计算机动画的历史与未来.doc

计算机动画的历史与未来经过不断改进和发展，现在的计算机动画技术在好莱坞占据了举足轻重的地位几乎可以和电影大明星们平起平坐了。无论是创造外星人模样的水底怪兽，还是16吨硕大的恐龙，计算机动画在好莱坞影片中的应用已经接近30个年头了。经过在20世纪后半叶不断的改进和发展，现在的计算机动画技术终于在好莱坞占据了举足轻重的地位几乎可以和电影大明显们平起平坐了。本文将对电影计算机动画技术的发源、发展和未来做一个简单的介绍。70年代70年代初期，在电影中使用计算机动画的构想对许多导演来说仍旧是一个梦想。但当时的电视节目已经开始尝试一些简单的计算机动画技术来增强节目的效果了。1973年举行了第一届SIGGRAPH（计算机图形特别兴趣小组）展览。当时的重头戏是一些用计算机制作的简单物体的模型，比如一个虚拟的茶壶和一只甲壳虫模型。从那时起，人们开始进行早期的试验，利用CGI技术制作一些短影片。但由于这些制作员不是电影制片出身，因此早期的动画效果简直可以用惨不忍睹这个词来形容。尽管CGI短片一败涂地，但并没有浇灭好莱坞对动画技术的热情，1976年英国伦敦的系统仿真公司(Systems Simulation, Ltd.)接受委托，为影片异形(Alien)中的登陆片段制作CG图形，纯计算机动画已开始使用在影片中了。一位日后在好莱坞名声显赫的人物乔治卢卡斯(George Lucas)洞悉CG技术的未来，组建了自己的CG部门，他所网罗的一批专家成立了如雷贯耳的ILM公司(Industrial Light & Magic)。80年代 80年代初，逐渐提高的计算机硬件性能赋予了计算机动画人员开发新的CG软件和技巧的自由。分形算法(Fractual)等数学公式已经开始用于制作逼真的地理形貌。一种称为光线跟踪(Ray Tracing)的技术被用于绘制那些实际生活中被光线照亮的物体。迪斯尼在1980年发行了一部叫Tron(图1)的影片，片中使用了30分钟的计算机动画，包括一段高科技的摩托车赛的片段。1985年，计算机动画技术已有了长足的进展，这时第一次出现了CGI电影角色，标志着业界的一次重大的飞跃。由巴瑞李文逊执导的青年福尔摩斯(Young Sherlock Holmes) (图2)中有一段令人难以忘怀的片段：一扇彩色玻璃窗突然获得人性活了过来，与一位被它吓得魂飞魄散的牧师对话的场景。这是一次破天荒的CGI成功的片段，是由乔治卢卡斯刚成立的IL 司花了6个月才制作完成的。该片段在影片中持续播放了30秒钟。1986年，ILM公司属下的CG部门的大部分人马离开ILM，成立了Pixar制片厂，这家制片厂由苹果公司的总裁史蒂夫乔布斯（Steve Jobs）所拥有。在Pixar，一些头脑活跃的人物，如约翰拉萨特研究如何改进CG动画技术，把它作为一种讲述故事的手段，于是在1988年影片罐头总动员(Tin Toy)（图4）应运而生。这部短片讲述了一只发条玩具和小孩之间的故事，成为第一部获得奥斯卡奖(最佳动画短片奖)的计算机动画影片。1988年卢卡斯电影公司(LucasFilm)在荣霍伍德(Ron Howard)执导的影片Willow(图3)中引入了一种新的CG技术图象变形(或称幻影化)，取得了很好的效果。现在的图象变形技术已经有了很大的改进，可以让角色不露痕迹地变化形状，或者从一种样子变形成为另一种模样。在1989年，导演詹姆斯卡麦隆(James Cameron)决定试验CGI到底能为影片做些什么。当时卡麦隆正在制作水下科幻影片深渊(The Abyss)(图5)，他跑到ILM和Pixar两家著名的CG公司兜售他的奇妙构思，希望制作一只能模仿影片中演员的面部表情和动作的蛇状的水怪。后来ILM投标胜出，制作出了传统方法不能企及的惊人效果。事实上CG已经将导演的梦想变成了现实。90年代20世纪最后10年，计算机动画随时准备着在好莱坞掀起一场电影技术的风暴。计算机技术与硬件的不断成熟，实际上使得任何东西都有可能实现。但大多数导演对该技术的潜力尚且缺乏信心，而且CG要获得普遍的接受还需一段时日。然而，卡麦隆在影片深渊试验了CG的可行性之后，决定再朝前迈出一大步。而这一步永远改变了好莱坞电影的视觉效果。