電影 CG 工業的顛峰：「艾莉塔：戰鬥天使」是怎麼拍攝的

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不知道有多少特效同行是跪著看完《艾莉塔：戰鬥天使》的，這部電影在製作上的執行度，可以說是嘆為觀止。

《艾莉塔》電影在原著宏大背景下做很多改編，雖然故事不免有些俗套，但是電影該有的結構及原著經典橋段應有盡有。兩位導演也是電影行家，很多俗套的橋段，在場面的視聽處理上依然打磨得紮實和驚心動魄。特別是羅德里格斯那些暴力場面處理，以及對卡神的《終結者》幾下致敬，都可說近乎無縫植入。

最佩服是建立在不少實拍3D 之上的動作捕捉及超精細的CG 人物打磨。光是想到這點帶來的製作難度，就可以想像是如何不惜工本，特效公司們估計都做到手抖……不過看片尾有2D 轉3D 的公司的參與，估計有些3D 鏡頭還得靠轉制。

相信很多人看完之後，想要知道這部電影是如何被製作的，維塔工作室的視覺主管EricSaindon 和動畫主管Mike Cozens 到過北京，這篇文章將為大家詳細的講解，《艾莉塔》是如何突破電影史的。

《艾莉塔》特效製作有多難？

這個電影各方面數據都有點驚人，《艾莉塔》大概有2600 個視覺特效鏡頭，相對，《阿凡達1》只有1600 個視覺特效鏡頭，而《指環王1》只有200 百個視覺特效鏡頭（各種方法的實拍）。這次維塔工作室用到了動作捕捉、表演捕捉和CGI 技術，用上了融合攝影機系統（Fusion Camera System）、面部動作捕捉儀器（Facial motion capture）及協同工作攝影機（SimulCam）來拍攝。

CG 角色，除了女主艾莉塔之外，比如Grewishka（傑基·厄爾·哈利Jackie EarleHaley）、Zapan（·斯克林Ed Skrein）、Nyssiana（艾莎·岡薩雷斯Eiza González），總共大概有40 個數字角色，或者是有一部分做了數字化。

在角色塑造上，艾莉塔製作了包括眉毛和睫毛在內的47 種毛髮造型，在她頭上有超過13.2 萬根頭髮、2000 根眉毛、480 根睫毛，臉和耳朵上有近50 萬根“桃色絨毛”。工程師們實現了一種新的毛孔生長技術，在每個毛孔中放置單獨的毛髮；71 件數字特效服裝，女主角共計使用了125 種不同的穿法；超過2500 張面部表情的定幀圖組成了她的各種表情；

艾莉塔的一隻眼睛由將近900 萬個像素製作，而《指環王》整部才動用了15 萬像素。眼睛的近景鏡頭沒有用傳統的動態貼圖製作，而是完整的創建了包括虹膜內的絲模型在內的整個眼球結構。

觀眾在銀幕上只能看到金屬質感的機械身軀，卻無法體會到艾莉塔實際是由8000 多件數字製作的模擬人偶合成，她的身體擁有大大小小800 多個內部零件、狂戰士的身體更是運用了2700 部件組裝。所有的零件隨著人物的每一個動作高速運轉。

工作團隊的搭配

《艾莉塔：戰鬥天使》在維塔工作室使用的磁盤空間是《阿凡達》的3 倍、動用三萬台電腦進行運算製作、團隊對特效場景渲染時間總計為4.32 億小時。

製作這麼多角色，最多的時候有130 到140 個動畫師。加上燈光、音樂、動效剪輯、（Mike）攝影、設計等等，總共約有700 多人參與到電影的製作（​​以700 多人的規模保持了幾年）。

因為時間比較長（2 年），所以維塔希望有個更小、更專注的團隊（他們稱700 多人的團隊是小團隊…吐血）。對於動畫師來說，兩年時間也足夠他們去深入挖掘角色性格，以及能更好地抓住Rosa（演員）的表演精髓。因此維塔工作室並沒有花太多人力在這（Rosa 的視效）方面，而是大力優化Rosa 表演上。因為藝術家們對素材（material）和如何應對角色更為熟悉，這樣對大家工作效率會有更好的提升（PS：女主宣傳來了中國，小編見過，如果不是事前知道，人物和特效幾乎分不清）。

同是CG 角色，《艾莉塔》和《猩球崛起》有什麼不同？

這次他們的動捕和掃描方式完全不同。因為《猩》是以姿態為主，他們是通過很多的動作來表達，維塔工作室並不會捕捉猩猩之間的對話，所以捕捉的時候更傾向於角色的動作還原。而《艾莉塔》更多的是以聲音（對話）為基礎，所以要完全的改變工作方式。

