#7.2 动画技术的跨界与并道（2019）

2010年代末，“机器学习”“人工智能”“神经网络”等术语开始频繁出现在数字动画技术领域，这是值得注意的新变化。

动画一直以来都热衷于拥抱人类的新文明，而动画技术的换代也从来只是一个时间的问题。

🎞 影视制作的数字化与动画化

🎞 混合电影长片《阿丽塔：战斗天使》（Alita: Battle Angel，2019）

导演：罗伯特·罗德里格兹（Robert Rodriguez）；制作公司：20th Century Fox，Lightstorm Entertainment，Troublemaker Studios等；首映：2019-01-31（伦敦）

• 🥇首部使用帧商店开发的专有渲染器 “Freak” 的混合电影长片。

  • 当时它还不能进行体积渲染，而且粒子受到限制，仍需使用 Arnold 渲染器 作为补充。
  • 但 Freak 很快便改进了这些问题，成为帧商店后续项目的主要渲染器。

• 维塔数码为该片带来了惊艳的CG仿生机器人女主角。

  • 如果不是她异于常人的大眼睛，其杰出的照片真实感渲染效果和运动表现，足以让观众信以为真。

↑ 《阿丽塔：战斗天使》剧照 © 2019 20th Century Fox

🎞 混合电影长片《复仇者：终局之战》（Avengers: Endgame，2019）

导演：罗素兄弟（Russo brothers）

• 又是一部真人演员之外全是数字动画的混合电影长片，繁重的视觉特效工作由10多家公司共同提供。

• 帧商店开发了他们的机器学习技术，

  • 以创建一个快速的预览动画，帮助电影制片人在制作视效之前决定剪辑。

• 工业光魔创建了一个新的脸部运动捕捉系统，

  • 让“智慧浩克”看起来和真人演员马克·鲁法洛（Mark Ruffalo）更接近。

• 数字领域和维塔数码开发了新的专有软件，

  • 为面部添加更多细节。

• 迪士尼研究工作室把 “美杜莎” 动捕系统升级为“Anyma”系统，

  • 允许多位演员同时在表演空间中自由移动。
• “灭霸”使用了技术工具公司的运动捕捉系统“HMC”制作。

↑ 《复仇者：终局之战》智慧浩克剧照 © 2019 Walt Disney Studios Motion Pictures

🎞 电影长片《爱尔兰人》（The Irishman，2019）

导演：马丁·斯科塞斯（Martin Scorsese）

• 无需佩戴传统动捕头盔的“去老化”解决方案。

  • 工业光魔的恩特·赫尔曼（Enter Pablo Helman）等开发。

  • 摄制组设计了一组被称为“三头怪物”的摄影装置，两则的红外摄像机可同时捕捉体积数据。

  • 工程师在迪士尼的美杜莎面部捕捉系统基础上，开发了一个新的专有软件“Flux”。

    • 把摄像头获得的数据转化为体积数据，以匹配到数字模型。
    • 并在去老化的过程中引入机器学习，通过比对演员年轻时的真实图像纠正差异。

↑ 《爱尔兰人》去老化效果对比图 © 2019 ILM

📺🪄 越来越多电视剧开始拥有原来只属于高成本电影大片的视觉效果，这获益于数字动画技术的进步，也意味着视觉效果已经成为所有影视制作的标配。

📺 首批8K电视亮相，再次催促CG动画图像分辨率的提高。

🎞 电视剧《黑暗物质》（His Dark Materials，2019-2022）

导演：Tom Hooper、Dawn Shadforth、Otto Bathurst等

• 帧商店开发了一种新的面部系统，用于创建逼真的数字动物面部动画。
• 各种可动木偶依然被用于协助真人演员互动和现场对位，但最终都会被替换成数字角色。

↑ 《黑暗物质》© 2019 Anton, Bad Wolf, BBC etc.

