Weta造人术！李安《双子杀手》另一个让人献上膝盖的技术

关于《双子杀手》导演李安和 120 帧大家的讨论已经不少，此篇文章更多从另外一个角度，就是被 120帧抢过风头的CG 人物。

《双子杀手》是4K、120帧、3D 实拍，所以最终可获得40倍的数据（5倍的帧数，4倍每帧的像素和双机拍摄）。在电影中利用 CG造人，难度有多高，这个已经不用去形容。而这次面对 120 帧、3D实拍，维塔工作室是如何完成的？

维塔大家应该都会比较了解，之前制作过很多逼真的CG人类（《速度与激情》、《钢铁侠3》、《银河护卫队2》），也曾根据演员表演制作了逼真的CG角色（《阿凡达》、《人猿星球》、《阿丽塔：战斗天使》、《复仇者联盟：无限战争/终局之战》）。

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《双子杀手》是一部动作惊悚片，由李安导演，Will Smith、Mary Elizabeth Winstead、Clive Owen和Benedict Wong主演。这部电影的中心是一个杀手，他被一个年轻的克隆人盯上了。电影中的两个角色都由Will Smith扮演，得幸于Weta Digital公司的参与才可以顺利地将该片制作完成。

虽然电影中有一系列的视觉效果(以及其他公司提供的视觉特效镜头)，但《双杀手》在面部表情方面的显著进步完全是由Weta完成的。

为了制作51岁的Will Smith 23岁的版本，制作团队决定不像在很多漫威电影中成功的那样，用合成的方式来演绎Smith。相反，该团队决定制作一个完全数字化的年轻Will Smith。这些结果代表了一些最好的数字人类工作。数字角色所表现出的逼真度、渲染细节和表演为数字人类建立了一个新的基准。

Weta团队首先对他进行了USC ICT光扫描，并进行了一系列的照片拍摄和数字转盘。Weta的目标不是重现Will Smith，而是他的年轻版，在电影中被称为少年。为了达到这个目的。Weta首先创造了一个51岁的Smith的完美形象，作为这个23岁演员的基石。同时，他们拍摄了大量的照片，Weta甚至拍摄了“他牙齿的背面”，Weta的视觉效果主管Guy Williams解释说。该项目也是由Guy Williams与制作视效总监Bill Westenhofer和联合视效总监谢Sheldon Stopsack合作完成的。

在电影拍摄过程中，Weta先后为Will Smith拍摄了三次。Weta在前期的准备阶段做了一次拍摄，在拍摄的开始和结束的时候又做了一次。在拍摄开始时，这个团队做了一个FACS session，除了在USC ICT扫描演员Will Smith，他们还扫描了年轻的非裔美国演员Chase Anthony。他的扫描主要用以寻找Smith年轻的皮肤纹理参考。“Chase Anthony，一个23岁的男人，他的皮肤有点像Smith年轻时的样子，不是他的面部结构，而是他的皮肤。我们和他拍了一张照片，和Victor Hugo拍了两张。Hugo在片场为年轻的Will Smith和Williams解释表演用以做参考。(Facial Action Coding System (FACS)，也就是面部肌肉动作编码系统，FACS是高度专业的技能。掌握住FACS，你要转换采用别的面部表情编码系统也不会有太大问题。PS:很多人研究微表情都是基于此。)

生产制作用的是他们所说的AB方法。这指的是Will Smith在镜头前扮演Henry Brogan，而他的搭档Victor Hugo在现场扮演Junior。后来角色互换了。用这种方法，Will Smith就有了一个可以回应的人，一个可以一起表演的人，一条视线，还有一个可以给演员一些东西的人，而不仅仅是一个给他读台词的人。“Victor Hugo是一名演员，他试图用足够的表演来锚定Will的表演。结果，你就看到了这两者之间完美的协同作用。”

