“像这样的作品，动画和电影之间的界限非常模糊，你可以称之为任何一个。”
——乔恩·费儒（Jon Favreau，2016）
Amidi A.《丛林之书》的电影制作人无法决定他们是否制作了一部动画电影[EB/OL]. (2016)[2022-12-15]. https://www.cartoonbrew.com/ideas-commentary/jungle-book-filmmakers-cant-decide-made-animated-film-not-139075.html
🎞 混合电影长片《丛林之书》（The Jungle Book，2016）
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导演：乔恩·费儒（Jon Favreau）
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一部由一位真人演员和一群照片逼真感数字动物演绎的混合电影长片。
- 运动图像公司（MPC）与技术色彩公司合作开发了基于游戏引擎的虚拟制作系统“创世纪”。
- 提供逼真的数字内容视效预览，生产资产自动推送和项目管理等功能。该系统后来持续改进，在多个重要项目中继续使用，虚拟制作技术的发展将逐渐改变影视动画的制作流程。
- 该片的难点是数字动物在拟真和拟人之间的平衡点。
- 鉴于训练动物表演和对动物进行运动捕捉对该片来说都是不现实的，数字动物的动作制作由一个近百人的动画师团队手工K帧完成。
- 整部电影的背景都是后期合成的。
- 唯一的真人演员在蓝屏前与木偶替身完成拍摄，有时候他的身体也会由数字替身取代，以方便和数字动物的毛发一起渲染。
- MPC还开发了新软件来制作动物肌肉动画，皮肤运动是布料和弹簧效果理念的结合，使皮肤在附着运动时既能生产皱纹又不会像普通布料那样弹开或推挤，毛发仍使用他们专有毛发软件“Furtility”制作。
- 据报MPC最终为该片制作了54个物种的224个变体，生产了1984TB的数据，运行了2.4亿个渲染农场小时，800多名视觉效果艺术家为此付出努力。
- 类似的影视作品越来越多，一方面获益于数字动画技术的进步，大幅降低了数字动物的制作门槛；另一方面也获益于人们对保护动物的意识日益明朗，使用真实动物拍摄在会很容易引起负面评价。
The Jungle Book 实景拍摄现场
© MPC，Walt Disney Studios Motion Pictures
The Jungle Book VFX合成后最终效果
© MPC，Walt Disney Studios Motion Pictures
🎞 混合电影长片《星球大战外传：侠盗一号》（Rogue One: A Star Wars Story，2016）
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导演：加里斯·爱德华斯（Gareth Edwards）
- 结合了真人演员、3D数字角色、定格动画偶、数字替身和多种视觉效果动画。
- 视觉特效工作室“三楼”为该片制作视效预览时开发了一种称为“随机凸轮”的工具，它允许选择三维场景中某个主要关注点，并根据参数随机生成数百个不同的视图，以帮助导演发现其中有趣的镜头或灵感。
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工业光魔开发了其虚拟制作系统“StageCraft”的雏形。
- 该系统在后续项目中持续改进，成为几乎所有现代数字影视动画制作技术的结合体，这项突破性技术显然优胜于此前任何类似的解决方案，
- 巨型LED显示屏被用于现场背景和辅助照明，演员藉此“走进”动画，和虚拟背景直接交流，极大地帮助了表演;
- 虚拟摄影机可与现场摄影机执行运动匹配，其他运动控制道具也可加入；
- 虚拟照明既可指导现场照明，也可直接成为现场光照的一部分，避免蓝屏抠像对环境光的影响；
- 而虚拟现实摄影和实时渲染技术让导演可在现场即时检查电影的整体效果并调整。
- 此外，该片也使用了已故演员数字替身。
- 表情动画使用工业光魔不断整合和升级的“面部表演捕捉解决系统”制作， 在保持完全艺术控制的同时，将真人演员的面部表演高保真地转移到数字角色，并集成到基于绑定的解算和可控管道中，主要开发者基兰·巴特等因对数字人类表情动画的贡献获 🏆 89届奥斯卡技术成就奖。
🎞 混合电影长片《神奇动物在哪里》（2016）
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导演：大卫·叶茨