🎞 电视剧《曼达洛人》（The Mandalorian，2019-）

导演：Dave Filoni、Rick Famuyiwa和Deborah Chow等

• 工业光魔为该片升级了其虚拟制作系统“StageCraft”，

• 使其成为🥇首部使用360°LED屏幕将虚拟布景与真人演员相结合的电视连续剧。

🪄 动画技术的艺术跨界

🎞 动画长片《狮子王》（The Lion King ，2019）

导演：乔恩·费儒（Jon Favreau）

• 迪士尼推出了一部难以按照传统方式归类的作品，

  • 从技术上来说，该片是一部3D数字动画，全片唯一的非数字镜头只有开场镜头中的日出。
  • 但其先进的“照片真实感”让该片每一帧看起来都像是实拍的“动物世界”，尽管真实的动物不可能如此“表演”。
• 运动图像（MPC）的数字生物技术为该片创造了近乎完美的照片真实感数字动物角色。

• 自《丛林之书》以来的虚拟制作系统被更大量使用，

  • MPC 使用 “Unity引擎”构建了一个 “多人VR电影制作游戏”，允许电影制作人使用虚拟布景并实时渲染预览，拍摄世界各地（或虚构世界）的场景，而无需离开摄影棚。
  • 还开发了一系列工具在虚拟现实环境中创建场景、布置摄影机、执行拍摄甚至合成等工作。
• 该片CG角色的动作表演使用了基于人工智能驱动的虚拟角色仿生行为、人类动画师根据参考资料进行手K关键帧动画制作，和运动捕捉等多种技术。
• 虽有人认为该动画3D化以后失去了原来2D动画的魅力，但超16亿美元的票房成绩反映了新一代观众对该片的积极态度。

• 有趣的是，由于难以界定该片的归类，它在不同场合“巧妙”地被标注为电影长片或动画长片。

The Lion King 剧照
© 2019 Walt Disney Studios Motion Pictures

两代《狮子王》剧照对比图
© 2019 Walt Disney Studios Motion Pictures

🪄 随着3D动画技术的成熟，动画魔法师们开始关注如何通过非“3渲2”的方式，把经典2D动画角色“改造”成照片真实感3D数字角色，

这些努力后来被称为“CG改造”。

🎞 混合电影长片《大侦探比卡丘》（Detective Pikachu，2019）

导演：罗伯·莱特曼（Rob Letterman）

• 视觉效果总监埃里克·诺德比（Erik Nordby）和其团队为片中60多位宝可梦精灵进行了“CG改造”。
  • 毛茸茸的CG比卡丘俘获了众多观众的心。

↑《大侦探比卡丘》剧照 © 2019 Warner Bros. Pictures

🎞 动画长片《鲁邦三世：第一》（ルパン三世 THE FIRST，2019）

导演：山崎貴；制作公司：TMS Entertainment，Marza Animation Planet；全球首映：2019 年 10 月 19 日（东京）

• 成功的经典传统手绘动画“CG改造”案例，在传统日式2D动画和照片真实感3D数字动画之间架起了一条友好的桥梁🥂。

• 山崎贵团队借鉴好莱坞式真人电影制作模式。
  • 先拍摄真人版预演片段（Previs），再将动作数据导入 3D 模型，确保镜头调度与动作设计的流畅性。
• 行业奖项与媒体评价：
  • 第 43 届日本电影学院奖 “优秀动画作品奖” 提名🎗️，评审团特别肯定其 “3D 技术对传统 IP 的年轻化改造”。
  • 《Animation Magazine》将其列为 “2020 年全球十佳动画电影”🎗️，称其 “重新定义了日本 3DCG 动画的美学边界”。

↑ 《鲁邦三世：第一》剧照 © 2019 TMS Entertainment

🍉 但“CG改造”也是一个困难的挑战，稍有不慎便可能引发像《刺猬索尼克》（Sonic the Hedgehog，2020）那样的“重制”事件。

🎞 动画长片《冰雪奇缘2》（Frozen II，2019）

导演：克里斯·巴克（Chris Buck）、珍妮弗·李（Jennifer Lee）；制作公司：Walt Disney Animation Studios；首映时间：2019年11月22日（美国）

