蝴蝶幻境场景特效设计

四川师范大学学士学位论文蜕变过程暗示蛹壳破裂的生物学仪式，雅典陶罐上绘制的蝶形灵魂图式，将羽化过程认定为人性向神性的跃迁。每个文明都在蝴蝶上投射自身对灵魂迁徙与自然律令的终极想象，也将自身为自然捆绑在一起，将自己融入自然。（二）幻境构建幻境是常常是被虚构的内容，就与它的词汇一样，是“幻”与“境”的结合，幻则代表了非真实的，不存在现实社会中，而镜则是代表了空间。幻境大多表现于梦或者回忆也可以是意识。比如电影《宇宙编辑部》中则是对于主角意识的表达，他最后所处的世界并不是真实的，而是他在脑海中虚构的。这部电影充分的展现了对幻境的表达。徐厚强.微电影中幻境与现实的对立表现手法研究[D].上海师范大学,2023.DOI:10.27312/ki.gshsu.2023.000433.徐厚强.微电影中幻境与现实的对立表现手法研究[D].上海师范大学,2023.DOI:10.27312/ki.gshsu.2023.000433.（三）视效造境特效场景设计中离不开特效二字。场景是一部作品或者一副场景画中占画幅最多的地方，但是特效对增强画面的观赏性和视觉性有这不可磨灭的作用，他可以充分吸收观众的眼球，吸引观众的观看兴趣。就比如漫威的超级英雄大片，很多口碑很好的系列电影观众对于他们的特效场景都特别买账，因为这是现实生活中不可能出现，甚至一些在场景中发生的事在现实生活中不会出现。同时特效场景设计也可以给场景添加一些宏伟的氛围。在本作品中有很多场景人们并不可能直观的看到，比如黄沙弥漫的沙漠，除了一些极限运动者，很多人都不会直观的看到。也比如蝴蝶弥漫在黄沙中如图（1.1.1）.图（1.1.1）（二）生态美学与数字媒体艺术的结合生态美学与数字艺术的融合路径体现为通过场景建模，特效制作来表示自然意象并构建生态叙事，在虚拟的视觉框架中探索天人关系。以"天人合一"思想为内核的场景设计数字建模中实现哲学转化，借助粒子系统与参数化算法模拟自然灾害，将沙漠风暴的破坏性力量更直观的呈现，既保留自然现象的物理真实性又带有其象征意涵。这种创作路径突破传统生态艺术的现实局限，在虚拟空间中构建出可反生态反现实的生态复苏，使观众能够更沉浸的体验并感知环境危机的紧迫性。二、蝴蝶幻境场景特效设计内容（一）蝴蝶幻境场景的主题叙事框架按照三幕式结构展开叙事，从生态恶化逐步推进至生态毁灭，最终迈向生态重生。当蝴蝶与法师踏入沙漠，映入眼帘的是一片荒芜死寂的景象，寸草不生，毫无生机。与此同时，远处沙尘暴正呼啸着席卷而来，为这片绝望之地更添几分威胁。他们不敢再往前踏一步。突然地动山摇，沙虫从沙中袭来，法师已经来不及后退只能原地祈祷。这时蝴蝶幻化人性，建立屏障保护法师不被沙尘掩埋。在过了好一会儿后，沙尘逐渐变小。法师施展魔法希望能够改变沙漠环境，但是无济于事。蝴蝶仙子看到后关闭障眼法，将沙漠恢复成绿洲。主要体现了蝴蝶与人类共生，人与自然和谐共存，人与动物之间的关系。（二）蝴蝶的文化符号其中蝴蝶是大自然中无数动物背后的缩影，蝴蝶的一生虽然很短暂但是，但是它对自然的敏感程度确实特别高的，这就是属于蝴蝶的天然符号。自然界其他动物亦是如此，它们对灾难的预警能力远超人类。尽管无法抗衡自然力量，但它们能在灾难来临前采取行动，为自身避险，也间接警示人类提前做好准备。蝴蝶效应大多是一些细小的事情，或者是一些看似没有关联的事情导致一场灾难列如电影《蝴蝶效应》中主角因为改变了过去的一些小事，导致未来发生了天翻地覆的变化。一点点的事情不断引发一连锁的事情。在本作品中故事的开头呈现的为牧民过度放牧导致沙漠沙化然后引发之后的沙暴袭击。在庄周梦蝶的故事中体现的是人化为蝶，蝶化人，追求自由，也追求自然融合，庄周渴望化为蝴蝶，隐藏在世界中，无拘无束的感觉。