今年前來參加Siggraph的特效公司中, 聲勢最浩大的莫過於Wētā FX了

恰好他們這幾天放出最新的公司作品集

我們就配合這波宣傳一起推出這篇報導吧~

本文章內容包含

1. 異形：羅穆路斯
2. Nyad(泳不放棄) & Ripley (雷普利)
3. War Is Over

1. 異形：羅穆路斯

Wētā FX ，以其在《魔戒》、《阿凡達》等巨作中令人驚豔的特效聞名，近期著手重塑經典科幻恐怖片的最新作《 異形：羅穆路斯 Alien: Romulus》的視覺特效，力求在現代技術下重現並昇華原作的實用特效美學。

回歸實用特效的基調：挑戰與應對

Wētā FX 一開始便確立了「重現經典」的目標，這意味著他們必須讓CG呈現出更貼近傳統實拍特效的質感。其中最讓人意外的是, 這次連場景中殘留的血跡都決定採用CG製作，一是因為工作人員的走動總會破壞血跡的連戲問題，二來, 採用CG製作的情況, 同時可以以確保畫面能因應各國電影分級制度來調整尺度。

星環特效

片中重要的視覺元素——星環，其材質設定參考了NASA影像，呈現出類似冰的質感，並帶有幽藍色的光芒。然而，在製作過程中，其中一個要求是, 每一個碎片的大小, 不得超過”人頭”的尺寸, 因此團隊發現, 若要以物理上正確的比例來呈現星環的尺寸和密度幾乎是不可能的。即使在單一鏡頭中放入數十億個粒子，也難以填滿畫面。

為了解決這個問題， Wētā FX 決定開發一套可以依據不同鏡頭各自調整的方式來製作。他們在Houdini中使用PolyExtrude來生成環狀且帶有UV的Mesh，並賦予其curveu屬性*(註1)。基於這樣的架構, 藝術家 可以在UV space中製作動畫，調整完成後再轉換回world space，大幅簡化了複雜的動態控制。且藝術家可以獨立調整每個區段的速度，並實現粒子與太空船的互動，而無需進行複雜的物理模擬，而是完全仰賴Procedurle Animation。

為了提供藝術家更大的創作彈性，團隊開發了多種參數調整工具，例如定義星環表面凸起的位置等。最終，星環特效輸出了包含Volume在內的10到12個圖層，供合成師進行後續處理。據悉，僅靠近攝影機的前景部分, 就使用了約兩千五百萬個粒子。

摧毀星艦：程序化動畫的極致展現

摧毀星艦的特效主要也是在Houdini中完成,。首先, 團隊在Houdini中生成星艦內部的連結架構，並使用球體定義碰撞範圍。星艦表面的金屬板的變形也有做了精確的Constrain的設定，除了大片的金屬板, 透過instance大量複製的小物件也都有套用帶有動畫的模型，因此在分解時畫面上有大量的細節，使畫面更具層次感。

氣氛的塑造：濕度、不對稱與數位替身的應用

全片中場景的美術總是會透過表面濕度的變化來區分安全與危險的環境：乾燥乾淨的表面代表安全，而潮濕黏膩的表面則暗示潛藏的危險。其中最具代表性的場景如下圖

除了場景美術節由乾溼的不對稱來營造氛圍。角色也活用了一樣的概念

以角色 Offspring為例

肢體的不對稱不僅視覺上就讓人有不安感, 移動時更能營造強烈的詭異視覺, 這很大程度都是不對稱的功勞且由於拍攝場地對於特殊化妝後的演員可能造成危險，因此許多鏡頭還是得仰賴數位替身來進行表演。

此外, 為了彌補實拍中缺乏的閃爍效果，他們在Nuke中開發了一套工具，可以為場景（包括環境燈和面罩內的燈光）重新製造閃爍感。

高溫與酸液：流體模擬的精準運用

對於高溫滾燙及破裂的生物表面，團隊在表面之下額外製作了一層模型，並在Houdini中製作程序化的互動動畫。滾燙的酸液表面則使用了Houdini的Ripple Solver，而潑灑開的黏稠液體則使用了Vellum流體模擬。此外，團隊還建立了一個潑散黏液的資料庫，供動畫師進行預覽，並在特效製作階段將確認的動畫替換成高質量的設定，重新模擬動態。

2. Nyad(泳不放棄) & Ripley (雷普利)

Wētā FX 打造「看不見的特效」：《Nyad》與《Ripley》的海洋場景幕後揭秘

Wētā FX 在近期參與的兩部作品《Nyad》和《Ripley》中，再次展現了其在視覺特效領域的精湛技藝，特別是在逼真海洋場景的呈現上。面對緊迫的製作時程， Wētā FX 透過周密的規劃、模擬真實海洋物理現象以及靈活的工作流程，成功打造出令人信服的海洋景觀。本文將深入探討 Wētā FX 在這兩部作品中如何處理海洋場景，揭示其幕後製作的細節。

