机来回切换了10次，以表现两位演员的头部，那么这一个场景就包含了10个镜头。一部电影可能由2000个镜头组成，制作人员将这些镜头一个个地串联起来，构成了整部影片。

http://s13/middle/60ac18484a3abdf6b7dfc&690 《完美风暴》中的一个故事板图像。

· 然后，影片制作班底分成几个小组：

· 一组负责设计和建造影片中所需的各种布景。

· 一组负责寻找拍摄场地，并做好现场拍摄准备工作。

· 一组开始研究和制作各个不同的电脑特效镜头。

· 一组为拍摄特效镜头进行准备。

· 一组着手准备实物特效，例如电子动画技术，《大白鲨》中的机器人鲨鱼就是一个能动的模型。

· 一组负责准备服装。

· 拍摄组负责为不同的镜头准备摄影机、灯光、音响等设备。

在《完美风暴》中，工业光魔公司团队完成了三项任务。首先，工业光魔公司为影片制作了三维动画故事板。其次，工业光魔公司制作了全部90个纯电脑特效镜头。第三，工业光魔公司再将海水特效和其他特效合成到250个镜头中，这250个镜头是在蓝幕（有关详细信息，请参见蓝幕技术工作原理）上拍摄的包含真实演员和轮船的镜头。

· 拍摄所有实景镜头的过程被称为摄制。在摄制过程中，演员和特技人员在现场或布景中表演，从而构成了电影中的连续镜头。

· 一旦摄制阶段结束，影片就进入了后期制作阶段。在这一阶段，要完成许多不同的工作：

· 将影片中需要添加数字特效的部分数字化。

· 镜头叠加，将电脑特效元素和实景拍摄元素合成为一个镜头。

· 叠加含有缩微模型的镜头，这些镜头中也可能包含实景拍摄元素或电脑特效元素。

· 对所有电脑特效镜头进行渲染。

· 修饰特技镜头，去除钢丝、安全带等痕迹。

· 清理所有镜头，校正色差。

· 将所有镜头剪辑成整部影片。

· 然后再加入配乐和各种声效。

· 灌制电影原版带，复制拷贝，再将拷贝送往影院放映。

http://s12/middle/60ac18484a3abdf8e98bb&690 工业光魔公司供图 部分场景在造波池中用蓝幕拍摄。其余场景，包括水、天空、直升机和潜水员等，都是工业光魔公司后期用电脑生成并添加的。

工业光魔公司在与导演彼得森达成协议后，任命斯蒂芬·范米尔（Stefen Fangmeier）担任影片的视效总监，负责监督该项目执行。范米尔召集了一支由120名工业光魔公司员工组成的团队，开发《完美风暴》所需的340个视效镜头,其中的90个镜头完全由电脑生成（包括虚拟演员），其余220个镜头中则含有电脑生成的水特效或其他元素。事实上，整部影片中只有两个海洋风暴镜头是完全真实的！
影片的每个镜头都经过精心设计，以符合导演对影片的整体构想。工业光魔公司在初期阶段就已经介入，着手准备称为动画脚本（animatic）的三维动画故事板梗概。通过动画脚本，导演能够保证从视觉上和实际操作上发挥镜头设计的作用。

http://s8/middle/60ac18484a3abe3b62e77&690 工业光魔公司供图 动画脚本中的一帧。像这样的动画脚本能帮助导演和制作团队从各个角度认识每个镜头的动态变化和视觉效果。

下面有一个很好的例子，来说明动画脚本如何能改变镜头的发展过程。轮船的很多特写镜头都是在一个巨大的室内造波池中拍摄的。造波池面积达1000平方米！在拍摄过程中，通过造波池中巨大的平衡架来控制实物大小的船只。为配合视效中虚拟摄影机的视角，摄影机需要大幅度移动，来模拟另一条船的摇摆动作。但由于在原定位置上模拟可能会造成摄影机撞到墙上，因此原定的摄影机位置无法采用！在故事板制作阶段，通过诸如此类的调整，导演能够避免很多潜在失误的发生，从而保证拍摄进度以及预算不超支。