在過去十年，維塔工作室做面部表情的技術飛速發展。動態捕捉（Motion Capture）技術近十幾年來，自從卡梅隆和製片喬恩·蘭道的《阿凡達》後有很大進步，現在直接升級到稱為“表演捕捉”（performance capture）。在《艾莉塔》中，他們做了個面部表情人偶（數字替身），用來建立一個表情管理庫，這裡面都是最具有表現力的表情。因為這部片子有大量的對話，所以對嘴部周圍肌肉的組織結構刻畫要求非常精細，他們加入了很多肌肉行為的細節。會向整形科醫生諮詢嘴部肌肉層和組織的運動，然後再去重做細節，就為了在談話中能做到最細微的相似。

維塔在開始做的時候發現了一個問題，嘴巴和麵部表面的動作其實來自於內部骨骼的構造。比如你的下巴，頭蓋骨，或者是內部結構——牙齒、牙床、嘴巴內部、口角軸（牙齒之間的連接處）等等。通過正確建立這些內部結構，從而可以得到一個正確的外部結構。所以為了得到完美的面部，維塔花了大量的工作在內部結構上。

在艾莉塔設計之初，跟演員羅莎·薩拉查合併之前，維塔必須平衡她的面部表情。正如吃橙子那場戲，艾莉塔在咬橙子，整個過程艾莉塔臉上所有的小細節非常難處理，而這些鏡頭觀眾都會花注意力慢慢細看的，看她像不像CG，所以這是製作上最大的挑戰。所以，為了這個動作，維塔做了2000 多個版本，最後才完成電影中的效果。

最大的挑戰當然就是當兩個角色之間互動的部分，可以只有做到了這一步，電影才會更加的生動，才不會認為艾莉塔是一個CG 人物，這樣才會跟著主角產生共鳴。片中有一個鏡頭，Alita 抱起了一隻小狗，小狗在舔舐著艾莉塔的臉部。為了這個鏡頭，他們真實拍攝了狗和演員互動的畫面，但是到了成片中，只有小狗舌頭被保留了實拍數據，小狗的其他部分全部由CG 版製作替代。

製作艾莉塔

特寫級別CG 人物，第一個。

維塔從開始製作到完成這個面部表情人偶，大概花了一年半的時間，整個CG 人偶也經過了優化。這部電影和其他電影也不一樣，因為有演員羅莎·薩拉查，所以他們還有一個CG 的羅莎·薩拉查（羅莎·薩拉查是艾莉塔的真實表演者），這樣他們就可以把羅莎·薩拉查所有的表情肌肉細節都放在這個CG 版的羅莎·薩拉查上，然後再映射到艾莉塔（CG 角色）上，這樣也允許他們逆向操作，檢驗表情綁定設置是不是合理。

所以表情傳遞的工作流程就是從演員羅莎·薩拉查——CG 羅莎·薩拉查——艾莉塔這樣的過程。羅莎·薩拉查CG 替身能幫助他們優化艾莉塔的表情。整個這樣一個複雜的過程持續了一年半，但好處是可以讓導演和卡梅隆看到他們優化面部表情努力的結果。

維塔一開始並沒有把羅莎·薩拉查的嘴部轉移到艾莉塔上，然後就發現羅莎·薩拉查的表情沒有辦法正確傳遞到艾莉塔臉上。所以他們仔細地掃描了羅莎·薩拉查的嘴部，然後再移到了艾莉塔臉上。維塔一開始也不是刻意要這樣，羅莎·薩拉查參演，並非因為她看起來像艾莉塔，或者有艾莉塔那樣的眼睛。但當工作人員熟悉了她的表演，那把這樣的表演植入動畫角色才是最正確的選擇。

然後，動畫師會基於捕捉的數據，再處理一些表情的細節。無論是面部構建還是控制面部肌肉和表情，包括動畫化的過程，捕捉表演或者是關鍵幀——肯定是表演捕捉，但是有時候的互動表演需要關鍵幀, 對話的情緒都還會在捕捉的數據上做優化，由動畫師來調整。然後還有一些複雜的表演，比如在一場打鬥中，艾莉塔回憶起了過去的事情。維塔把羅莎·薩拉查的表演疊加到艾莉塔上，努力把羅莎·薩拉查所表現出的表情細節加在艾莉塔臉上，讓艾莉塔看起來真的是和羅莎·薩拉查一樣在思考、做出反應，所以捕捉這些細節才是真正的挑戰。

