在好莱坞的黄金时代，如果导演需要在场景中拍摄人群，就必须招募真人演员。例如，在《宾虚》著名的战车比赛中，竞技场里挤满了8000名大声喝彩的临时演员。当《角斗士》上映时，已经可以使用CG填充斗兽场了。前一种方法成本高昂，组织起来如同噩梦般可怕；后者则需要数字美术师辛勤工作数小时。
拍摄广告之类的内容时，你的预算肯定没有《宾虚》高。租用体育场并请来成百上千名临时演员是不现实的。花费数小时进行后期制作是一种方案，但这种方式比较容易消磨人们的干劲。
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幸运的是，现在出现了一种方法，能够在大幅削减时间和金钱成本的前提下，创造出几可乱真的CG人群。
在最近为Caledon足球俱乐部拍摄的一则广告中，Pixomondo（PXO）、alter ego、William F. White International（WFW）和Virtual Production Academy（VPA）展示了如何通过LED摄影棚和虚拟制片流程降低成本并保证质量。
LED舞台上的慢动作
如果你需要一大片高声欢呼的人群，David Whiteson就是你要找的人。他是alter ego的视效主管，此前，他作为合成师，已在行业中深耕了26年。在需要时，他也会接手导演的工作，Caledon足球俱乐部的广告正是他联合执导的。
与帧率相关的问题是Whiteson团队必须在该项目中克服的最大技术挑战之一。高速拍摄会在LED屏幕上产生闪烁的效果。
他们为什么需要以如此高的帧率拍摄？因为在广告主角跃起，倒钩射门并踢进决胜一球的过程中，时间是以慢速流逝的。慢动作镜头是以高帧率拍摄的，然后以较低的帧率回放。
“据我所知，在拍摄这则广告之前，慢动作镜头从未在LED舞台上实现过。”Whiteson说，“在LED墙上以较高的帧率播放画面时，例如每秒48帧，在摄像机内看到扫描线的可能性会增高。然而，这也取决于LED面板、摄像机，以及这些摄像机的移动。为了取得最佳效果，当LED墙以每秒24帧和每秒48帧的速率播放画面时，我们分别以不同的帧率测试了三台不同的摄像机。”
最终，团队决定使用Alexa Mini，因为它可以实现每秒200帧的速率，产生的闪烁也最少。“除了Phantom外，其他摄像机在不通过传感器进行裁剪的前提下无法为我们做到这一点。”Whiteson说，“即使是每秒200帧的速率，我们仍然需要将它放慢到每秒800帧。”
除了闪烁问题，团队还发现，在模拟人群时，LED墙的帧率必须低于原来的每秒24帧。在第一次试拍之后，很明显，人群活动的信息不足以承载每秒200帧的摄像机速度，因此，他们为CG人群预先构建了不同速度下的变体。他们随时可以根据拍摄时的帧率即时激活某一个动画。
“这就是使用虚幻引擎的一个巨大的好处，按一下按钮，就可以加载这些不同的资产。”Whiteson说。
电影和电视中的数字3D人群
作为合成师，Whiteson经常被要求复制或生成用来填充体育场的3D人群。按他的话说，这是一项既耗时又有挑战性的任务。“这项工作一直很乏味。”Whiteson说，“追踪、抠像、转描、克隆镜头元素、融合氛围——我们每年都会接手四五份这样的工作。”
alter ego的团队希望为客户提供一种合算的解决方案，使他们能够自由地发挥创意，讲述故事，同时避免人群问题中常见的后期事宜对他们造成巨大影响。
这正是PXO大显身手的时机。今年早些时候，这家屡获殊荣的跨国视觉效果和虚拟制片公司为HBO的连续剧《胜利时刻：湖人王朝崛起》完成了七百多个视效镜头。
可以想象，90%的内容是由CG体育场和模拟人群构成的。PXO团队意识到，他们需要一种更快、更高效的方式制作3D人群。在电影和电视行业，“更快、更高效”往往意味着使用游戏引擎技术，因此，团队在虚幻引擎中开发了一套灵活的人群工具，它不仅能够以实时方式执行任务，还可以在LED摄影棚中使用。