• 《冰雪奇缘2》延续了迪士尼“风格化真实感”的路线，但它最显著的技术推进并不在于更“真”，而在于把角色表演所需的复杂自然现象（头发、风、水、火、岩）进一步纳入可被动画师掌控的制作体系：让物理模拟更快、更可控，并把通常归入“特效”的自然元素真正当成“角色”来动画化。
• 主角头发系统“Beast”：
  • 影片为更复杂、更可艺术指导的卷发与风吹发型开发了新的头发求解/模拟系统“Beast”。
  • 它的目标并非完全替代人工动画，而是把“物理可信的基础运动”与“逐帧的表演修饰”结合起来，让动画师在保持造型语言（例如发卷的结构、弹性与节奏）时仍能获得更高的迭代速度与稳定性。
  • 工作室在《冰雪奇缘2》前后对内部毛发解算器进行了重写与高性能架构升级，以支持更自然的波浪发、扭转与法线行为；该套毛发模拟体系随后获得🏆92届奥斯卡技术成就奖，获奖者包括 Kelly Ward Hammel 等人。
• 多屏幕合成工具“Screen Graphics Pipeline”：
  • 为解决“镜头里出现大量屏幕内容且需要演员/角色与屏幕互动”的制作痛点，工作室建立了 Screen Graphics Pipeline，并提供可在 Maya 内使用的“拖拽式”插件流程：动画师选择屏幕几何体、挑选预渲染视频素材并直接拖入场景，在镜头制作阶段即可快速布置、逐个编辑并预览屏幕内容与表演的对位关系，从而把原本容易延后到合成阶段的工作前移到动画/布局阶段，显著提升交互镜头的可控性。
• 把“风火水土”当作角色：
  • 影片中的自然元素不再只是背景特效，而是具备叙事功能与表演节奏的“角色系统”。
  • 其中最具代表性的例子是风灵 Gale：团队开发了专门的动画工具 “Swoop”，让动画师可以像做角色走位一样为“风”画出运动路径，再由系统驱动树叶、碎屑、布料等可见载体来呈现 Gale 的存在与情绪，从而把“不可见的力”转译成可被表演与剪辑的动画语汇。
  • 这种做法把特效模拟从“结果导向”推进到“表演导向”，也让自然元素的时间节奏能够与角色表演同等精确地被设计。

↑ 《冰雪奇缘2》© 2018 迪士尼

↑ Screen Graphics 界面和最终合成动画截图 © 2019 迪士尼

🎞 动画长片《驯龙高手3》（How to Train Your Dragon: The Hidden World，2019）

导演：迪恩·戴布洛伊（Dean DeBlois）

• 梦工厂开发了新着色器“Moonshine”、新一代光线追踪渲染器“Moonray”和角色效果流程，并引入皮克斯的“通用场景描述”（USD）流程以提升协作效率。

How To Train Your Dragon: The Hidden World 剧照
© 2019 DreamWorks Animation

🎞 动画长片《哪吒之魔童降世》（2019）

导演：饺子（杨宇）

• 中国首部使用“IMAX” 立体放映系统的3D数字动画长片。

• 其动画制作和视觉效果已进入国际高水平行列，票房也获得空前成功🎊。

• 理所当然成为中国动画史的重要里程碑作品📸。

• 但多数实际参与动画制作的技术人员都不会从高额票房中分享到收益，这种情况至今持续，在一定程度上导致了有经验的数字动画技术人才不断流失，虽不断有年轻的动画师“补位”，但这对我国动画行业来说并不是一种良性发展。

🎞 动画短片《春天》（2019）

导演：安德列斯·戈拉契克（Andreas Goralczyk）；制作公司：Blender工作室

• 展示了开源自由3D动画软件“Blender”的整体进步。
• 尽管商业动画软件和各大数字动画工作室的专有技术仍在不断进步，但开源自由软件和它们之间的距离确实越来越近。
• 一些专业的动画工作室已开始使用这些免费软件制作商业动画。

🎞 动画长片《克劳斯》（Klaus，2019）

导演：塞尔希奥·帕布洛斯（Sergio Pablos）；制作：The SPA Studios；出品/发行**：Netflix（院线小范围放映后上线流媒体）；片长：97 分钟；首映/上线：2019-11-08（部分院线放映）；2019-11-15（Netflix 上线）

