尼尔·布洛姆坎普 (Neill Blomkamp) 浅谈 Unity 容积捕获技术在新作《恶灵 (Demonic)》中的应用

本文作者为视觉特效领域知名撰稿人伊恩·法伊尔斯 (Ian Failes)，原刊于《befores & afters》2021 年八月刊。法伊尔斯与《恶灵》导演尼尔·布洛姆坎普面对面探讨《恶灵》中充分运用的各款 Unity 容积工具，深度解析这些工具对确保画面特性所起的作用，并征询布洛姆坎普对于容捕（容积捕捉）未来应用方向的展望。

尼尔是一位拥有视觉特效职业背景的导演。无怪乎在《第九区》《极乐空间》及燕麦工作室 (Oats Studios) 出品的几部短片里，他就已小试牛刀，进行了创新视觉特效的尝试。

新作《恶灵》于 2021 年 8 月 20 日在院线及线上视频点播平台发布。这是一部恐怖题材电影，片中不乏“数字化模拟”及梦境镜头。尼尔处理这些场景时，大胆采用了容积捕捉技术，可谓先人一步。拍摄梦境镜头时，他让演员置身于一组多摄相机阵列的捕捉范围内，而后将以此获得的容积点云数据用于渲染角色形象。目前，《恶灵》中采用容捕技术镜头的总时长居于剧情类长片首位。

片中的容积捕捉服务由 Volumetric Camera Systems 提供。来自 UPP 工作室的维克托·穆勒 (Viktor Muller) 担任《恶灵》的视觉特效总监（兼执行制片人）。本片的制作人团队精益求精，更充分利用了 Unity 的 Project Inplay（暂定名）技术——这是一项全新功能，可将容积点云数据导入引擎，进行实时渲染。

尼尔·布洛姆坎普：做视觉特效出身，难免会关注与计算机图形技术相关的东西。3D 环境能让受众沉浸其中，我对此真是兴致盎然；这可能也是我喜欢游戏的原因吧。

一般来说，比起游戏本身，我还是更关注“3D 环境沉浸感”这个概念。我认为，清晰度越高，物理效果越真实，沉浸感就会越强，体验感也会更有趣。“模拟”这个概念就已经足够吸引人了。

容积捕捉技术里也有类似的理念存在，虽然我还无法具体表述出来。但想想吧：演员们经过三维捕捉后，就变成了附有 RGB 数据的移动几何体，所有的肌肤纹理、物体表面质感都化为附带的数据——这实在太酷了。当然了，新技术多多少少总会存在问题，但我相信不久之后都能解决。

我只是觉得，喜欢就要试着去应用。大概两三年前，我就跟洛杉矶的 Metastage 工作室联系过，向他们咨询了关于容积捕获技术的原理、在电影中的应用等问题。我脑海中烙下了一个念头：“我得弄清楚这技术到底怎么用。”

这么想来，燕麦工作室可以说是一个完美的实验平台；在短片中应用这些技术还是相对轻松的，也无需考虑任何合理性，放手去干就行了。所以，新冠疫情席卷全球的时候，我们本来只觉得别闲着，先自费拍一部小体量的恐怖电影；但我当时重提了容积捕捉的念头，想说干脆在一部 2 小时的叙事电影里试试水，看看能不能做成。  

尼尔·布洛姆坎普：目前最明显的问题就是画面故障，毕竟技术还是太新了，不够成熟。于是我悟到，要以一种合理的方式把技术融入到叙事里去，让技术成为故事原型的一部分。这也正是我的处理方式，最终让容积捕捉镜头成为了故事中不可或缺的重要部分。这样一来，清晰度和画面故障问题就迎刃而解了，观众们不会觉得奇怪，反而会认为这是有意为之的特效成果。

