《环太平洋》震撼场景 揭特效渲染前后

    今年的夏季全国各地都迎来了炎热酷暑，使得“铁板培根”、“路面烤鱼”、“阳台煎蛋”都成为了现实。与此相对应的是，暑期各大好莱坞巨制纷纷亮相，让各大影院座无虚席纷纷爆满。其中最为值得关注的是华纳暑期科幻巨制《环太平洋》，将同期上映的《速度与激情6》、《惊天危机》等片远远甩在身后。究其背后的原因，剧情并不是重点，而是其出色的视听特效、逼真的近身肉搏，以及震撼3D的超视野巨幅大银幕助阵。

　　任何优秀的作品的诞生都离不开背后的辛勤耕耘和付出，而这些优秀的好莱坞大片的出众视觉效果，不仅离不开无数人的辛勤耕耘和付出，而且更离不开支持特效创作的系统平台和软件工具。本文将为大家展示特效制作和渲染所需要具备的条件和环境，并介绍如何搭建一个可支持渲染各种特效的IT环境。下面，我们将逐一为大家介绍。

    首先我们先为大家介绍《环太平洋》（《Pacific Rim》）的主要情节和特效。笔者在这部电影首映当日（国内是在7月31日首映），在京城IMAX影院第一家影院观看了这部iMAX 3D版电影。就笔者个人看来，这部电影的视觉特效是亮点，剧情较为一般。不过在观看这部电影之前，建议稍微了解下这部电影的故事背景，会更有助于了解影片剧情的展开。

巨兽和机甲战士的进化升级概览（来源：nextmovie）

　　《环太平洋》讲述了在距今数十年后的人类世界，为了抵御海底不断出现的巨型怪兽攻击沿岸城市，中国、美国、日本、俄罗斯、澳大利亚等环太平洋国家组建了一个名叫“贼鸥”（Jaeger）的巨型战甲队，联合向怪兽发起反攻。该片由美国华纳兄弟、美国传奇影业联合推出。

　　这部电影的故事线索很简单，两派势力展开生死较量——巨兽“Kaiju”和机甲战士“Jaeger”。有意思的是，每只怪兽和机甲战士都不相同，巨兽和机甲战士都会通过不断进化、升级来获得更强大的力量和武器互相对抗。

中国版机甲战士Crimson Typhoon设计蓝图

中国版机甲战士Crimson Typhoon场景效果（点击查看大图）

　　这部电影有意思的地方在于，其故事情节设计考虑到了人类国别的差异，这种差异也体现在机甲战士及其与巨兽对战的场景中。比如中国机甲战士全身采用中国红进行涂装，这既突出了中国特色，也与其Crimson Typhoon（赤色暴风）的名称极为吻合。其右手使用的武器更是中国独有的武林历史中常见的“瞬飞轮”。

　　作为一部以“史诗浩劫”为主题的科幻巨制，《环太平洋》导演吉尔莫·德尔·托罗将庞然大物对抗外星系巨兽的场景变得逼真细微，使得电影3D技术应用迈上了新台阶、树立全新标准。影片中80米高的巨型机器人与海底巨兽多次近身肉搏，机甲被撕裂后轰然倒地的震撼，以及怪兽被斩杀后体内仍然搏动的内脏，也都在这些特效下呈现出了“最逼真”的效果。

　　根据影片剧情我们知道，每个机甲战士的控制都有人来执行，他们都站立在“贼鸥”的头部——也称Conn-Pod驾驶舱内，一般由两人组成（中国机甲战士为三人组成，这三人为华裔三胞胎），通过脑内连接神经桥以精神“波动”控制机器人。摄制时，驾驶员人在万向操作的场景上，上面有着部分内饰、电缆等，但也会现场拍摄互动的水流，火花和运动。

机甲战士控制室场景

　　根据国外有关报道，Rodeo FX与工业光魔（ILM）合作，结合实际工作与CG添加处理驾驶舱内部。此外，Hybride 也与工业光魔（ILM）一起，为驾驶舱及驾驶服上的操作仪表盘和手臂网络共同创造全息投影。

　　32TEN Studios与工业光魔（ILM）携手打造了这几个真实效果。在某个“贼鸥”一拳打穿办公楼的场景里，32TEN以四分之一的比例搭建了一个办公隔间，再用3D支架负载Red Epic摄影机进行拍摄。该工作室还拍摄了“贼鸥”冲进足球场时座席被撕碎的场景。他们特别以四比一的比例搭建了模型座椅，再将它用空气炮炸得四分五裂。32TEN的工作还延伸到创建尘埃云，打破玻璃和水波效果，这些都被工业光魔（ILM）用于电影的大规模破坏场面中。

