颠覆虚拟世界 《2012》电影幕后探秘

建模模拟 虚拟世界的基石

在《2012》中，倒塌的建筑物几乎都是虚拟的。你别以为是虚拟的，就能像画画那样随便勾勒。事实上为了确保场景的真实性，所有被摧毁的房子、汽车、道路、树木、植被都经过精确的建模。在电影中，每个3D模型都被赋予不同材质特性，在被摧毁的场景中也会展现出不同的运动方向、速度和状态。正因为如此，我们才能看到扭曲的电线杆、破碎的玻璃窗和裂开的地板。

为了让整个场景看上去更为合理真实，摄制组还专门对各种物体的破坏顺序、速度进行了调整。所有的动画场景都通过3DS MAX来完成，而Thinking Particles粒子效果插件则用来完成水泥板、粉尘等精细物体的视觉效果计算。根据视觉总监Volker Engle表示，在构建《2012》的场景中，他们首先要模拟建筑物金属结构被破坏的效果，然后是建筑物中水泥板等结构倒塌和倾斜的效果，后才是建筑物倒塌后扬起的粉尘和石块。值得注意的是，这些场景是环环紧扣，同时又非常讲究相互顺序，一旦顺序错误，场景的真实性会大打折扣。

从下方的建模示意图中我们不难看出，当建筑物倒塌的时候，首先是房子倾斜，然后是停车场中的汽车滑出，后才是房屋倒塌后的的一片混乱。在这个场景中，房屋倒塌的时间、汽车滑落的速度、角度、时间、位置、方向都需要经过精确计算。
除了主要场景以外，背景也不能忽视。在整个虚拟场景制作过程中，摄制组对每棵树、电线杆以至于建筑物外墙都进行了细致入微的建模，这其中每一个场景都需要进行分层渲染。光是渲染通道，这个场景就包括了照漫反射通道、阴影通道、RGB三原色光照通道、镜面高光通道、间接照明通道、反射通道等。

不同的渲染通道可以处理出不同的视觉效果，如光照、蒙雾、模糊、二维、变色、潮湿等。在《2012》的拍摄制作过程中，每帧画面单通道的渲染时间大约为20小时。整个地震画面场景有7000帧，一共141120小时才能把这些画面全部渲染完成。如果换成单部双路八内核处理器电脑进行渲染，这些工作需要不间断运行16年时间才能搞定。

那万一渲染出来的画面有错，岂不前功尽弃？事实上《2012》摄制组找到了被称作Doughboy的渲染方法来解决速度和质量不可调和的矛盾，所谓Doughboy实际上就是指渲染照明、阴影、反射光等几个重要特性。并不进行任何的纹理贴图，渲染精度也较低，但这样渲染一个场景只要几分钟。通过Doughboy渲染方式，摄制组能马上找出设计错误的地方加以修正，而不是在经过几天终渲染后，才发现错误，再推倒重来。

小知识：所谓Quadro工作站,是指使用了Nvidia Quadro系列专业显卡的系统，它针对若干专业应用软件做了优化，能更高效、稳定的进行专业渲染和运算。

在《2012》电影的制作中，显卡的硬件渲染加速也为制作过程提速不少。由于当今显卡都不支持光线追踪、光能传递等全局照明算法，所以在许多电影视觉计算中，都选择了CPU完成画面渲染。而在《2012》中，摄制组动用了100多台Quadro工作站快速渲染完成了422个特效场景—仅仅是100多个镜头，就一共生成了1.2PB(1200TB)的数据！

有人问《2012》电影的视觉总监，在制作整个电影时大的难点是什么。Volker Engle毫不犹疑的回答道：水。在电影中，海啸带来的滔天巨浪和洪水都不可能实际拍摄。而水不仅包含视觉计算中要命的半透明效果，水的运动方向和特性也难以模拟。更何况电影要模拟的是滔天巨浪，而非波澜不惊的湖面。为了解决水的模拟问题，摄制组自行研发了一款液体模拟软件—这个软件通过粒子原理对液体的运动方式进行计算。然后再计算大量液体的粘稠度，然后获得滔天巨浪的效果—别以为这就大功告成。随后摄制组还需要计算水花、水雾等细节。

除此以外，由于水的半透明特性，摄制组还需解决水面遇到光线的折射、反射率以及波浪等模拟问题。毫不夸张的说，在整个电影特效中，水的模拟耗费掉了多的计算资源。