作者：花青虎
很开心前段时间与机核合作的CG短片受到大家欢迎，尤其有些朋友问是实拍还是CG，场景灯光是怎么布置的。能骗过大家的眼睛我和我的好朋友邝（共同制作者）还挺窃喜的，正好借这次幕后分享的机会，泛泛聊下写实CG的方方面面。
考虑到受众，在机核上学 CG技术就图个乐吧......所以我打算用闲扯的方式，一边为大家揭秘视觉的魔术，一边夹带分享一些自己的私货，能引起大家的兴趣是最好了。对软件操作技术感兴趣的朋友可以到Momentor的直播平台上看我和邝老师的分享教程，顺带一提之前虫子老师的《赛博朋克山海经》幕后在上面也有分享。
CG正片最终剪辑版，加上了未采用的PS1机身镜头： 虚拟的CG世界中如何体现真实？ | 机核 - 视频 | TapTap 发现好游戏
游戏与电影的交集
在机核怎么能不聊游戏呢！说起来会做这行还是游戏熏陶，从小就特别喜欢游戏的CG，好的开场CG简直是艺术短片，从来不舍得跳过。特别是到PS2时代，几乎每款游戏都有精美的开场，我印象最深刻还是是2006年的《怪物猎人2 dos》，风翔龙的阵雨停后，一滴雨水滑落，穿兽骨装的猎人抡起大骨棒的特写，这一段镜头的质感真的太真实了！
然而一拉远就露馅
快15年了，第一次面对风翔龙的恐惧还记忆犹新
快15年了，第一次面对风翔龙的恐惧还记忆犹新
此外经典的还有《鬼武者3》、《铁拳5》、《最终幻想》系列，当时真是一个黄金年代，这些动画不仅是游戏圈，在CG艺术圈里也得了奖，Playstation所宣传的电影式沉浸诚不我欺！
可能大家觉得那时候日本的技术真是厉害，其实namco不少CG是由美国著名的blur studio制作。blur的CG技术力一直都非常领先，本身也参与好莱坞电影制作。
时间线放到最近，《爱，死亡，机器人》就是blur牵头。给大家放一段他们游戏领域的代表作《上古卷轴 online》的CG，估计不少人看过，光影，质感都是不输暴雪的Super！
喜欢这类CG的可以还可以关注法国的Unit Image、波兰的Platige Image（有没有好奇今年E3上的穿越火线CG怎么跟使命召唤似的，没错，波兰老哥们给整的）
电影是物质现实的复原—— 齐格弗里德·克拉考尔 [ 德 ]
曾经有句话说真实是对游戏的最高要求，但对电影只是最低标准，甚至很多时候你根本察觉不到用了CG（比如《爱尔兰人》中三位影帝都用CG还原到各个年龄时期的脸部细节）。但物极必反啊，让电影工业的人们去做游戏改编电影，极致的技术配上古板的观念就很好笑了，宝可梦里各种绒毛和口水还躲过一劫，但索尼克的健壮的大毛腿算是惨烈的献祭了...
影帝们不愿戴面部追踪点表演，工业光魔为此开发了新的流程
影帝们不愿戴面部追踪点表演，工业光魔为此开发了新的流程
影帝们不愿戴面部追踪点表演，工业光魔为此开发了新的流程
平心而论，索尼克整容太着急，毛发品质有所下降
CG作为游戏和电影的一个交集点，好的游戏CG会以电影为标准，不断地向电影学习。但当下，游戏CG和电影（严格来说是电影VFX工业）的制作流程和工具已经一样了，游戏CG反倒不那么追求写实了。因为游戏引擎即时演算的效果越来越好，比如虚幻引擎已经让我们这些传统CG行业的危机感越来越大。
事实上影视行业已经反过来向游戏学习了，最近《曼达洛人》里很多背景是用虚幻引擎直接生成的，效果也已经足够。我觉得即时演算未来会取代更多的CG影片，这样一想小岛从《潜龙谍影》初代就全程即时演算真是牛逼！当然《死亡搁浅》的trailer还是CG做的。
科普一下，一般行业内即时演算叫做 Online render (在线渲染)，CG影片都叫 Offline render（离线渲染）。游戏要满足能在大众消费的起的设备上流程运行，online需要每秒生成30-60张图像，很多影响真实感的效果都被阉割。但offline只要完工前渲染完就行，可以调用更多更强的机器帮忙。近年很火的光线追踪（Ray tracing）效果其实本来是offline渲染能够更真实的一个核心算法，因为显卡大规模核心并行运算的性能，以及AI智能降噪等技术得以在游戏中实时实现了，技术进步太快了，我们挺慌的......