本质上，容积捕获技术就是针对单个对象的摄影制图，然后由电脑从实物中提取出一个三维对象。不仅如此，所有的 RGB 数据、阴影和缺损信息等也会和对象一起被提取出来。这个过程一秒钟会发生 24 次。也就是说，所有网格都以独立运算的形式存在，就像一块块粘土，每次处理一帧，互不干涉。从某种程度上来说，这种技术与传统动画的制作方式有相似之处，在每秒 24 帧内通过隐藏与取消隐藏不同对象来呈现效果。你只要一直重复这个过程就行了。

仔细想来也挺诡异的，因为你没法对这些对象做任何调整，数据就是数据，已经被烙进了对象里，无法被人为更改。你可能想选中对象的手部，觉得可以利用某种反向动力学 (IK) 工具进行一些移动，但很遗憾，并不支持这类功能。对象仅仅是一个完全客观的对象。

第二个问题是，不同表面之间完全没有区分。操作起来就像是在一块贴图上放了一堆奇形怪状的几何体。单张画面看着挺好，但在 UV 文件里简直是乱七八糟，看上一眼就头昏脑胀。除此之外，对象的表面之间没有区分，不论是反光、哑光、半透明表面或是次表面，全都一个样。

因此，容积捕捉技术在视觉特效领域中获得广泛运用之前，还需要不断优化完善。此次，我们选择使用 Unity 实现容积捕捉，能够在 3D 实时包内即时查看容捕效果、相机角度、照明情况等等，可以说是无所不能——我太喜欢这些功能了，完全实现了我想做的事，电影的叙事特点也给我提供了实践的可能性。

尼尔·布洛姆坎普：我们有幸与温哥华 Volumetric Capture Systems (VCS) 工作室合作。他们搭建了一座支架，上头装备了 265 台 4K 摄像机。支架一般呈半球形，但我们需要更多的侧面空间，因此最终的搭建成果是一个圆柱体。我们还另外准备了几座直径为一米的可移动半球形支架，每座支架上搭载了 4、50 台摄像机，在需要面部捕捉时可以拉近拍摄。

说实话，我想不到比这更糟糕的拍摄坏境了！好吧，加上水，情况可能会更糟糕—— 拍摄环境变成半水下，这是我能想到的最糟情况了。在这样的状况下还能完成高质量的演出，我得向卡莉·波普与娜塔莉·博尔特两位演员致敬。

对我来说，之前有一个难点：就是除了通过第三视角摄像机，我无法清楚观察到演员的表演。在这种情况下，本来只能安排专门人员负责第三视角摄像机，时刻准备移动，紧紧跟随演员，好让我从这些第三视角摄像机里获得反馈。因为摄影棚里那 265 台摄像机都是固定的，它们只记录演员进入取景框时候的影像。

也就是说，容积捕捉支架给不了任何反馈；数据运算还没结束的时候，你自然也没有虚拟摄像机影像可参考，只能闲坐着，活像个舞台剧观众。

而动捕（动作捕捉）就不一样了，你自己就掌控着一台虚拟摄像机进行拍摄，演员在不在场，影响不大。而通过容捕获得的数据要经过数个月的处理，才能上传到 Unity 引擎中。可现在，我们拥有了绝妙的实时环境，可以加入虚拟摄像机，直接看着画面就行了。常规的动作捕捉步骤像是直接被略过了，忽然间，你眼前的一切都已经处理完毕了。现在要考虑的就只有“在哪儿布置照明呢？”这样简单的问题了，

从一无所有到万事俱备，似乎只要一瞬间。你不用绑定骨骼和 3D 网格了，也不用做重定向和变形操作了，数据导入即完成，这简直太酷了。

但是数据的管理和传输都是绝对的噩梦，想想看，多达 265 台 4K 摄像机拍摄的 30 分钟素材——我们每晚都要下载 12-15 TB 的数据。因此，在自带到摄影棚的 24 台电脑之外，我们不得不让 VCS 工作室提供了额外的电脑，这样才能在第二天早晨顺利开始拍摄。

