Max和Vray实力“出镜”！《哥斯拉大战金刚》视效制作解析
从3月26号到现在，《哥斯拉大战金刚》已经上映了一个多月了，大家都看过了吗？这是怪兽宇宙的第四部作品，截止到这个月的3号，这部电影的北美票房已经突破了9000万美元，中国内地的票房也高达12.12亿元，全球累计票房高达4.154亿美元，在疫情持续的情况下，这部电影仍然是全球票房的好莱坞大片，实在是太厉害了，真的是绝对不能错过的2021巨兽爽片！
相信看这部电影的人，百分之九十的人一定都是冲着特效才去看的吧，剧情当然也是中规中矩，不加分也不减分，毕竟这部电影里绝大部分的镜头都是巨兽互殴的场景，非常的简单粗暴，音效和特效的结合，观影体验效果极佳。
今天就给大家分享一下《哥斯拉大战金刚》的视效，从金刚、哥斯拉和机械哥斯拉这几个角色，到宏大的场景，各种各样的细节，一起来看看吧。
#1
金刚的设计与创作
像金刚这样现实世界中绝对不可能存在的生物，一定有很多人都会好奇它是如何被设计与创作出来的吧，下面就带大家简单的了解一下。
①金刚的肌肉和体型
在项目开始之初，团队一起前去了洛杉矶动物园来研究大猩猩，并捕获了宝贵的影像来作为参考资料和他们在开发中使用的视频。并将《金刚：骷髅岛》中的体型还没那么大的青年时期的金刚作为基础，经过几次概念和绘画创作，然后重新雕刻了金刚，还制作了它在过去的50年中所经历的年龄恶化和打斗的伤痕。由于金刚的体积，体重和肌肉质量都大大增加，团队还专门找到了资深的健美运动员，研究了他们的强壮体质是如何随着时间而退化的。
对于肌肉大小，团队采用了两种设置，一种是基于物理肌肉模拟的Ziva VFX，任何需要很多肌肉模拟的镜头都是通过Ziva进行的。这个设置需要对骨骼，肌肉和厚度由筋膜和皮肤组成的组织进行建模。另一种是使用程序性的摇动绑定。摇动装置可利用Maya的GPU变形器并具有实时回放功能。由于周转速度快并且可以快速迭代结果，因此大多数镜头都是通过微动制作的。摇动装置是建立在解剖学的基础上的，遵循了肌肉的变化情况。
下面来看看金刚的体型，构建如此巨大的角色，并且在如此巨大的情况下又需要与正常的树木和冰雪世界互动，一定是充满复杂性的。
金刚可以说是目前我们看过的电影中数一数二大的灵长类动物了，对于制作团队来说，金刚并不只是一个只会咆哮的怪物，它是拥有复杂的感情的，因此这需要团队进行熟练的面部和角色动画制作。
在海上战役中，金刚的身高约300英尺，这比他在骷髅岛的身高高出3-4倍。后面在香港的场景中，团队不得不将他的身高扩大到了500英尺以上。
尺寸问题是动画师需要解决的众多问题之一，他们必须提供一种看起来合理，令人兴奋并且自然的视觉逻辑形式，而不是基于任何现实世界中实际的物理原理。在团队的第一个运动测试中，他们进行了一次拍摄测试，将相机拉回到金刚上，呈现出了他在平坦的地面上奔跑的画面。
在某些电影中，是存在绝对基准的，因此动画师和TD必须做出与之匹配的东西。而在《哥斯拉大战金刚》中，这项任务比实际上还要困难得多。动画师不仅必须以不真实的速度为金刚制作动画，还要保持正确性，而且金刚还要不断与世界进行互动。同时由于引力是恒定的，巨型的树木在视觉上要保证不能像牙签那样掉落，需要调整为几秒钟的时间进入画面。
团队是把金刚当成为一名电影明星演员来看待的，这样可以表现出金刚的情感变化，所以将相机放在它身上像演员一样给它镜头，但是将相机提升至一定高度的问题在于，比例感会减弱，但是如果不这样做，如此大的角色在屏幕上的移动都会显得非常缓慢。
②金刚的眼睛和情绪
对于金刚的眼睛，团队重新进行了建模，并在绑定和lookdev的工作流程中将结膜引入了眼球，在眼睛表面引入这一额外的层意味着团队能够在眼睛模型上获得更适当的色彩和更真实的感觉。同时他们还精确地复制了角膜的形状，以及它如何折射光并与虹膜相互作用，从而使虹膜正确显示。并且还能够控制位于眼睛表面的油和水的混合。
看过电影的小伙伴们都知道，金刚是一个非常情绪化的生物，因此处理它的情绪变化也是一个不小的难题。团队为此建立了一个新的面部捕捉系统，由真人在室内动作捕捉棚上进行了表演，并将这些视频片段转换为关键帧，通过动画为面部表情增添创意表演。团队还设计了一种新的面部操控系统来处理面部细微差别，例如非线性皱纹和面部形状的相互连接。即使存在许多面部形状和绑定的复杂性情况下，也可以利用Maya的Parallel Evaluation和GPU变形来实时回放。