大雨环境下的机架战士

　　细心的观众朋友可能会发现，这部电影中的很多打斗场面都是在雨天环境下或者海洋中进行，这种手法的好处是，那些设计者将这些水从人物身上流向镜头的片段可以增强立体感。

　　动画渲染设计师不仅要处理“贼鸥”那些巨大而复杂的运动部件，还要注意“贼鸥”站立时齐腰深的海水，或者在打斗时被破坏的建筑物。另一个问题是如何让人物不被暗夜掩盖，他们的做法是电影场景中的半空中始终有着直升机盘旋，这样不管何时你都能看见光线成束穿透泛着泡沫的白色水花，并凸显人物轮廓。

直升机递送机甲战士并在空中盘旋

　　和“贼鸥”一样，Kaiju怪兽也拥有几种不同的外形。工业光魔（ILM）为此也寻找了各种参考生物——从螃蟹、大猩猩、爬行动物、蝙蝠、到恐龙。这些参考生物有助于特效建模和后期制作。

Kaiju巨兽（来源：电影海报）

　　而《环太平洋》的序章部分，以纪录片风格的形式讲述了人类倾力打造，并使用“贼鸥”对抗怪兽的历程。序幕的视觉效果是由Mirada的马修-卡伦导演（他与德尔-托罗，《环太平洋》摄影导演吉列尔莫-纳瓦罗和哈维尔-希门尼斯共同创办了Mirada）完成。

　　虽然许多序列是完全由电脑生成的，但其中包含了许多实地收集的摄影数据，照片参考与其他需要视觉效果的真人动作序列和CG创作。高角度和低角度拍摄，然后绕圈拍摄，并从不同的角度采集图像有助于粗略的重建模型，为场景构图提供支持。

 　　特效渲染，在当今的很多电影和游戏中都变得不可或缺。在最受欢迎的电影大片背后，都由一个技术团队在默默地创造不可思议的特效。以前笔者曾经在微博上看到一组多个电影中采用特效前后的对比图，通过这些图片，我们深刻地感受到特效带来的翻天覆地的变化。

　　比如《阿凡达》扮演纳美人的演员佐伊·索尔达娜在拍摄时头戴这一团电线，脸上还被画有绿疙瘩，另外还有《加勒比海盗》、《霍比特人》以及最近的《环太平洋》等等。

《阿凡达》特效前后对比图

《加勒比海盗》特效前后对比图

　　那么，电影或者动画中的那些特效通常包括哪些部分呢？通常来说，电影中的一切假象或者模拟出来幻觉都是特效的范围，其目的一般为两种：避免危险减少成本、增加视觉冲击力和感染力。在影视拍摄中，经常用微型模型模拟人物、鬼怪、建筑物等。

    人们借助某些系统平台和特效制作工具，在计算机上完成更细腻、真实、震撼的画面效果。比如，可以使用Maya软件来制作风雨雷电、山崩地裂、房屋倒塌、火山爆发、海啸等用实际拍摄或道具无法完成的效果，也可以使用Maya软件制作仿真的角色。

电影《2012》排山倒海般的特效场景

 　　另外，电影特效主要包括三维特效和后期制作特效两方面。三维特效，即通过三维软件技术制作三维相关的场景和模型。后期特效，则是通过实拍内容、照片素材和三维软件渲染的素材进行合成，得到最终的效果。说白了就是造模型（实物拍摄模拟或者虚拟构造）并让模型体现特殊的视觉效果。

　　由于电影的画面尺寸非常大，所以由此带来的问题可以说体现在各个方面，其中包括运算量的问题，而且特效渲染本身也很耗费计算机资源。这种情况下，对于一般的电脑来说根本不可能完成电影中特效的制作。因此，电影特效制作公司和团队，必须采用具备超强性能的服务器和工作站，甚至是基于服务器的计算机集群。

　　并行集群渲染（或者说是分布式渲染）是一种旨在提高计算机图形创作软件性能的方法，这种图形渲染往往有超大规模的计算机资源需求，以完成高度复杂的建模仿真。

　　实时、高清晰度的三维图形建模，使得可编程图形处理器(GPU)已经演化成高并行度，多线程，拥有强大计算能力和极高存储器带宽的多核处理器。这种GPU可并应用在处理大规模数据集方面。在三维图像渲染处理中，大量的像素和顶点被映射到并行线程。图像和多媒体处理应用、图像渲染的后处理、视频编解码、图像缩放、立体视觉和模式识别，都能够将图像块和像素映射到并行处理的线程上得以实现。

基于MIC众核架构的英特尔至强融核拥有强大高度并行计算性能

　　在此基础上，通过将一组采用类似高性能的多线程多内核的处理器的服务器进行连接，使得它们能够将工作负载从一个超载的计算机迁移到集群中的其他计算机上，从而实现电影特效的集群渲染。在这种集群的渲染平台上，特效的最终完成还有赖于各种特效制作工具和软件。

