隨著全球影視產(chǎn)業(yè)逐步走向工業(yè)化、規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化，我們陸續(xù)看到《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》、《盜夢空間》、《流浪地球》、《阿凡達(dá)》、《復(fù)仇者聯(lián)盟》等科幻電影因震撼的視聽感受、新穎的電影題材獲得票房、口碑雙收。

現(xiàn)今特效技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各類電影動畫中，工業(yè)光魔、Weta 等世界頂級視覺特效公司及大型影視制作團(tuán)隊，都已嘗試使用計算機圖形圖像技術(shù)（CGI）輔助制作一些高呈現(xiàn)難度的數(shù)字特效。CGI 讓影視特效創(chuàng)作得到技術(shù)保障，讓有視野與高度的藝術(shù)創(chuàng)作可以盡情發(fā)揮，也讓各類本身具有新穎主題和宏大世界觀的影視作品或游戲的美學(xué)屬性得到更大程度的表達(dá)與傳遞。

「指環(huán)王 2：雙塔奇兵」最后圣盔谷之戰(zhàn)甘道夫率洛汗援軍沖下大斜坡與獸人士兵正面交鋒場面

數(shù)字特效的發(fā)展史可以看作是電影制作的技術(shù)發(fā)展史，在電影剛剛出現(xiàn)的那幾年，任何的視覺效果都是局限在相機內(nèi)完成的工作，例如替換鏡頭，或簡單的幀分割技術(shù)。1896 年，法國著名魔術(shù)師及電影制片人、數(shù)字特效鼻祖、科幻電影先驅(qū)喬治·梅里埃偶然發(fā)明了一種電影特效技術(shù)——停機再拍，仿佛可以通過控制攝像機來操控并改造畫面中的「現(xiàn)實」。隨后其創(chuàng)造的兩部畫面光怪陸離、劇情近乎夢幻的電影——「月球旅行記」與「奇幻旅程」，也作為科幻電影的坐標(biāo)原點，開啟了人類對超現(xiàn)實主題電影與特效制作的無盡想象。

「月球旅行記」電影宣傳封面圖

進(jìn)入 50 年代后，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，特效的制作也開始借助計算機圖形學(xué)的知識，用電腦來生成圖像（CGI），這種技術(shù)到 70 年代后逐漸成熟，出現(xiàn)了像《星球大戰(zhàn)》這樣的經(jīng)典特效電影。1985 年，迪士尼公司創(chuàng)造了第一個使用電腦繪制的動畫角色——年輕的夏洛克·霍姆斯的彩色玻璃人。

20 年之后，《指環(huán)王》和《阿凡達(dá)》的成功掀起了一場技術(shù)革命，數(shù)字虛擬角色的制作在電影當(dāng)中開始靠動作捕捉技術(shù)來制作。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，特效的制作開始走向數(shù)字化，從傳統(tǒng)的機內(nèi)特效，特效化妝，光學(xué)洗印等物理特效手段發(fā)展至到現(xiàn)在的數(shù)字合成、數(shù)字繪景、流體動力學(xué)等電腦生成圖像。同時，隨著數(shù)據(jù)分析、計算機視覺、機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)智能技術(shù)的不斷應(yīng)用，提升了數(shù)字特效的自動化處理和分析的水平，賦予了數(shù)字特效更多的智能化屬性，進(jìn)一步減輕了特效工作人員繁瑣的工作，降低了人力成本和時間成本。

《阿凡達(dá)》實地拍攝場面與虛擬攝像機實時預(yù)覽畫面對比

機器之心希望通過本報告《世界頂級電影特效公司都在讓 AI「接管」特效制作——數(shù)字特效中人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢展望》，介紹現(xiàn)有機器學(xué)習(xí)算法在數(shù)字特效中的應(yīng)用現(xiàn)狀、未來技術(shù)發(fā)展及落地應(yīng)用趨勢，幫助做機器學(xué)習(xí)、影視制作等相關(guān)的特效制作人員、特效團(tuán)隊、視效總監(jiān)、電影導(dǎo)演，尋找機器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用的可行性，以及為新型影視的制作策略和特效技術(shù)開發(fā)提供參考。

全球影視產(chǎn)業(yè)逐步走向工業(yè)化、規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。數(shù)字特效制作高人力成本、低生產(chǎn)效率的問題使得越來越多的特效工作者和特效技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊開始重視人工智能技術(shù)的應(yīng)用。在不斷研究與實踐中發(fā)現(xiàn)，計算機圖形圖像技術(shù)的應(yīng)用可對視聽素材進(jìn)行更高效率的剪輯、處理及合成。

