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開發歷程大公開!一窺 khara Studio 如何透過 Pencil+ 4 Line for Blender 與客製工具打造《新世紀福音戰士》動畫短片

2021 年在日本上映完結篇的《新世紀福音戰士新劇場版:終》,台灣也終於在 2023 年 2 上映。在官方也公布 Blu-ray&DVD「EVANGELION:3.0+1.11 THRICE UPON A TIME」的發售資訊,以及實體特典版的全新製作片段《EVANGELION:3.0(-46h)》。為此,日本知名媒體 CGWORLD.JP 也向 Khara Studio 數位製作部門(スタジオカラーデジタル部)進行了專訪,映CG 在取得 CGWORLD.JP 的授後,為大家帶來本篇以「Pencil+ 4 Line for Blender 開發歷程」以及《EVANGELION:3.0(-46h)》幕後製作為主軸,講解該工具以及短片的創作故事。話不多說,現在就跟著映CG 來一探究竟!


運用 Blender 與 Pencil+ 實現全新製程

《EVANGELION:3.0(-46h)》由鶴卷和哉(Tsurumaki Kazuya)執導,講述了《福音戰士新劇場版:Q》之前的故事。其中明日香駕駛的正規實用型 2 號機 α 與 EVA Infinity 的激烈戰鬥可說是廣受好評,許多影迷皆稱讚與原作品質不相上下。團隊表示,以往數位部門都是以 3ds Max 為打造 CG 效果的主要工具,但在本次短片中卻改為用 Blender。近年來,日本的動畫與 CG 行業對 Blender 的關注度迅速增加,而 Khara 工作室數位部門也很早就看到其潛力,並在 2019 年成為 Blender 組織的贊助商。同年,可打造素描輪廓風格的 Pencil+ 開發商 PSOFT ,受製作團隊委託開發專屬 Blender 的版本,於是他們在原本的使用基礎上加以改良,並應用在此短片中。Khara 工作室數位部川島正規部長說,作為 Pencil+ 4 Line for Blender 的試用機會,短篇型製作會是最佳的選擇。

©khara, inc.

由左至右 髙部 翼氏(Lead Technical Artist)、熊谷春助氏(Lead Technical Artist)、鈴木貴志氏(Technical Director)、岩里昌則氏(CGI Animatior, Director)、若月薪太郎氏(Modeling Director)、松井祐亮氏(CGI Animation Director) 以上為 Khara 工作室數位部成員
写真左から 髙部 翼氏(リードテクニカルアーティスト)、熊谷春助氏(リードテクニカルアーティスト)、鈴木貴志氏(テクニカルディレクター)、岩里昌則氏(CGIディレクター、アニメーター)、若月薪太郎氏(モデリングディレクター)、松井祐亮氏(CGIアニメーションディレクター) 以上、カラーデジタル部

此外,《EVANGELION:3.0(-46h)》更與 YAMATOWORKS 工作室協同合作,雖然彼此使用的工具並不同,但這次雙方決定統一使用 Blender 和 Pencil+ 來製作,並與數位部門的內部工具做整合,以實現更流暢的製作過程。另外,隨著 Pencil+ 4 Line for Blender 於 2023 年 4 月推出後,卡通材質動畫的著色問題也得到解決,代表 Blender 對於兩家公司的合作已是不可或缺的要素,接下來文章將帶領各位做更詳細的探討。

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Blender 與 Pencil+ 的開發環境設定

旨在創造與 3ds Max 版本相同的使用體驗

在短片的製程中,數位部不斷進行驗證,並提出一些功能的開發需求,例如平滑效果、線條合成工具,以及批次更改場景顏色的材質編輯器等等,為的就是打造與在 3ds Max 相同的使用體驗。數位部 Lead Technical Artist 高部翼表示:「PSOFT 完美解決了我們的需求,使用介面跟 3ds Max 的版本如出一轍,非常感謝他們。」

此外, 團隊還自主研發了不同的內部工具,像是資產管理工具「tag_manager」,以及骨架編輯工具,Lead Technical Artist 熊谷春助說道:「因為我們使用 Python,所以在 Blender 中開發工具是蠻方便的,要找到開發的參考資料是更加容易的。」 目前數位部也正著手為下一個作品做開發,當問到目前的進程時,Lead Technical Artist 熊谷春助說:「我負責 Shader 開發到算圖的流程,儘管在材質創建上面臨許多挑戰,最終還是能完成目標。」Lead Technical Artist 高部翼則說:「我在使用 3ds Max 時期時,就是負責資產管理工具的開發,目標是為 Blender 做出相同的工具。」