水其实是一种极其复杂的物质。如果有一天您来到海滩，真正地看看水面，您马上会知道海水是多么变幻莫测。看着翻卷着冲向沙滩的海浪，您会发现：

· 从离岸很远的地方，即将变成波浪的海水开始高涨

· 波浪开始形成，翻卷着向前奔涌

· 浪尖处的海水开始变簿，半透明的海水呈现出某种颜色

· 浪尖处开始出现泡沫

· 泡沫逐渐退去，最终消散

· 波浪前面开始有泡沫形成

· 水中的气泡构成泡沫的一部分，气泡进一步改变了波浪的颜色

· 波浪落下时水花翻滚

· 当波浪遇到障碍物时发生碰撞

· 多重波浪之间相互拍打

· 波浪下落时，浪尖水花四溅

· 风给波浪带来各种变化，形成各种泡沫和不同的水花飞溅方式

工业光魔公司的任务就是逼真地模拟上述所有效果，以使工业光魔公司的人造水能够与实景拍摄的真水融为一体，让观众毫不怀疑这一切的真实性！

在《完美风暴》的策划阶段，很重要的一环就是对需要使用电脑模拟的海水以及其他对象进行研究。在《完美风暴》中，工业光魔公司是在创造一个完整的海洋环境，要模拟船只、演员、救生圈，等等。仅就知识量而言就已经非常惊人！以下是哈比比·扎加波和他在工业光魔公司的同事约翰·安德森共同研究的部分内容：

· 上述的全部水效

· 不种类型的波浪

· 薄雾

· 各种船体形状

· 浮力特征

· 风

· 水的密度和表面张力

要制作一片逼真的海洋，对风、水和固体对象之间的相互作用要有很好的了解，这一点至关重要。除了各个对象的物理特征外，工业光魔公司团队还仔细观察并记录了光线对水面和薄雾外观的影响。当他们开始创建虚拟海洋时，所有这些知识都要经历一场考验。

工业光魔公司的科学家约翰·安德森(John Anderson)开发了复杂的海洋模拟系统，通过人工操作，可产生《完美风暴》所需的波涛汹涌的海面。模拟需要处理一切，从海水起波纹，到海面静止，再到十层楼高的大浪。

对水的作用和反作用进行模拟，通常有一套科学法则，称为流体力学。流体力学控制着一切，从机翼上流过的气流到各种类型的流水，再到蜜罐中流出的蜂蜜，它的领域非常广阔！出色的水模拟很好地遵守了水的物理法则，同时也异常精确地遵守了流体动力学的法则。不过，在模拟水时还必须考虑水在不同光照条件下的外观，以及如何将虚拟的水合成到实际拍摄的水当中。

对基本流体动态的模拟为模拟海洋水体提供了一个基础，成为影片中所谓的底水。根据海洋和刚体对象（例如船只）相互作用的方式，使工业光魔公司的制作成员确切地知道，在同样条件下真实世界每件物体是如何运动的。

http://s5/middle/60ac18484a3abe3d2a924&690 工业光魔公司供图 在这片模拟的海洋中，可看见大大小小高涨的波浪、 漩涡和泡沫，和真实的情形完全一样。

安德鲁•盖尔号（影片中的主要船只）的模型本身就是个奇迹，船上的物品，例如缆绳和救生圈等，也随着海上风浪一起运动。

此外，为捕捉到风暴来临时海面上波涛汹涌的场面，工业光魔公司在另一条船上设置了一台虚拟摄影机。虚拟摄影机指向船上一个不可见的目标对象，这一点是拍摄的焦点。虚拟摄像机能够在一定范围内自由晃动，从而模拟出一个人尽力在移动的物体上保持拍摄姿势的艰难状态。多个镜头中都采用了这种方法，以增强真实感。