实际场景是四块LED，会随相机移动而改变
实际场景是四块LED，会随相机移动而改变
成像的过程
这样看来游戏CG的真实性师从电影，但不一定那么严苛，真实感是一个系统化的综合评价，达到人们心里大致的合格分就可以骗过眼睛，这个合格分可以从很多地方累计起来。
CG本身的意思就是让计算机在屏幕上绘制图像，在计算机这个黑盒中逐个还原人眼看到物质世界的环节，“真实感”的意识就会产生。
说的复杂但道理特别直白，屏幕上的每个像素就是我们视网膜上所看到的画面，而有画面是因为大千世界中有一束光线在物体上反弹进入了眼睛，光线是如何反弹的则是自然法则决定。所以我们主要就关注在光源、物体、和眼睛上，而自然法则对应的渲染算法（比如光线追踪）则不用我们担心，计算机图形学家们已经研究的差不多了。
结合为机核做的CG，接下来聊聊真实的画面如何在各个部分拿分，大多源自经验，我不是专门的学者，以下都是一家之言，欢迎交流各位的想法和意见~
灯光与空气
我们能看到世界万物的前提都是要有光，但也可以反向利用这一点，没有光物体就没有亮度与饱和度，黑暗的环境实现真实感会更容易。看不见全貌，观众自然会在脑海中补完的阴影中的那部分，没有什么会比自己的想象更“真实”。比如赛博朋克风格里几乎没有日光，都是人造光源（灯管、屏幕、信号灯），并且会利用地面积水增加更多光源的反射。
这次机核用的也是暗调
cyberpunk 2077 预告 by Platige image
仅仅这样描绘光源并不够真实，还有一个容易忽略的地方是在传播过程中的空气。
空气本身是看不见的，但当空气中的颗粒增多时，光线会散射开来，散射多了，就成了雾霾（误），这种可以看见光线路径的过程是丁达尔现象。另外光线穿过越多的空气到达眼睛，也会被削弱得越多，这是大气透视。具体来说我们在看远山的时候，随着距离会越来越难看清，饱和度会降低。
暗调，雾气，再加上人为的一些烟尘，这种搭配让画面立刻有了故事感的氛围，最近几年的美剧片头中屡试不爽。可惜这次机核的CG时间紧迫，没有去尝试雾气的效果。
非常强烈的大气透视效果，美剧《沉默的天使》片头 by Elastic
Control 开场 by Elastic，暗调环境丁达尔现象更容易体现
生化危机2重制版开场Style frame 感谢潇霖（Zaoeyo）提供
另外在CG与实拍结合的情况中，会借助HDR贴图。就和这两年HDR电视概念一样，这种贴图亮的地方更亮，黑的更黑，并且是一个球形——就像球幕电影院那样——作为光源来照亮我们的CG场景。HDR贴图可以在实拍现场捕获，拍摄一个镀铬金属球就可以，现在也有直接用360全景相机捕获的。
摄影师捕捉户外HDR环境的工具套组，右边的50%灰球是检查漫射材质的平均亮度，下面的色板会在后面正确的色彩的部分聊到，都是非常重要的参照 via akromatic.com
这样特别是带有反射的材质的CG物体，会真正反射背景的环境，真实感会提升很多。而且HDR中的光源有现实情况中遮光罩不平整等等的不完美因素，产生的高光衰减就会有更多细节。
CG的光源往往会产生一个圆点或者几何形的高光，过于完美。这次的片子是全CG，但也有用到HDR来加强真实感，我们用了一张接近暗调室内的HDR，来测试每个单件在最终场景的大致效果。
使用到的HDR看起来就像一个VR的室内图 asset by Jeff patton
工业光魔在钢铁侠1时期用HDR尝试在CG中匹配真实的MK2动力甲，左边为实拍，右边是CG via Image-Based Lighti
