电影工业大哥大再发功，详解《阿丽塔》令人肝颤的 CG 制作

不知道有多少特效同行是跪着看完《阿丽塔》的，这部电影在制作上的执行度，可以说是叹为观止。

《阿丽塔》电影在原著宏大背景下做很多改编，虽然故事不免有些俗套，但是电影该有的结构及原著经典桥段应有尽有。两位导演也是电影行家，很多俗套的桥段，在场面的视听处理上依然打磨得扎实和惊心动魄。特别是罗德里格斯那些暴力场面处理，以及对卡神的《终结者》几下致敬，都可说近乎无缝植入。

最佩服是建立在不少实拍3D之上的动作捕捉及超精细的CG人物打磨。光是想到这点带来的制作难度，就可以想象是如何不惜工本，特效公司们估计都做到手抖……不过看片尾有2D转3D的公司的参与，估计有些3D镜头还得靠转制。

相信很多人看完之后，想要知道这部电影是如何被制作的，维塔工作室的视觉主管EricSaindon和动画主管Mike Cozens到过北京，这篇文章将为大家详细的讲解，《阿丽塔》是如何突破电影史的。

《阿丽塔》特效制作有多难？

这个电影各方面数据都有点惊人，《阿丽塔》大概有2600个视觉特效镜头，相对，《阿凡达1》只有1600个视觉特效镜头，而《指环王1》只有200百个视觉特效镜头（各种方法的实拍）。这次维塔工作室用到了动作捕捉、表演捕捉和CGI技术，用上了融合摄影机系统（Fusion Camera System）、面部动作捕捉仪器（Facial motion capture）及协同工作摄影机（SimulCam）来拍摄。

CG角色，除了女主阿丽塔之外，比如Grewishka（杰基·厄尔·哈利 Jackie EarleHaley）、Zapan（·斯克林 Ed Skrein）、Nyssiana（艾莎·冈萨雷斯 Eiza González），总共大概有40个数字角色，或者是有一部分做了数字化。

在角色塑造上，阿丽塔制作了包括眉毛和睫毛在内的47种毛发造型，在她头上有超过13.2万根头发、2000根眉毛、480根睫毛，脸和耳朵上有近50万根“桃色绒毛”。工程师们实现了一种新的毛孔生长技术，在每个毛孔中放置单独的毛发；71件数字特效服装，女主角共计使用了125种不同的穿法；超过2500张面部表情的定帧图组成了她的各种表情；

阿丽塔的一只眼睛由将近900万个像素制作，而《指环王》整部才动用了15万像素。眼睛的近景镜头没有用传统的动态贴图制作，而是完整的创建了包括虹膜内的丝模型在内的整个眼球结构。

观众在银幕上只能看到金属质感的机械身躯，却无法体会到阿丽塔实际是由8000多件数字制作的模拟人偶合成，她的身体拥有大大小小800多个内部零件、狂战士的身体更是运用了2700部件组装。所有的零件随着人物的每一个动作高速运转。

工作团队的搭配

《阿丽塔：战斗天使》在维塔工作室使用的磁盘空间是《阿凡达》的3倍、动用三万台电脑进行运算制作、团队对特效场景渲染时间总计为4.32亿小时。

制作这么多角色，最多的时候有130到140个动画师。加上灯光、音乐、动效剪辑、（Mike）摄影、设计等等，总共约有700多人参与到电影的制作（以700多人的规模保持了几年）。

因为时间比较长（2年），所以维塔希望有个更小、更专注的团队（他们称700多人的团队是小团队…吐血）。对于动画师来说，两年时间也足够他们去深入挖掘角色性格，以及能更好地抓住Rosa（演员）的表演精髓。因此维塔工作室并没有花太多人力在这（Rosa的视效）方面，而是大力优化Rosa表演上。因为艺术家们对素材（material）和如何应对角色更为熟悉，这样对大家工作效率会有更好的提升（PS：女主宣传来了中国，小编见过，如果不是事前知道，人物和特效几乎分不清）。

同是CG角色，《阿丽塔》和《猩球崛起》有什么不同？

这次他们的动捕和扫描方式完全不同。因为《猩》是以姿态为主，他们是通过很多的动作来表达，维塔工作室并不会捕捉猩猩之间的对话，所以捕捉的时候更倾向于角色的动作还原。而《阿丽塔》更多的是以声音（对话）为基础，所以要完全的改变工作方式。