大部分实际三维建模都使用了Alias|Wavefront公司开发的名为Maya的商业套装应用软件。Maya软件有一个非常好的功能，它包含一套完整的C++编程语言，从而使动画绘制人员和设计人员能编写他们自己的定制插件。工业光魔公司的《完美风暴》制作组为该片编写了30多个Maya插件。此外，他们还为某些方面编写了多个单独的应用程序，例如，海洋场景的着色器（shader）和粒子系统等。

为制作顶水（浪头、薄雾和泡沫，还有每次浪花飞溅时激起的数以百万计的水滴），工业光魔公司在很大程度上依靠了粒子系统。在我们周围的世界里，从某种意义上说，每样物体都是由粒子构成的。本质上，粒子是较大物体的组成部分。例如，人体就是由数万亿个细胞构成的，而每个细胞就是一个粒子。同样，每个细胞又是由数万亿个原子构成的，每个原子又是一个粒子。在水、尘、雪、雨之类的物体中，人们所看到的整体视效来自于数万亿个粒子的相互作用。这些粒子相互作用，并且和其他物体、重力、空气和风等也相互作用，就形成了我们所看到的各种形态。

为了使之看起来真实可信，仿真模型必须巧妙地处理数量庞大的粒子。要用电脑制作出令人信服的粒子系统，关键在于计算和表现每个粒子的运行轨迹。要记录每个粒子的运行轨迹，所需的运算量极其庞大。有时，即使使用了占满几个房间的高速电脑，有些场景中的一个镜头也需要花费几天的计算时间！

在电脑生成的图像中，大部分三维对象仅仅是真实物体的视觉表象。换言之，没有为了完全吻合真实物体而将三维对象分解到原子水平。要达到如此细微的程度，远远超过了当前系统的处理能力和时间限制。通常，三维对象仅仅是一个外壳，或者是个空架子。在大多数情况下，只要看起来真实就可以了。但如果在拍摄过程中三维对象必须发生巨大变化，例如，海浪逐渐上升拍击到另一个对象上，那么，就必须有一个方法来逼真地表现这种变化。

在《完美风暴》中，工业光魔公司使用多重粒子系统完成了这项艰巨的工作。粒子系统被构建到海洋模拟系统中，每当海浪撞击一个对象（船只、人员或者另一个海浪）时，粒子系统就创造出数百万个粒子。粒子系统被赋予了各种属性或行为，这些属性告诉每个粒子从系统发射出来后该如何运动。

在模拟系统中，影响粒子行为的另一个必不可少的部分是撞击模型。简单地讲，撞击模型告诉每个粒子和场景中的每个其他对象，当它们与另一个对象的表面相撞时，或者和另一个粒子相撞时，应该如何反应。

让我们来看看扑向安德鲁·盖尔号的海浪，以及Maya模型的模拟过程：

· 海面高涨，形成海浪。（部分模拟的海洋）

· 海浪撞向安德鲁·盖尔号。（在模拟海洋中放置的一个刚体对象）

· 冲击力造成海浪冲过安德鲁·盖尔号。（粒子系统发射出数百万个粒子）

· 随着海浪中水花四溅，海浪继续变成越来越小的水滴。（每个粒子已经被赋予水的某种特定属性，包括对抗外力时表面张力的运动形态。）

· 一些水滴最后化成了薄雾，被风吹散。（同样，粒子再次被赋予某种物理法则，并且在计算风力时，利用了空气动力学模拟）

· 大部分海水落到安德鲁·盖尔号的甲板上，又断续流回海水中，形成泡沫。（当粒子到达安德鲁·盖尔号表面时，遵循的是撞击模型的规则。）

计算机为其跟踪的每个粒子单独执行全部计算。通过精确控制每个粒子的适用规则，从整体上看，整个事件就跟真的一模一样。

然而，模拟并非总是“看起来不错”，或者达到导演确切想要的效果。例如，从安德鲁·盖尔号船首溅下的水量可能就没有彼得森希望的那么多。此时，工业光魔公司就要调整模拟系统中的数百个参数，以非常精确的顺序来喷洒更多的粒子。此外，这种叫做发射器的特殊不可见对象经常被用来制作环境效果，如浓雾和薄雾等。