在CG中我们先把单件放在HDR环境中测试
物体
跟游戏一样，物体在CG中主要用多边形表现。这在制作中是很耗时的部分，但同样有很多的花招可以使。
先来最粗暴直接的，就是多，东西多，纹理复杂，就越容易真实，因为眼睛一下子看不过来......堆积视觉密度不说别的，观众第一眼看到也会震撼于你的体力劳动。
Haze by Cornelius Dämmrich
我们的CG里也堆积了很多90年代文化符号，这个过程很快乐，毕竟是在幻想自己小时候梦想中的房间，梦里什么都很美好：）。这让房间的主人看上去音乐，游戏，体育样样精通，日式美式文化通吃：《银河系漫游指南》的“Don‘t panic”，《回到未来》的德罗里安，地板上的杂志夹带了《侏罗纪公园》和《古墓丽影》。
作为Playstation玩家，我还特别想把生化危机系列、潜龙谍影系列、洛克人系列这些当年的代表作融进去，但这次并不是和这些游戏合作，形象版权上我们也不能明示。最终有的做成面具头雕挂在墙上，有的魔改了模型，变成了很多彩蛋，希望大家会多看几遍片子，机核广告的目的也达到了~
让FLCL里的电视头cos一把洛克人
一开始的kit-cat钟特写其实对应了《回到未来》的第一个镜头
足球原型是98年世界杯的样子，另外全片中间有一次波折，CG版本的PS1不能出现，这里只能在前景里打个擦边球
这一大柜子里面放满了邝老师的心头好
电视机上面是德罗里安，右边电子钟显示的时间也是回到未来穿越的时间。
其次，正确的色彩很重要。真实的色彩是偏灰的，即使最白的墙壁也是80%左右的白，不会是纯白，同样也没有纯黑的材质。大家可以再回头看看文章开头《怪物猎人2 dos》的图片，尽管已经有15之久，但还是有一种真实的质感，它的暗部很灰，就很真实。
色调控制的好，卡通角色也有很强的真实感，感谢X TRAIN提供
色调控制的好，卡通角色也有很强的真实感，感谢X TRAIN提供
这次机核CG的色彩看上去饱和度很高，我们是想还原老游戏招贴画那种非常艳丽的色彩，再加上机核红作为整个场景的主色强调，但其实基底还是遵循真实的明暗与灰度的。
去掉色彩后画面基底是写实的
本世代游戏强调的PBR（physical based render）材质对固有色规范了明度范围，PBR本身是来源于电影的一套渲染流程，不管最终进行多少美学加工，基底要尊重能量守恒等基本物理定律。
PBR材质的固有色对照表，没有纯黑和纯白的材质（金属没有固有色） via marmoset.co
之前提到的HDR拍摄时使用的色卡也可以帮助校准CG场景的物体颜色，在和实拍结合的CG流程中，最终统一调色前会先校色，就是将CG场景跟拍摄场景的色卡完全校准。如果拍摄素材没有色卡，就得依靠肉眼对亮部暗部与中间调匹配调整了。
第三点比较作弊，就是真假掺杂。电影中大量地用过，比如爆炸的烟雾或者云朵，会把实拍和CG制作的放在一起，但实拍占据C位，它本身是无懈可击的，人脑就放弃思考其他烟雾的真实性了。
所以其实一开始把电影VFX和游戏CG比并不合适，纯CG的电影不多，最近的《狮子王》确实厉害，迪大爷就是迪大爷，但看早一些的比如《贝奥武夫》，画面放今天看只有多边形数量足够多的优势了，复杂的光源环境下，画面只能和现今的游戏效果趋同。
技术还不完备的年代，要把人物做真实太难了
2007年时惊为天人，暗光环境下还是非常真实