当为Caledon足球俱乐部制作广告的机会出现时，alter ego和PXO知道，他们必须对这套新工具进行测试，最大限度地利用它。
“PXO和alter ego联合制作过几则广告，”Pixomondo首席创新官兼首席创意官Mahmoud Rahnama说，“在PXO完成HBO的《胜利时刻》第一季后，我告诉David，在使用传统方法创建人群视效序列时，我们遇到了一些难题。他告诉我，当他尝试在LED墙上拍摄高帧率镜头时，也遇到了挑战。就在那时，我们决定来个一箭双雕！”
最终广告以一块拥挤的足球场为背景——这是测试人群创建工作的完美环境。在广告中，我们的视线将紧跟着一名小男孩的动作，他将在一大群欢呼雀跃的球迷面前绕过几名对方球员，攻入一球。这些球迷是CG生成的，但你绝对无法察觉。体育场和18000名实时群众演员都是在虚幻引擎中生成的。
现实中的人群非常复杂。他们可以像蜂群一样整齐划一地行动，例如，为进球而欢呼，或因糟糕的判罚而发出嘘声；另一方面，每个独立的个体都有自己的特殊动作，例如转身和朋友聊天，或将头埋进一袋薯片里。
PXO开发的系统使他们能够抓住这种复杂性的关键之处。团队可以更改角色、LOD、球衣、行为、密度，甚至在人群中发起人浪，所有结果都将实时展现。而这仅仅是个开始。他们正在努力为这套工具添加互动性，使人群能够注视LED摄影棚中的真人表演者，对得分作出反应，甚至密切关注球的动向。
PXO人群系统的工作原理是利用引擎中高效的静态网格体实例化。所有动画都是在顶点着色器中使用骨骼动画纹理完成的。这个系统包含两部分：一套Houdini工具集，用于处理模型和动画，以及烘焙骨骼动画纹理；还有一个用C++编写的虚幻引擎插件，用于生成和控制人群实例。
当需要让人群动作保持整齐划一时，系统支持触发不同的人群情绪。系统拥有上百种不同的动画片段，能够套用给人群中的任何人，也就是说，激活的动画片段可以影响整个人群，也可以仅仅影响其中一部分人。系统还支持动画状态间的平滑过渡。
“能够控制人群在恰当的时机准确按照我们的需要进行表演，对我们来说意义重大。”Whiteson说，“我们预先制作了七套不同的人群表演动画，可以根据球场上的赛况灵活使用。如果我们想让人群欢呼，只需加载相应的特定资产即可。同样，如果我们想让他们坐着，不要太兴奋，也有预先制作的模拟动画。比起尝试嚷嚷着让真人群演整齐划一地在恰当时机进行表演，这种方式要简单得多。”
PXO虚拟制片经理Jack Chadwick解释说，在实时CG人群的整个开发过程中，团队非常依赖虚幻引擎的Niagara视效系统。“为了构建实时全CG动态人群，虚幻引擎是不可或缺的。”他说，“我们利用Niagara成功地构建了逼真的人群，其中没有任何重复之处。在角色动画数量既定的模拟系统中，如何体现真实人群中的各种细微差别，这是我们遇到的最大挑战之一。”
PXO通过动作捕捉采集了所有动画，而人群中个体的3D模型则是以3D扫描真人的方式创建的。“我们花了大量时间使用Xsens动作捕捉套装，试图确保我们的动画具备充足的多样性，这能够帮助我们将人群制作得栩栩如生。”Chadwick解释说，“通过利用虚幻引擎的实时渲染能力，我们能够快速进行迭代和调整。”
“在这个项目中，每个人都热衷于挑战实时技术的极限，寻找新方法解决电影制作中的问题。这则广告就是最好的证明。”Rahnama说，“通过合作，PXO、alter ego、WFW和VPA不仅破解了实时虚拟人群的难题，还想出了拍摄LED墙慢动作镜头的更好方法。这就是让我们早上起床工作的动力，也让我们立志在下次取得更大的成就。有了虚幻引擎这片可供我们探索的乐园，我相信我们可以做到。”
用于广告拍摄的LED舞台
