《龍捲風》背後的特效和視覺效果
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你看了今年衆星雲集的《龍捲風》電影了嗎?與SIGGRAPH 2024 Talks的撰稿人本·斯諾和弗洛裡安·維策爾一起深入了解這部電影的幕後。在這裡,本和弗洛裡安討論了這部新電影的技術進步,這部電影是從1996年的《龍捲風》演變而來的。了解他們是如何使用特殊的視覺效果來創造電影中標誌性的龍捲風的。
SIGGRAPH:使用什麼工具和設置來創建這些風暴?
本·斯諾(BS)、弗洛裡安·維策爾(FW):工業光魔的團隊用新開髮的基於物理的流體求解器模擬了每一場龍捲風和風暴。我們的模擬框架叫做ILM Pyro。ILM Pyro是專爲易用性和細節和節能在模擬。爲了重現真實的風暴動態,這些模擬計算了空氣運動、溫度、浮力、重力、溼度密度、凝結和消散,僅舉幾例。求解器每幀進行數十億次計算,創造出我們所見過的最準確的天氣繫統可視化。
我們的工具也真實地計算了陽光通過雲層和大氣散射的方式。我們仔細研究和觀察了所有的研究,並將其與我們的結果進行了比較,然後修改了我們的模擬參數,以獲得每個龍捲風的強度、形狀和動力學。所以,創造每一個龍捲風,一半是科學,一半是藝術。
此外,我們將每個龍捲風分解爲一繫列基本的構建塊,包括漏鬥,塵罩(漏鬥週圍的薄層灰塵或蒸汽),碎片場(從地麵撿起的灰塵/污垢)和剛性碎片物體,漏鬥連接到雲的牆雲,以及連接到背景天空的架子雲。這些成分是由我們的研究和視覺研究確定的,我們選擇了真實的龍捲風鏡頭來匹配每個序列。它們是基於科學告訴我們這些風暴是如何形成的。
對於EF5級龍捲風,我們基本上有相同的成分,但不是漏鬥,而是一個大楔形。爲了獲得我們在模擬中需要的細節,我們將龍捲風的楔形分解成3D體積塊,就像大體素一樣。這使得每個模擬都非常精確,我們的軟件工具允許我們將速度和方向矢量跨越體積貼圖的邊界,這樣最終結果就會在物理和雲/塵埃行爲方麵具有凝聚力和整體性。
另一個問題是,有時,我們會在碎片場中加入地麵陣風成分——我們會讓灰塵在龍捲風的底部盤旋。例如,我們看到的雙胞胎龍捲風形成時的無人機POV鏡頭,以及後來在相同序列中的高角度鏡頭,其中一個雙胞胎在分裂後朝着泰勒的卡車前進。
操縱龍捲風和動畫龍捲風有什麼區別嗎?你是如何培養它們的?
FW:龍捲風的動畫是用一個設備來勾畫出龍捲風在每個序列中的整體表現、特徵和連續性。這個設備允許我們的動畫師賦予龍捲風它的角色,但也確保在這個阻塞階段沒有打破物理邊界。我們添加了一些指標,以確保尺寸在物理上是準確的,並且速度不會被超過,因爲這將打破物理界限。每個龍捲風都必須是一個角色,並支持故事情節。動畫設備允許我們藝術地修改每個風暴的外觀,以獲得所需的結果。
SIGGRAPH: 1996年的“龍捲風”和2024年的“龍捲風”在創造這些風暴方麵有什麼主要區別?近30年來,圖像和技術是如何進步的?
BS, FW:在最初的電影中,我們有一些視頻片段和劇照來研究,但對風暴的科學理解並不像今天這樣。即使我們對這些風暴的科學有更好的了解,我們也沒有工具或計算能力來像今天這樣進行真正的模擬。
在最初的電影中,我們使用sin函數、湍流和多層數學來編冩粒子繫統,看起來就像龍捲風。這個過程更像是製作一部動畫電影。它提供了一個藝術家對風暴的印象,基於我們在視覺上與我們所做的原始素材相匹配,使用這些簡單的粒子繫統結合許多合成技巧來獲得最終結果,這對於當時的觀衆來説仍然是令人興奮的,並且今天仍然有效。
今天,我們能夠在《龍捲風》的一個鏡頭中利用我們在第一部電影中擁有的計算能力。我們能夠使用新的專有的基於物理的流體求解器,每幀進行數十億次計算,並提供能量和細節保存。他們計算空氣運動、溫度、浮力、重力、溼度密度和消散。
對於我們的照明,而不是粗糙的和近似的陰影,我們在“龍捲風”上的渲染,我們的渲染工具現實地計算了陽光通過雲層散射的方式,以及場景的照明和能見度受到風暴的空氣和溼度條件的影響。
SIGGRAPH:另一方麵,原版電影中有沒有什麼視覺敘事策略被運用到了《龍捲風》中?
BS, FW:沒有改變的是我們需要運用我們的藝術判斷。我們仍然在講述一個故事,描繪劇本中的動作,以及導演李·艾薩克·鐘想要向觀衆展示的東西。我們的工具必須給我們控製和靈活性,以指導龍捲風的表現和藝術指導他們的外觀。
在第一部電影中,動畫師會在Softimage軟件中對粗糙的樣條和龍捲風網格進行動畫,以顯示龍捲風的路徑。在《龍捲風》中,動畫師使用了類似的工具,但它允許更多的控製。在新電影中,我們的工具集使我們能夠創造出更多種類的龍捲風,並比過去更真實地展示風暴的演變。
SIGGRAPH:對於計劃參加SIGGRAPH 2025會議的人,您有什麼建議?
BS, FW:每次演講都是不同的,可以從不同的角度進行,但我想説的是,如果你對你的項目充滿熱情,並專注於分享你獨特的經驗和你所使用的創造性問題解決方案,那麼你就走在了一條很好的道路上。此外,分享幕後的見解和實際的收獲對觀衆來説總是很好的。