他們的捕捉數據量非常嚇人…因為每個鏡頭都有兩檯面部攝影機，每個表情都有雙眼攝像捕捉記錄，還有40 台表演捕捉攝影機佈置在片場周圍，還有一些像Gopro 一樣的攝影機藏在片場的各個角落, 用於記錄額外信息，然後是第三視角記錄的攝影機（witness camera）。每個鏡頭都有差不多60 個角度的素材，所以素材量真的是非常大。

至於如何管理動捕數據，維塔沒有太多透露。只說到會有特別的辦法，因為每一個鏡頭都是打板信息，所以很好尋找。當然，也不是完全好用，只是理論上能夠迅速找到任何一個鏡頭的素材，實際上還是會出一點點小問題。

挑戰影史的眼睛和皮膚製作

導演和卡梅隆追求的是“照片般的真實感”，而他們的工作就是把這雙眼睛做到和現實世界的眼睛一模一樣，維塔不想把艾莉塔做成一個數字角色，而是“如同照片一般”，所以努力把這一點做到極致。

如果你拿艾莉塔的眼睛和一個其他普通14 歲女孩相比，其實她們的眼睛都是這麼清澈。維塔為了做這個眼睛，做過大量的參考。他們在眼睛裡放了非常多纖維在眼睛裡，而當人變老的時候，這些纖維可能就分散，看起來就“沒那麼多細節” 在裡面。為了看起來更真實，艾莉塔臉上的皮膚並不是很好，有很多不完美的地方，比如有斑點和眼睛裡血絲。

維塔也真的掃描了飾演演員羅莎·薩拉查的眼睛，因為有了真人的表演和眼睛才能有真情流露。畢竟要和一幫奧斯卡加持過的配角一起對戲，演不好，一眼就看穿。維塔工作室創造出眼睛分解每一層的幾何，讓動畫師能拆解、拉伸眼睛每一處細節，和人眼睛自然老化的過程相仿。當年咕嚕的眼睛由5 萬個數位多邊形（polygon）組成，而艾莉塔呢？光是一邊的虹膜已經有900 萬個，自然，擬真程度和細節度更上好幾…… 層樓。

然後維塔會和導演、卡梅隆會不停的做改變，調小虹膜、放大瞳孔、眼白少一點、眼角位置、睫毛一根一根該怎麼樣….. 光是從紙上概念設計到真正到電腦前實際組合，幾個月光是艾莉塔雙眼設計的各式排列組合就超過50 種以上。放出第一支預告片的時候，很多觀眾反饋她的眼睛太大，當時維塔也和導演和卡梅隆進行了討論，最後的結果是瞳孔和虹膜變的更大了。他們把艾莉塔的虹膜變大，這樣眼白就變少了，會讓她顯得更加自然。

皮膚和光的交互（反射）的問題，這裡使用了一個新的系統。在過去的電影裡，維塔都用矽膠模具放在演員臉上，然後去掃描模具上的皮膚細節，然後紋理師會在電腦上把材質畫出來。而現在用的技術實際上是掃描臉上的毛孔，所以毛孔的細節上做的非常精緻，然後配合其他諸如毛髮之類的細節，足以做到貼著臉的攝影機拍出來都像是真的一樣，非常完美。

動作戲的設計

動作戲看起來很爽，但是很難搞。製作的話，必須得搞清楚打鬥動作的編排、攝影機的運動，所以製作精彩的動作很有挑戰性。

首先，動作戲也必須由演員表演完成，所以，女主做了很多訓練。

導演羅伯特·羅德里格茲做了電影中所有關鍵的動作戲的故事版，因為他需要去明確CG 鏡頭的表演，這樣能讓其他人理解更清晰。

對於動作戲，導演會從故事版開始設計，包括視效預覽，然後一步步接下去，最後完成文戲的部分。他也做了很多文戲部分的故事版，其實對於羅伯特·羅德里格茲這樣的導演來說，拍電影並不需要故事版，因為劇本就是他寫的，他非常清楚的故事的走向設計，他之所以這麼做，還是希望演員能自由地呈現角色的性格。比如艾莉塔第一次吃橙子的那場戲，基本就是有一個正、反打的固定套路，但是導演希望克里斯托弗·沃爾茲和羅莎·薩拉查有更多的互動，讓那場戲看起來更加自然。