在过去十年，维塔工作室做面部表情的技术飞速发展。动态捕捉（Motion Capture）技术近十几年来，自从卡梅隆和制片乔恩·兰道的《阿凡达》后有很大进步，现在直接升级到称为“表演捕捉”（performance capture）。在《阿丽塔》中，他们做了个面部表情人偶（数字替身），用来建立一个表情管理库，这里面都是最具有表现力的表情。因为这部片子有大量的对话，所以对嘴部周围肌肉的组织结构刻画要求非常精细，他们加入了很多肌肉行为的细节。会向整形科医生咨询嘴部肌肉层和组织的运动，然后再去重做细节，就为了在谈话中能做到最细微的相似。

维塔在开始做的时候发现了一个问题，嘴巴和面部表面的动作其实来自于内部骨骼的构造。比如你的下巴，头盖骨，或者是内部结构——牙齿、牙床、嘴巴内部、口角轴（牙齿之间的连接处）等等。通过正确建立这些内部结构，从而可以得到一个正确的外部结构。所以为了得到完美的面部，维塔花了大量的工作在内部结构上。

在阿丽塔设计之初，跟演员罗莎·萨拉查合并之前，维塔必须平衡她的面部表情。正如吃橙子那场戏，阿丽塔在咬橙子，整个过程阿丽塔脸上所有的小细节非常难处理，而这些镜头观众都会花注意力慢慢细看的，看她像不像CG，所以这是制作上最大的挑战。所以，为了这个动作，维塔做了2000多个版本，最后才完成电影中的效果。

最大的挑战当然就是当两个角色之间互动的部分，可以只有做到了这一步，电影才会更加的生动，才不会认为阿丽塔是一个CG人物，这样才会跟着主角产生共鸣。 片中有一个镜头，Alita抱起了一只小狗，小狗在舔舐着阿丽塔的脸部。为了这个镜头，他们真实拍摄了狗和演员互动的画面，但是到了成片中，只有小狗舌头被保留了实拍数据，小狗的其他部分全部由CG版制作替代。

制作阿丽塔

特写级别CG人物，第一个。

维塔从开始制作到完成这个面部表情人偶，大概花了一年半的时间，整个CG人偶也经过了优化。这部电影和其他电影也不一样，因为有演员罗莎·萨拉查，所以他们还有一个CG的罗莎·萨拉查（罗莎·萨拉查是阿丽塔的真实表演者），这样他们就可以把罗莎·萨拉查所有的表情肌肉细节都放在这个CG版的罗莎·萨拉查上，然后再映射到阿丽塔（CG角色）上，这样也允许他们逆向操作，检验表情绑定设置是不是合理。

所以表情传递的工作流程就是从演员罗莎·萨拉查——CG 罗莎·萨拉查——阿丽塔这样的过程。罗莎·萨拉查 CG替身能帮助他们优化阿丽塔的表情。整个这样一个复杂的过程持续了一年半，但好处是可以让导演和卡梅隆看到他们优化面部表情努力的结果。

维塔一开始并没有把罗莎·萨拉查的嘴部转移到阿丽塔上，然后就发现罗莎·萨拉查的表情没有办法正确传递到阿丽塔脸上。所以他们仔细地扫描了罗莎·萨拉查的嘴部，然后再移到了阿丽塔脸上。维塔一开始也不是刻意要这样，罗莎·萨拉查参演，并非因为她看起来像阿丽塔，或者有阿丽塔那样的眼睛。但当工作人员熟悉了她的表演，那把这样的表演植入动画角色才是最正确的选择。

然后，动画师会基于捕捉的数据，再处理一些表情的细节。无论是面部构建还是控制面部肌肉和表情，包括动画化的过程，捕捉表演或者是关键帧——肯定是表演捕捉，但是有时候的互动表演需要关键帧,对话的情绪都还会在捕捉的数据上做优化，由动画师来调整。然后还有一些复杂的表演，比如在一场打斗中，阿丽塔回忆起了过去的事情。维塔把罗莎·萨拉查的表演叠加到阿丽塔上，努力把罗莎·萨拉查所表现出的表情细节加在阿丽塔脸上，让阿丽塔看起来真的是和罗莎·萨拉查一样在思考、做出反应，所以捕捉这些细节才是真正的挑战。

