《阿丽塔：战斗天使》：一位天使的诞生

CG：我就在你身边

CG是Computer Graphics的英文缩写，中文翻译为电脑图像，泛指使用电脑数字技术制作的图形图像。广义的CG涵盖范围非常广，比如贴在墙上的海报里的文字和图案、打开手机时的开机动画、手机桌面的应用程序图标、我们玩的游戏、我们看的动画片、电影特效等，基本都是使用电脑制作出来的。但我们这里要讲的是其中最耀眼的部分——CG电影特效中的数字人物，比如图①这位酷酷的女孩阿丽塔。

阿丽塔诞生记

这么可爱帅气的姐姐是怎么用电脑制作出来的呢？

演员+三维动画！对，就是这两个词语。如果要再具体一点，那就是把真人演员做成三维动画里的人物。演员，我们基本都能明白，就是在电影里饰演电影角色的那些人。事实上，那些演员除了比较擅长在镜头前表达自己的情感以外，和我们相比本质上没有区别。所以对我们来讲，演员没有什么神秘的。那么就剩下三维动画人物了。三维动画人物就是用电脑三维动画软件制作的人物。他们是通过下面的流程、方法来制作一个人物的。

电影《阿丽塔：战斗天使》中的主角阿丽塔（供图 / 刘跃军）

阿丽塔的设计图（供图 / 刘跃军）

人物设计——模型制作——贴图制作——骨骼设定——驱动骨骼，让模型产生动作——驱动面部模型，让角色产生表情——让角色的动作、表情与声音同步起来，角色就有生命了——有生命的三维角色就可以像真人演员一样表演。

首先，要设计一个人物，包括人物的头部、全身以及服装、道具细节等。图②就是阿丽塔的设计图。这一步方法很简单——画。会画就可以，如果我们愿意，也可以画一张自己喜欢的人物。

然后，就是制作模型。将前面设计的人物制作成一个三维的模型。这个环节复杂吗？稍微有点儿。但是如果家里有台电脑，就可以上网去找一个免费版本的Maya软件，安装上去，你就可以做三维的模型了。别小看这个软件，能耐可大了，全世界最大的电影特效公司也是用它来制作电影模型，包括阿丽塔。图③就是使用三维软件制作的阿丽塔的3D模型。模型表面那些黑色的线就是模型结构线，正是這些线构成了模型的表面。

阿丽塔的3D模型（供图 / 刘跃军）

纹理贴图和材质（供图 / 刘跃军）

接下来的步骤是贴图制作，给建好的模型制作纹理贴图和材质，让三维角色拥有像真人一样的表面纹理和质感。纹理是什么？是物体表面的图案，比如衣服表面的图案、手心手背的纹路等。质感是什么？就是物体的材料物理属性，比如强反光的镜子、粗糙的橘子皮、白里透红的皮肤等。图④显示了纹理贴图和材质，左边两张图分别是皮肤和布料的纹理贴图，右边两张分别是金属和皮肤的材质图。

图⑤是给阿丽塔制作纹理贴图和材质后的效果。我们可以看到她的眼睛像水晶球一样反光和清澈，白里透红的皮肤光洁细腻，头发乌黑发亮。看起来是不是已经很像一个真人了？

当模型和材质贴图制作完成后，我们就需要让她能够像真人一样动起来。电脑三维动画是怎么让角色动起来的呢？首先需要给模型装备骨骼，然后去驱动骨骼，这样模型就可以在骨骼的带动下像真人一样运动起来。图⑥显示的是阿丽塔模型和模型上装配的骨骼。

 制作完成贴图和材质后的阿丽塔（供图 / 刘跃军）

阿丽塔模型和身上装配的骨骼（供图 / 刘跃军）

接下来就是驱动这些骨骼，给骨骼制作动画，让骨骼带动模型表面运动，进而产生像真人一样的动作。在电影特效制作中，我们通常会使用专业的捕捉设备，对真人演员的动作进行捕捉，进而得到真人演员准确细腻的表演动作。当我们把捕捉的动作赋予三维人物的骨骼后，我们就能够看到三维角色像真人演员一样表演了。前面讲到的“演员+三维动画”中的演员就是指这里的演员，即参与动作捕捉的演员。图⑦显示的就是捕捉真人演员动作的过程。演员身上白色的点就是进行动作捕捉的骨骼关节跟踪点，捕捉设备可以把这些骨骼关节的空间信息记录下来，然后传递给三维动画中的骨骼，最后去驱动三维人物模型进行表演。

在三维人物表演的过程中，除了动作以外，还有丰富的表情，我们也需要将这些丰富的表情捕捉下来并应用到三维人物面部模型上。图⑧显示了真人演员的面部捕捉和三维人物的表情驱动。左图演员面部的黑点是专门贴上去用来捕捉面部肌肉变化的，右边三幅图则是三维模型眉弓变化的驱动效果。

真人演员正在进行动作捕捉并驱动阿丽塔三维模型进行表演（供图 / 刘跃军）

真人演員的面部捕捉和三维人物的表情驱动（供图 / 刘跃军）

有了对真人演员表演过程中身体骨骼动作和面部表情的完美捕捉后，就可以让三维人物进行非常丰富的表演了，这包括生活中所有的细节动作和表情。

如果在电影制作过程中，有非常专业的电影演员，我们就可以捕捉到专业演员级别的丰富的动作和细腻的神态，进而赋予我们的三维角色喜怒哀乐和丰富的情感。

如果我们再找来一些高水平的武术冠军，那么我们就可以轻易地将他们高水平的武术动作捕捉下来，应用到三维人物的身上。这样我们就可以看到一位既有专业电影明星表演才能，又有武林高手一样的功夫技能的三维人物。于是阿丽塔这样一位漂亮帅气、又情感丰富、惹人喜爱的武林高手就这样诞生并呈现在电影银幕上了。

在真人演员动作捕捉驱动下三维人物进行各种丰富的表演（供图 / 刘跃军）

 真人演员专业的表演赋予了三维人物丰富的情感（供图 / 刘跃军）

小贴士：何为动作捕捉？

动作捕捉（Motion capture，简称Mocap）是在运动物体的关键部位设置跟踪器。由动作捕捉系统捕捉跟踪器的位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作、步态分析、人机工程等领域。《阿丽塔：战斗天使》中阿丽塔动作的产生就是动作捕捉在动画制作方面的典型应用。

（责任编辑/江盼   美术编辑/刘强）