视界解析：硬核机甲+虚拟拍摄？原来这样的电影十年前就有了

Original 电影设计师电影设计师 2022-10-17

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#虚拟制片 6 个

#概念设计 31 个

#电影美术 52 个

#幕后制作 3 个

引言

电影设计师

《环太平洋》之前，你印象最深的机甲电影是哪部？有一部拍摄于十年前的电影早就将科幻机甲和虚拟拍摄技术打包呈现了。它就是2011年上映的《铁甲钢拳》！

虚拟制片在很多人看来貌似是近几年的影视前沿技术，但其实在卡梅隆的《阿凡达》之后，很多电影就开始了虚拟技术的尝试，包括梦工厂的电影《铁甲钢拳》。

▲ 通过人类拳击手操控机器人进行格斗

电影《铁甲钢拳》是根据理查德·麦瑟森（RichardMatheson）于1956年出版的短篇小说《钢铁》（Steel）改编而成的，它原本也是电视节目《暮色地带》中的一集。电影化后的剧本重心放在了父子亲情之间，更符合传统美国背景。

故事发生在2020年，围绕一位过气机器人拳击手操控师查理（休·杰克曼饰演）与他被夺走抚养权的儿子，讲述了他们共同面对困难，闯入新机器人拳击擂台的热血经理。

▲ 机器人Atom、父亲查理与儿子麦克斯

在艺术总监汤姆·梅耶（Tom Meyer）的带领下，美术部门除了要负责场景，同时也要把控剧中机器人拳击手们的设计与制作。通常电影中的动画角色都是由动画师、视效艺术家、雕刻艺术家负责的，但这部以机器人为卖点的电影让艺术总监不得不花更多的精力在这上面。

▲ 电影中的机器人拳击联盟赛事

既然是近未来的题材，肯定少不了一些贴近生活且高科技的产品。整体来看，里面的世界似乎和今天没有太大区别，但美术部门很早就开始于梦工厂的产品战略伙伴惠普、诺基亚、Beats耳机等品牌合作开发了电影里那些新概念产品设计，这些设计同时也作为那些企业未来产品线的理想试验品。其中，查理的机器人维修车由卡迪拉克公司提供。

机器人

机器人在一开始的设计上就要避免与市面上已有的专利设计过于雷同，且要考虑外观上的可实现性和功能性，比如配有齿轮和活塞，同时还要在某种程度上能够表达人类的情感。除了由数字王国制作的数字版本的机器人英雄角色外，同时还让著名特效模型工作Legacy制作了包括Atom（亚当）、Ambush（突击者号）、Noisy Boy（吵闹小子）、Axelrod等机器人全真比例机械模型。

▲ 机器人主角Atom的概念设计

▲ 机器人迈达斯概念设计

▲ 机器人吵闹小子概念设计

[虚拟制作]与我们对电影制作和叙事的思考方式完全不同，它是一种全新概念和视觉语言的大门。

——运动捕捉指导杰夫·维斯尼夫斯基（JeffWisniewski）

艺术总监梅耶与美术部门、概念艺术家们通力合作，赋予每一个机器角色独特的个性。ACCD（艺术中心设计学院）的娱乐设计主任联合多位概念设计师完成了包括“喷火”（Spitfire）、Albino、Axelrod、Twin Cities（双子星）和Midas（迈达斯）等非典型机器人的设计。虽然他们认为这些设计并不符合机器人程式化的设计，甚至看起来有点荒谬，但在电影里，它们看起来确实可信的。

▲ 突击者号的模型细节分析

在制作上，每个机器人都需要考虑设计和机械原理上的细节，并尽量缩小数字版本和物理机械版本的最小差异。在视效制作上，真实比例和物理机器人版本为虚拟版本提供了非常大的价值，包括照明和纹理上的细节参照。数字王国在美术组提供的模型基础上进行重塑，经过纹理贴图、绑定后呈现在镜头片段中，包括哪些只是一闪而过的背景机器人角色。

▲ 突击者号的模型细节分析

Legacy特效工作室的艺术家建造了Ambush、Noisy Boy、Atom这三个机器人的可机械操控真人比例模型，包括机体部分损坏的Axelrod。这些特效机器人用于拍摄与真人接触及单独的上半身镜头。特效艺术家先从美术组提供的Maya文件中3D打印了五分之一比例的模型，用于研究。之后将模型拆分打印，同时制作多个零部件，再进行最后的组装。

▲ 通过机械操控的真实突击者号木偶模型

摩城

底特律是一座经典的美国城市，也是艺术总监认为的最佳拍摄地。那里是美国工业时代的象征，也是机械和汽车的代名词。

在密歇根州有非常多蕴含历史和技术发展记忆的建筑和拍摄场地，美术部门将高地公园上的一个福特Model-T工厂改造成了工业剧场。周边还有很多起伏的美丽山坡和经典的小镇外景，宛如微缩版的美国城市。

▲ 地下非联盟拳击场入口概念图

▲ 由福特汽车Model-T工行改造的地下拳击场入口

▲ 地下拳击信息看板概念图

▲ 真实比例的机器人木偶模型及地下拳击信息看板

拳击从本质上来说是一个关于能量与能量交换的游戏。所以在拳击场的设计上，会看到很多反映力量和能量的设计。比如弹性的地面、吸收打击力量的弹簧钢缆，都有助于观众感受到类人化机器人的力量。拳击台的每一个螺母和螺栓都是定制制造的，布景搭建及制作人员百分之八十来自于当地的底特律工业基地。

▲ 最终对决的机器人拳击场概念图

▲ 机器人拳击台布景改造现场

艺术总监从2009年9月开始，带领着概念艺术团队进行机器人角色的创作，第一个角色便是Atom。从2D概念稿进行尝试，到最后的3D建模，甚至有些角色直接从3D设计开始。物理特效和VFX部分都是直接拿到美术部提供的3D模型，这样可以减少二维到三维转换的偏差。