这则广告是在6号舞台上拍摄的，这是PXO和WFW在多伦多的虚拟制片舞台之一。这座半圆形LED摄影棚占地2000平方英尺，拥有720块LED面板和175块天花板面板。电影制作人能够结合使用LED墙和天花板上实时渲染的实景，以及由尖端数字技术创建的环境。
对于Caledon足球俱乐部广告这种项目，在能够使用LED墙之前，alter ego需要带着50到100人进入真实的体育场，让他们从一个区域移动到另一个区域，然后在后期制作中将这一切整合起来。
或者，他们将不得不在CG中生成人群，追踪镜头，转描前景资产，并尝试通过匹配光照和氛围，将一切整合起来。“如果无论如何都必须创建CG人群，为什么不花时间在拍摄前创建它，并使用虚幻引擎在LED墙上以实时方式让人群动起来？”Whiteson说。
通过这种方式，团队可以采用任何方式自由移动摄像机，因为摄像机中捕捉到的一切都是最终像素——更重要的是，现实世界与墙上环境融合在了一起，这是后期效果无法媲美的。
在足球广告中，alter ego在CG体育场环境内插入了真实的烟雾镜头，同时在真实舞台上释放烟雾，如此一来，两种元素将使人感觉同宗同源。光照方面也采用了同样的手段。
“虚幻环境中的体育场光源在镜头中的反应方式与真实体育场内的光源别无二致。”Whiteson说，“我们通过摄像机在运动员周围捕捉到了非常真实的散景和光线，仿佛我们拍摄的就是一片真实的体育场。同样，这种效果在后期制作中既耗时，又难以重现。”
考虑到人群的规模，传统的电影制作方法在该项目中是行不通的。“我们创造了在真实场所中无法捕捉到的东西。”Whiteson说，“我们让超过18000名数字球迷在体育场里欢呼。在真正的体育场里，不可能雇佣那么多的人。”
团队还使用虚幻引擎创建了一个完整的360°环境，他们根据取景的需要，在LED墙上移动环境——而不是移动摄像机。“在真实场所中，我们会在球场上到处移动摄像机，以便捕捉到真实的比赛感觉。”Whiteson解释说，“有了虚幻引擎，我们能够在几秒钟内轻松地将环境调换至体育场内的任何区域。我们铺设取景轨道，然后移动整个场景，而不是花时间移动摄像机。”
Chadwick指出，与传统技术相比，使用LED屏幕也为他们节省了大量时间。“在LED摄影棚中拍摄这类项目时，制作速度是其主要优势之一。”他说，“想象一下，如果在真实体育场中拍摄，除了成本高昂外，我们还需要花很长时间为每次拍摄重设镜头。通过利用虚幻引擎的实时渲染能力，我们只需点击一个按钮，即可完成重设。”
LED舞台使不可能的拍摄成为可能
Whiteson认为，广告代理商和制片公司有充分的理由因虚拟制片技术和LED摄影棚的出现而感到兴奋。
他解释说，他们目前正在处理一个项目，如果没有虚幻引擎和LED墙，就不可能完成。故事背景是冬天，而团队要在9月份拍摄。摆在他们面前的有四种方案。
第一种是飞到目前处于冬季的遥远地方——成本太过高昂。
或者，他们也可以在夏末前往当地滑雪场进行拍摄，然后在后期制作中替换掉整个背景。这种方案的成本同样很高，后期制作也很耗时。
第三种方案是在摄影棚中的蓝幕下拍摄。“在这种方案中，我们要处理摄影棚内的光照以及3D后期环境，而且整合后的效果绝对不会真正达到完美。”Whiteson说，“此外，交付进度表中无法为后期制作预留太多时间。”
最后的方案是在拍摄前使用虚幻引擎创建环境，并使用LED舞台。“对我们来说，最后一种方案将产生最好的效果。”Whiteson说，“LED墙可以提供非常高的亮度，在光照效果方面极大地减轻了我们的负担。”
“此外，演出者和背景之间的融合看起来将远胜于后期合成效果。我们还可以在现场营造氛围，洒落雪花，这在蓝幕环境中是无法做到的。你试过为飘落的雪花抠像吗？简直是一场恶梦。就预算和时间安排而言，LED墙确实是最明智的选择。”