Pencil+ 4 Line for Blender 的開發過程

《新世紀福音戰士新劇場版:終》的製作在 2019 年啟動,並歷經過大約 6 個月的時間,經歷不斷的回饋、發現問題並解答。製作期間有中斷過,直到 2021 年 9 月又重新啟動。隨後,團隊又透過 Alpha、Beta 兩種版本的迭代,最終是採用 Beta 版本。在這個階段,除了找臭蟲之外,也持續開發新功能並納入商業版本當中,也在本次短片完成後,推出了 Pencil+ 4 Line for Blender 的正式版。

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Alpha 與 Beta 的驗證

這些圖片是在指出開發 Pencil+ 4 Line for Blender 的操作驗證流程。包含了受到臭蟲以及 Blender 規格所引發的問題。此外,還進行了比較驗證,以確保在不同的條件下,3ds Max 和 Blender 的彩現結果是否有所差異。

在 Alpha 版本中發生的問題:當運算有框線的動畫時,線框與材質本身出現無法對齊的問題。©khara, inc.
同樣發生在 Alpha 版本:無法在有曲度的物件上產生線框。©khara, inc.
在 Beta 版本中發生的問題:當在有曲度的物件上設定相交線時,線段無法正確地被繪製出來。©khara, inc.
在相同的 Beta 版本中,在使用 Blender 時,當重新開啟場景檔的時候,沒有用到的資料會被刪去。然而,在 Blender 的「Fake User」模式下,即便重新開啟場景時,資料則會被保留下來。因為線段繪製的節點結構並沒有設定給 Fake User,因此在重新開啟場景資料時應該要被刪除。這正是因為 Blender 規格的關係所產生的不便性,因此需要進行改善。©khara, inc.

Smoothing Group 的線條繪製

在 Blender 中,為了讓模型轉折處做到平滑化效果,往往需要設定「Sharp」與「Crease」參數才能做到。因此,團隊向 PSOFT 提出了這一點要求,以實現在設定「Sharp」時即可產生滑順的線框效果功能。

在套用細分功能前的編輯狀態。紫色的線(上下端)是使用「Share」+「Crease」創建的,而青色的線段(側邊)則是僅使用「Sharp」所創建的。©khara, inc.
這是上圖套用細分功能後的效果。可以觀察到,上、下端的表面有著銳利的邊線,而側邊的線則沒有銳利的邊線。©khara, inc.

Pencil+ 4 Bridge

它能讓使用者從 3ds Max、Maya 等軟體匯出 Pencil+ 4 Line 的設定值,團隊發現這個功能對於在 Blender 中使用 3ds Max 所創建資產是很有幫助的。

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Pencil+ 4 線條合成工具

和 3ds Max 類似,如果將一個空場景合併到另一組場景時,其線段節點樹狀結構也會一併被合併。

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Pencil+ 材質編輯器

這是由 PSOFT 製作的材質編輯器,它可以在 Blender 中列出並查看有使用的卡通材質。在 3ds Max 中有 Pencil+ 專用的材質,但是在 Blender 裡,數位部則選擇自行專發內部專用的材質。

Zone Color 群組面板。它能夠進行一般顏色設定,例如分色群組、一般亮暗部寬度與位置的設定。©khara, inc.
Zone Positions 分頁。©khara, inc.
在 3ds Max 材質編輯器中的 Zone Color 群組面板。©khara, inc.
3ds Max 的 Zone Position Group 分頁。©khara, inc.
在 3ds Max 版本裡的材質編輯器中,場景本身就儲存了場景群組資訊,內含材質等資訊。但是當材質合併到另一個場景時,群組資訊就會不見,必須透過重新的匯出匯入來在另一個場景中重現。©khara, inc.
在 Blender 的版本裡,群組名稱是包含在材質上。然後具有相同名稱的材質,在材質編輯器中顯示為群組。這樣的改善能方便人員根據群組資訊以樹狀結構的方式來瀏覽材質。©khara, inc.

數位部內部的開發工具

接下來,數位部門將介紹幾款內部開發的工具。因為 Blender 跟 3ds Max 一樣,有所謂透過套用「編輯器」的方式來對物件做形變。但是在 3ds Max 裡,你可以用 Instance 的方式,把同一個形變編輯器套用到數個不同的物件上。然而Blender 中,卻缺乏這項功能。

因此,我們內部開發了一個物件管理工具,配備了上述的功能,來列出場景中所使用的編輯器,來允許他們的應用。

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「編輯器」分頁。它是按照類型分組的列表,並依據有著相同的設定來做出區隔來。使用者可以開啟或關閉目標編輯器的面板,並且在視埠中開關切換。在這裡,使用者還可以指派新的修改器,並允許同時對多個物件做指派,這是原版本所沒有的功能。©khara, inc.
「Collection」分頁。除了顯示 Collection 清單外,它也允許能夠同時選取多個不同 Collection 裡的物件,同樣在原始版本中所沒有的功能。©khara, inc.