他们的捕捉数据量非常吓人…因为每个镜头都有两台面部摄影机，每个表情都有双眼摄像捕捉记录，还有40台表演捕捉摄影机布置在片场周围，还有一些像Gopro一样的摄影机藏在片场的各个角落,用于记录额外信息，然后是第三视角记录的摄影机（witness camera）。每个镜头都有差不多60个角度的素材，所以素材量真的是非常大。

至于如何管理动捕数据，维塔没有太多透露。只说到会有特别的办法，因为每一个镜头都是打板信息，所以很好寻找。当然，也不是完全好用，只是理论上能够迅速找到任何一个镜头的素材，实际上还是会出一点点小问题。

挑战影史的眼睛和皮肤制作

导演和卡梅隆追求的是“照片般的真实感”，而他们的工作就是把这双眼睛做到和现实世界的眼睛一模一样，维塔不想把阿丽塔做成一个数字角色，而是“如同照片一般”，所以努力把这一点做到极致。

如果你拿阿丽塔的眼睛和一个其他普通14岁女孩相比，其实她们的眼睛都是这么清澈。维塔为了做这个眼睛，做过大量的参考。他们在眼睛里放了非常多纤维在眼睛里，而当人变老的时候，这些纤维可能就分散，看起来就“没那么多细节”在里面。为了看起来更真实，阿丽塔脸上的皮肤并不是很好，有很多不完美的地方，比如有斑点和眼睛里血丝。

维塔也真的扫描了饰演演员罗莎·萨拉查的眼睛，因为有了真人的表演和眼睛才能有真情流露。毕竟要和一帮奥斯卡加持过的配角一起对戏，演不好，一眼就看穿。维塔工作室创造出眼睛分解每一层的几何，让动画师能拆解、拉伸眼睛每一处细节，和人眼睛自然老化的过程相仿。当年咕噜的眼睛由5万个数位多边形（polygon）组成，而阿丽塔呢？ 光是一边的虹膜已经有900万个，自然，拟真程度和细节度更上好几……层楼。

然后维塔会和导演、卡梅隆会不停的做改变，调小虹膜、放大瞳孔、眼白少一点、眼角位置、睫毛一根一根该怎么样…..光是从纸上概念设计到真正到电脑前实际组合，几个月光是阿丽塔双眼设计的各式排列组合就超过50种以上。放出第一支预告片的时候，很多观众反馈她的眼睛太大，当时维塔也和导演和卡梅隆进行了讨论，最后的结果是瞳孔和虹膜变的更大了。他们把阿丽塔的虹膜变大，这样眼白就变少了，会让她显得更加自然。

皮肤和光的交互（反射）的问题，这里使用了一个新的系统。在过去的电影里，维塔都用硅胶模具放在演员脸上，然后去扫描模具上的皮肤细节，然后纹理师会在电脑上把材质画出来。而现在用的技术实际上是扫描脸上的毛孔，所以毛孔的细节上做的非常精致，然后配合其他诸如毛发之类的细节，足以做到贴着脸的摄影机拍出来都像是真的一样，非常完美。

动作戏的设计

动作戏看起来很爽，但是很难搞。制作的话，必须得搞清楚打斗动作的编排、摄影机的运动，所以制作精彩的动作很有挑战性。

首先，动作戏也必须由演员表演完成，所以，女主做了很多训练。

导演罗伯特·罗德里格兹做了电影中所有关键的动作戏的故事版，因为他需要去明确CG镜头的表演，这样能让其他人理解更清晰。

对于动作戏，导演会从故事版开始设计，包括视效预览，然后一步步接下去，最后完成文戏的部分。他也做了很多文戏部分的故事版，其实对于罗伯特·罗德里格兹这样的导演来说，拍电影并不需要故事版，因为剧本就是他写的，他非常清楚的故事的走向设计，他之所以这么做，还是希望演员能自由地呈现角色的性格。比如阿丽塔第一次吃橙子的那场戏，基本就是有一个正、反打的固定套路，但是导演希望克里斯托弗·沃尔兹和罗莎·萨拉查有更多的互动，让那场戏看起来更加自然。

