ＣＧ電影技術漫談之《怪獸公司》

迪斯尼與Pixar公司合作的第四部電腦動畫長片《怪獸公司（Monsters Inc．）》2001年推出，上映10天就突破了一億美元票房大關。電影的兩大亮點是“魅力創意、突破技術”。其創意被譽為Pixar的想象力里程碑，完全突破了傳統的“王子和公主”的迪斯尼模式，抓住了兒童心理，也勾起成年人的童年回憶。

“當你還是個小孩的時候，你是不是會經常擔心有怪物在身邊？甚至就在你的衣櫥里？”《怪獸公司》描述了一個與人類世界并存的怪物世界：每當深夜，怪物們就會通過臥室的衣櫥門進來嚇唬小孩，小孩的驚叫和恐懼正是維系怪物世界電力公司發電的能量來源。小孩子越來越不容易被嚇到，怪物世界因此面臨嚴重的能源危機。公司里頂尖的驚嚇專家Sullivan及助手Mike在一次意外中把一個小女孩Boo帶進了怪物世界，引起了恐慌——因為人類小孩被怪獸界認為是有毒的。Sullivan和Mike盡力保護Boo，后來產生了深厚的感情。

該片有兩大技術挑戰：一是毛發的建模、渲染和變形；二是電影中霧氣(fog)的渲染。

圖1中的藍色怪物Sullivan有2320413根毛發，如何對如此眾多的毛發建模、渲染是CG中一個很大的難題。Pixar專門開發了一個叫Fizt的工具來動態模擬毛發。模擬過程從一個光禿禿的怪物模型開始，先確定“關鍵”毛發（Key fur），它們的長度、形狀和運動方向，hair brush工具被用來定位這些“關鍵”毛發。“關鍵”毛發之間的其他毛發可以用插值的方法來生成。Fizt可以定義每個局部毛發的顏色(color)、密度(density)、粗細(tapering)、透明度(Opacity)、均勻度(scraggle)以及運動特性(special animation)等。毛發的運動是基于物理的動作（Physically based animation）。Fizt所建立的基于彈簧模型的粒子系統(particle system)大大節省了CG動畫師的工作和制作成本。

另一個技術亮點是影片中對霧化世界的渲染(fog rendering)，這在影片中占據了40%以上的場景，如氣體、云霧、暴風雪等。Pixar簡化了傳統的體元渲染(volumetric rendering)而使用了基于表面的明暗處理(surface shader)。這種方法可以處理復雜的云霧環境，也可以同時處理多個不同的霧化物體。對于每個場景，并不需要重復進行渲染處理，這種霧化效果非常有效而且節省了渲染開銷，渲染出來的大氣明暗加上霧的“顏色”就成為了影片中令人眩目的霧化世界。在Pixar最初開發的Renderman系統中，光照只被綁定于物體表面；而在新技術中，光照可以定義于霧化的體元，同時支持深度陰影（deep shadow map）。這種真實感在夢工廠的諸多動畫片中實在難得一見。