資產管理工具 tag_manager

這是原先針對 3ds Max 所開發,後來也打造出 Blender 版本的資產管理工具。它提供資產發佈、載入,零件和場景色彩替換等等功能。此外,一個額外的功能,是它支援選取兩個完全不同的專案檔,以及「3 或 4 階層」的資產路徑選取。

tag_manager 的介面。©khara, inc.
©khara, inc.
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3ds Max 版本的 tag_manager。©khara, inc.
在 Blender 版本裡的資產管理工具介面與 3D 模型的顯示。畫面中所顯現的是標準的顏色。©khara, inc.
顯示來自上圖的損傷貼圖的效果。在畫面中,通常在 Blender 內涉及紋理時,通常是以灰階貼圖來顯示,這理則可以彩色貼圖來顯示。©khara, inc.
示範在資產管理工具中切換場景顏色的範例。這配色僅是用來做工具測試使用,並沒有實際出現在動畫專案中。特定的材質與線框組是連動的,所以線框顏色也會跟著改變。除了場景顏色之外,在 3ds Max 中,材質本身是需要重新指派才能做改變,但是在 Blender 裡,我們要求 PSOFT 能夠以文字輸入的方式,去讀取色彩表並套用顏色的值。©khara, inc.
顯示來自上圖的損傷貼圖的效果。同樣地,當場景顏色改變時,損傷的貼圖也會跟著改變。©khara, inc.

骨架編輯工具

在 Blender 中,添加 Armatures 骨架(Blender 的骨架系統)、編輯屬性,或是針對骨架綁定時必要的約束,往往需要在編輯模式和姿勢模式之間來回切換。為了解決使用上的不便,團隊開發了骨架工具, 讓部分內容在編輯和姿勢模式下都有著相同的行為。

骨架編輯工具。在上方的分頁裡,你可以在骨架名稱、旋轉、縮放、鎖定、約束、客製屬性、驅動、骨架群組以及客製造型模式之前切換。其面板也提供了顯示、隱藏骨架圖層,或是骨架從屬關係連動等各種不同的設定。©khara, inc.
骨架群組分頁。這是一個目標骨骼的列表,可以在其中檢查骨架群組的顏色,並將所選取的骨骼分配到群組中。©khara, inc.

Selection Set

同樣跟隨 3ds Max 原有的「Selection Set」功能,讓使用者可以註冊物件或骨架的骨骼。作為一個延伸的功能,它包含了在選取過程中,指定操控器模式以及外部儲存群集的能力。

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動作複製工具

在 Blender 中,若要跨場景使用重複的動作時,通常可透過「動作附加」(Appending)功能來做到,但要將姿勢匯出,或是合併動作通常是很有挑戰性的。因此,團隊便決定採用別的解決方案,置入了透過將 Keyframe 的資訊以文本的格式來匯出與匯入。達到部分動作的合成,以及將關鍵影格合併到現有的動作中。

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算圖編輯工具

基本的能力是讓所有可視圖層都能夠被彩現,同時可以在每個可視圖層上切換彩現引擎或材質輸出。

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《EVANGELION:3.0(-46h)》幕後製作

由於這是數位部首次嘗試在 Blender 中製作,CG 動畫導演松井祐亮表示,自己一如既往地給予團隊指示、進行檢查,所以切換使用軟體上是沒有太大壓力的。

在這部作品中,正規實用型 2 號機 α 與 EVA Infinity 都是以《福音戰士新劇場版》版本中,使用 3ds Max 打造的機體,接著團隊再將模型轉換到 Blender 中,並利用 Grease Pencil、合成節點等專屬功能做進一步建模;而且 Blender 的即時預覽功能可以邊查看邊製作邊輸出結果,這可說是一大優點。建模師若月薪太郎表示:「雖然 Blender 還缺少很多功能,但如果要跟 3ds Max 比建模速度的話,我認為前者還是較能勝任這方面的工作。」

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據透露,協助動畫製作的 YAMATOWORKS 也事先獲得了數位部提供的測試模型資料,並且有時間熟悉 Blender 和 Pencil+。最初,與他們原本使用的 3D 軟體 LightWave 3D 相比,讓身為不同軟體使用者的他們,難以維持相同的製作速度。