本作品中主要体现在于人化蝶，蝶化人，也是祈求融入自然，与自然共生。最后又与蝴蝶仙子一起化为蝴蝶隐藏于自然中。（三）蝴蝶幻境场景的生态理念生态理念是以尊重自然规律，维护生态平衡为核心的思想体系，主要强调了人与自然和谐共处。打破原有的以人为中心的固有思维，而是人类融入自然。生态理念追求的是可持续发展，生物多样性的保护。同时生态理念的倡导也是为了应对气候的变化，物种灭绝等毁灭性的灾难，保障人类的生存。在灾难电影《后天》中表现了生态遭到严重破环后随之而来的结果，电影中表达了人类对环境的破环加剧了环境的恶化，从人类的不以为然到最后的自食恶果。蝴蝶幻境中的对生态理念的表达也与电影中相符，人类的破环，人类对于自然规律的无视对于生态平衡的无视最后导致了沙暴袭击，蝴蝶无家可归等。呼吁人们保护生态，要重视生态理念，明白生态理念在人类的生存长河中的重要性。三、蝴蝶幻境场景的核心场景设计分为两个核心场景表达，第一幕为灾难场景，分别利用不同方位的镜头来展现不同方面的沙漠，主要设计思路为灾难来袭，坏境极度恶化，绿化减少，生物变异。设计场景主要是在荒无人烟的沙漠戈壁上，大气中都弥漫沙尘。远处正在缓慢驶来的沙尘暴，地下也有不明生物靠近准备袭击主角。第一幕的场景主要展现幻境中环境的恶劣，以及现在幻境世界里的状况。在灾难来袭的初期，场景中占大画幅的都是沙漠，风沙等环境。为了突出环境的恶劣。主要是在场景中发现人物的空间设计，在中期时占比较大的为人物此空间的设计是为了通过人物来指引人们关注场景中环境，也相当于是场景中的线索，让观众从人物的视角来发现场景。而在这之后这是通过全景镜头，展示整个场景的设计，空旷辽阔的沙漠，前方袭来的沙暴，地面的风沙吹拂，地下的暗流涌动。这样的空间设计与布局是为了突出环境的恶劣。以及展现环境的恶化程度，同时也为地下的暗流涌动做铺垫。也更好的为第二幕作对比。在第二幕中的场景与第一幕完全相反，主要是为第一幕作对比，第二幕的主要表达就是破除幻境之后的场景，场景的整体空间布局不变。空间内容却与第一幕大不相同，此幕的空间设计主要也是以前期以人物为主后期则以场景为主，通过人物来引出沙漠重返生机，沙地变为绿洲等等，主要是为了为前面第一幕的幻境世界的恶劣幻境做对比。四、蝴蝶幻境场景的视觉风格设计（一）美术风格设计本毕业设计选题得主要类型是以奇幻，超现实为主。奇幻风格是以超自然元素，非正常世界观为主的创造风格。在奇幻风格中常常存在多种文化的融合与碰撞，并且超越现实超越自然。并且与常规叙事不同大多以非线性叙事手法。电影《魔戒》就是魔幻奇幻的风格，在电影中世界观的构建如精灵，人类，矮人之间的种族，各个联盟之间的战争，以及北欧英雄主义的塑造等都围绕着奇幻风格展开。在环境方面的塑造也是超越现实中的自然环境营造出一种半真实的感觉。所以选择奇幻，超现实类型主要是体现幻境中的半真实感。给人一种似真非真的感觉。在世界观中也是凸显了人类与蝴蝶，沙虫之间关系，人类与环境之间的关系。场景中沙漠环境的塑造也是超自然的展现。沙漠中出现蝴蝶，沙漠变成绿洲也是对超现实的阐述。核心美术风格以次世代为主，营造出浓郁的古老魔幻氛围。虽汲取科幻经典《沙丘》的设计灵感，但本作更侧重魔幻方面，呈现出另一种视觉体验。同时主要融合了中国传统元素，如“天人合一”，“庄周梦蝶”，“生态美学”“蝴蝶效应”等等。由于国内得奇幻作品较少所有大多的艺术参考国外的奇幻作品如《指环王》，《霍比特人》等等如图（2.2.1）。如图（2.2.1）（二）光影与色彩设计光影与色彩的设计师一个作品体现画面的必要因素，光影与色彩的运用能够营造处一个与你作品相关的氛围，会带来强大的代入感。同时借助光影与色彩也会更好刻画人物，帮助作者营造他想要带来的氛围。同时光影与色彩也是传递感情的方式，光影与色彩不同的搭配所带来的情感表达各不相同陆华治.