【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。”


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