早期掺假都是把素材贴在面片上，现在进化成用3D扫描的模型了，《死亡搁浅》最早的宣传片里海滩上那么多螃蟹其实都是扫描的同一只，大大节约了时间，有这些时间就能好好考虑蟹黄是全吃了还是留着做豆腐......啊，不好意思。
机核CG里要表现各种产品，衣服，在时间有限的情况下又不能跟原物有偏差，3D扫描简直是这次项目的救命技术（发自肺腑）。
短时间内要建这些模型可不实际
作为救命技术这次积累了挺多资料，可以多展开聊些。近年扫描成本已经越来越低，甚至用一台Sony手机你就可以拥有，我觉得主要是图像算法的功劳。扫描很重要的信息就是获得物体每个点的深度，所以早期设备是用昂贵的激光扫描仪，类似声纳探测的方式。但现在通过算法来得到深度，只需要足够多不同角度照片，所以单反，甚至手机拍摄就能胜任。
3D扫描软件 Photoscan现在已经很普及，大部分游戏扫描角色使用过
高精度的扫描还是很昂贵，需要单反阵列系统。Cyberpunk 2077模特扫描现场by Infinite-Realities
高精度的扫描还是很昂贵，需要单反阵列系统。Cyberpunk 2077模特扫描现场by Infinite-Realities
有一位专注3D扫描作品的艺术家Frederik Heyman。我从Gentle monster的门店了解到这个艺术家，当时看到一个正在改造马和人的大型机械装置，非常的酷。他本身从事时尚摄影，利用3D扫描将摄影扩展成了装置，有立体完整的叙事，物件的真实性又塑造了一种强烈不安的思考，非常有冲击力！
艺术家作品 Dust#13 / We have no father / RINUS VANDEVELDE
月球运动变化让地球产生第13个月，装置对自然生物和人类在全新的现实下异变的情况进行探索发想 via Gentle
私货推荐下Gentle monster，各地都有门店，艺术性非常强，不用买东西，就当逛展
艺术家作品 VALUE
艺术家作品 Dust#13 / We have no father / LOOP
相对那种高精度扫描工作室，我们这次CG中的扫描设备比较强调实操性（简陋），自己的单反，外加淘宝买的一套两百块的简易柔光灯，一开始没有转盘，我就拿自己微波炉里那个托盘代替了，事实证明请用电动转，要不就绕着拍一圈。
只要扫描的物体不是强反光或者透明的，以我的相机为例（Sony A72），单张最高分辨率4000*6000，最好的光源情况下，扫描出来精度可以到1mm，对象的大小不超过半米立方都能hold住。目前的扫描技术对石头，树木和布料这种粗糙的物体效果最好，而光滑的表面很难还原干净。
实操性的设备（强调）
扫描帽子时拍摄的图
扫描结果
包太大了放不上转盘，只能自己转着拍了
说了很多扫描的东西......总之就是傍依真实本身来作假。
最后还有一些更偏细节的技巧，比如，千万不要随便做人......皮肤，表情，毛发都是坑（想想《爵迹》）那就不做人了......但是可以从侧面处处去体现的人的痕迹，就比较高明了。比如之前说过的堆积各种物品，但不光只是一个个放地板上，把CD盒打开，再压在一本书上，描绘一个听歌看书的场景；把四驱车零件随意拆开，看起来被人组装到一半放边上了，总之让大家忘记你不做人了这个事实就好。
还可以强调物品长时间使用过的痕迹，划痕，剥落，指纹这些在真实世界的不完美细节普遍存在，清洗也不一定能去除，虽然第一眼不会注意，但在特写镜头里它们会大放异彩：
CD盒上有指纹的细节
邝给海报上做了很细的折痕和气泡
邝甚至还给kit-cat的顶上画了积灰...