- 一部包含大量3D数字角色的电影长片，它们拥有照片真实感的质感和神奇的外形。
- 帧商店从一开始就参与到角色开发中，以便为候选的数字角色进行视效预览和动画测试，判断哪些设计可行，哪些不可行，以及它们将如何融入镜头。
- 他们为角色“格纳拉克”开发了一个新的眼部绑定系统，该技术后在詹姆斯·冈执导的《银河守护队2》中为“火箭”再次使用。
- 同年，中国文投控股以超10亿人民币收购了帧商店75%的股份。
Rogue One A Star Wars Story 剧照
© 2016 Lucasfilm Ltd., Walt Disney Studios Motion Pictures
《神奇动物在哪里》剧照
© 2016
🎞 混合电影长片《魔兽》（2016）
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导演：邓肯·琼斯
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工业光魔开发了新的数字毛发系统“Haircraft”，
- 具有强大的、基于物理的头发动力学模型，通过在四面体网格体积中嵌入曲线来模拟头发，其独特的基于弹簧的控制系统帮助艺术家创建大量照片逼真感数字角色，
- 主要开发者斯蒂芬·鲍林获 🏆 第93届奥斯卡技术成就奖。
🎞 动画长片《疯狂动物城》（Zootopia，2016）
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导演：拜伦·霍华德，瑞奇·摩尔
- 迪士尼创造了80万种动物角色，尽管很多都是一闪而过。
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毛茸茸的数字动物角色是这部动画片的基石。
- 工程师开发了皮毛控制软件“iGroom”，让角色设计师能精确控制毛发的造型和着色，并为每种动物创造出不同的特色风格，它还可控制一个看不见的“底层”，以增加数字皮毛的丰满感。
- 两位主角都拥有大约250万根毛发，最多的一位长颈鹿角色拥有900万根毛发，其运算工作量之大可想而知。
- 渲染工作继续由新一代渲染系统“Hyperion”承担，并添加了新的毛发范例，用于创建逼真、浓密的动物毛皮。
- 团队还开发了软体组织模拟器“PhysGrid”，
- 允许动画师使用更传统的加权技术来定义材质，迅速模拟动物肌肉的抖动和变形。
- 植被生成器“Bonzai”负责创建该市数十万棵植被。
Zootopia 剧照
© 2016 Disney
🎞 CG动画短片《鹬》（Piper，2016）
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导演：艾伦·巴利拉罗（Alan Barillaro）；制作公司：Pixar Animation Studios；首映时间：2016 -6 -17 作为《海底总动员 2：多莉去哪儿》的贴片短片全球同步上映
- 时隔16年，皮克斯带来了第二部关于小鸟的动画短片，逼真的毛发渲染和动画效果直观地展示了其3D动画技术的飞跃式进步。
- 首次在皮克斯短片中为鸟类角色引入次表面散射（SSS）技术，模拟皮肤下血管和肌肉的透光效果。
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首批使用皮克斯RIS（RenderMan Integrator System）物理路径追踪技术渲染系统的作品。
- 随着基于物理渲染技术的发展，REYES 在处理全局光照、光线追踪等复杂效果时逐渐力不从心。
- 皮克斯于 2016 年发布的 RenderMan 21 版本中正式移除 REYES，标志着其 24 年工业应用的终结🔚。
- RIS的光线追踪算法被纳入 Unity 2023 LTS 版本，推动游戏行业物理渲染的普及。
- ACM 数字图书馆收录论文《RenderMan RIS: A New Era in Physically Based Rendering》，系统分析该片渲染架构。
- 《海底总动员2》和《鹬》都涉及大量水体渲染，克利斯朵夫·赫里等为此引入了双向路径追踪技术。
- 首次在动画中实现水下光线衰减的物理建模，根据海水深度和悬浮颗粒密度动态调整光线散射。
- 例如，小鹬在水下睁开眼睛时，光线从水面穿透到海底的衰减过程需计算瑞利散射和米氏散射，最终呈现出蓝绿色调的深海视觉效果。
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沙粒实例化技术：
- 仅用 12 种基础沙粒模型，通过地理实例化（Geo Instancing）和点云填充技术生成数亿粒沙，覆盖从干燥到湿润的 16 种状态。