因應時程壓力：效率至上的製作策略

時間是特效製作中重要的考量因素。在《Nyad》和《Ripley》的製作過程中， Wētā FX 面臨了時間緊迫的挑戰，因此，團隊採取了多項策略來提高效率。

• 開發「配方」(Recipe) 定義鏡頭風格： Wētā FX開發了多種預設的「配方」，用於快速定義每個鏡頭的海洋外觀。這些「配方」包含海水顏色、波浪形態、光線效果等多種參數，方便團隊根據不同場景的需求快速調整海洋效果，大幅縮短了調整時間。
• 客製化工作流程以配合導演風格： 針對不同導演的工作習慣和對特效的熟悉程度，Wētā FX採取了不同的溝通和製作方式。《Nyad》的導演對CG技術較不熟悉，因此每個鏡頭都需要經過多次測試和回饋，以確保最終效果符合導演的期望。這種方式雖然增加了製作時間，但也確保了最終畫面的品質。《Ripley》的導演則對Wētā FX團隊給予高度信任，主要關注數位替身的效果，將海洋場景的製作全權交由團隊負責。這種信任關係大幅提升了製作效率，讓團隊能夠更專注於技術層面的挑戰。

模擬真實海洋：科學與藝術的結合

為了呈現逼真的海洋場景，Wētā FX並非單純以太陽方向作為主要考量，而是更注重海洋的整體外觀和自然行為。他們深入研究了海洋模式和風速，並參考了以下關鍵概念：

• Jerlov water type： Wētā FX基於Jerlov water type來定義海洋的型態，這是一種根據海水光學特性進行分類的方法，更精準地模擬不同水域的顏色和光線穿透效果，使海洋看起來更加真實。
• 估算風速： 風速是影響海浪形態和大小的重要因素。Wētā FX根據場景設定的風速來調整海洋模擬，力求呈現最符合現實的波浪動態。

雷普利中的天空合成與光線處理：增強視覺層次

Wētā FX在天空合成方面也運用了多種技巧，以增強畫面的視覺層次和氛圍：

• 視覺主導的天空： 團隊使用兩種不同類型的天空圖像：陰天多雲的天空和陽光明媚的藍天，經過合成的巧手在黑白的畫面中呈現了層次豐富的天空景色。
• 僅在廣角鏡頭中製作移動的雲： 為了節省製作時間，Wētā FX只在最廣的鏡頭中製作會移動的雲，在其他鏡頭中則使用靜態的天空, 在效率與效果之間取得平衡。
• 多重太陽方向渲染： 為了確保高光能夠出現在畫面的任何位置，維塔數碼使用四個不同的太陽方向來Render海洋。導演可以根據需要調整細節，並在Nuke中進行修改，這種方法提供了更豐富的光線變化，使海洋場景更具立體感。

「看不見的特效」：追求極致真實

Wētā FX在《Nyad》和《Ripley》中都秉持著「看不見的特效」的理念，即特效的目的是為了增強場景的真實感，讓觀眾沉浸在故事中，而不是為了刻意炫技。這也體現了維塔數碼對於特效製作的深刻理解：特效的最高境界是融入現實，不著痕跡。

數位替身與火燒繩

除了環境以外, 這整場戲裡面還有兩個重點效果, 一是數位替身的製作, 二是有一場要燒掉麻繩的效果, 即便是”低成本”影集但這些特效鏡頭的準備也是絕不馬虎, 不僅演員有做精細的掃描跟3D asset製作, 船身為了拍攝合成用的火焰素材, 甚至搭建了局部1:1的全黑船體, 利用這個全黑的船體拍攝許多逼真的火焰素材用在最終的合成效果(換句話說這樣做會比CG的火便宜喔)

3. War Is Over 奧斯卡最佳動畫短片得主

雖然 Wētā FX 主要的業務是VFX的製作, 但事實上早在2011年 Wētā FX 就推出過一部全CG(採用motion capture為主)的動畫電影 《丁丁歷險記》 以大約1.3億美金的成本製作, 全球票房坐收3.7億美金, 乍看之下也是相當成功, 但不知為何就再也沒看到續集了…

回歸正題, 這次 Wētā FX 來分享的是他們今年獲得奧斯卡最佳動畫短片的作品” War is over” , 由於台灣似乎還沒有可以收看的管道, 這邊就完全略過劇情分享技術就好。本文將深入剖析維塔數碼如何利用Unreal Engine的強大功能，結合傳統藝術技巧和先進的渲染技術，創造出令人驚豔的視覺效果。

筆刷堆疊與材質層次：重現繪畫質感

Wētā FX 在Unreal Engine中重現繪畫風格的核心方法之一，是使用基於真實筆刷複製的圖層材質進行堆疊。這種方法模擬了傳統繪畫中顏料層疊的效果, 團隊使用溫暖的膚色作為底層，然後堆疊綠色調的圖層來降低飽和度 , 不過同時他們也提到, 由於UE5.4新增了substrate的shader *(註2) , 同樣的效果變得更容易實現了