品味光影与色彩的艺术——影视制作实践策略分析[J].中国新通信,2021,23(18):136-137.。陆华治.品味光影与色彩的艺术——影视制作实践策略分析[J].中国新通信,2021,23(18):136-137.本毕业选题所处的幻境多数为荒漠中，也是通过不同的光影与色彩来表达作品对于情感的倾诉，所以基本得主色调都会为荒漠色调，整个场景几乎都会以低饱和度呈现，这种方式呈现会给人一种压迫感与荒诞感。也会给人带来一种苍凉感，悲伤感。在结尾处蝴蝶破除幻境回到真实世界后，世界的整个色调都会变得明亮，并且会以较高的饱和度出现，与前面的荒漠形成鲜明得对比，由于是荒漠色调所以整体的光影都是偏暗的，但是当蝴蝶在幻化人形时则是以较亮的光影呈现与周围的光影形成对比。会给人带来一种光明的感觉。（三）动态效果设计动态效果设计是利用动态元素等来增强视觉与叙事效果的设计手段，物理模拟主要涵盖流体与烟雾效果，通过利用动态效果设计增强视觉的呈现提高真实感，提升代入感。比如《哪吒》系列电影中就是通过复杂的粒子动态效果特效来展现了宏大的场景。图（2.2.2）又比如电影《沙丘》中通过对流体的动态效果设计，仿照出真实的沙漠运动，沙虫运动。同时使用烟雾来营造整体氛围。所以在本作品中通过流体的动态效果模拟让怪物破沙而出的动作更加逼真自然如图（2.2.2），符合沙漠环境的真实特征。同时，借助烟雾模拟技术打造逼真的沙尘暴效果，从而增强视觉冲击力。其中的粒子特效层面则是主要体现在蝴蝶的消散重塑以及烟尘扬起的动态模拟，这些模拟可以使场景更加贴合超现实并且会出很好的效果。也可以更好的构建幻境。（四）空间结构与透视空间结构与透视的布局在可以在有限二维的空间中模拟出真实的感觉，利用这一规律也可以塑造出纵深感与立体感，运用透视来强化视觉冲击。在电影《环太平洋中》通过空间结构的调整在怪兽与机甲战斗时塑造出极具压迫感的的立体纵深空间，同时也利用透视突出人类的渺小，怪兽的庞大更加加剧了怪兽的压迫感。同时电影在比列上，人物与场景的比例拉的特别大，以俯视的角度看，可能人就是图片上的一个小点，可以更好的塑造巨物压迫感。在面临灾难时主要是以第一人称视角呈现，这样使观众可以更直观得感受灾难所带来的压迫感与紧迫感。所以在作品中，镜头初期人物的画面占比很小时为了突出人类在环境中的描写，同时利用透视，塑造出怪兽的庞大，增加画面的氛围感，突出怪兽的压迫感，强化视觉冲击。同时利用空间结构将极大的渲染氛围，使的氛围显得很真实。在比例上与《环太平洋》相同，将人物与沙虫的比例拉大，这将更加塑造出怪兽的恐怖之处。渲染出恐惧的气氛。三、蝴蝶幻境场景特效技术的实现与创新（一）场景中的模型与动画制作1.模型制作通过blender制作出基本模型（如图(3.1.1),(3.1.2)），然后深入模型细节，本毕业设计一共有4个主要人物，所以大多都是通过blender制作然后再通过pt软件进行高低模烘焙得到法线细节。在通过pt给每一个生物做他们相应的材质。虽然达不到影视级的标准，对于特效制作来说已经足够了。制作完纹理之后就需要导入Houdini中去进行近一步得纹理制作，为后面渲染做准备。(图3.1.1)（图3.1.2）2.动画制作人物动画部分采用Blender绑定骨骼，借助骨骼重映射技术，利用动作捕捉数据驱动人物动作。至于蝴蝶动画，由于缺乏现成的动作捕捉数据，需手动关键帧制作。完成后，将动画置于Houdini中进行动力学模拟优化，使其动作更贴近自然。（二）Houdini中的粒子与流体特效技术在使用Houdini的过程中要达到百万级别甚至更高的平滑粒子流体解算需要的人人力物力是无法计算的，而使用网格流体加粒子的解算方法如图（3.2.1），可以轻松实现图（3.2.1）数百万流体粒子甚至上亿粒子的快速模拟如图（3.2.2），图（3.2.3），这样可可以更快的制作影视作品，使得许多雄伟壮阔的画面效果得以实现。