- 沙粒间的摩擦、碰撞通过 Bullet 物理引擎实时计算，例如小鹬踩过沙滩时，沙粒的飞溅轨迹需符合流体力学规律。
- 皮克斯首批云渲染平台与本地集群结合渲染案例，处理超过 10 亿粒沙粒的实例化渲染。
- 云平台提供的弹性计算资源有效缩短单帧渲染时间，降低硬件成本。
- 该片获 🎗️2017 年安妮奖 “最佳动画效果” 提名（沙滩与水体交互场景），入选🎗️ SIGGRAPH 亚洲大会 “年度技术案例”。
- 皮克斯将其沙粒实例化技术和 USD格式开源。
《鸟！鸟！鸟！》剧照
© 2000 Pixar，Disney
Piper 剧照
© 2016 Disney
🎞 动画长片《海底总动员 2：多莉去哪儿》（Finding Dory，2016）
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导演：安德鲁·斯坦顿（Andrew Stanton），安格斯·麦克莱恩（Angus MacLane）；制作公司：Pixar Animation Studios；首映时间：2016 -06 – 17 （北美和中国内地）
- 章鱼角色需要同时表现出身体的刚柔两面。
- 皮克斯的费尔南多·戈斯和道格·詹姆斯开发了基于雕刻笔刷控制的弹性材料高效变形模拟🌟，允许弹性物理模拟和艺术家控制同时兼容。
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《正则化Kelvinlet：基于弹性基本解的雕刻笔刷》Fernando De Goes and Doug L. James. 2017. Regularized kelvinlets: sculpting brushes based on fundamental solutions of elasticity. ACM Trans. Graph. 36, 4, Article 40 (August 2017), 11 pages. https://doi.org/10.1145/3072959.3073595
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- 皮克斯的费尔南多·戈斯和道格·詹姆斯开发了基于雕刻笔刷控制的弹性材料高效变形模拟🌟，允许弹性物理模拟和艺术家控制同时兼容。
- 引入USD 格式作为全流程协作标准，允许动画、灯光、特效部门实时共享场景数据。
- 例如，章鱼汉克的触手动画可直接同步至灯光部门，后者通过 RIS 实时预览光照效果，避免传统流程中反复导出导入的耗时。
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首批使用皮克斯RIS（RenderMan Integrator System）物理路径追踪技术渲染系统的作品。
- 水体折射与反射：单帧海浪粒子数超过 500 万，需同步计算粒子间的表面张力和水流阻力。多莉跃入水中时，水面波纹的反射和折射需同时模拟空气、海水、沙粒三层介质的光线交互。
- 焦散效果：通过双向路径追踪技术，自动生成游泳池底部的透镜状光斑，替代《海底总动员 1》中耗时数月的手工绘制。
- 皮克斯首次将云渲染平台与本地集群结合，处理 RIS 生成的海量数据。缩短单帧渲染时间，降低硬件成本。
- 体积光散射：首批实现水下光线衰减物理建模，根据海水深度和悬浮颗粒密度动态调整光线散射。如，多莉在海藻森林中穿行时，光线透过叶片的丁达尔效应需计算瑞利散射和米氏散射。
- 首次将索尼 ImageWorks 开发的KATANA纳入皮克斯管线，支持艺术家以节点图方式直观控制复杂光照。
- 获🎗️ 2017 年安妮奖 “最佳动画效果” 提名（章鱼汉克的触手模拟），入选🎗️ SIGGRAPH 亚洲大会 “年度技术案例”。
技术开发：
USD
- 通用场景描述
- 皮克斯开发的一种开源文件格式库以及相关数据解析引擎，
- 应对大型项目中复杂3D数据文件格式的协作处理。
- 随着相关技术的发展，USD流程将逐渐取代传动的ABC流程。
🎞 动画长片《海洋奇缘》（Moana，2016）
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导演：约翰·马斯克（John Musker），罗恩·克莱蒙兹（Ron Clements）；制作公司：Walt Disney Animation Studios；首映时间：2016 -11 -14 （洛杉矶 AFI 电影节）