尼尔·布洛姆坎普：我对 Unity 中的实时功能最感兴趣。我之前就说过，我有多么热爱 3D 环境。Quixel Megascans 之类的工具能让你直接在环境中构建合成树叶，实现实时模拟、实时辐射度、实施光线追踪与反射功能。

还能加入音频，这实际上和游戏就有一定交集了。我完全被这种面向观众的沉浸式体验迷住了。

摄影制图技术与之相得益彰，是一种审美意义上的艺术选择，与之而来的种种错误与真实感我都照单全收。如果将摄影制图应用在一处旧谷仓上，那种脏兮兮的质感就会被原汁原味地呈现出来，再有才华的艺术家也很难复现这种真实感。

所以我肯定还是会坚持实景取材的。比起传统的 3D 包，我或许该多学习 Unity 的相关知识。最近我开始接触 Cinema 4D 这样的软件了，多了解些总没错。  

尼尔·布洛姆坎普：说实话，我觉得这种“故障感”根本没法更改，除非做视觉特效擦除，不然根本没法做任何改动。在已经有心理准备的前提下，我们直接接受了这个现实。如果将摄影制图应用在静物上，提取出来的图像就会非常干净。你带着佳能 Mark III，绕着一辆老式农场拖拉机走一圈，从不同角度拍上 600 张照片，导入到 RealityCapture 里，就能开始建模了，所有 RGB 数据一应俱全，成果必定不差，模型整体会非常清晰。

如果是人坐在椅子上，理论上可以把摄像机推进到人脸前几厘米的位置，以视频形式进行记录，清晰度就非常高，每根毛发都能看得清清楚楚。

但镜头离人 1 厘米，到 10 厘米，最后拉远到 1 米，随着距离变远，清晰度也会呈指数级下降。想想人物在取景框里的大小，你就会明白，这种下降程度是非常夸张的。在片场直径四米、高度四米的圆柱空间里，演员堪堪能移动，但清晰度已经下降出一道指数曲线了。

我们提前做了测试，大概了解了分辨率的情况，做好了充足的心理准备。我们也都提前预料到了这种充满“故障感”的低清质感，我个人非常喜欢，挺酷的。这种质感在我们的故事里也是成立的。我们没想欺骗大家，在电影里，这种 VR 技术还处于开发早期，并不成熟，只适用于陷入昏迷或四肢瘫痪的人士。在这样的背景设定下，容积捕捉的质感是合适的。

除了全息投影和公告牌，这是我唯一觉得合理的设定了。但情况会改变的，一旦分辨率问题得到改善，容积捕捉技术应该会得到更大规模的应用。

尼尔·布洛姆坎普：这就要看电脑技术的发展了。或许在不远的将来，摩尔定律就要被打破了，但我不知道还需要研究多少年，才能弄清楚电路领域的量子密度，也不知道运算能力还能提高到什么程度。

如今芯片的性能已经很强了，但仍需要花大量时间处理数据，就算快 100 倍，甚至 1000 倍，离真正的实时也还差得远。但对我来说，影响不大。毕竟把数据导入 Unity 等工具之后，就能随心所欲地进行调整了。对我来说，这一步更为重要。

实时摄像机和虚拟摄像机的作用是摆脱计划拍摄的限制：不管是太阳下山、暴雨将至，还是傍晚五点群众演员下班，都不是问题。虚拟制作的作用则是提供一处足够安静且可控的后期制作设施，在那里，你可以把三维数据导入到 Unity 这样的工具中，获取虚拟摄像机，只要你想，就能花上几个星期慢慢调整出自己想要的效果。因此，从收集容捕数据到处理成 3D 模型，中间的时间差在我看来无关紧要，处理完成后导入到实时环境就行了。

捕捉数据的方法才重要，但也往往是个大问题：现在限制诸多却又必须完成，简直让人头大。相信这点在未来会得到改善。