• 《克劳斯》展示了一种反其道而行“2渲3”伪3D路径：
  • 该术语是相对“3渲2”而言的，在保持2D手绘线条与表演的前提下，在后期合成/渲染环节引入更接近CG的光照与材质逻辑，把2D手绘动画推进到近似3D体积感的视觉体验。它的关键不在把2D做成“像3D”，而在把光与材质变成可被2D艺术家直接操控的“画面语言”，从而让2D动画在当代工业管线里重新获得与3D同台竞争的视觉说服力。
• “2渲3”式的体积光照观感：把“画光”变成生产工具。
  • 主创团队明确提出要让传统2D在光照上获得更“立体/体积”的质感，于是与法国昂古莱姆的金鱼电影工作室（Les Films du Poisson Rouge） 合作，开发出让艺术家能在运动画面上直接“涂抹光影”的工作方式，而不是依赖3D几何自动打光。这条路线的历史意义在于：它为2D动画提供了一套可规模化复制的“光照升级”方案，证明二维并非只能靠平涂与线条表达空间，也能在不转3D建模的情况下进入更复杂的光学叙事。
  • 专门开发的照明工具 KLaS / KLAS（Klaus Light and Shadow）。公开访谈与制作解析将其描述为一套直觉化、可实时反馈的光影工具：从手绘线条中建立跟踪关系，让光影团队能在2D角色上进行类似“关键光/环境光”等组合式控制，获得接近CG的光照层次。它把“光”从后期修饰提升为可分工、可迭代、可管理的核心工序，直接推动了2D长片在工业语境中“可控、可复用、可扩展”的生产成熟度。
  • 手绘纹理模拟/表达性渲染工具 M.O.E.。同一技术合作链条中，MOE 被用于把角色与环境的纹理处理成更接近手绘上色或传统绘画媒材的效果（如油画、水彩、蜡笔等风格的笔触与质感），并在长片生产中发挥效率优势。它的意义在于把“纹理风格”从单纯的美术设定，转化为可在管线中稳定输出的渲染能力，使二维画面摆脱“角色像贴在背景上”的割裂感，形成更统一的光—材质整体。
•  第73届英国电影学院奖（BAFTA）最佳动画片，并在第47届安妮奖斩获包括“最佳动画长片”在内的7项大奖，同时入围第92届奥斯卡最佳动画长片提名——这些认可共同强化了一个信号：2D动画并未“过时”，关键在于它是否能在现代管线中重建自己的表达体系。

↑ 《克劳斯》剧照 © 2019 Netflix

🎞 定格动画长片《遗失的环节》（Missing Link，2019）

导演：克里斯·巴特勒（Chris Butler）；制作：莱卡（Laika）工作室；发行：Annapurna Pictures（北美发行）；United Artists Releasing（发行公司）；片长：94 分钟；首映日期：2019-04-07（纽约），2019-04-12（美国公映）。

• 该片展示了当代定格动画“手工实体拍摄 + 数字工具协作”的上限：它一方面坚持逐帧拍摄的实体偶表演，另一方面用高度工程化的骨架、替换件系统与视效整合，把动作与表情推到近乎“仿生机械精度”的流畅度，并用宏大的布景与镜头调度不断挑战观众对“这究竟是不是全 CG”的直觉。

• 技术创新/特色

  • 精密加工金属骨架+ 大规模替换件系统：
    • LAIKA 将角色的可动结构与表演需求作为核心工程问题处理，以复杂骨架机制支撑更细腻、可重复的位移控制，再与大规模表情替换件协同，形成“机械稳定性 + 表演分辨率”的组合，使定格的动作连贯性更接近连续摄影的观感。
  • 全角色“全彩树脂 3D 打印替换脸”在长片层面的系统化落地：
    • LAIKA 官方资料强调，本片首次在所有偶上采用全彩树脂 3D 打印替换脸，并与 Fraunhofer 合作开发体素级（voxel）控制的切片软件 Cuttlefish；相关机构披露仅面部替换件就达到“十万级”规模。这把面部表演从“工坊制作”推进为可管理、可扩展的数据化生产流程，是定格工业化的重要台阶。
  • “毛发角色”的材料与结构工程，让皮毛在表演中真实参与形变：
    • 影片主角 Mr. Link 的体量与皮毛观感决定了“材质是否会动”直接影响角色生命感。制作侧通过分层材料与毛簇结构，让皮毛能在运动后产生自然的拉伸、回弹与褶皱响应，减少传统定格“毛发静止、身体在动”的违和感，进一步模糊了定格与数字角色的质感边界。
  • 有限但关键的数字动画/视效介入，用来“缝合”定格而非取代定格：
    • 行业报道指出，本片在支撑清理、布景延展、少量 CG 元素等方面依赖 VFX 管线，让定格能够承受更复杂的镜头运动与更大的空间规模；这种做法的历史价值在于，它把“定格的真实物理表演”与“数字的后期可控性”组织成可复制的混合范式。
•  2020 年金球奖 最佳动画长片（Best Motion Picture – Animated）