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该片以大量的海水场景，而且是具有“人格”的逼真海水动画为特色。
- 团队开发了一系列技术让大海成为一个有“个性”的角色，又不会失去海水应有的物理外表。
- 迪士尼开发了专有的水体解算器“Splash”，结合 Houdini 实现流体力学高精度计算。
- 可模拟从平静海面到海啸级巨浪的全范围水体动态，支持实时调整波浪高度、泡沫密度和水流方向。
- 如，毛伊与海洋搏斗的场景中，水体运动与角色动作实现毫秒级同步，单帧流体粒子数高达数百万。
- “情感化流体”技术：
- 通过Profile Curve 波形变形器手工绘制波浪截面曲线，再结合物理模拟生成复杂运动。
- 如海水托起婴儿莫阿娜时，涟漪自动形成环抱状柔波；战斗场景中，巨浪瞬间凝结成尖刺壁垒。
- 水体渲染：
- 影片包含超过 900 个涉及海洋互动的镜头，从浅滩到深海的水体表现需统一视觉语言。团队采用分级渲染策略：A 级镜头使用全物理模拟，B 级镜头复用基础水体资产，C 级镜头通过程序化生成简化细节，最终实现画面一致性与效率的平衡。
- 开发了一种“光子映射”技术渲染水体焦散，
- 通过模拟太阳发出的光粒子从水面散射并积累在附近物体上的方式实现。
- 该技术还用于表现毛伊纹身的金属光泽和特菲堤岛的熔岩流动，使材质质感达到照片级真实度。
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主角复杂的羊毛烫大卷发成为该片的另一重要技术难题。
- 迪士尼团队拓展了其毛发生成系统“Tonic” 的管道卷曲修饰功能，用于制作蓬松的卷发。
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弹性杆模型（Elastic Rods）：
- 为了让主角的卷发在特殊环境中（如风或水）依然能维持其固有的造型和弹性，开发团队开发了“弹性杆模型”，把每组卷发发视为可弯曲的弹性杆。
- 对不同部位的头发又分为三种不同的弹杆：线性弹杆控制头发的拉伸与压缩，弯曲弹杆控制头发的旋转与复原，最后由边界弹杆控制头发与头皮的连接。
- 同时通过Multicurve 数据结构存储动态信息，使艺术家能直接在运动中调整发型。
- 新开发的头发系统“Quicksilver”，结合了绑定和修饰控制，允许艺术家通过直接设置头发的姿势，让每个角色都拥有逼真的毛发动力学，以可信的方式对水、风和动作做出反应，同时又保佑艺术可控性。
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文化考据与技术融合
- 莫阿娜的草编裹胸裙采用传统 “Tapa” 工艺纹样，通过高精度纹理扫描复现植物纤维质感；独木舟的榫卯结构参考斐济考古发现，通过 3D 建模还原古代航海技术。
- 团队邀请 “大洋洲故事基金会” 的人类学家、纹身师全程参与，确保每个文化符号的技术呈现符合历史真实。
- 毛伊的纹身小人采用2D动画与3D渲染结合的混合技术。
- 纹身师手工绘制 2000 余帧动作序列，再通过骨骼绑定与角色肌肉运动同步，实现 “活过来” 的视觉效果。
- 例如，纹身在毛伊战斗时会呈现紧张的肌肉线条变化，其运动数据需与角色动画曲线精确匹配。
- 🎗️该片获 2017 年安妮奖 “最佳动画效果” 提名；入选 SIGGRAPH 亚洲大会 “年度技术创新案例”。
- 迪士尼将部分技术开源，如 Houdini专用插件 “Foundation Effects Library”，包含熔岩、蒸汽等基础特效资产，已被全球多家动画工作室采用。
Moana 水体解算器“Splash”使用片段 剧照
© 2016 Disney
毛发生成系统“Tonic” 演示视频截图
© 2016 Disney 动画研究工作室
🎞 定格动画长片《魔弦传说》（Kubo and the Two Strings，2016）
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导演：塔拉维斯·奈特（Travis Knight）
- 制作了有史以来最大的定格动画木偶，高约4.9米、重约181公斤。
- 该角色完全可使用CG动画技术制作，但实际动画偶在数字时代坚守阵地的毅力确实令人佩服。
- 此外，“月兽”的动画偶利用了紫外线涂料创建遮罩通道，以便于后期数字加工。
Kubo and the Two Strings 大型定格动画木偶剧照
© 2016 Universal Pictures
🎮 Unity引擎 也开始关注引擎动画赛道，两部使用该引擎制作的动画短片，《礼物》和《亚当》接连发布。