輪廓線條的做法

動畫風格描線效果總是其中相當重要的一個環節 , 為了精準地控制畫面的輪廓線條， Wētā FX 在Houdini中開發了一套獨特的方法：

• Fersnel與模型轉換： 他們使用Fersnel的方式找出物體的輪廓（silhouettes），然後將其轉換成模型。
• 曲率計算與噪點疊加： 團隊計算模型的曲率（curvature），並將其與噪點（Noise）相乘，創造出自然的線條變化。
• 藝術家參數調整： 透過Houdini將曲率屬性傳輸到Unreal Engine中使用，並提供藝術家調整線條粗細和噪點相關參數的介面，賦予他們最大的創作自由。

虛擬攝影棚與攝影風格：向經典致敬

為了營造更具電影感的畫面， Wētā FX 參考了多部經典電影的攝影風格：

• 參考經典： 團隊參考了《搶救雷恩大兵》、《光榮之路》（1957）、《小木偶》（1940）和《小鹿斑比》（1942）等電影的攝影風格，研究了混合擬真攝影與2D動畫的一些特點。
• 攝影機運動： 他們模擬了真實攝影機的運動方式，例如Dolly和Track始終在單一軸向上移動，只有在使用升降臂或搖臂時才會使用多軸向運動。他們也使用了手搖鏡頭，並特別採用ZXY旋轉順序，以更貼近真實攝影機的Pan、Tilt和Spin運動邏輯, 甚至刻意將旋轉中心（nodel point）錯開攝影機軸心來模擬真實的腳架運作，長鏡頭與廣角鏡頭的調度方式主要是透過長鏡頭營造與角色的疏離感，反之則使用廣角鏡頭來拉近與角色的距離。
• 動畫流程： 動畫製作的順序為：Mocap > pose mock up > Facial mock up > Final Animation，確保動畫的自然和流暢。

Lighting、Rendering與硬體配置：高效能的幕後功臣

Wētā FX 在Lighting和Rendering方面也進行了精心的設計：

• Lumen：好像也不可能有別的選擇了。
• Weta in house天空系統： 團隊使用了自家開發的天空系統，結合HDR燈光和動態雲層，營造出極具沉浸感且可便利使用的環境。
• 雙太陽光設定： 他們在場景中設置了兩個太陽光，其中一個是為了構圖考量(在畫面上顯示的太陽)，另一個則是真正用來照明物件的太陽。
• 環境與燈光預設： 團隊製作了許多整體環境和燈光的預設參數，甚至可以快速調整和混合兩種預設。
• 高效能硬體： Render Resolution為4K（4096*1716 + Multi Layer），平均單張Render time為七秒。使用的硬體包括AMD Threadripper 3975wx處理器（64核128線程）、RTX 3090顯卡和128GB記憶體。
• Batch Render： 透過藍圖設定進行Batch Render。

合成與自動化：精簡流程，提升效率

合成部分主要在Nuke中進行：

• Kuwahara濾鏡： 在Nuke中使用Blink Script製作Kuwahara濾鏡，以加強繪畫感。
• 單一合成師： 整個專案只有一位合成總監負責合成工作。
• Metadata自動化： 許多自動化工作都是從EXR檔案中提取metadata來完成。
• Unreal Engine的高度整合： Unreal Engine已經完成了約95%的工作，大幅減少了後製的工作量。

專案管理與流程優化：面向未來的經驗總結

Wētā FX在這個專案中也進行了許多流程上的改良：

• Open Timeline IO： 該專案使用到了Open Timeline IO, 基於該框架做到了自動化的部分有Folder structure/ Level sets/ persistent levels/ sub-level/ managed visibility tracks。
• 生物： 生物使用了Unreal Engine內部的ML deformed功能。
• PCA Schema： 團隊使用了PCA（Priniciple Components Analysis）Schema, 至於甚麼是PCA, 自己看下圖(筆者太廢就算看得懂單字還是不知道自己在看甚麼, 就跟右邊那張臉一樣)。

• 檔案格式評估： 團隊評估過USD格式，但考慮到工具相容性，最終還是採用了傳統的Alembic+FBX格式。
• 角色細節處理： 前景的角色無論cloth 或skin都是sim過再bake anim送到unreal, 中景則是用只有cloth 有sim, skin就只靠skeleton, 遠景就全都skeleton, 這個聽起來很複雜的工作, 當然他們也是開發工具來自動化解決的
• 事後檢討：
  1. 是否能混和其他工作流程, 場景尺寸造成的視覺連續性問題有待改善
  2. 使用Unreal流程學習到許多新的經驗而且絕對是值得的
  3. 藝術家喜歡這樣的工作方式

以上!!

落落長的一大篇是三場活動蒐集下來的所有資料拼湊而成, 由於現場都是不能拍攝因此只能用官方有釋出的畫面來說明, 有任何問題都歡迎留言討論喔

註1: curveu是Houdini中最常使用的attribute之一, 一般是用來定義一個curve從第一個點到最後一個點的順序, 相當好用的一個屬性

註2: substrate是Unreal5.4之後新支援的一種shader library, 算是PBR之後又一個新的材質管理概念, 但目前官方也還在持續改善中, 未來發展值得期待