在后期的制作的阶段，也就是拍摄尾声的时候，Weta帮助在布达佩斯搭建了一个动作捕捉的棚。他们又提交了一份出色的成绩单。“我们把方式调换了一下，让Will Smith扮演Junior，而Victor则扮演51岁的Will。”其他演员，如Benedict Wong或任何其他重要的场景也再来一次，并在动捕的棚内重复他们的角色。这部作品的一个推动因素是为Will Smith提供了最佳的表演环境。视效总监Williams解释说:“从第一天开始，我就对李安说过，Weta的数字表现能将永远是最好的。”Weta鼓励制作团队不要把动捕当成一项技术，而要考虑将它很好地融入表演中去。“我们付出了很多努力，试图让动作捕捉尽可能地为Will Smith和其他演员的工作增彩。”团队决定不让Will Smith在一天之中表现不一。这样的日程安排对演员来说是很困难的，而且“在我们拍摄的日子里，要花费一个半小时的时间，还要化妆和换服装——这是你得不去做的的。”Williams解释道。

当只拍摄年轻的Will Smith的时候，制作团队就会在他的脸上进行精准标记跟踪，Will会穿上红外头盔摄像机(HMC),它是由电池驱动钻机，被精心绑在演员的衣服上的。HMC使用红外线，这样就不会将任何可见光投射到其他演员、道具或演员的服装上。透过Will的服装，可以看到他背心上的红外光点。视效总监Williams点评说:“他们实际上是通过衣服上的离散点来帮助我们追踪他的肢体。”

Weta坚称，表演才是王道，“身体是表演的一部分。这就是为什么我们说，我们永远不做的是将年轻版的Will的头更换到另一个演员身上的事情，因为不同人物的肢体表现实际肯定是不同的。”但Williams接着指出，如果现场只有年轻版的Will单独表演，那就又是另外一回事了。“突然之间，表演就与身体无法割裂开，所以那个时候我们就只能用替换人头的方式解决了。”因为研究小组是在现场同时抓拍头部和身体的。“我们会移动肩膀，这样我们就可以把头部完美地画在肩膀上。我们称之为“b面拍摄”。

数字面部

为了制作一个23岁的Will Smith的数字模型，团队首先制作了一个51岁Will Smith的数字模型，只有当这个模型与这个演员完全匹配时，他们才会重新将他的表演与这个年轻的数字角色联系起来。

一个FACS session是通过一系列的表达和动作来完成的。至于FACS的表情，Will Smith脸上有白色的油漆点，白色的标记点只是为了帮助摄影测量“抓住”一些东西。FACS session制作了一组51岁的Will Smith的动画模型。虽然Weta的系统在概念上类似于迪士尼研究工作室的Medusa，但Williams说:“你会很惊讶，我们做的动作比你想象的要少。”说到底，这并没有多大帮助。”“我们更关心脸部的各个部位从A到B的位置，以及它们是如何到达那里的。我们的系统是经过深思熟虑和智能的，所以我们实际上是正确地‘到达目的地’”。

下边是来自FACS session的一张照片。为了将表情重新映射给年轻的Will Smith，Weta团队必须为年轻的Will Smith制作一张具有正确皮肤纹理的详细的动画面部。

虽然有扫描皮肤参考，该团队发现了一个一旦动画可以使用之后，就可以产生可信的皮肤纹理的毛孔的新的和创造性的方法。

“当我们采样皮肤纹理时，我们的一个着色器作者提出了让Junior的皮肤毛孔生长的想法。他提出了一套非常复杂的面部毛孔生长规则。他补充道:“我们开发了一个流场，定义了年轻演员皮肤的流动。然后它在缺少的地点之间创造连接。所以你会得到一个椭圆形的足球形状的小孔”。

这种新方法很重要，因为它不再假设平面2D UV空间可能来自于从演员皮肤扫描的乳胶面具。它实际上是在三维空间中生长，而不是二维。Williams说:“这是我们见过的最好看的面部皮肤。”

在这些年轻版本的照片中，毛孔部位用圆点表示(见上图)，而较差部位之间的线条造成了毛孔的皱纹(见下图)。Williams说:“你会注意到，它会使较重的线条偏向流动方向。”“你可以看到皱纹的流向。较重的线条较深，所以足球的形状来自较重的线条。但他补充说，细线仍然很重要，“因为你的面部可以以多种方式产生皱纹。”