現(xiàn)今工業(yè)光魔、Weta等世界頂級視覺特效公司及大型影視制作團(tuán)隊，都已開始使用機器學(xué)習(xí)算法等人工智能技術(shù)輔助制作一些高呈現(xiàn)難度的數(shù)字特效，增加了影視作品的視覺表達(dá)方式及效果。但同時人工智能技術(shù)的應(yīng)用也有相當(dāng)大的局限性，例如特效算法模型參數(shù)需要大量實踐調(diào)試、人工智能虛擬角色行為無法預(yù)測、鏡頭捕捉到的動作隨機性強造成特效動作失真或僵硬等問題。但隨著新興視聽技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)和新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展及融合應(yīng)用，我們有理由相信數(shù)字特效產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)更快速的智能化發(fā)展。

作者| 申一帆、樊曉芳

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一、數(shù)字特效定義及制作流程

1. 數(shù)字特效的基本概念

數(shù)字特效又稱數(shù)字特技，指利用計算機圖形圖像技術(shù)制作虛擬視頻效果的影視編輯技術(shù)，包括前期的電影構(gòu)圖、角色設(shè)計和制作中期的虛擬場景氣氛渲染以及后期處理等。數(shù)字特效被廣泛應(yīng)用于電影特效、動畫制作、室內(nèi)設(shè)計、醫(yī)療影像建模、工業(yè)仿真等領(lǐng)域。

在電影生產(chǎn)過程中，常會遇到一些拍攝難度高、成本費用、危險性非常大以及難于在現(xiàn)實生活中拍攝到的鏡頭。在傳統(tǒng)的電影特技中，特效的制作更傾向于用特技攝影、微縮模型攝影、電子模型特技、合成特技、特技化妝等方式來解決這些問題。在計算機介入到電影特技領(lǐng)域后，電影特技的后期制作能力大大增強，數(shù)字電影特效所包含的內(nèi)容也更加廣泛和深入。

2. 數(shù)字特效的制作流程

3.數(shù)字特效的分類

特效從影視制作的應(yīng)用過程和技法上可以分為兩部分，即前期拍攝使用的變速等特殊效果的特效和需要軟件進(jìn)行大量后期處理的后期特效。

二、數(shù)字特效產(chǎn)業(yè)及市場現(xiàn)狀

1.數(shù)字特效產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模

數(shù)字特效常被用于各類動畫、科幻主題影視作品中，也逐步被應(yīng)用于生成更多創(chuàng)意題材的短視頻內(nèi)容。2018年全球電影票房排名前十的影片中，特效片占比90%，總票房達(dá)100億。在短視頻領(lǐng)域，目前國內(nèi)主要短視頻平臺如快手、抖音、美拍，都新增了濾鏡特效等功能，降低用戶制作更具表現(xiàn)力及更多樣表現(xiàn)形式的內(nèi)容的門檻，激發(fā)用戶創(chuàng)作想象力。

2.數(shù)字特效產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

特效行業(yè)具有勞動力密集與資金密集的特點，人力、軟件、硬件成本分別占據(jù)60%、10%-20%、20%-30%。從國外的特效行業(yè)來看，美國特效行業(yè)受到全球化沖擊，行業(yè)準(zhǔn)入門檻變低，特效公司議價能力變?nèi)?。韓國特效行業(yè)在政府的扶持下強盛，走向國際化，向中國市場發(fā)展，但由于團(tuán)隊規(guī)模小，進(jìn)入美國市場較難。中國本土特效公司受益于中國影視產(chǎn)業(yè)進(jìn)入精品內(nèi)容驅(qū)動增長、內(nèi)容生產(chǎn)工業(yè)化的行業(yè)紅利開始崛起，但與美國電影特效制作水平仍有差距。

3.人工智能在數(shù)字特效制作中的應(yīng)用優(yōu)勢

機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法在動畫建模、渲染、視聽素材編輯合成等特效制作環(huán)節(jié)的應(yīng)用，大幅增加了自動化操作比例，加速視覺特效制作周期，在節(jié)約人力物力的同時，增加特效藝術(shù)性。

三、人工智能技術(shù)在數(shù)字特效制作中的應(yīng)用

四、使用人工智能技術(shù)制作數(shù)字特效的代表案例

1.《復(fù)仇者聯(lián)盟3》使用新的機器學(xué)習(xí)算法來推進(jìn)人物角色面部表情捕捉過程：Digital Domain使用基于機器學(xué)習(xí)進(jìn)行面部捕捉的新方法，采集演員細(xì)致的面部掃描、跟蹤的數(shù)據(jù)，制作「滅霸」角色的表情，讓虛擬CG角色的表情特效可以更逼真反應(yīng)角色細(xì)微的心理變化。

2. Weta公司使用基于深度學(xué)習(xí)算法的工具推算阿麗塔面部肌肉的運動數(shù)據(jù)，繪制皮膚毛孔的細(xì)節(jié)：Weta在制作「阿麗塔」女主角CG形象時，使用了兩種基于深度學(xué)習(xí)的方法。一種是人臉跟蹤器使用深度學(xué)習(xí)，當(dāng)由于拍攝原因臉部一部分被遮擋時，輸入面部運動的信息作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以推算出一組可行的標(biāo)記點。另一種用于制作阿麗塔皮膚，通過訓(xùn)練數(shù)據(jù)產(chǎn)生正確尺寸和方向的皮膚和毛孔。