直接使用网格流体与粒子都不仅耗时耗力还得不到想要的画面效果，但在两者结合后就能实现，不仅实现了难度非常大的大规模水体的模拟效果，也可以给我们今后的三维特效制作带来了新的路径。通过流体的模拟出的网格流体在此的基础上释放粒子，并且在流体模拟时调节适当的参数便可以生成我们所需的沙漠场景，在沙虫出沙的场景中可以看到数百亿的粒子从沙地里迸发出来，其实并不全是粒子其中还包含了流体，通过流体网格与粒子的结合便可以节省大。在使用Houdini的过程中要达到百万级别甚至更高的平滑粒子流体解算需要的人人力物力是无法计算的，而使用网格流体加粒子的解算方法如图（3.2.1），可以轻松实现数百万流体粒子甚至上亿粒子的快速模拟，这样可可以更快的制作影视作品，使得许多雄伟壮阔的画面效果得以实现。直接使用网格流体与粒子都不仅耗时耗力还得不到想要的画面效果，但在两者结合后就能实现，不仅实现了难度非常大的大规模水体的模拟效果，也可以给我们今后的三维特效制作带来了新的路径。通过流体的模拟出的网格流体在此的基础上释放粒子，并且在流体模拟时调节适当的参数便可以生成图（3.2.1）图（3.2.2）我们所需的沙漠场景，在沙虫出沙的场景中可以看到数百亿的粒子从沙地里迸发出来其实并不全是粒子其中还包含了流体，通过流体网格与粒子的结合便可以节省大量的运算时间。也为我们电脑释放更多空间刘鲁男.视觉特效技术和开发与创新——网格流体与粒子相结合快速模拟真实的流体效果[C]//2011中国电影电视术学会影视技术文集.中影基地后期制作分公司;,2011:6.。刘鲁男.视觉特效技术和开发与创新——网格流体与粒子相结合快速模拟真实的流体效果[C]//2011中国电影电视术学会影视技术文集.中影基地后期制作分公司;,2011:6.（三）Houdini中的布料解算与场景整合由于人物的穿戴物与服装较多(如图一所示)并且复杂所以在进行绑定时会尤其耗时耗力，但是使用布料解算则是最优解。通过制作人物动画就可以达到布料跟随人物一起运动的结果。并且在这一过程中解算的时间与精力相对动画制作来说可以节省大部分时间，但是对于影视级的效果还是相差甚远。相比与传统解算器在制作动画以及一些影视级产品时使用vellum解算器更为有效，传统解算器在进行解算时会因为迭代次数的限制而损失一部分力，但是这一部分力量可能就是成功解算或者是呈现更好视觉效果的关键一部，并且在使用vellum解算更节省时间所呈现的时间效果是传统解算器达不到的效果。场景整合方面，与别的软件别无两样，但是为了更好的碰撞模拟与渲染所以需要在houdini中进行场景整合以便达到更好的效果。对于houdini来说他不是一个偏建模类型的软件所以在之后的场景中物体的调整与规划不出众，但是对于要使用碰撞物的物体来说则良好的选择。1.场景特效技术难点在主题内容层面蝴蝶幻境的表达参考相对较少，所以需要通过自己的摸索较多。对于幻境的参考也少设计需要通过不断的摸索。对于软件的支持也尤为重要，由于特效软件主要是电脑配置，在houdini中制作特效的周期很长，在最后的渲染阶段也是最费时费力的。比如在进行场景特效制作涉及多处难点，并且覆盖多个方面。在处理物理模拟时会遇到高精度的物理计算比如烟雾模拟流体模拟这些都尤为耗时，并且在制作完毕后觉得效果不尽人意可能还会进行二次模拟甚至多次模拟以求达到最优解，但在模拟的过程中所消耗的时间时无法估量的。在进行布料解算模拟时虽然vellum模拟器可以大大的减少模拟时间但是布料与人体之间的穿插与布料的反馈都是一大难点，但是与渲染层面相比，流体烟雾的模拟显然就不够看了。