　　在软件层面，也就是在具体实施的工具上，目前应用Maya软件的用户群很多，Maya非常适合团队合作。在一个团队中，Maya可以根据实际的制作情况进行二次开发，它提供了很强大的流体、粒子、刚体等系统，再配合Maya周边的软件和插件就更强大了。例如RealFlow强大的流体软件，Renderman渲染器在电影制作中使用广泛，属于顶级渲染器。

三维后期合成软件工具Digital Fusion

　　在后期软件方面，有很多不错的软件可以选择，比如拥有物体动画、相机动画、纹理、点云信息和粒子等三维功能的Fusion软件，也可以与Maya交互相兼容。

《泰坦尼克号》、《第五元素》等电影特效都由Softimage 3D完成

　　Maya属于三维动画平台工具，类似平台的工具还有著名的3DMax、Softimage、Lightwave、Alias Studio等。特效合作和特效跟踪方面的工具就更为丰富，具体可以根据实际情况和预算选择合适的软件即可。

 　　根据我们前文对电影特效的介绍，我们知道实现这些特效渲染所采用的系统平台并不是随便任何一个服务器或者工作站就能满足要求的，而是要能满足对性能、稳定性和扩展性、以及兼容性等方面的苛刻要求。考虑到目前市面上的很多特效制作软件大部分都采用的是目前比较流行的x86平台，因此本文所推荐的选型方案都基于该平台来展开。

 　　与其它行业的应用不同，采用集群网络渲染方式的渲染平台对服务器有着更高规格的要求。服务器不仅需要具有较高数据计算处理能力以满足节点进行渲染的需要，同时，在渲染任务开始后，多个渲染节点同时从网络共享存储中读取目标文件，如果网络带宽不足将会直接影响到数据的传输速率，影响渲染速度。此外，在渲染的过程中，服务器需要将大量的渲染素材读取至内存中用于渲染，一旦内存容量不足必将造成渲染速度的下降。因此，用于承载渲染平台的服务器必须同时在计算能力、内存容量以及网络传输能力等多个方面满足要求才能符合搭建需要。

国家科技部部长万钢（左一）参观华为RH5885 V2服务器展台

　　产品推荐：华为Tecal RH5885 V2（★★★★★）

　　华为RH5885 V2是一款4路4U/8路8U规格的服务器，在性能上刷新了13项SPEC测试第一的成绩，同时在四路服务器(1TB内存)的TPC-E测试中获得世界第一。该系统能实现40核心/80超线程，运算核心众多而且密度也足够大，这样设计的好处是能够对虚拟化环境提供完美支持。整个系统在Hyper-V虚拟环境下能够实现100万IOPS，在业内首屈一指。

华为Tecal RH5885 V2高性能服务器

　　内存部分，RH5885 V2通过内存子卡的方式与主板连接，充分提高了空间利用率，支持内存子卡的热插拔功能，而且也有助于将内存最大扩展至2TB。如果两台4U组成8路系统，内存容量会达到惊人的4TB。这款服务器还具备了35项容错技术，可以对可靠性提供充分保障。

　　产品推荐：曙光TC4600刀片服务器（★★★★☆）

　　特效渲染最大需求点在于建设一个大型渲染服务平台，提高动漫设计生产效率，提升动漫影视制作实力，以及渲染规模的问题。因此，需要满足渲染、非编、存储系统之间数据高速传递与保存。此外，系统的软硬件设计、应用界面均须有高度的集成性，在充分适应目前渲染业务需求的基础上整合后期高清非编合成系统、统一管理，降低该平台的整体拥有成本，形成完整的制作环境。

方案拓扑结构图

曙光TC4600刀片服务器

 　　曙光TC4600采用标准机架5U，支持最多14个计算刀片的超高密度，支持业界最高的通信速率，也就是56Gb/s Infiniband网络对外交换接口。它支持高性价比的最新Intel E5-2600 CPU平台，标准42U机柜可容纳112片计算节点，高密集设计可以大大降低单台服务器的用电量和发热量，将电源模块的能效提升至90%以上。

戴尔PowerEdge R910机架服务器

　　产品推荐：戴尔PowerEdge R910（★★★★☆）

　　PowerEdge R910是一款基于至强E7-4800处理器的高扩展四路4U机架服务器。它合并了英特尔高级可靠性、可用性和可维护性(RAS)功能等特性，并具备远程IDRAC6连接和嵌入式诊断功能。 双内置SD模块可提供虚拟机管理程序级别的故障转移。该服务器的另一大特色是其嵌入式的管理模块和集成智能的管理平台，将复杂的专有行业技术转变为简单明了的模块化解决方案，简化管理员的任务，提高效率，更专注于特效渲染等应用场景。

    编后语：

    需要指出的是，适合于搭建各种特效渲染的服务器平台包括但不限于以上推荐的这三款产品，但我们相信，在采用这些高性能、高可靠性、高扩展性并凝聚有各自厂商自主专利和技术的服务器平台，能够为影视特效的制作和场景渲染提供简单易用、性能强大、并确保投资收益的应用体验。