故事版截图

至于先做故事版，还是先做视效预览，是取决于什么类型的场次。有些场次是从故事板到视效预览，视效预览给了导演很好的途径来决定这些场景“应该怎么样”，从而更好地为故事服务。所以主要还是想法如何实现，比如“这里有个动作，是你想要的吗”，如果OK，那维塔就在不同角度放几个摄影机，讨论一下摄影机的位置。

然后我们逐步把这些碎片拼接起来，“动作应该是怎样的，摄影机该怎么放”。所以我们会跟导演和Lightstorm团队（卡梅隆的公司）的人讨论很多，然后做一些视效的样片。当维塔把想法定下来了之后，才开始做动画、动作和物理模型，比如姿态什么的。既然离目标更近，也就添加更多细节。

那做好故事版或者视效预览去对于演员来说是一个指导，比如机动球那场戏，在拍之前必须做一个预览出来，这样演员们才能理解他们要做什么。哪怕只有一个脸，也要大致告诉他们要怎么拍。

机动球大战的制作

片中9人机动球大赛融合了F1竞速、NBA扣篮、NFL冲杀、MMA格斗运动，让人看得瞠目结舌。这场戏的来自国际顶尖后期团队Weta和Framestore的强强联合。机动球的戏是全CG，也做了关键帧。关键帧就是演员会连续做几个动作，动画师会在动作上做关键帧，然后在软件里把整个动作完成作为参考，但这些工作都是动画师手动一点点完成的。

在机动球大赛这个项目上，在前期演员要做充足的准备工作，需要在滑板上经过多次专业的训练与摄影师镜头间形成紧密配合。到了后期，两家公司分工合作，Weta要做的是，将动画角色的渲染放置在Framestore的工作环境中，完成特效和最终合成。

电影中的机械元素，是基于物理原理吗？

这就是卡梅隆的工作方式了，他会让一切都看起来合理。就算是做《阿凡达》，做直升机的CG时，卡梅隆也要求维塔要确保直升机的控制杆在正确的位置上，拨杆开关也必须是对的。哪怕这些都没什么实际用处，只是CG而已，但是卡梅隆在这方面就是很追求细节，所有的东西该什么样，就是什么样。

Cyborgs也是一样的，机械结构都是合乎原理的，比如装甲胳膊上会有活塞，等等。所以关于结构部分也会有很多讨论，比如装甲胳膊之类的，包括阿丽塔装甲的内部，发条什么的都能正确运动，这都要在平衡和设计之间做了很多的功课。阿丽塔的身体模型含有800多个内部零件，狂战士状态更有2700多个零件，这些零件都会随着阿丽塔的一举一动而运转。

然后，电影中有很多角色也有真实的物理装甲，材质是塑料的，但还是也不轻。在德克萨斯拍摄的时候其实天还挺热的，但是只有把这些东西穿在演员身上，他们表演才像机械装甲，虽然拍摄看着有点傻，但是这样才有效果。

不玩水，能算是挑战吗？

电影中有Alita跳到水中的镜头，其实特效是很难对水的环境进行很好的仿真，尤其是对人物进行仿真。拍摄水下部分最大的挑战：就是要让这部分看起来真的像是在水下。动作、头发、衣服，这些都很重要，观众不想看到这些东西仅仅是湿了，肯定希望看到的是在真实在水下的感觉，有真实的水流效果。如果没有这层细节，大家就会觉得缺少真实感，于是这次就做到了前所未有的互动。

因为在水里角色衣服、头发都会产生不同的移动，这些细节是非常难仿真的。所以拍摄现场真的请了一个能够秉住八分钟呼吸的演员，在水底进行实拍。

这个细节证明了，水下的表演要让人可信的话，就必须要真的请一个演员进去，不然做不到。在可能的情况之下维塔尽量的使用真实的人真实的演员或者是参考真实的演员，再加一些细节到角色中。维塔也用了最新的技术来渲染水下效果，而不仅仅是把一个氛围套在所有东西上，所以必须解决真实水流渲染的问题。虽然水下的畸变、水流、光的流动，都需要渲染非常非常长的时间，但是效果出来非常好。

