皮克斯、梦工厂是怎么做动画的？《阿凡达》背后的渲染农场是什么？中国的动画电影什么时候才能被称为 “大片” 呢？这篇文章主要对 3D 动画电影进行探讨。
文章分为 3 个部分：动画电影制作的标准流程；从美国大片到中国大片，我们的动画电影要想走向世界，变成中国大片所存在的问题；我的想法。
美国大片看着爽
2008年，中国举办了第 29 界夏季奥运会，那一年发生的事情也随之记得更清楚一些，说到三维动画电影，让很多人都 high 了一下的就是《功夫熊猫》，当时这个片子让我们眼前一亮，随后的一段时间里风靡一时。
《功夫熊猫》high 潮落去之后，大部分人按照惯例，回到了日常的工作生活中去。
中国什么时候能有自己的皮克斯、梦工厂？聊聊三维动画电影那些事
但一小部分人内心里好奇，这个片子到底是怎么做的？国产的三维动画电影是不是也能做成这样？不知道有多少带着这个疑问的年轻人，能坚持这份好奇，投入到三维动画电影制作的行业中。
对于后来加入行业中的人，想必都会有种"侯门一入深如海"的感觉，因为这确实是个技术活。
    
大厂教你做动画
侯门在诗中的本意是指富家子弟，那说起美国三维动画的名门富豪，除了大家都知道的迪士尼，一个是在美国加州 Emeryville 市的皮克斯，一个是在美国加州 Glendale 市的梦工厂。
如果这两家公司听起来陌生，那我们先来看看他们的作品，梦工厂的作品除了上面提到的《功夫熊猫》还有：
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《怪物史莱克》这种大家都知道的片子，2004年，梦工厂动画公司从梦工厂动画部独立出来，并在纳斯达克上市。梦工厂最初的创始人之一，便是大名鼎鼎的斯蒂芬·斯皮尔伯格导演，DreamWorks SKG 中的 S。
接下来看看皮克斯的作品：
中国什么时候能有自己的皮克斯、梦工厂？聊聊三维动画电影那些事
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《赛车总动员》《勇敢传说》《飞屋环游记》等等。说到皮克斯，就又要扯到已经被神话的乔帮主，1986年，乔帮主用 1000 万美刀成立了皮克斯工作室。皮克斯的发展历史有一部纪录片，大家可以在网上搜到，看完之后会充满感动，最近急需正能量鸡汤的读者建议去看看。
       
科普内容讲完之后，我们来看看皮克斯、梦工厂这两位富家公子，平时是如何干活的。
先来看一张内容详实的图片，这个图可以代表三维动画制作的标准环节，皮公子和梦公子都这么干：
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接下来我们就分解一下这张图片，简单讲讲其中一些关键步骤。
故事创作讨论 (A Story Idea Is Pitched)
首先工作室人员会将点子提案给开发部门的其他成员，感觉很像是推销商品，因为得要说服同事，才有机会被采用。
故事先以文字叙述 (The Text Treatment Is Written)
在着手绘图之前，先用简短的文字叙述来说明故事的核心概念，并在符合具体构想的情况下，由开发部门与画故事板的人员，天马行空地思考剧情发展的各种可能性，延伸出更多版本。
绘制故事板 (Storyboards Are Drawn)
故事板 (storyboard，也可以被称为静态分镜) 就像是电影版的手绘漫画，作为动作与对白设计的蓝图。
每一个故事板人员会拿到脚本或故事大纲 (beat outline)，当中说明角色性情的转变，以及如何藉由动作来表达。
被分配到不同的镜头后，脚本或故事大纲则扮演引导的角色，帮助他们发挥想象、把想法画出来，并征求导演检核同意。
开始录制角色配音 (Voice Valent Begins Recording)
有了故事板之后，会先录制「声音草图 ("scratch" voices)」作为暂时的版本。
之后会请到专业的演员来录制角色的声音，他们依照脚本念稿，但也会有即兴发挥的时候。演员们（或配音员）会录制不同的版本，再从里面选出效果最好的来进行未来的动画制作。
有时候工作室自己录制的声音草图十分逼真，就会被延用下去，不另找专业配音员。
像是 Pixar 故事督导 Joe Ranft 就曾为玩具总动员的企鹅 Wheezy、虫虫危机的毛毛虫 Heimlich、海底总动员的虾虾 Jacques、汽车总动员的消防车小红 Red 的配音。