🎞 动画短片《礼物》（The Gift，2016）
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导演：加治佐兴平；制作公司：MARZA
- MARZA 把游戏引擎、合成软件和自定义解决方案混合成新的引擎电影制作流程。
- 其中最重要的是导入和帧捕捉工具 Alembic ，允许导入传统3D动画软件的几何体数据，从游戏视图中生成图像序列文件，然后导入到后期合成软件，以获得高质量的结果。
The Gift 剧照
© 2016 MARZA
The Gift 制作流程与传统流程对比图
© 2016 MARZA
🎞 动画短片《亚当》（Adam，2016）
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导演：韦塞林·埃夫列莫夫（Veselin Efremov）
- 该片是完全在引擎中渲染的，制作团队为此开发了体积雾、透明着色器和运动模糊等工具。
- 为推广游戏引擎动画，该片的资产可供任何人免费下载学习。
Adam 动画截图
© 开源资源
🎞 实拍+CG特效短片《混合现实》（2016）
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导演/制作：松田圭一
- 展示一种虚拟和现实无缝混合的未来世界。
- 从技术来说，如果增强现实（AR）技术、相关设备、地图、无线网络等都发展到相应程度，这种未来并非梦境。
🎮 手机游戏《宝可梦GO》（Pokémon GO，2016）
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开发：Niantic
- 一经发布便成为AR游戏的推广代表 🍾，玩家可通过手机镜头在实景中查找和捕捉宝可梦。
- 由于这些数字精灵通过基于地理位置服务系统投放，并向玩家提供实时位置导航，这导致玩家可能在行走、跑步甚至开车的情况下参与游戏，该游戏事实上也带来了多起伤亡事件。
- 在现实环境中使用虚拟游戏所带来的安全问题也迅速成为各方关注焦点，导致类似的增强现实游戏发展相对缓慢。
《混合现实》剧照
© 2016 松田圭一
↑ Pokémon GO 游戏截图
图源：Niantic Lab
硬件开发：
PlayStation4 Pro
- 索尼推出的家用游戏主机，
- 支持4K流媒体和游戏，但真正的4K资源暂时还比较稀缺。
引擎开发：
弥赛亚引擎
- 网易自研的次世代3D游戏引擎
- 于国际电子娱乐展览会游戏展上首次展示，带来了出色的3D图形和光照效果。
引擎开发：
Cocos Creator
- 触控科技推出了新一代游戏引擎，最初仍是2D游戏引擎，新增HTML5平台支持，
- 2017年独立成立雅基软件公司继续开发，2019年更新为同时支持2D、3D游戏开发，
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2021年成为全球首款支持华为鸿蒙系统的游戏引擎。
引擎开发：
Adobe Animate
- Adobe发布“Flash”的继任软件，
- 交互动画方面更关注HTML5的应用，依然可用于普通动画片制作。
📱中国华为的“极化码”和美国高通的“低密度奇偶检查码”宣布了5G时代的启幕🎊。
- 世界各地将陆续开启5G基站建设，这极大地促进了基于高速移动网络的新型实时交互动画的技术研发和应用转化。
APP开发：
抖音
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中国字节跳动推出了短视频手机应用“抖音”，其迅速发展几乎撬动了整个数字娱乐生态圈。
- 吸引了众多从未接触影视动画制作的大众参与创作，提供各种基于人脸识别、实时交互的动画“滤镜”、视觉效果插件、模版、基础剪辑等功能，尽管无法与专业生产质量相比，但足以满足大众对手机娱乐的需求。
- 随着5G技术的发展，以及大众视频娱乐市场的扩大，其巨大的国际影响力甚至引起了众所周知的恶意打压 🤹。
🔬🎮 至少有200家公司开发了虚拟现实（VR）、增强现实（AR）相关产品。
- 但大多数硬件都包含按键操作设备，VR头盔的图像质量也亟待提高。
软件开发：
Quil
- 基于VR的3D绘画和动画应用，最初由伊戈·奎莱兹开发，
- 萨施卡·昂塞尔德执导的虚拟现实交互动画《亲爱的安吉莉卡》（2017）是其著名代表作
- ，2018年针对动画制作发布重要更新，2021年Oculus公司把版权交还给原作者及其新公司继续开发。
软件开发：
Tilt Brush
- 谷歌为宏达电的“Vive”发布了一款类似的VR3D绘画程序，