维塔工作室的流程

特效总监Eric Saido花了三年时间在这部电影， 2015年的时候加入团队开始《阿丽塔》的前期工作，包括一些美术部分。之后去德克萨斯和罗伯特（导演）进行了大约五个月的拍摄，然后到后期，和更为庞大的团队一起工作。

美术差不多在2017年5月才完成，因为总是不断有新的概念添加进来。举个栗子，电影中有人被砍断了身体的一部分，维塔工作室需要重新设计被接入的身体。特效制作本身会因为设计改变而被打断重来，所以电影的最后一个场景直到2018年10月才基本完成。

当然，很多人会疑惑，这他妈不是玩人吗！其实对于最重要的部分阿丽塔和其他主角的部分，维塔工作室在很早就已经完成了，所以都是保证在重要元素不动，在一些其他的元素上不断修改和完善。所以，国内的各位制作人注意了，特效人家不是有个想法就乱改，如果想学，就需要学习到位。在改的过程中，很多时候都是根据卡梅隆看到维塔工作室给的画面来决定的。卡梅隆会说，这里加一点这个元素，那边调一下，所以不断加入的新元素都是这么来的，所以概念也是做一点完善一点，循序渐进。之所以这样做，是因为卡梅隆和导演对最终的结果要求非常高，维塔工作室只能被虐的反复完善。然后，维塔工作室也会给导演和卡梅隆看工作流程，他们进行点评，或者说不明白的时候，也会上手操作…

关于现场拍摄

这么多科技产品和第一次面对这种拍摄方式，导演会是啥感觉呢？维塔也会在现场尽量把科技的部分隐藏起来，不让导演去考虑这些高科技的玩意儿。有个方法导演很喜欢，就是导演很喜欢同步摄影机。

同步摄影机的工作是这样的：比如有个演员杰基·厄尔·哈利 Jackie EarleHaley在前面表演，维塔可以实时捕捉他的画面传到摄影机上，摄影师看到的则是CG合成特效后的角色。所以导演特别喜欢这个技术，这样他就可以专心看表演和构图了。

那拍摄时有没有使用virtual camera（虚拟拍摄）呢？对于虚拟拍摄大概他们只在头两个礼拜的拍摄中使用了。拍摄了地下场景的一部分，动作戏方面我们拍摄了一些战舰的冲撞，海盗跳下水、在水上走的镜头等等。那也是他们第一次让演员罗莎·萨拉查来到虚拟片场，对导演罗伯特·来说也一样，也是他第一次在这样的环境下工作。

开始拍摄的时候，会让他们先专注于表演和情绪拍摄。又过了一周导演带着虚拟摄影机过来，重新拍摄了这部分，但这次没有演员。这样导演就可以拍到特写、广角和远景。所以他们在虚拟片场虽然只拍了头两周，但导演搜集了很多很多的数据，不用担心打光、摄影机或者其他什么东西。因为当导演拍到了他想要的表演，加上已经采集来的足够多的场景画面，如果需要的话，导演可以重新加载场景，放进摄像机里面得到他想要的画面内容。所以那两个礼拜的拍摄已经可以支持后面的工作了。

如何渲染？引擎是什么

维塔有个自己的系统叫Gazebo，可以在Maya里面打光，就像Unreal一样可以做出非常漂亮的渲染。也可以让导演为光影构图，这些光影和纹理会让导演觉得更接近最终画面。所以维塔也是用这个系统告诉导演光影会是怎样的、剪影是对着灯的还是对着太阳的，这对整个的工作帮助很大。

拍摄时钢铁城是有1：1实景的，占地9600平方英尺，扫描后再在其基础之上加工成更高、更复杂的3D模型。因为钢铁城有非常多的建筑物，这就需要渲染，维塔就用了另外一个方法，他们先拿15到20个非常简单的建筑物的结构，在上面进行处理，然后增加一些管道或者细节。这样这么大城市的渲染却不需要太多的内存。

然后用了（OSM）一种缓存的系统，只需要缓存一次，就可以放在不同的大楼上，所以这么大城市的渲染只用了有限的资源和时间，当然“快”也是指一帧需要渲500小时。因为维塔所在的新西兰惠灵顿地区气温较低，据视觉主管Eric Saindon说每天早上都能看到办公楼有热气蒸腾出来——那是三万台电脑渲染《阿丽塔》排出的热气，这些热气甚至改变了城市的温度。