【TECH】MORE VFX《流浪地球》视效解析Part5-1 · 引擎发动机的灯光渲染与合成

此篇小more要和大家分享的是引擎发动机的灯光渲染与合成制作。“这座发动机的高度是一万一千米，比珠峰还要高两千多米，人们管它叫‘上帝的喷灯’。” 这是小说《流浪地球》中对“引擎发动机”的一句充满想象力的描述。行星发动机建在连绵的山体上，顶部的发射口在云端若隐若现，引擎底部是高耸的坝体来抵挡恶劣的自然环境，面对这么一个庞然大物，MORE VFX 视效艺术家们是怎么处理的呢？

灯光部门艺术家先结合剧情需要确定大气氛，比如环境光、木星光、引擎光柱等等，然后按结构拆分成几部分，逐步去细化细节。发动机的引擎腿部分，它既是支撑整个发送机的重要骨架，同时侧面很多工作和作业区域，艺术家们要发挥想象，根据模型结构和概念图去揣测这部分是什么区域，会有什么样的灯光表现。很多想法和细节都是跟总监反复推敲才达到最终的效果的。其中单是引擎腿部分就有8485盏灯光，加上其他结构，引擎发动机机体的灯光总数超过一万个。

△LAYOUT

△COMP

运载车在路桥上行驶的一系列FullCG镜头，路桥全长大约十几公里，这是进入引擎内部的必经之路。其中涉及到的资产有引擎资产、坝体资产、桥面资产及行驶的车辆，还有上升气流、雪雾、冲击波等特效元素，灯光的设计分为车灯、路灯、坝体上面的车棚灯、莲花灯、控制中心灯光系统等等。场景中有八条路桥，每条桥上有五百多盏路灯和一千多盏警示灯，资产量之多都是前所未有的，灯光的复杂程度显而易见。传统的方法已经无法便捷的解决问题，灯光部门艺术家的通过高低模替代，Pathed封装子层级物体，通过读取位置信息摆放代理的方式，也就是说同一个资产，只读取一次，大大减少场景中的模型数量和内存占用。然后从资产Path属性中筛选出灯光模型，用Geolight和Instance结合的方法，用一盏灯实现所有同类型照明效果，还可以用表达式随机控制灯光的亮度和颜色。

如此庞大的灯光渲染量，制作过程中就会有层出不穷的问题，渲染时间过长就是一大难点。艺术家们需要进一步优化文件，如果一味的降低渲染参数，会造成高光闪烁，暗部有噪点等问题。经过反复测试，艺术家将灯光照明范围控制在合理的数值内，并且严格控制产生间接照明的灯的数量，渲染出理想的效果。

从空中俯瞰地球的一系列镜头，想必给大家留下了深刻地印象。在相机视图下基本都会有10座发射器，在灯光方面如果没有处理好就会显得非常小，需要在制作的过程中去做一些处理：

一：模拟出太阳照射到地球，通过云层给地面照射出阴影，为了能够模拟出有云层的阴影投射到地面以及发射器上，艺术家们在灯光上做了贴图阴影的投射，从而能够让整个场景凸显出很大的空间感。

二：处理上游环节给到的元素，基本都是特效的一些元素（引擎周围喷射出来的烟尘，风雪，还有云层），所有环节的元素处理完毕后就可以渲染输出，接着给到合成部门进行制作。

合成部门主要负责整合各部门提供的元素，了解总监和导演的想法后，逐步去调整元素，完成镜头最终效果。眺望木星的场次，是主人公刘启点燃引擎点火核心后，在路桥上看到巨大的火柱冲出云层冲向木星的画面，也是刘培强驾驶空间站撞击木星前，最后一次跟儿子通话的情景。眺望木星的场次总共有27个镜头，主要以场景延伸为主，涉及到运载车，引擎发动机，上升气流等等。这个场次只有人物和运载车的一小部分是实拍，剩下的车厢和油桶，加上所有路面和引擎以及特效元素部分，都是后期完成。因为上游组场景匹配和资产质感都很到位，灯光环节只做了简单的灯光匹配，以引擎火光为主，木星的光芒为辅，运载车的延伸部分就跟实拍结合的天衣无缝，再加上引擎上的工作灯和路面上零星闪烁的路灯，场景丰富且大气。

视效制作过程中，头盔反射问题比较严峻，实拍现场多数场景以绿幕为主，后期扣完绿幕之后头盔几乎不剩细节，按照常规的制作方法，Layout部门匹配头盔位置，灯光渲染部门对头盔进行渲染，然后将整个三维场景的反射层给到合成部门，这个做法弊端是每个元素修改都需要再次渲染，很浪费渲染时间。经过反复的测试，灯光部门只需要制作一张整个场景的动态Hdr，再渲染每个镜头中头盔的Stmap即可，既优化了渲染时间，又便于合成组进一步制作。

眺望木星的镜头涉及场景延伸和引擎火焰效果，整个环境受木星光的影响比较大，所以场景的主色调是红色。这个镜头既有场景延伸，又有引擎火焰气氛的效果，镜头共有490帧，帧数长而且镜头运动缓慢，抠像也比较麻烦，镜头在运动中和现场打光的灯有交互，处理起来就要花费许多时间。制作引擎火焰效果，前期做了很多效果测试，测试过程中遇到如渲染出的雾气厚度不够，纹理太大，火焰的细节太少等问题，都用合成的方式解决了。

如上图所示，合成部门把上游组拿到的文件匹配原素材实拍的颜色、亮度、光感，背景远处的蓝色引擎火焰是根据Layout部门提供的实际空间位置的模型，合成投射上去。在合成火焰气流时，考虑到火焰是发光体，会对周围的物体有交互影响，所以气流离火焰近的地方会亮，红色饱和度会高，气流经过木星的时候也会被木星光影响，木星亮的地方气流会变得通透。

上图是上游组给到合成部门的效果，合成部门想要增加更多的细节确没有合适的图层可以调整，所以合成部门就使用Layout部门给出的模型，用Noise做出的贴图投射到模型上，然后叠加到一起调整出现在的效果。

△合成部门用Noise做出的图层

△火焰合成的最终效果

合成部视效艺术家的叶婷婷说：“第一次参与制作科幻类的电影，跟之前做的项目不同，这个项目中的每个镜头中加的特效元素和调整的气氛效果也很多，因此在制作过程中需要考虑很多，既要把握好整体气氛，同时又要细节丰富，通过这个项目也学到了很多之前没有接触的知识，虽然在制作过程中很煎熬，但是看到最终的成片和上映后大家的评价，感觉之前的辛苦都是值得的，也感到很荣幸能有机会参与制作了这个电影。”