故事板影片制作 (Editorial Begins Making Reels)
故事板影片 (动态分镜，Animatic) 是将先前的故事板剪辑而成，此时故事板影片必须排除其他影响因素，来确认各个镜头和时间点能让其他同事了解，也能让观众看懂。
艺术部门创造外观和感觉 (The Art Department Creates The Look And Feel)
以最初的故事大纲为基础，经过不断的脑力激荡创意发想，艺术部门创造出作品中的角色与世界，包括设计场景、道具、视觉外观和色彩。
并以粉彩绘制彩色脚本，强调场景中的光线安排，提供给灯光部门做为灯光设定的依据。设计和 layout 都在这个环节。
角色建模与骨架设定 (Models Are Sculpted And Articulated)
Character TD 使用艺术部门提供的模型组件（一系列的图片参考清单），建造角色、场景和道具的实体模型，再由电脑建立 3D 模型（有时会略过实体模型的步骤）
之后创建 3D 模型上的控制点（这些控制点也是 rigging 的环节）能让动画师设定角色的动作，玩具总动员的 Woody 光是脸部就有 100 个控制点。
场景设定 (The Sets Are Dressed)
建出 3D 场景之后，需安置道具，像是椅子、窗帘、玩具等，创造一个可信的世界。场景设计师会和导演紧密接触，确保他所理解和设计的结果符合导演的构想。
镜头设定 (The Shots Are Laid Out)
将故事转为 3D 场景，陈列人员会将角色安排至场景内，并使用虚拟摄影机拍摄不同的镜头，捕捉情绪氛围和故事重点。
此时通常会做出各种镜头版本，提供给编辑部门进行剪接，发挥整个故事的内容。一旦场景剪接完成，最终的版本便会交由动画部门安排动作。
画面动作安排 (The Shot Is Animated)
由于角色、模型、场景、对话、音效都已经设定完成，动画师们不需要进行任何绘图的工作。
他们就像傀儡师，使用动画软件安排每个场景的角色动作和脸部表情。使用电脑控制和角色控制点来定义这些关键姿势，之后电脑则会自动做出关键影格之间的连续动作，但通常还是得经过动画师的调整。
场景和角色着色 (Sets And Characters Are Shaded)
物件的形体是由模型来决定，而表面色彩和纹理则是由著色决定。着色的过程是由"Shaders"完成，通过 maya 等软件，能作出复杂的色彩变化。
灯光完成整个外观 (Lighting Completes The Look)
数位灯光就像舞台灯光一样会打亮整个场景，利用主光源、补光、反射光和空间光来强化各个场景的情绪和氛围。灯光设定的灵感来源为当初艺术部门创作的彩色脚本。
动画数据渲染 (The Computer Data Is "Rendered")
渲染是将所有档案资料（包括场景、色彩、角色动作等），透过渲染农场 (Renderfarm) 的电脑系统，转换成影片中的单一影格。每一个影格代表电影中的 1/24 秒，一格的渲染通常需要花费四个小时，但是有些影格甚至会耗费 90 小时来算。
后期的处理 (Final Touches Are Added)
完成渲染后，由编辑部监看成品，进行后期的合成，再经历电影配乐、其他音效、调色和特效处理等环节，最终 Photo science 部门会录下适合数位放映的格式画面。
这么多的制作环节，到这就简单描述完了。虽然这些制作环节写起来轻巧，但要从头走到最后，实际需要巨大的努力。
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(阿凡达的这个场景的原型是张家界)
《阿凡达》背后做的技术突破，这些年也没有影片可以匹敌。这部巨作一共涉及 48 家公司，1858 位工作人员。在拍摄的几年间的幕后故事也是十分有趣，读者可以搜索到相关的幕后纪录片看看。
这些背后的故事当中，作者就谈其中一点，背后的渲染农场。因为所有画面都是通过渲染农场一帧帧的完成。
渲染农场如果大家没概念，我们来看看当时《阿凡达》用的渲染农场。
2008年，美国 Weta 数据中心，重新装配了 10000 平方米的机房，34 个 4 层机柜，每层放 32 个刀片服务器，一个柜放 128 个刀片。整个填满了 4352 台惠普 BL2x220c 刀片式服务器，总计拥有 CPU 3.5 万核，104TB RAM，彼此之间通过 10G 以太网光纤链接。