這對於數位部和 YAMATOWORKS 來說都是挑戰,有些成員都很習慣 3ds Max 的操作。然而,隨著大家漸漸對軟體的熟悉,也開始上手,也慶幸沒有影響到製作期程。在《EVANGELION:3.0(-46h)》中,是依據較傳統動畫製程的方向,依照導演鶴卷和哉(Tsurumaki Kazuya)的手繪的故事腳本,與《新世紀福音戰士劇場版:終》使用的方法相反,後者先製作動畫,製作了數十種不同的角度,然後選擇了最佳的呈現方式,更類似於實拍電影的製作,也有更豐富的細節

然而,根據不同的場景,有時候還是會以類似《新世紀福音戰士劇場版:終》一樣,呈現多種不同角度的鏡頭,充份利用 Khara 工作室數位部的專業知識,以創造出逼真且沉浸式的表現。這些知識也分享給 YAMATOWORKS,在動作戲的場景,也加入了一些未曾出現在故事腳本上的特寫鏡頭,加強戰鬥的張力感。


分鏡兼概念設計師前田真宏與機體設計師山下育人的設計過程

上圖為正規實用型 2 號機 α 的暫時規格原型。其複雜的分色是以往的設定所不同的,這也是在建模的過程中所確立的。造型設計由概念設計師前田真宏負責,他也負責本作的分鏡,而色彩配置則是由首席機體設計師山下育人所提出。©khara, inc.
EVA Infinity(暫定標題)。其外骨骼與骨架都上了卡通材質,並且分開彩現,然後在後期的過程進行合成。這種方法類似《新世紀福音戰士》中對動畫材質的應用,並用於相同的拍攝過程。然而,它不同於 Blender 的標準彩現圖層方式,而是利用內部的彩現工具進行材質分離。©khara, inc.
外裝甲質感。©khara, inc.
骨架質感。©khara, inc.

靈活運用 Blender 的功能

在動畫中,在正規實用型 2 號機 α 頭上綁有幾條繃帶,團隊表示這是本作獨有的設計。其基礎模型也是從 3ds Max 轉換過來,並透過 Blender 的 Grease Pencil 做輪廓設計,然後再進行建模。Blender 的特點是可以即時預覽著色結果並檢查線條狀態,使工作效率明顯提高。

使用 Grease Pencil(褐色線條)對繃帶設計進行修正。©khara, inc.
透過視埠算圖功能開啟輪廓線顯示,繼續設計工作。©khara, inc.
輪廓線關閉狀態。©khara, inc.
輪廓線開啟狀態。©khara, inc.

設計師山下育人的材質分色過程

正規實用型 2 號機 α 的材質配色。以 3D 的卡通材質,我們匯出了共三組的材質,包含將整個機體分別以各自的顏它填滿的顏色材質,用於 1 號陰影、2 號陰影以及高光區域;將著色部分分離的遮罩材質。透過將這些材質做合成,便可以在 After Effects 中利用遮罩來控制陰影、高光的形狀。

顏色材質

機身完整顏色。©khara, inc.
貼圖。©khara, inc.

1 號陰影材質

機身完整顏色。©khara, inc.
貼圖。©khara, inc.
遮罩。©khara, inc.

2 號陰影材質

機身完整顏色。©khara, inc.
貼圖。©khara, inc.
遮罩。©khara, inc.

高光材質

機身完整顏色。©khara, inc.
貼圖。©khara, inc.
遮罩。©khara, inc.

除了使用 Pencil+ 生成的線條和用於投射陰影與合成過程的材質外,團隊還使用了像高度貼圖、用來讓眼睛微微透光的遮罩,以及在 After Effects 添加損壞的的 UV 貼圖等素材。

團隊表示,以往的《新世紀福音戰士》模型上,顏色分配原則通常是以零件為基礎的。但在《EVANGELION:3.0(-46h)》中,如果採用同樣的作法,會導致產生太多輪廓線,在骨架綁定上會產生問題。因此,團隊選擇利用貼圖的方式來做分色。這種方法在製作初期並沒有被提出,因此也向技術部門尋求協助。

建模式若月薪太郎對此透露:「看完成品後,我覺得與以往的《新世紀福音戰士》相比,現在有更多聚焦在腿部及手部的畫面,這時候細膩的色彩分配更能夠凸顯出機身的巨大感與存在感,山下先生對於機體設計的美感真的無可挑剔。」至於透過紋理實現的損壞效果,也得到了導演的喜愛,值得注意的是,團隊用 Cycles 只計算陰影,其他部分皆使用 Eevee。

陰影效果。©khara, inc.
線條輪廓呈現。©khara, inc.
高度貼圖。©khara, inc.
透光遮罩。©khara, inc.
UV 貼圖。©khara, inc.
損壞材質紋理。©khara, inc.