③金刚的毛发
毛发的处理当然也是一个非常复杂的过程。毛发是在Maya中使用XGen完成的，团队花了很多时间为金刚创建毛发，并使用V-Ray Hair Next材质引入了老化的白发和白发。建立基本的外观后，为金刚制作纹理和着色的人员还开发了其他外观，包括在机械油中浸透和在尘土中的版本。同时他还模拟了金刚与周围建筑物交互作用时建筑物细小的碎屑和灰尘从毛发上掉下来的情况。
由于毛发的复杂性，团队遇到了技术挑战和局限性。为了克服这些问题，他们尝试了将毛坯分成10个较小的块。这样可以加快视口中的毛发生成和预览时间。同时还利用了Maya的Viewport 2.0中的视口渲染功能，这个功能为毛发以及照明和着色预览提供了完整的着色效果，使团队可以非常接近地最终渲染的毛发外观，而无需进行耗时的测试，从而大大提高了效率和迭代能力。
团队彻底改造了毛发系统，可以对引导线进行交互式操作，并创建了多镜头的头发模拟工具。所有毛发元素都是通过雕刻引导曲线来创建的。团队能够即时更改所有Groom属性的参数，而不必像纯基于雕刻的梳理工作流那样重做所有操作，同时还能够利用一些纯粹基于雕刻的Groom工具功能来在需要时添加更精细的细节。
每条毛发都被缓存并在3ds Max中进行渲染，团队还创建了一个程序工具，这个工具可以将每个XGen毛发生成到每帧的自定义Alembic文件中。一旦将头发缓存完成，就可以将其作为V-Ray代理加载到3ds Max中并用于渲染。
无论是在地心世界还是地面上，金刚的毛发都是一个挑战。在地心世界中，当金刚从一个重力（下）移到另一个（上）时，毛发会呈现漂浮的状态，但是在现实中这会让金刚像个毛球一样蓬松起来，因此视效团队通过巧妙地设计，使他的毛发掉落，并且始终正确地对准金刚的身体方向。
金刚的毛发大小也是一个问题，考虑到他100m的巨大身高，他的毛发发束分别是像一根小树枝一样的粗细，如下图所示：
金刚的毛发技术问题在金刚处于雪景中的情况下变得更加复杂，在人视角内，可以让飘落在毛发上的雪花实现写实的图像，但在100m高的金刚附近，是永远看不到实际雪花大小的，因此我们看到的金刚身上的雪基本都是雪块或者雪堆。
最后还有一个很复杂的地方，那就是海战的时候会面临金刚的毛发被打湿的情况，团队需要使水沿着金刚的湿毛发簇流下。
对于实际的水模拟，团队花费了相当多的时间来重新校准Flowline设置，以便与地面和下方的大型生物配合使用。由于金刚的体型非常庞大，水会非常缓慢地移动，所有的气泡设置都必须进行重新设计，使其在水下快速移动并改变大小。水上设备也要进行重新设计，实现更多的选择自由。
其中最大的挑战之一是处理超过600万根毛发的模拟。对于水效果，团队构建了一个工具，这个工具可以拾取毛发并在600万条头发曲线中创建一定百分比，将其转换为几何图形，以便使用Flowline模拟水，并且能够根据与相机的接近程度来增加和减少所需毛发的百分比，有效地模拟毛发与水的交互量。
#2
哥斯拉的设计与创作
好了，看完金刚，我们来看看另外一个主角哥斯拉。
与金刚不同，哥斯拉并没有使用之前电影里的建模，但从我们这些观众的视觉角度来看，是没有任何变化的，团队增强了哥斯拉的内部结构，因此当它被机械哥斯拉击中并且蓝色能量通过它的身体传播时，我们可以通过皮肤看到它的骨骼和血管系统。
对于哥斯拉的原子吐息，团队从现有的电影中获取尽可能多的参考，尽管这几年来的电影中原子吐息多多少少还是有些不同，但团队还是跟踪参考，获取了适合哥斯拉的尺寸，然后尽可能的匹配外观、颜色、速度、发射形态和细节，然后以1:1的阵容对同一个摄像机进行并排比较，以此来匹配外观。在《哥斯拉大战金刚》中，光束的方向都略有一些变化，变得更加集中而且速度更快，从而给哥斯拉带来了更大的威慑力。
然后我们再来说说机械哥斯拉，机械哥斯拉主要面临的挑战是要调整经过美术部门认可的模型，找到保持设计真实性的方法，并且还要使各个关节相互配合。同时团队还在表面和内部结构上添加了其它细节，以提供正确的结构和比例，最后还开发并集成了机械哥斯拉使用的所有定制武器和攻击系统。
#3