为保持机房平稳运转，Weta 装配了强制水冷设备，提升地板增强散热，但也只是勉强抵挡为《阿凡达》这样的电影运算时散发出的强大热力。
好在他们的选址让冬天需要的制冷成本大大降低，全水冷的总造价要低于使用空调的费用。每年因为调整一度室温，他们可以节省几万美元。
在《阿凡达》渲染的三个多月里，整个机器集群 7*24 小时的跑渲染，每天要渲染 140W 的任务，CPU 集群每秒处理 8G 的数据。渲染完成的片子，一分钟 17.28G 的磁盘空间，整个片子 166 分钟，差不多 2.75TB 的数据量。
如果对以上的数据不敏感，简单类比就是用你自己的笔记本，渲染同一部影片要花上至少三百年以上的时间。
所以说一部好的 3D 动画，别的不说，要想真正和大家见面，一个强有力的渲染农场是必备的，这也是为什么 3D 动画电影成本高的原因之一。
      
中国大片在肚子里
讲过了制作流程，提及了渲染农场。这部分，先来说说中国大片的含义。
这里作者指的是制作精良，能够全球放映的国产 3D 动画电影。类似我们看人家的《功夫熊猫》《超能陆战队》一样。
之所以讲中国大片在肚子里，是有种有墨水倒不出的感觉，而且困难的点还不止是一关。
我们假想成一个闯关游戏，梳理一下变身成中国大片需要打的 Boss：
第一关，故事创作：大家都在想的观点是，中华文化博大精深可用的素材太多了，但这些年除了西游记还是西游记，动画电影并没有挖出其他更多的题材。
肚子里有墨水倒不出的感觉大概如此，作者认为挖不出其它题材就算了，就说西游记也没讲好。问题的核心是用世界的语言讲民族的故事，目前都是用民族语言讲民族故事，所以只能做到中国片，不是中国大片。
这背后透露的问题，是缺少好的编剧，特别是会用世界语言讲民族故事的编剧。现在假设我们有了好的编辑和故事，继续闯下一关。
第二关，外行指导内行：中国三维动画产业在这几年发展的很快，也就 “快” 出了问题。整个队伍还都年轻，当初那些 “拓荒者” 们到现在也就三十多岁，已经算得上业内的老前辈了。这样导致的问题是，投资者，策划人都不是年轻时从圈内一线干起来的，但是他们却说了算。
作为直接的影响，投资者、策划人往往都是盲目以盈利为目的的外行人，而外行指导内行的情况比比皆是，为此失败的公司也不在少数。现在假设我们不存在乱指挥的情况，继续闯下一关。
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第三关，人才基本功：现在 3D 动画制作的人员很多来自于培训机构，而培训机构一般只注重技术而轻视基础训练。基础如造型、构图、色彩、镜头、动画原理等等，由于基础训练所需时间较长，受训人员也不愿花费太多的时间精力及金钱在上面，而电脑制作技术学习时间短，见效快，几个月出来起薪 8K。
实际上欲速则不达。基础薄弱，技术不扎实，实战干些低门槛的工作还可以。高水平的制作，人才稀缺变成了产能的瓶颈。现在假设我们有充足的基础扎实的制作人员，继续闯下一关。
第四关，跨团队协作：工业化流程协作的前提是大家有共通的参考，有标准化的流程。 但光有这些还不够，我们在具体落地时，还需要一些工具来辅助，避免一个事情反复扯皮的发生。
但实际情况，国内多个团队协作过程中，还是比较传统的靠人协调，对同一个标准大家的理解容易产生分歧，缺乏工具辅助，版本概念不强等等。这样无形增加了很多返工，过渡沟通的问题影响制作进度。现在假设我们的流程，标准，工具都已经成熟，继续闯下一关。
第五关，基础设施保障：上面 4 关都过了之后，我们应该也有中国大片的基础素材了，最后就是将其渲染成一帧一帧的画面。
这块我们再补充一些渲染的知识，一般来说一秒 24 帧 (格) 就构成了动画，但是一帧内容本身还会分层，一层是一帧的某些画面，多层的叠加会构成完整的一帧。一般业界对渲染成本的核算，单位是每帧画面要花多少核小时来渲染。
那么我们算一笔账，当年《阿凡达》160 分钟的影片，每秒 24 帧，每分钟 1,440 帧 (5 层)，总体需要渲染 230,400 帧的图像。当时 Weta 数据中心，单机平均是 8 核，渲染一帧需要 47 小时，那么《阿凡达》需要 8663W 核小时的渲染成本。按照 Weta 数据中心，3.5W 核的处理能力，7*24 小时跑也要 103 天才能渲染完成。