↑ 《遗失的环节》剧照 © 2019 LAIKA，Annapurna Pictures，United Artists Releasing

🎞 木偶剧长片《黑水晶:抗战纪元》（The Dark Crystal: Age of Resistance，2019）

导演：路易斯·莱特列尔（Louis Leterrier）

• 继承了前作使用真实木偶表演的理念，但获益于数字动画技术的进步，该片引入日本传统木偶剧“净琉璃”的操作方式，木偶师在外部操作木偶再进行数字抹除，从而让木偶获得更灵活的运动表现。

🔬 皮克斯的戈斯（Fernando de Goes）和马丁内斯（Alonso Martinez）发表了《基于仿射不变坐标的网格形变传递技术》。

• ​提出一种新型网格拓扑传递技术，可在不同形状的3D模型间实现高精度形变适配。

• 与传统方法不同，该方法通过引入仿射不变坐标​（Affine-Invariant Coordinates）对网格边跨距进行参数化，使其在局部非刚性形变（如角色动画中的肌肉变形、布料褶皱）下保持稳定。
• 具体实现上，该方法扩展了迭代最近点（ICP）算法，结合交互式曲线对应设计工具，解决了大范围形变中拓扑扭曲问题。
• 最终，该技术成功应用于皮克斯过去15年间创造的600余个人形角色模型的统一拓扑重构。

• Fernando de Goes and Alonso Martinez. 2019. Mesh wrap based on affine-invariant coordinates. In ACM SIGGRAPH 2019 Talks (SIGGRAPH ’19). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 4, 1–2. https://doi.org/10.1145/3306307.3328162

🪄 CG动画技术的艺术拓展，使传统上所谓的机械动画、手绘动画、定格动画、视觉动画、运动图形动画、3DCG动画、2D手绘动画、程序动画、视觉效果动画等概念的定义，全部都出现了不同程度的跨界或并道。

🎮 实时动画技术的广泛应用

🎞🎮 Unity引擎和虚幻引擎继续通过“免费模式”吸引动画制作者。

Unity Technologies发布了动画短片《舍曼》（Sherman，2019）

创作团队：Mark Droste、Steven Shmuely、John Parsaie等。

• 展示“Unity 3D”的3D数字动画制作能力已经可以和同期大部分预渲染数字动画媲美，
  • 尤其在实时毛发着色预览、高清渲染管道和基于物理模拟的视觉效果方面的更新，
• 依然免费提供完整工程素材给任何人下载学习。

虚幻引擎发布了一份详细的、关于虚拟制作的指南，同样免费提供给任何感兴趣的人下载。

↑《谢尔曼》软件内实时预览效果 © 2019 Unity Technologies

↑ 《谢尔曼》最终渲染效果 © 2019 Unity Technologies

🎮 Nexus Studios和三星合作，把一个足球比赛场馆制作成增强现实（AR）游乐场

• 持有5G版三星手机的球迷，在看比赛的同时，可通过手机探索体育场建筑上的大型全息动画，并与之交互。
• 使用Nexus Studios开发的基于位置的增强现实（AR）工具包“Gilda”制作。

达拉斯牛仔队比赛中通过手机看到的全息投影
图源： CARTOON BREW © 2019 Nexus Studios

🎮 视频游戏《往日不再》（Days Gone，2019）

开发：索尼互动娱乐本德工作室（Bend Studio），平台：PlayStation 4、Microsoft Windows。

• 被宣传为🥇首款使用Massive人工智能人群模拟技术的视频游戏，

• 玩家将看到以往只出现在影视动画中的，同屏多达数百人的人群动画并与之互动。