由 Project Studio Q 特製的骨架

關於角色骨架的綁定,當我們嘗試了 Blender 的功能與其它商用的骨架工具,發現無法達到 Khara 以及我們所要求的。因此,我們透過知名 3DCG 動畫 工作室 Project Studio Q 的協助,請他們為此建立客製的骨架。這個骨架能夠讓角色做出特定的彎曲、伸展以及誇張的動作表演。

正規實用型 2 號機 α 的臨時骨架。©khara, inc.
Evangelion Infinity(暫定名稱)的骨架。©khara, inc.

精采絕倫的戰鬥動作場面

在《EVANGELION:3.0(-46h)》中能看到正規實用型 2 號機 α 與 EVA Infinity (暫定名稱)的戰鬥場景,展現了兩個巨大生物的衝突,這在以往的系列作來幾乎是沒出現過的畫面。CG 動畫導演松井先生說:「團隊在嘗試不同的攝影機角度和運鏡,以傳達出龐大機體彼此碰撞的震撼感。

分鏡圖。©khara, inc.

接下來展示的是輪廓線條。線條的強度與與粗細,對傳達出機體的規模感起到相當大的作用。前景中的輪廓線較粗來強調力量感,背景的線條較細以避免被黑色吃掉。在 3ds Max 中,這樣的調整過程都是在算圖的過程中完成。在 Blender 裡,則使用 Pencil+ 的線條節點的「衰減」功能來設定。通常來說,會根據與鏡頭距離遠近、線條的交錯而有多種設定,但在這個作品中,僅僅依照距離遠近來做線條衰減的判定。如此作法提供了穩定、不會閃爍的動畫效果。

作品在經過了調色和音效的製作之後,也做為電影《新‧假面騎士》的前導片,共同上映了兩週的時間。雖然這是來自電影發行商的提議,而之所以能有這樣的機會,也是因為該片的導演,正是《新世紀福音戰士》原作導演庵野秀明,對於這次的短片的視覺效果所吸引,而給予了高度評價。


著地的動態

除了打鬥場面之外,其他動作鏡頭也相當精采,例如其中一幕正規實用型 2 號機 α 躍進時,鏡頭從背後迅速跟隨,沿著其軌跡顯示其身體,然後迅速超越,再從上前方的天空往下拍,捕捉其著陸的姿勢。這是極其擬真的一顆 3D 運鏡鏡頭。

雖然製程中沒有用到動作捕捉技術,但團隊參考了演員將手放在背後的表演影片,做為參考在動畫中模擬出來,而且由於正規實用型 2 號機 α 只有單臂,所以在平衡重心的表現上也嘗試許久。


2 號機 α 落地d 瞬間,鏡頭跟著上下搖晃也營造出真實的衝擊感。團隊表示,這是導演鶴卷和哉所堅持的鏡頭。他特別注重單臂機體的動作與姿勢的平衡。另外,YAMATOWORKS 的建模團隊還根據設計圖,創建出包含懸崖在內的整個場景,並用來作為構圖資訊。這種精細的製作風格,充分利用短片有限的場景,為作品帶來寫實感。


用鏡頭呈現「巨大感」

動畫中,年輕的北上綠(Midori Kitakami)仰望著 EVA Infinity 時。透過鏡頭的布局,運鏡以及慢動作,用一個小孩的視角傳達出看到巨大物體所感受到的恐懼與怪誕感


其它非 Blender 製作的鏡頭

團隊表示,本作並無全然都使用 Blender 製作,例如有一幕是紅色能量逐漸覆蓋地球的場景,這主要是透過 3ds Max 的粒子功能完成的。另外,當 EVA Infinity 從地底冒出來的時候,YAMATOWORKS 運用 Houdini 來模擬粒子與其動態,呈現出它躍起的樣子。雖然 Blender 的操作性已跟 3ds Max 相當接近,但團隊認為還有一些功能尚未完善,望未來能獲得改善。

3ds Max 的製作畫面。©khara, inc.
合成過程畫面。©khara, inc.
最終完成畫面。©khara, inc.

原文授權自 CGWORLD.JP,請勿任意轉載
原文連結:https://cgworld.jp/article/202307-cgw299-eva.html
文字:日詰明嘉 / Akioyshi Hizume
編輯:小村仁美 / Hitomi Komura(CGWORLD)、山田桃子 / Momoko Yamada

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