火星网校
迪士尼《冰雪大冒险》雪的解算
发布时间：2018-11-17 19:57:24
迪士尼在打造这部由克里斯·巴克（Chris Buck ）和珍妮弗·李（Jennifer Lee）执导的影片《冰雪大冒险》时有很多挑战，其中最大的挑战就是如何制作又厚又重的雪，这些雪在同角色互动时要非常真实，要有写实的粘度质感。
以下视频演示了制作Matterhorn进行的研究——“解算雪的质点方法。”
[flash]http://you.video.sina.com.cn/api/sinawebApi/outplayrefer.php/vid=121028947_3921812039_axqzRyU9XjLK+l1lHz2stqlF+6xCpv2xhGm9uVOsJAxZVgWYJMXNb9wF4SnUCMZG9noLHcwydPwn1x8lYa5f/s.swf[/flash]
迪士尼动画首席软件工程师Andrew Selle 说：“我们查阅了所有能找到的SIGGRAPH和图形学文章，其中是有很多关于积雪和雪堆的，但很少有文章讲到像角色那么大的雪要如何解算。”
之前雪的解算和动画大都依赖于使用刚体、粒子或流体解算方法。Selle 说：“要把雪做的有那种质感，如果选择用流体做、把它做的有粘性的话，它不能真正结块。如果把它用刚体做，就要把它提前做成最终想要看到的大小。如果用粒子做的话，就很难实现雪的体积感。”
迪士尼想要的是一种更“整合”更有组织的工具来制作雪的特效，希望这种工具不需要在不同的方法之间切换。
在迪士尼，最初对雪的解算器的研究是个内部项目，一名研究人员那时希望有更好的方法来解算单独雪粒子。尽管那个方法后来没有被采用，但这项公司内部的研究最终促成了一个新的学术合作，结果就是：用户可控的、弹塑性的结构型模型同混合型欧拉或拉格朗日质点方法的整合。
[flash]http://you.video.sina.com.cn/api/sinawebApi/outplayrefer.php/vid=121279862_3921812039_PR2wHyRsXTLK+l1lHz2stqlF+6xCpv2xhGm9uVOsJAxZVgWYJMXNb9wF4SvRCcdE83oLHcwydPwn1RokYKxa/s.swf[/flash]
下面Andrew Selle详细介绍《冰雪大冒险》中雪特效的制作过程和雪解算工具Matterhorn。
“首先，如果进行流体解算，就要用到类似grid网格的东西，这几乎是解算流体的最佳方案。如果想要解算一块布料，就要用到mesh曲面，要用（外界）碰撞来解算那个mesh。但质点方法可以使用mesh或者基于粒子的东西与基于grid网格东西的组合。这是个混合组合。那种混合能将所有效果处理的还可以，但做不到真的很好。
我们的基本假设是能够将雪作为有弹性的可塑材质来建模。就像一块太妃糖，即使拉伸它，拉的很远，它也不会弹回去。类似的情况还有当你把金属弄弯时，那是个可塑的物质。雪也是这样，你可以把雪拉开或者把雪压到一起，它不会回到原来的形状。它记住了那个形状。所以我们知道可塑性很重要。
与太妃糖的不同之处是：当你拉伸糖时，它不会轻易断裂。它可以产生长长的卷须状物，最后再断。但雪会断成一些大块。质点方法就是用到这一点。由于雪没有任何关联连接，没有mesh曲面，会非常容易断裂。这是个我们可以利用的一点重要属性。”
迪士尼同加利福尼亚大学的研究人员密切合作，研发雪解算器方面的科技，这后来成就了Metterhorn的诞生。最初的成果是发表在2013年SIGGRAPH的一篇文章：《用于雪的解算的质点方法》。通过研究，迪士尼开发了一个可以用于《冰雪大冒险》制作的质点解算器。Selle解释说：“我们创建了一个Houdini插件，可以和特效动画师用的工具一起用。Houdini已经能够处理成千上万的粒子，我们可以将其优化，让它可以并行式运作，从而更有效的运行。”