▲ 机器人吵闹小子和迈达斯的对决剧照

此外，在3D设计阶段，设计师还会在动画渲染软件中观察角色间的物理交互和光照情况，以便于更精确地传达纹理和情绪。

本片也是早期运用虚拟制片流程的案例。与之前《阿凡达》的虚拟拍摄类似，美术部门需要提前为虚拟环节预制好虚拟资产，这在动作捕捉录制环节十分的重要。资产除了机器人模型外，还包括例如拳击台等环境空间，因为导演和摄影指导需要用虚拟摄影机去查看动作与环境。

▲ 公牛对决场景的布景搭建初始现场

▲ 在租用的农田场地上搭建布景

在看景前和看景后，美术部门都会在虚拟三维软件中创建布景模型，并模拟和尝试不同的镜头动画。有时也会建立真实场地的精确三维模型，用于精确的场景搭建计算。比如梅耶在Rhino中模拟了开场卡车接近露天集市的镜头。

虚拟预演

虚拟预演让原本复杂曲折的预算和责任规划过程变得简单直接且误差极小。主创在概念及现场预制阶段就可以明确部门协作的方式，而不是一个抽象的概念或想法。制作部门的成本得到了控制，把钱真正用在了刀刃上。

▲ 视觉特效合成后的拳击赛场

美术部的3D布景设计师制作的所有场景会预先被视效总监及其他部分的主创看到，共同决定需要真正搭建出的部分和需要用数字技术做场景延伸的部分。而场景文件通常以cross-platform.obj格式文件导出，并放入实时引擎来模拟查看一天中随时间的光线和颜色变化。

▲ 缩小比例的拳击赛动作捕捉场地

▲ 为机器人进行动捕表演的演员

▲ 工作人员通过道具模拟公牛与演员的交互

在虚拟拍摄之前，剧组会用专业的激光雷达三维扫描设备对需要置景的场地进行扫描，并与设计师创建的虚拟场景模型进行精确的空间匹配。虚拟拍摄期间，虚拟摄影机的移动和范围必须和真实的空间环境保持一致，如果超出拍摄距离，指示灯会闪烁进行报警。为了让导演尽可能按照传统的经验进行指导，虚拟的部分尽可能以物理的方式计算材质纹理和光照阴影位置，在虚拟摄影机的操作上还原传统设备的操控习惯，比如虚拟场景内的虚拟摇臂和伸缩炮等。

▲ 可以实时查看虚拟画面的虚拟勘察设备

该片的动作捕捉放在了加利福尼亚曼哈顿海滩的巨人工作室，动作捕捉指导曾参与过《阿凡达》《丁丁历险记》等CG角色动画量巨大的项目。在虚拟制作中，动作捕捉已经不是为了简单的预览了，录制的动作数据最终会通过虚拟摄影机合成到实拍的镜头中去。实时动捕的虚拟角色会经过简化处理，减少多边形面数，并放进Autodesk公司的动捕软件Motion Builder中进行实时模拟。其中，开场公牛对战突击者号的片段大量依靠了虚拟拍摄，公牛的动作捕捉虚拟动画也为后期视效艺术家提供了真实的参考。

▲ 查理刚到达露天集市的场景概念图

▲ 突击者号与公牛对决的场景概念图

因为动作捕捉范围和最终呈现的拳击场在比例上有很大区别，因为机器人的身高和体型是正常人类的1.3倍左右，这需要虚拟制作部门协调视觉、置景部门，共同解决两者的偏差问题。在动捕的绑定映射上，也要考虑真人驱动下机器人肢体运动范围的合理性。最终的拳击台超大型的零件是通过CNC机床精确加工出来的。

▲ 拳击台旁边用CNC机床加工的配件道具

▲ 巨大的钢缆来反应格斗的力量

▲ 拳击台下的减震器

简单来说，电影虚拟制作是通过计算机实时生成的图像（CGI）以协作和互动的方式拍摄电影的过程。CGI可以是（但不限于）演员在CGI环境或真实环境的摄影机中合成的动作捕捉表演。此技术流程广泛用于制作现代视频游戏，由卡梅隆团队在《阿凡达》的拍摄中开发应用于电影。

▲ 机器人垃圾回收厂断崖概念图

▲ 接近完成的垃圾回收厂布景照

▲ 用于场景延伸参考的垃圾谷概念图

▲ 在菜市场搭建的其层高断崖片段

在《铁甲钢拳》中，数字机器人角色的表演与真人演员的表演进行了完美匹配，它是一个非线性且反复的过程，美术部门创建的数字资产是最初的起点。作为一个前期工作，它摆脱了传统的后期处理思路，设计和预览间的不断调整是所有部门早期合作的关键要素。

▲ 查理和卡车内的突击者号

《铁甲钢拳》的虚拟制作离不开各个团队在新技术新流程方向上的合力，也离不开技术部门开发的高级系统。比如虚拟制作总监格伦·德里（Glenn Derry）提供了他为《阿凡达》开发的相机和虚拟摄影系统。其摄影机追踪数据能和AVID的剪辑工作流程完美并线工作，在一天之内完成粗剪到给到后期完整片段。

▲ 机器人拳击手双子星

虚拟制作允许在所有部门之间进行实时创意协作。为了让虚拟制作发挥效能，它需要尽早介入导演和设计的决策之中。虚拟拍摄也不仅仅是预览，而是真正地在拍一部电影。

《铁甲钢拳》混杂了更多的技术，是一部影响虚拟化电影制作的“铺路石”，它提供了一个无缝融合过去、现在、未来和想象力的平台。

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参考来源：《perspective》