故事版截圖

至於先做故事版，還是先做視效預覽，是取決於什麼類型的場次。有些場次是從故事板到視效預覽，視效預覽給了導演很好的途徑來決定這些場景“應該怎麼樣”，從而更好地為故事服務。所以主要還是想法如何實現，比如“這裡有個動作，是你想要的嗎”，如果OK，那維塔就在不同角度放幾個攝影機，討論一下攝影機的位置。

然後我們逐步把這些碎片拼接起來，“動作應該是怎樣的，攝影機該怎麼放”。所以我們會跟導演和Lightstorm 團隊（卡梅隆的公司）的人討論很多，然後做一些視效的樣片。當維塔把想法定下來了之後，才開始做動畫、動作和物理模型，比如姿態什麼的。既然離目標更近，也就添加更多細節。

那做好故事版或者視效預覽去對於演員來說是一個指導，比如機動球那場戲，在拍之前必須做一個預覽出來，這樣演員們才能理解他們要做什麼。哪怕只有一個臉，也要大致告訴他們要怎麼拍。

機動球大戰的製作

片中9 人機動球大賽融合了F1 競速、NBA 扣籃、NFL 衝殺、MMA 格鬥運動，讓人看得瞠目結舌。這場戲的來自國際頂尖後期團隊Weta 和Framestore 的強強聯合。機動球的戲是全CG，也做了關鍵幀。關鍵幀就是演員會連續做幾個動作，動畫師會在動作上做關鍵幀，然後在軟件裡把整個動作完成作為參考，但這些工作都是動畫師手動一點點完成的。

在機動球大賽這個項目上，在前期演員要做充足的準備工作，需要在滑板上經過多次專業的訓練與攝影師鏡頭間形成緊密配合。到了後期，兩家公司分工合作，Weta 要做的是，將動畫角色的渲染放置在Framestore 的工作環境中，完成特效和最終合成。

電影中的機械元素，是基於物理原理嗎？

這就是卡梅隆的工作方式了，他會讓一切都看起來合理。就算是做《阿凡達》，做直升機的CG 時，卡梅隆也要求維塔要確保直升機的控制桿在正確的位置上，撥桿開關也必須是對的。哪怕這些都沒什麼實際用處，只是CG 而已，但是卡梅隆在這方面就是很追求細節，所有的東西該什麼樣，就是什麼樣。

Cyborgs 也是一樣的，機械結構都是合乎原理的，比如裝甲胳膊上會有活塞，等等。所以關於結構部分也會有很多討論，比如裝甲胳膊之類的，包括艾莉塔裝甲的內部，發條什麼的都能正確運動，這都要在平衡和設計之間做了很多的功課。艾莉塔的身體模型含有800 多個內部零件，狂戰士狀態更有2700 多個零件，這些零件都會隨著艾莉塔的一舉一動而運轉。

然後，電影中有很多角色也有真實的物理裝甲，材質是塑料的，但還是也不輕。在德克薩斯拍攝的時候其實天還挺熱的，但是只有把這些東西穿在演員身上，他們表演才像機械裝甲，雖然拍攝看著有點傻，但是這樣才有效果。

不玩水，能算是挑戰嗎？

電影中有Alita 跳到水中的鏡頭，其實特效是很難對水的環境進行很好的仿真，尤其是對人物進行仿真。拍攝水下部分最大的挑戰：就是要讓這部分看起來真的像是在水下。動作、頭髮、衣服，這些都很重要，觀眾不想看到這些東西僅僅是濕了，肯定希望看到的是在真實在水下的感覺，有真實的水流效果。如果沒有這層細節，大家就會覺得缺少真實感，於是這次就做到了前所未有的互動。

因為在水里角色衣服、頭髮都會產生不同的移動，這些細節是非常難仿真的。所以拍攝現場真的請了一個能夠秉住八分鐘呼吸的演員，在水底進行實拍。

這個細節證明了，水下的表演要讓人可信的話，就必須要真的請一個演員進去，不然做不到。在可能的情況之下維塔盡量的使用真實的人真實的演員或者是參考真實的演員，再加一些細節到角色中。維塔也用了最新的技術來渲染水下效果，而不僅僅是把一個氛圍套在所有東西上，所以必須解決真實水流渲染的問題。雖然水下的畸變、水流、光的流動，都需要渲染非常非常長的時間，但是效果出來非常好。