着色器（shader）是一种复杂的工具，用于分析对象的光、密度和表面颜色，并确定对象具体将要显示出来的样子。当着色器和粒子系统一起使用时，用着色器制作的水滴不是单纯的白色小点，而是逼真的半透明点。

粒子系统为每个镜头增加的复杂度令人倍感惊叹。在一些带有大浪的镜头中，每帧中所包含的粒子数可以达到数十亿之多！计算和渲染如此细致的图像需要大量时间；存储这些图像所需的磁盘空间甚至超过了《星战前传1》。

一旦通过模拟系统和粒子系统设计出基本的东西，设计者就开始设计所有的细节了。这一点关系重大！如果没有具体的细节，即使镜头看起来很逼真，但总会让人觉得哪里不对，直觉告诉观众这个场景使用了电脑特效。您可能在其他影片中看到过这种情况：可能是阴影不大对，也可能是电脑特效部分的着色与真实的部分不匹配。

看着工业光魔公司为每个镜头制作的所有不同层次，让人心生赞叹：

http://s2/middle/60ac18484a3abe3e82fd1&690 工业光魔公司供图 安德鲁·盖尔号的阴影视图

http://s4/middle/60ac18484a3abe3fd6453&690 工业光魔公司供图 安德鲁·盖尔号的彩色和纹理视图

http://s9/middle/60ac18484a3abe4259918&690 工业光魔公司供图 电脑生成的演员和救生圈特写

http://s1/middle/60ac18484a3abe4462fe0&690 工业光魔公司供图 模拟的海洋。请注意，在这片海洋中， 船只的运动必须和真实波浪的运动完全吻合。

http://s8/middle/60ac18484a3abe45c0377&690 工业光魔公司供图 前一帧中拍打到船上的海浪所溅落的水花

http://s16/middle/60ac18484a3abe46254cf&690 工业光魔公司供图 轮船在海水中运动时所产生的粒子波浪

http://s5/middle/60ac18484a3abe48584c4&690 工业光魔公司供图 轮船撞上海浪时激起的水花

http://s9/middle/60ac1848076c463a7d908&690 工业光魔公司供图 轮船的照明模式

http://s4/middle/60ac18484a3abe4b3f723&690 工业光魔公司供图 将所有元素合成到一起后，最终镜头中的一帧

在纯粹用电脑制作的镜头中，需要做的工作只有这些。不过，很多镜头都是由电脑特效和实景拍摄合成的。大部分实景动作都是在一个由蓝幕环绕的巨型水箱中拍摄的，这个水箱位于华纳兄弟影业公司（Warner Bro. Studio）的第16号摄影棚，是世界上最大的室内水箱。蓝幕上白色方格内有一个红点构成的网格，称为标靶（Target）。标靶被用来调整虚拟摄影机的视角，使其和真实摄影机保持一致。大部分标靶都采用人工一帧一帧地去除，这是一个漫长而辛苦的过程。

电脑特效元素经过色差校正后，合成到实景拍摄的胶片中。有些场景还需要一点电脑特效技巧，即手工添加电脑特效波浪或漩涡，以掩盖不需要的实景元素。然后，将薄雾和泡沫样式合成到每一帧上。最后，将所有实景和电脑特效元素合成到一起，形成完整的镜头。

 

镜头经过整体剪辑后，便完成了整部影片。您可以选择去电影院观看《完美风暴》，或租借录像带或DVD在家里观看。影片中异常逼真的天气效果一定会令您震惊，电脑特效完全达到了以假乱真的地步，而这正是工业光魔公司所追求的最高褒奖。

 

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