3.《至愛梵高》借助風(fēng)格遷移算法制作具備梵高作品繪畫要素畫面風(fēng)格的《梵高之眼》動畫影片：電影制作首先對原視頻進(jìn)行單幀化處理，然后借助Caffe人工智能網(wǎng)絡(luò)及模型，利用風(fēng)格遷移算法進(jìn)行《梵高之眼》視頻幀的分類鏡頭進(jìn)行風(fēng)格遷移制作動畫。

4.《指環(huán)王:護(hù)戒使者》 使用群體模擬系統(tǒng)制作大規(guī)模群體數(shù)字士兵及萬人打斗場面：電影中大規(guī)模的群體數(shù)字士兵是由 Massive「虛擬環(huán)境群體模擬系統(tǒng)」制作出來的，可以實現(xiàn)數(shù)十萬個數(shù)字人之間真實的互動對抗，讓不同的個體在特征與動作上產(chǎn)生千變?nèi)f化的差異。

五、人工智能技術(shù)在數(shù)字特效制作中應(yīng)用的局限性

1. 特效算法模型參數(shù)的確定需要大量實踐調(diào)試。

2. 使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動作捕捉技術(shù)生成的捕捉效果的隨機性強，生成的動作效果失真或僵硬。

3. 專用特效算法開發(fā)較難，對特效制作團(tuán)隊專業(yè)性要求較高。

4. 特效算法應(yīng)用對計算資源等環(huán)境因素要求較高。

5. 算法生成的虛擬角色的行為無法預(yù)測，可能與預(yù)設(shè)劇情相悖。

6. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立需要大量無偏差但又能代表系統(tǒng)特性的數(shù)據(jù)，如何生成合理數(shù)據(jù)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能否能準(zhǔn)確代表真實系統(tǒng)的一個重要決定因素；缺少特效素材數(shù)據(jù)集。

六、數(shù)字特效產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展與人工智能技術(shù)應(yīng)用趨勢

產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展

1. 新興視聽技術(shù)與智能科學(xué)及新一代信息技術(shù)的融合應(yīng)用驅(qū)動電影視覺表達(dá)多元化創(chuàng)新發(fā)展。

2. 電影大數(shù)據(jù)的應(yīng)用推動電影攝制工藝和產(chǎn)業(yè)服務(wù)模式的優(yōu)化升級。

3. 使用云平臺進(jìn)行數(shù)字特效協(xié)同制作及管理，提高工作流程及人力資源利用率。

技術(shù)應(yīng)用

1. 機器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于動作捕捉技術(shù) ，提高人體肌肉動畫制作素材獲取效率及制作效果。

2. 使用機器學(xué)習(xí)算法驅(qū)動的代理人系統(tǒng)，可制作上萬人群的群集動畫效果，單個任務(wù)動作逼真化。

3. 使用機器學(xué)習(xí)和及計算機視覺工具進(jìn)行畫面信息自動發(fā)提取及物體運動跟蹤。

特別鳴謝

江蘇原力電腦動畫制作有限公司

中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院 講師 夏聘婷

*本文為「智周」系列報告「核心版」，相應(yīng)「深度版」的推出計劃將在后續(xù)公布，敬請大家關(guān)注。針對「電影、動畫、短視頻中AI特效制作」這一主題，有哪些方向或主題，你希望在報告深度版中讀到更詳細(xì)的闡述與分析，歡迎留言，這將成為我們制作報告深度版的重要參考。

關(guān)于「智周」系列報告

機器之心「智周」人工智能技術(shù)應(yīng)用報告系列重點關(guān)注現(xiàn)有人工智能技術(shù)應(yīng)用較成熟且應(yīng)用潛力較大的正在進(jìn)行智慧升級的傳統(tǒng)行業(yè)及場景，逐行業(yè)、逐場景為產(chǎn)業(yè)用戶高效而不失深度地呈現(xiàn)不同人工智能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)落地現(xiàn)狀、企業(yè)案例、技術(shù)應(yīng)用趨勢等。「智周」人工智能技術(shù)應(yīng)用報告系列包含核心版及深度版兩個版本：

核心版濃縮精華分析內(nèi)容至2頁內(nèi)，覆蓋重要數(shù)據(jù)、分析結(jié)論及案例簡述，以供使用者高效系統(tǒng)地了解人工智能技術(shù)在自身所關(guān)注產(chǎn)業(yè)內(nèi)的潛在機會。

深度版在核心版的基礎(chǔ)上，包含詳盡的行業(yè)或場景痛點分析、技術(shù)解讀、落地案例詳解及資料附錄等，以供有深度研究需求的使用者進(jìn)行深入探究。

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文/機器之心產(chǎn)業(yè)研究 來源/影視工業(yè)網(wǎng)（ID：iloveCineHello）

原文：https://mp.weixin.qq.com/s/0tE_V7LoAduQigc9pQFLsQ