滑板轮子有滑久了的磨痕，贴纸边角会有褶皱
涂漆剥落周围会不平整，露出来的金属有不同程度的生锈
我跟邝在以前合作的项目里都有表现这些细节的癖好，哪怕最后几乎看不见，但真实性的细节确实地“在那里”，就算画面里没有，但说不准会反射在某个金属表面，给某个玻璃的折射增加一点细节，当小到一个像素之内还有细节的时候，真假就很难分辨了——还是回到第一点视觉密度上了。
还有很多视野之外的东西，比如整个房间其实是邝给自己设计的一套户型图里的，墙壁承重厚度和采光位置都基于
眼睛
灯光与物体都在CG环境里准确的还原了，但离我们“真正”看到的画面仍然有区别，原因在于眼睛内发生了很多光学现象：球面像差，色差，暗角，甚至你的睫毛长度都会多少影响到画面。这些看着陌生高深的名词其实时时刻刻在你眼前，只是像呼吸一样不会引起我们注意。在看这篇文章的你，可以感受一下让眼球不动，去留意余光的部分，是不是比中间区域更模糊，更暗一些。
画面暗角在全画幅相机上回出现 via 维基百科
这张彩虹小马其实包含了球面像差，色差跟暗角，但人眼感受到的这些效果会微弱很多。球面像差主要指画面角落
色差是指画面边缘色彩分离的情况，人眼并不明显，入门的单反镜头比较明显。另外因为这个效果奇怪的怀旧又迷
现代的单反相机和人眼一样，该有的特征和缺陷都有，除了上面所说的边缘细节之外，还有两个很常见的特征：运动模糊与景深。所以在CG里要增强真实感也会强调“相机”这一概念。
运动模糊我个人觉得是电影动作场面合成中的秘诀，所谓唯快不破，这里强烈推荐一下 《哈利波特 1》的特效为什么比现在很多国产片做得要好？ - JJ.Stranger的回答 电影的画面只有24帧，在游戏里已经接近幻灯片了，但随便截一帧运动场面其实都是模糊的，在模糊的画面里加上CG很容易显得真实。
图为公司项目测试图
图为公司项目测试图
景深相信大家都很熟悉，现在大多数画面特好的游戏都有拍照模式，把景深打开，套上黑白滤镜，游戏画面直逼电影，游戏摄影师们层出不穷，让游戏在影像上离艺术又近了一步。在发展发展，这种拍照模式就达到行业水平了，想做的假都不容易，人人都能成为CG艺术家。
话说回来，CG在模拟人眼的种种效果其实都是在虚化某些部分，运动模糊是在帧与帧之间的虚化，景深是单个画面空间内的虚化。
聊了这么多，相信对如何在虚拟中体现真实，大家会有点收获。从灯光、物体、人眼各个部分来看，“真实”在某种程度上其实是“错误”的累计，计算机看来“正确”的图往往锐利刺眼，现实世界不完美，我们眼睛也不完美。这么多“错误”才是我们心里的“正确”。
可以在回头仔细瞧瞧一开始的《上古卷轴》CG，暗调的场景、低饱和的色彩，特写的景深、动作镜头的运动模糊，盔甲*器武**金属上的做旧等等，几乎每一方面都没落下，不真实也难。
尾声
从游戏到电影，走马观花聊了很多很杂，一面给大家解解惑，一面对我们自己也是一次经验总结。对于我们这行来说，最好的写实风格CG就是看不出是CG。
最后说点客套的话，感谢机核、Playstation的机会，感谢 潇霖（zaoeyo） 和 X TRAIN 提供的作品，也感谢阅读的你。