金刚 哥斯拉与机械哥斯拉
无论是金刚、哥斯拉还是机械哥斯拉，处理这种大小的生物时面临的挑战之一就是要确保通过其他模拟来帮助支持如此庞大的物理性，无论是流体模拟，大规模破坏还是它们与雾气、烟雾或者灰尘之间的相互作用，同时还要在这个体型的基础上与周围的世界进行一些真实的互动。
电影里绝大部分的内容都是巨兽们的打斗，制作团队为此参考了这个系列的前两部电影，通过这些电影，团队可以更好的找到尝试新事物的方法，在后期制作过程中，团队重新想象了大部分的战斗场景，并且还参考了一些80年代的动作片。
我们都知道，电影里的哥斯拉和金刚都是有血有肉的生物，而机械哥斯拉就是一个机器，因此团队必须以完全不同的方式对待它们的动画。尤其是金刚，因为它本质上还是一只大猩猩，即使它的身高超过400英尺，团队仍然需要以大多数人都非常熟悉的方式来制作它的动画。
哥斯拉的动画虽然无法进行捕捉，但是有将近60年的素材可以用来做参考，它的动画主要面临的挑战与身体解剖学有关，在相对短的手臂的局限性，以及背上的刺状触角的局限性中寻找方法通常也是一个不小的挑战。
而对于机械哥斯拉，考虑到它更大的身材和非生物学的身体构造，团队可以给予它更多的力量、速度和灵活性的优势，这是金刚和哥斯拉身上所不能体现的。
#4
海战里的船只
大家肯定记得运输金刚的那个巨大船只吧，除了这个周围也还有许多别的轮船。在制作像轮船这样的大型物体时，一般都会从制造3D摄像机开始，然后将模型与摄影参考对齐。同时，团队从预览和Layout中选择拍摄角度，并创建跳转相机，将一个角度合在一个相机中，从而使方向保持原点。
团队创造了两艘独特的船，其中一艘是专门设计用来运载金刚的运输船。团队定制并开发了模型，与实际的固定件配合使用，其中包含桥梁的局部构造和约束金刚的甲板锚。对于另一艘船，团队在真实的船上进行了拍摄，并重建了这艘船的各个部分，这样显得更现代的外观。
#5
地心世界
当金刚降落到地心世界时，会有一个令人难以置信的景象，漂浮物会从一个地面浮到另一个地面。这是一个非常复杂的序列，制作团队绘制了一张地图，并绘制出了金刚随时处于向上或向下的方向的样子。
#6
香港场景的创建
在疫情持续的情况下，去香港实地拍摄基本上是一件不可能的事情。团队只使用了2-3个拍摄的城市镜头，由于动作的性质，香港几乎整个序列都是全CG制作出来的。团队在位置上拍摄了大量无人机和直升机镜头，借助谷歌地图了解香港的地理位置，并为香港城市资产制作制定了详细的计划。
与建造船只的方式类似，团队使用镜头相机来隔离需要在城市中提供更多细节的区域，并且随着顺序的进行，建筑物的数量也随之增加。团队创建了300多个独特的建筑，并制作了许多在所有四个方面都独一无二的通用港式建筑，因此就可以进一步旋转和填充城市。然后还使用了Forest Pack在树木覆盖的城市和花园中穿行，并为所有建筑物，屋顶和道路装饰了一些较小的细节，例如空调单元，天线和路灯。
随后通过无人机拍摄的录像，并拼接了拍摄的照片，构成了城市的基本背景。通过一些精心的清理和绘制，团队能够在3D建筑物后面创建多个2.5D设置，从而从各个角度真正增强了真实感。对于机械哥斯拉与哥斯拉战斗的镜头，团队不得不将城市的规模了扩大一倍。
对于建筑被大规模破坏的场景，所有建筑物都被分为了独特的建筑材质，例如混凝土，玻璃，金属等，它们都具有不同的断裂和材质特性。
那么在有着如此多的CG元素的情况下，该如何处理渲染的问题呢？
在整个制作中，这一直是一个持续存在的问题。在海战中，团队一直在处理大规模的水上模拟，大型生物和毛发模拟以及多艘载有飞机，直升机和道具的高分辨率船只。在香港，由于大量的几何形状，树木，道具和零散的残骸，仅这个城市就是一个要渲染的大困难，然后在其中添加了机械哥斯拉、金刚和哥斯拉，这成为了一个真正的挑战。
从一开始灵活地构建资产，花了很长时间优化渲染设置，研究如何分割元素，方便为后期合成提供所有需要的素材。
到香港镜头结束时，因为大量的破坏模拟，不得不将城市分割成多个场景。由于许多镜头的复杂性，经常不得不进行镜头内优化，并利用细节级别系统，根据需要交换更高和更低的几何和纹理分辨率。
好了，以上就是关于《哥斯拉大战金刚》视效解析的全部内容，也期待在未来怪兽宇宙能为我们带来更多精彩刺激的特效大片~