Williams说:“事实上，我们在一个人的脸上有100多万个高分辨率的毛孔多边形网格，这是非常棒的，但后来我们决定更进一步。”“我们可以通过四面体模拟来实现。”当面部移动、收缩、压缩和拉伸时，毛孔会沿着适当的流线弯曲，因为面部有一种“颗粒”。这意味着所有的微皱纹，发生在青少年的毛孔开始正确的崩塌”。

虽然这个序列显示了面部的构建，但动画首先被传输，然后在动画被批准后完成毛孔。面部运动的定义从FACS session进入Weta的高级面部解决方案。Weta面部解器很少被详细讨论，但的确涉及到机器学习。然后驱动面部木偶。“FACS会告诉你脸上每块肌肉是如何运动的，但它也会告诉你皮肤上不同密度的筋膜是如何反映这种运动的，”Williams说。

数字眼睛

Weta还改进了他们已经复杂和令人印象深刻的数字眼部管道。“我们把Will的眼睛研究到了魔怔的程度，”Williams开玩笑说。Weta拍了很多人眼睛的微距照片。“我们有六个人坐在椅子上一天,我们只是围绕,采取尽可能多的他们的眼睛的照片等“Williams想要确保有生命的眼睛和数字的眼睛看起来不像娃娃的眼睛。“CG眼睛看起来总是有点像洋娃娃的眼睛。我想知道为什么会这样?”他问道。经过广泛的研究，研究小组认为这与眼睑和眼睛之间的交感方式有关。“这两者是融合在一起的，如果你没有正确地对待它们，并且在科学上正确对待它们，那么它们的眼睛总是看起来像来自一个洋娃娃。”

Weta改变了他们对眼睑的假设，以及它与眼睛表面“融合”的方式。Williams指出，它与眼睛表面接触的方式，使得眼睑几乎像眼球的一个表面。“很明显，这两个表面是分开的，但我们发现眼睑的背面其实很柔软。因此，它有点像鱼片上的眼睛。它会挤压眼睛，挤压眼睑。这样眼皮就会稍微鼓起来，你就得到了这个非常小的鱼片。这是非常重要的”。

Weta复杂的现有方法已经模拟了眼角膜和眼球的角膜隆起，以及鳞片，“和虹膜，这是很明显的，但现在我们也匹配了脉络膜，”Williams解释说。脉络膜，又称脉络膜被膜，是眼睛的血管层，包含在视网膜和巩膜之间的结缔组织。人的脉络膜最厚的地方是在眼睛的最后面(0.2毫米)，而在边缘区域，它的厚度只有0.1毫米。“如果你把一个人的眼睛切开，你会看到眼球内部有这种黑色物质。它是一种墨黑的薄膜，位于你的眼睛内部，防止你的眼睛看到大量的白色反射，否则可能只是在你眼睛内部的白色表面上反弹。”在简单的医学文献中，人们普遍认为脉络膜被毛是黑色的，而Weta却发现了稍微不同的地方。“关键是核心机器人实际上不是黑色的。它是一种非常非常深的蓝色。”这很重要的原因是，随着你的鳞片(眼睛的白色部分)变薄，你的眼白就会变蓝一点。”不同的文化，不同的种族都有不同的黑色素含量。黑色素是一种发生在头发、皮肤和虹膜上的深褐色到黑色的色素。威廉姆斯说:“我们必须做出所有这些东西的模型，以保证他的眼睛是正确的。”

另一个重要的步骤是调整眼球形状。“我们在这部电影中放弃了‘球形’眼睛，”Williams继续说道。以前，Weta通常假设眼睛是球形的。“但我们意识到，当你把一只眼睛放入眼窝时，眼窝的球形形状会变形，以适应眼窝，而眼窝并不是完美的球形。”这意味着眼球向外推到眼角，这有助于填充某人眼角的角落。“我们发现，正是这些小细节帮助眼睛更好地进入大脑。”