Selle说《冰雪大冒险》影片中的一些重要场次都用到了Matterhorn。“有一场真的特别有意思，Anna陷在雪里，Kristoff把她拽了出来。那里可以看到他在雪里走过去，他的脚印把雪弄断，碎成很小的碎片、结块。然后我们看到Anna被拽出来，雪压在一起，断成碎片。这里处理的非常自然。已经看不出来那些是碎片，只能看到雪是一个整体，然后打散。”
还有个用Matterhorn的处理的镜头，Anna从马上掉下来，被埋在树下面。Selle说：“她试着靠树让自己起来，她拉树，但树折了过来，像弹弓一样卡住。然后树弹起来，把一整堆雪射到空中，接着，巨大一堆雪落在了Anna上面。这个应该是Matterhorn处理的最以艺术效果为导向的镜头。我们调整了最初雪的形状。这个和那些流体解算镜头的艺术指导方法类似，大量雪下面有个碰撞物体，这个物体在运动学角度做了推的动作，这样我们就可以通过把解算器推过去来得到那些想要的形状。”
迪士尼的制作人员越用Matterhorn越能发现它的优势。Selle说：“有个镜头是Kristoff驶过海湾冰面时船翻了。这里会看到雪从船上散下来。Matterhorn很稳定，完全可以用在这些大规模镜头里，而且不需要额外的调试。完全“免费”运作。甚至影片里一个有土的镜头我们也用的Matterhorn。”
以艺术效果为导向的雪
虽然迪士尼已有一些做雪特效的工具，但有需要的话，他们仍然能够靠更传统的方法来实现更以艺术为导向的效果。华特迪士尼动画公司特效总监Marlon West说：“我和特效部的一些其他艺术家都有2D背景，有时候我们也画一些东西。然后我们会把那些路径中的一部分导入Houdini。这种方法多用于地面结冰效果，这大部分都是手绘特效，我们其实是在3D里进行投射、拉伸，分层。”
结冰的喷泉和Elsa唱《Let It Go 》、做雪雕那场都是2D美术图决定的最终效果方向，这几处也用到了以艺术效果为导向技巧。West说：“我们有一些特定的视觉开发美术图，导演非常喜欢这些图。那些图和最终效果非常接近，但还是边缘有一点儿太直了。我们最后选了个更倾向平面美术方法，有更多2D设计在里面。后来，它们开始受到风的影响，开始溶解。”
迪士尼《冰雪大冒险》中的工具包（除了Matterhorn以外，迪士尼还使用了大量设计好的工具来帮助艺术家们完成《冰雪大冒险》中的复杂特效。）：
■Tonic——让艺术家们可以将角色们的头发作为程序化的体积进行雕刻。比如Elsa的头发就包含400,000多个CG线程。
■Spaces——这个软件让雪人Olaf的那些可拆卸形式能够四处移动，重新组合。
■Flourish——让树叶和嫩枝的额外运动实现艺术感。
■Snow Batcher——这个工具可以预览雪的最终效果，尤其是在角色们同一片雪有互动、走过一定体积的雪时。
■Matterhorn——则用于精细度要求高的那些镜头。
分享
学员作品赏析
-
2101期学员李思庭作品
-
2104期学员林雪茹作品
-
2107期学员赵凌作品
-
2107期学员赵燃作品
-
2106期学员徐正浩作品
-
2106期学员弓莉作品
-
2105期学员白羽新作品
-
2107期学员王佳蕊作品
热门课程
专业讲师指导 快速摆脱技能困惑
相关文章
多种教程 总有一个适合自己专业问题咨询
你担心的问题，火星帮你解答-
023年以来，在版号审批、出海政策等影响下，新品游戏大量涌现，这也为游戏市场带来了一些新变量、新现象。
-
学习游戏开发班可以帮助游戏爱好者从零基础成为游戏开发专家，掌握全面的游戏开发技能。
-
火星时代教育为您提供专业的界面设计实战班，在实践中掌握界面设计的核心技巧和最新趋势，成为优秀的UI设计师。
-
了解UI交互设计培训的最佳选择，比较不同培训机构的优势和特点。
-
火星时代教育为您推荐专业的学影视后期培训机构，提供高质量的培训内容及资深导师指导，助您成为优秀的影视后期剪辑师或合成师。
-
火星时代教育是一家专注于交互设计培训的机构，为学员提供专业的交互设计培训课程，并帮助他们成为优秀的交互设计师。