- 最初由斯基尔曼&哈克特公司开发，后来也可用于其他厂商的虚拟现实设备。
软件开发：
Medium
- Oculus公司为其VR产品“Oculus Rift”开发了数字雕刻软件，
- 艺术家可以体验在真实三维空间中直接雕塑模型的直观感，同时又享受数字雕刻软件的缩放、撤回、重做功能，
- 2019年被奥多比收购。但这些软件在使用时都面对虚拟现实设备在保持镜头稳定方面的问题，暂时还不适合需要长时间工作的专业用户。
软件开发：
Tvori
- 3D模型、动画软件，由同名公司Tvori开发，
- 可用于制作动态分镜、视效预览、虚拟现实、增强现实、混合现实、扩展现实等应用原型。
软件开发：
CARA VR
- The Foundry为“Nuke”开发了VR插件工具集，
- 协助传统专业制作软件通过虚拟现实眼镜升级到360°环境。
软件开发：
MARUI
- 马瑞-插件公司为“MAYA”开发的VR插件，后来为“3DS MAX”和“Blender”也开发了类似插件，
- 协助传统专业制作软件通过虚拟现实眼镜升级到360°环境。
🔬 云腾（Yun Teng）等发表《欧拉固液双向耦合方法》
- 提出了一种“欧拉固流耦合”方式，实现了可变固体和不可压缩流体之间的双向耦合，能够处理比以往更复杂的场景模拟。
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Yun Teng, David I. W. Levin, and Theodore Kim. 2016. Eulerian solid-fluid coupling. ACM Trans. Graph. 35, 6, Article 200 (November 2016), 8 pages. https://doi.org/10.1145/2980179.2980229
🔬 努塔蓬·陈塔内斯（Nuttapong Chentanez）发表《具有大粘塑性变形固体的实时模拟》
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展示了首个可以实时模拟大粘塑性固体变形动画的技术。
- 包括挤压和拉伸、撞击、切割等多种变形，在英伟达的中间件软件套件“GameWorks”中实现。
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Nuttapong Chentanez. 2016. Real-time simulation of solids with large viscoplastic deformation. In ACM SIGGRAPH 2016 Real-Time Live! (SIGGRAPH ’16). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 43, 28. https://doi.org/10.1145/2933540.2933552
🔬 雅库布·菲舍尔（Jakub Fišer）等发表《StyLit：光照引导的示例驱动三维渲染风格化方法》
- 提出一种基于光照传播示例驱动3D渲染风格化方法，通过全局光照算法（如软阴影、颜色渗透和镜面反射）捕获场景光照信息，并以此指导艺术风格迁移。
- 解决了传统方法因依赖颜色/法线导致的风格失真问题。在保持纹理细节一致性的同时，显著提升了复杂光照效果（如高光、间接反射）的跨场景迁移能力，并应用于交互式着色研究与自动补全任务。
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Jakub Fišer, Ondřej Jamriška, Michal Lukáč, Eli Shechtman, Paul Asente, Jingwan Lu, and Daniel Sýkora. 2016. StyLit: illumination-guided example-based stylization of 3D renderings. ACM Trans. Graph. 35, 4, Article 92 (July 2016), 11 pages. https://doi.org/10.1145/2897824.2925948
软件开发：
Artella
- Artella软件公司发布了基于云的动画制作平台，
- 可直接在视频上绘制动态批注。
软件开发：
Paint of Persia
- 杜宁开发了免费的转描动画软件，支持静态图像和视频导入。
软件开发：
Animation Paper
- 尼尔斯·莫顿开发了2D手绘动画软件。