这么庞大的渲染农场集群，可不是小本生意，如果每个动画团队都自建一套这样的基础设施，成本很高，共享已有的基础设施是更好的选择。
到此闯关游戏就结束了，通往中国大片的道路上，虽然层层的关卡都有不少挑战，但从 2013年 之后，国产动画电影走进院线，还是有些尝试的。
       
混血儿长的漂亮
混血长的都比较漂亮，据说是差异化结合的原因。上一段说国产动画电影的尝试，在作者看来，比较成功的作品其实都有些"混血元素"。具体来说，"混血元素"有这么些角度：
中国故事用世界语言讲；世界故事用中国语言讲自己的制作团队，短期缺人是通过跨团队合作解决，不是通过抱佛脚的招聘解决借力已有基础设施服务，不重复造轮子并行开发，利用一部影片的空闲时期，做下一部影片按时间顺序，我们来看看作者印象深刻的一些作品《龙之谷：破晓奇兵》，《大圣归来》，《小门神》这三部都符合了我上面提到的"混血元素"。
2014年 的《龙之谷：破晓奇兵》讲了一个游戏的故事，用了国人喜闻乐见的语言；中美合作的团队；借助了第三方的渲染农场。
2015年 的《大圣归来》，用好莱坞式的叙事，讲了西游；制作缺人是跟奇迹曼特培训出来的学生合作；借助了第三方的渲染农场；
2016年1月1日 上映的《小门神》跟大圣有些相似，用世界的语言讲了中国的传统故事；追光的制作团队 190 人都是自己的团队，跳过短期缺人的问题；渲染农场方面，借助了阿里云的渲染服务，以下是追光动画对于渲染的解答。
我们的整片片长 107 分钟，扣除片尾 3 分钟（基本无渲染量），每分钟 60 秒，每秒 24 帧，每帧分左眼右眼两幅画面，每画面我们的服务器平均渲染时间 7.5 小时，单台服务器平均 36 核（追光目前的渲染服务器集群中，CPU 32 核和 40 核的各占一半），也就是每画面平均渲染时间 270 核小时。整片渲染耗时计算如下：104*60*24*2*7.5*36=80,870,400小时另外，我们采用的是先进高效的灯光及渲染软件 Katana+Arnold 来进行灯光制作，且单幅画面平均渲染 270 核小时是在对资产、镜头、灯光等都做过充分优化后的渲染时长。有些镜头，为了达到最佳艺术效果，单幅的耗时可达到 5000 核小时以上。中国什么时候能有自己的皮克斯、梦工厂？聊聊三维动画电影那些事
除了故事，团队，渲染农场之外，我们看一下这三部作品的制作周期，《龙之谷：破晓奇兵》花了 2年 半，《大圣归来》花了 8年，《小门神》花了 3年；对比美国的大厂，皮克斯一部作品差不多 4年，梦工厂 3年。
到这可能有人会有疑问，一部片子这么久，为什么每年都能看到很多部动画电影呢？
其实答案就是并行制作，一般动画制作工作室，都会同时并行多个项目，进度有快有慢，所以整体上，每年都会有 1-2 部能完成的作品。也就是上面提到的第四种"混血元素"。
2014年，2015年，2016 这三部动画电影，带着作者认为的"混血元素"，确实漂亮的推动了中国动画电影的发展。
三部作品由不同的公司完成，每个作品的公司都希望自己能成为中国的皮克斯，梦工厂，好莱坞。但暂时都还没到成为制作中国大片的那个点上。
作者相信，随着不断闯关，融入更多"混血元素"，在未来的几年之内，我们也一定能够出一部具有破冰性质的中国大片。
        
作者对制作的想法
讲了愿景，又说到了闯关的问题上，作者在这里分享一下自己的想法。
按上面讲的 5 关，外行指导内行的问题，作者暂时没有太好的想法，哪位读者有好的思路请与我联系告知。
剩下的 4 关，作者觉得第一个能够打通的应该是基础设施的保障。其它 3 关可以通过互联网众包服务，SasS 工具，培训分享来解决，具体总结一下：
通过开放的互联网服务，改编或原创 IP 联合开发，通过众包平台发布故事脚本任务，挖掘更多有潜质编剧角色通过团队合作的 case 积累经验，把经验固化成标准流程，开发 SaaS 工具来落地，降低团队合作的成本以完成的制作 case 为基础，跟培训机构，学校合作，给学生讲解分享更多的真实案例，激发兴趣提高他们夯实基础的主动性善于共享资源，对于投入极大的渲染农场，租赁共享能极大的降低成本，缩短渲染周期以上总结的内容，也是需要一步步做事来验证。是不是能跑通的模式，也需要有平台来尝试，通过实际作品说话。但作者认为，开始了就有希望，说不定可以实现。