維塔工作室的流程

特效總監Eric Saido 花了三年時間在這部電影， 2015 年的時候加入團隊開始《艾莉塔》的前期工作，包括一些美術部分。之後去德克薩斯和羅伯特（導演）進行了大約五個月的拍攝，然後到後期，和更為龐大的團隊一起工作。

美術差不多在2017 年5 月才完成，因為總是不斷有新的概念添加進來。舉個栗子，電影中有人被砍斷了身體的一部分，維塔工作室需要重新設計被接入的身體。特效製作本身會因為設計改變而被打斷重來，所以電影的最後一個場景直到2018 年10 月才基本完成。

當然，很多人會疑惑，這他媽不是玩人嗎！其實對於最重要的部分艾莉塔和其他主角的部分，維塔工作室在很早就已經完成了，所以都是保證在重要元素不動，在一些其他的元素上不斷修改和完善。所以，國內的各位製作人注意了，特效人家不是有個想法就亂改，如果想學，就需要學習到位。在改的過程中，很多時候都是根據卡梅隆看到維塔工作室給的畫面來決定的。卡梅隆會說，這裡加一點這個元素，那邊調一下，所以不斷加入的新元素都是這麼來的，所以概念也是做一點完善一點，循序漸進。之所以這樣做，是因為卡梅隆和導演對最終的結果要求非常高，維塔工作室只能被虐的反复完善。然後，維塔工作室也會給導演和卡梅隆看工作流程，他們進行點評，或者說不明白的時候，也會上手操作…

關於現場拍攝

這麼多科技產品和第一次面對這種拍攝方式，導演會是啥感覺呢？維塔也會在現場盡量把科技的部分隱藏起來，不讓導演去考慮這些高科技的玩意兒。有個方法導演很喜歡，就是導演很喜歡同步攝影機。

同步攝影機的工作是這樣的：比如有個演員傑基·厄爾·哈利Jackie EarleHaley 在前面表演，維塔可以實時捕捉他的畫面傳到攝影機上，攝影師看到的則是CG 合成特效後的角色。所以導演特別喜歡這個技術，這樣他就可以專心看表演和構圖了。

那拍攝時有沒有使用virtual camera（虛擬拍攝）呢？對於虛擬拍攝大概他們只在頭兩個禮拜的拍攝中使用了。拍攝了地下場景的一部分，動作戲方面我們拍攝了一些戰艦的衝撞，海盜跳下水、在水上走的鏡頭等等。那也是他們第一次讓演員羅莎·薩拉查來到虛擬片場，對導演羅伯特·來說也一樣，也是他第一次在這樣的環境下工作。

開始拍攝的時候，會讓他們先專注於表演和情緒拍攝。又過了一周導演帶著虛擬攝影機過來，重新拍攝了這部分，但這次沒有演員。這樣導演就可以拍到特寫、廣角和遠景。所以他們在虛擬片場雖然只拍了頭兩週，但導演蒐集了很多很多的數據，不用擔心打光、攝影機或者其他什麼東西。因為當導演拍到了他想要的表演，加上已經採集來的足夠多的場景畫面，如果需要的話，導演可以重新加載場景，放進攝像機裡面得到他想要的畫面內容。所以那兩個禮拜的拍攝已經可以支持後面的工作了。

如何渲染？引擎是什麼

維塔有個自己的系統叫Gazebo，可以在Maya 裡面打光，就像Unreal 一樣可以做出非常漂亮的渲染。也可以讓導演為光影構圖，這些光影和紋理會讓導演覺得更接近最終畫面。所以維塔也是用這個系統告訴導演光影會是怎樣的、剪影是對著燈的還是對著太陽的，這對整個的工作幫助很大。

拍攝時鋼鐵城是有1：1 實景的，佔地9600 平方英尺，掃描後再在其基礎之上加工成更高、更複雜的3D 模型。因為鋼鐵城有非常多的建築物，這就需要渲染，維塔就用了另外一個方法，他們先拿15 到20 個非常簡單的建築物的結構，在上面進行處理，然後增加一些管道或者細節。這樣這麼大城市的渲染卻不需要太多的內存。

然後用了（OSM）一種緩存的系統，只需要緩存一次，就可以放在不同的大樓上，所以這麼大城市的渲染只用了有限的資源和時間，當然“快” 也是指一幀需要渲500 小時。因為維塔所在的新西蘭惠靈頓地區氣溫較低，據視覺主管Eric Saindon 說每天早上都能看到辦公樓有熱氣蒸騰出來——那是三萬台電腦渲染《艾莉塔》排出的熱氣，這些熱氣甚至改變了城市的溫度。