动态光源与全局光照的存在都会为场景特效的渲染拖缓时间，并且场景中大规模的粒子运动，烟雾解算都会为GPU增加负担使GPU的负载过高，并且在渲染时遇到高速运动的特效更会导致锯齿与画面撕裂的出现。2.解决方案对于物理模拟的解决方案可以在Houdini中预先模拟烟雾、流体的基础运动，导出为缓存文件（Alembic/VDB），在引擎中通过参数控制播放速度、密度等属性，避免实时计算。局部动态叠加：对需要动态交互的部分（如角色触碰烟雾）使用轻量级实时模拟（如Houdini的PyroFXLite模式），叠加到预烘焙特效上。AI辅助参数优化使用Houdini的机器学习工具（如TOP节点结合K-Means聚类）分析历史模拟数据，推荐最优参数组合（如涡度、粘度），减少试错次数。GPU加速解算，启用Houdini的GPU解算插件（如NVIDIAFlex或OpenCL加速），将烟雾/流体模拟任务分流至GPU，速度可提升3-5倍。在布料模拟方面在角色模型外包裹低面数碰撞体（如胶囊体），设置Vellum布料与碰撞体的摩擦力和反弹系数，避免复杂模型穿插。对布料边缘添加固定锚点，结合VellumPin约束控制摆动幅度在引擎中通过顶点着色器动态扰动布料顶点（基于噪声纹理），减少对物理模拟的依赖，用视觉效果掩盖物理细节不足。渲染层面：将模拟任务提交至云平台（如AWSDeadlineCloud），按需扩展算力，缩短单机等待时间。在Houdini中输出多层EXR（如Diffuse、Specular、Volume），通过分层渲染导出，然后在nuke中合成，渲染过程中要检查渲染输出避免重复渲染。四、蝴蝶幻境场景特效的创作实践与成果分析最终完成的“蝴蝶幻境”场景特效作品借助三幕式叙事完整呈现了生态恶化、毁灭直至重生的历程，第一幕“生态恶化”以沙尘暴与沙虫突袭作为核心内容，运用流体网格与粒子混合技术模拟出沙尘暴的压迫感以及沙虫从沙地突然迸发的动态效果，其中沙尘暴采用预烘焙的烟雾缓存与实时模拟相结合的方式，这样能保证大规模动态效果的真实性，又可降低计算负担。沙虫出沙时借助GPU加速解算实现数亿粒子的流畅交互，场景整体以低饱和度的棕黄色作为主色调，再结合动态光源与全局光照营造出压抑的氛围，人物与场景的巨物比例设计依靠俯视角提高生态危机的视觉冲击，第二幕“幻境破除与生态重生”里，蝴蝶幻化人形的过程借助粒子系统模拟消散与重组，翅膀的虹彩效果利用噪声纹理扰动实现动态光影变化，能量屏障依靠体积光与粒子轨迹叠加呈现虚实交织的视觉效果。绿洲恢复阶段采用分层渲染技术，将植被生长与水体涌现的动态过渡凭借色彩渐变算法来实现，最终场景以高饱和度的青绿色调与第一幕形成鲜明对比，直观地传递生态复苏的主题。技术实现上，烟雾与流体模拟通过预烘焙缓存与AI参数优化减少迭代次数，布料解算结合低面数碰撞体降低穿插问题，顶点着色器与粒子特效掩盖物理细节不足，多数观众反馈翅膀运动自然且富有奇幻感。艺术表现中，荒漠与绿洲的色彩对比强化叙事张力，梁祝化蝶的典故通过粒子幻化与虹彩着色隐喻灵魂升华，沙虫攻击融入东方奇幻元素平衡文化表达。测试用户普遍认可视觉震撼力与叙事融合度，尤其对沙尘暴压迫感与绿洲恢复的过渡印象深刻。改进方向包括优化远距离粒子锯齿与提升荒漠纹理细节，未来计划通过云渲染与虚拟角色技术增强真实感。总结本毕业设计以“蝴蝶幻境”为核心，通过数字媒体艺术技术构建隐喻生态危机的奇幻场景，探索人与自然和谐共生的主题。设计从蝴蝶的文化象征切入，融合梁祝化蝶的典故与庄周梦蝶的哲学意涵，将生态美学转化为视觉叙事，借助Houdini中的粒子、流体及动力学技术实现沙暴、绿洲转化等超现实场景。通过粒子特效模拟蝴蝶幻化人形的过程，结合烟雾与流体技术呈现沙虫侵袭与荒漠恶化，以动态光影与低饱和度色调强化环境压迫感，最终通过特效逆转展现生态复苏的视觉震撼。创作中突破传统幻境表达模式，采用网格流体与粒子