他导演的终结者2：最后审判日(Terminator 2:Judgement Day)(图6)创下了票房的非凡佳绩(全球51.4亿美元的收入)。影片的成功要归功于屏幕上的那些创意新颖的角色。卡麦隆设计的T-1000(一个追赶角色的穷凶恶极的金属机器人)可以从一种形状无缝隙地变化成另外一种形状。那金属的质感(你可以从周围环境的反射观察到)是电影观众以前从未见过的，因而给人留下了一个难以忘却的坏蛋形象。总而言之，ILM为影片终结者2制作了超过100个CG素材，在影片中足足占据了五分半钟。 同样在1991年，迪斯尼向人们证明了，CG的应用范围不仅仅局限在科幻、爆炸等题材的电影中。迪斯尼的动画影片美女与野兽(Beauty and the Beast)(图7)(第一部而且是唯一的一部被提名为奥斯卡最佳影片奖的动画片)中有一段完全利用CGI渲染的舞厅场景，动画人员借助传统的赛璐珞动画技术(Cell Animation)将正在跳舞的角色“插入”到3D场景中。他们发现CG和动画配合得很好(尽管早期还有一些技术上的难题需要解决)，于是在后来的一些影片中CG动画得到导演的青睐，比如FernGully(1992)、埃及王子(Prince of Egypt,1998)、钢铁巨人(The Iron Giant,1999)等。1991年，导演斯皮尔伯格开始根据麦克尔克莱顿(Michael Crichton)的畅销小说侏罗纪的公园(Jurassic Park)(图8)制作影片。显然这部刻画会跑、会跳、神气活现的恐龙的影片，对特技效果的要求特别高。一开始斯皮尔伯格设想完全采用传统的效果技巧来制作影片中无数的特技镜头。象Stop Motion(间隔拍摄)的传统技术已经有多年的使用历史了。Stop Motion是一个繁琐的过程，在角色模型摆好造型时，拍摄影片的一个帧，然后模型稍微移动一下，再拍摄一个帧。将这些影片帧按顺序连续播放(每秒24帧)，就有了动画的效果。斯皮尔伯格认为可以采用上述方法将侏罗纪的恐龙复活。但在看过一流的Stop Motion专家菲尔泰伯特制作的恐龙行走片段后，斯皮尔伯格觉得不满意。正当斯皮尔伯格在为Stop Motion的局限性发愁时，在ILM的基地里，由斯坦温斯顿带领的一组计算机动画人员却坚信CG将是恐龙影片的完美选择。没有得到导演的许可下，他们迅速制作了CGI恐龙的骨架，并让它动了起来。尽管这次的试验只不过是一个没有皮肤的、会行走的恐龙骨骼，斯皮尔伯格为其效果完全打动了。那些已经开始为影片制作Stop Motion的动画人员突然发现自己面临着被解雇的危险。就象在片中的恐龙，似乎Stop Motion已经完全销声匿迹了。但是，事实却证明，这些经验丰富的Stop Motion动画人员还是非常有用的。ILM发明了一种叫做恐龙输入设备(DID)的新鲜玩意儿给传统动画人员摆弄和移动恐龙模型。他们移动设备时，恐龙的动作被发送至计算机，实时地调整屏幕上的CG恐龙模型。结果，一部从未想到过使用计算机图象的电影，最后却包含了超过50个CGI片段。尽管CGI的数量不算多，影片的大多数场景仍旧使用传统的动画技术，但斯皮尔伯格清楚地意识到，CGI在创建形态逼真的动物方面要远远胜过传统的技术。在侏罗纪的公园的续集失落的世界(The Lost World)中，CG取代了传统的动画模型，几乎在每一个特技镜头中出现。1995年，Pixar人打算尝试一件电影业界从来没有做过的事情：制作一部完全由CG创作的电影。这部影片就是玩具总动员(Toy Story)(图9)，它以区区3千万美元的投资，赚取了3.5亿美元的全球票房收入，影片还获得了奥斯卡最佳剧本奖的提名。未来计算机动画的未来没有止境。计算机硬件在速度上稳步提升，而且一些最有创意的人们目前正在开发能让动画人员控制和处理3D模型和效果的新软件。当然，导演和剧本作家们也开始采用这种新的手段来叙述剧情，计算机动画技术的完善赋予了他们新的构思空间。未来CGI将要不断探索的一个领域将是“虚拟演员”。CGI合成的演员是否最终会取代真实演员？我们拭目以待。但即将到来的一部新影片将试图回答这个问题。它就是最终幻想曲(Final Fantasy)(图10)。它是第一部完全3D动画的影片，栩栩如生的角色看起来象真人一样。这些角色是结合了运动捕获(Motio