動畫后面的科學

陳煥文

你喜歡看動畫片嗎？那幽默的題材，大膽的創意，逼真的表現手法，活潑生動的畫面，一直吸引著人們。可是，你知道一幅成功的動畫，凝聚了多少人的智慧和心血，隱藏了多少科學的奧秘嗎？就讓我們透過《怪物公司》（Monsters,Inc.）中毛絨絨的怪物，來探究一下動畫后面的科學奧秘吧。

計算機技術的進步，使導演們能拍出各種特技場面，而這些在20世紀之前是難以做到的。比如，孫行者閃轉騰挪72般的神通，呼風喚雨、騰云駕霧的本領，在銀屏上展現得淋漓盡致；還有《臥虎藏龍》中的周潤發和章子怡武功超群的矯健身手，看上去猶如真的一般。但是，這種特技對某些特殊的動畫來說，卻束手無策。

繪制動畫片，即使采用最高級的繪圖軟件，也很難制成柔軟的、有皺紋的皮膚或多毛的動物，很難表現出動物皮膚的彈性和皮毛的光澤。我們仔細撫摸、觀察一下小狗皮毛的運動和光澤，要把這樣的事物，逼真地轉化成計算機代碼，是很困難的。因此，在《怪物公司》之前，只能讓動畫中的動物主角的動作生硬，皮毛堅硬而發亮，如《玩具總動員》（Toy Story）中的巴斯光年和《蟲蟲危機》（A Bug's life）中的昆蟲就是這樣。然而在《怪物公司》里，主角是一個超過200萬根毛發、8英尺（1英尺=0.305米）高的怪物——蘇利（Sulley）和穿袋式T恤衫的小姑娘——小噓（Boo），為了讓它們逼真地動起來，動畫公司只能求助于物理學家。在頂尖的物理學家的幫助下，在普通的特技軟件中加入了能夠進行仿真模擬的新的物理規律，結果，一個叫做Fizt的軟件誕生了。由于加入了新的物理規律，Fizt比以前的所有軟件都聰明，它知道重力，知道風，還知道物體何時撞擊，能夠真實展現撞擊的實際效果，知道如何將自然界中這些物理現象重現出來，所有的東西都跟真實世界里的幾乎一樣。然而，為了達到這種逼真的效果，動畫中的每一秒鐘，都需要對應高級計算機17分鐘的運算，這樣才能使蘇利在暴風雪中被抓住的時候，雪花沾在它的皮毛上，整個畫面看起來更像是自然紀錄片，而不是卡通。這種以假亂真的特技，讓觀眾有一種身臨其境的真實感。

科學有著它本身的規律，這些規律是不以人的意志為轉移的。合理應用這些規律，不但能創造出《怪物公司》這樣優秀的動畫，還能改善我們的生活。