研究小组还模拟了位于角膜上的一层薄膜——结膜。结膜一直延伸到角膜边缘并连接起来。它是帮助保持眼睛湿润的膜之一。部分原因是眼睛里的血管实际上是在两层而不是一层。你可以看到他们眼睛上的小血管会产生视差，如果它们是一个单一的表面，那就没有意义了。虽然这一事实在CGI中被广泛讨论，但Weta发现威尔·史密斯眼角的轻微泛黄并没有出现在斯卡莱拉上。它发生在结膜上。当这种物质在眼睛周围变得更厚时，你可以开始感受到这种相对清晰的物质对颜色的影响。“这很重要的原因是，如果你把它直接映射到眼睛上，当眼睛转向一个方向时，你会看到它和眼睛一起滑动。但在现实中，它不会随着眼睛滑动。它停留在眼角，”威廉姆斯指出。只有当这些复杂和看似微小的特征被处理时，tam才会觉得“眼睛就像活的一样，坐在他的脑袋里”。

数字牙齿

尽管年轻版本的Will Smith看起来很好，但为了改善最终的图像，团队仍然不断地提出问题。早些时候，研究小组根据对Will Smith的牙齿的印象和照片制作了模型，他们认为这些牙齿看起来仍然不正确。研究小组在一些照片中注意到的一件事是，它们的颜色不太合适。“我们让Will尽量把嘴张开。然后我们拿了一个小手电筒，把它从右向左滚动，给它的牙齿拍了30张照片，这样我们就可以看到光是如何在牙齿周围传达的。”Williams解释道。“我们意识到这个有趣的颜色问题!基本上你的牙齿会从黄色变成偏蓝色。所以我们想弄清楚你的牙齿为什么会这样?”

毫无疑问，所有的牙医都知道，牙齿是由两个表面组成的。牙釉质和牙本质。在《双子杀手》拍摄制作之前，Weta有复杂的牙齿模型，但他们之前从来没有模拟过演员牙齿的内部结构!

Weta研究发现，牙齿里面的牙本质是黄色的，牙釉质是蓝色的。“它们是非常具有传递性的材料，”Williams解释道。他们平均下来为白色。当你观察人们的牙齿时，你会“看到”牙齿是白色的，但如果你向上看牙齿顶部最薄的部分，就会发现没有多少象牙质会伸到上面去，因为它很薄。所以你看到的牙釉质比牙本质多。因此，它倾向于蓝色。在牙齿的中央，有比牙釉质更多的线，所以它会向黄色倾斜。”直到Weta为演员的两层牙齿建模，并给它们合适的材料，Weta才觉得它们开始有了一种合适的复杂的颜色关系，在特写镜头中看起来很真实。

照明

每一次照明都会被扫描和捕获，以获得正确的光谱信息，从而进入Weta的光谱Manuka管道。通过使用过滤器，该团队制作了一组双括号的HDR，将HDR标准的12个光范围扩展到接近24个光范围。

该团队并没有在ICT光阶段进行光谱采样，因为“我们实际上是用黑色素成分来构建面部。”我们的渲染器基本上是说，当光线进入皮肤时，黑色素的密度在哪里?黑色素的特征是什么?然后它对黑色素进行光谱计算，就好像它是一种贡献的色素，而不仅仅是一张颜色地图。”这意味着Weta没有包含光谱信息的Will脸部颜色地图，相反，他们有黑色素的密度和属性地图，这导致了我们在电影中看到的面部渲染。这与血红蛋白的重新分配相结合，所以当年轻的威尔·史密斯面对父亲时，研究小组可以有效地增加血液流向他。“这不仅影响了面部的整体颜色，我们对鼻子和眼睛的影响更大，”他解释道。“我们用更多的血来治疗他们，所以你开始看到他流泪的效果。我们为他的眼睛做了同样的设置。”研究小组使血管更加明显，这实际上改变了眼睛的明显颜色。

Weta Digital还开发了一项名为Deep Shapes的新技术，让他们的动画师可以从根本上改变面部深层的表情解读，并看到皮肤顶层的效果。“原理是，当面部肌肉运动时，它们的深度不同。换句话说，如果肌肉的影响是深于筋膜的，那么你会在面部表面看到一种广泛的影响变化。

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