《哪吒》和《大圣歸來》應該算是最近幾年來，最爆款也是最精良的國產動畫電影了。《哪吒》的中國票房總榜第二的成績，更讓很多人高呼“國漫崛起了”……

然而，去年當官宣《哪吒》代表中國沖擊奧斯卡時，很多人又表示持反對票。

直到廠長在知乎上看到下面這個問題的時候，更加深了我對國產動畫的反省和思考——

其中有一位資深的“計算機圖形學”話題答者，對這一問題的回答獲得了4萬多的贊同。

再一看這位答主的履歷，果然是專業人士！

下面我們就來從專業角度看看，《哪吒》和《大圣歸來》在技術上到底能否匹敵迪士尼、皮克斯吧~

（雖然文章可能有些地方讀不懂，但完整看完你一定會理解其中的精髓）

首先回答問題：云泥之別。

別到什么程度呢？

問題只問了技術上的差別，那我也就只談技術上的差別，如果談藝術上的差別，那只需要拿出一部《頭腦特工隊》，估計是我國十幾年內出不來的作品。

回到技術上，首先毫不客氣的說，包括迪斯尼在內，整個CG產業，都是皮克斯這個祖師爺賞飯吃的結果。

詳情請見之前的文章：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/121868664

那么接下來，我展開列舉一些迪斯尼集團的“技術”，給大家細品一下：

迪斯尼集團是一個包含了皮克斯， 盧卡斯影業（工業光魔），福斯等IP廠商， 以及全世界各大主題游樂場、地產、還有6個科技研究院（麻省理工學院的圖形學研究部門，蘇黎世理工學院的圖形學研究部門，工業光魔，皮克斯研究院，迪斯尼本部）的大集團。

做CG動畫，首先是要有工具，工具所帶來的的產能，決定了動畫作品品質的下限。

在中國， maya， 3D max, houdini， AE……凡所能盜版到或者買到的軟件，以及一些有限的開發， 通常就定義了工具的全部了， 這些工具就好像如來佛的手掌一樣，把藝術家發揮的范圍限定在了它們的功能所構成的包體內。

但迪斯尼不一樣，它的6個研究院，可以給他創造工具。

先舉一個例子， 蒙皮大家都知道， 一個CG角色有一層外表網面，里面有個骨骼，然后藝術家給骨骼點刷上權重，骨骼的運動從而驅動“皮膚的運動”形成角色動畫。

這個技術它有個巨大的問題，就是權重很難刷，導致了在低成本的情況下，像是胳膊肘、胳肢窩， 這些關節曲折的地方會產生諸如扭曲，穿插，畸變等問題，比如：

迪斯尼看了看手上的勞力士，說：“那么，就讓我們來徹底解決這個問題吧。”

于是開發了基于有限元仿真的動畫系統，就是造火箭一樣樣的有限元分析，他們自己開發一套來做動畫。

這東西是怎么開發的呢？

研究人員先根據動畫里大形變的需求重新推導了有限元積分的quadrature rule， 來保證軟體在大形變下的形變可靠性。

詳盡的論文鏈接是：

http://www.math.ucla.edu/~jteran/papers/MZSETTS11.pdf

新的積分方法在大形變下可靠性

使用稀疏hex網格離散動畫角色

基于牛頓迭代的非線性方程求解法

用多重網格算法來做其中的雅克比系統求逆

通過CCD（連續碰撞檢測）來檢測穿插并作為碰撞約束帶入求解器中，于是得到的形狀絕無穿插

所有的代碼基于并行運算開發，能以4fps的速度通過超級計算機進行求解運算。

最終得到這樣一個系統：

在這個系統中，動畫角色被分為充滿實體的有限元小塊，其控制骨骼則是實實在在的剛體， 動畫師通過操作這些骨骼來驅動有限元分析運算，產生自然的形變和無穿插的運動，動畫師的一個鼠標操作指令會被送到工作室內的超算上進行運算后返回求解完的形態， 整個來回在當時可以達到4~8fps。

以下是他們和他們以前用的產品級rig的對比。

什么叫解放生產力， 發展生產力， 制造更好的生產工具？

當然這些效果的提升，大概也就

在后來《瘋狂動物城》里， 迪斯尼已經不滿足于用統一的軟體來描述一整個角色了。

于是搞了肌肉-皮膚仿真， 肌肉是一種各向異性（帶纖維方向）的彈性材質， 在受力時不同的方向其膨脹，壓縮效果是不同的，可以更逼真的呈現有血有肉的角色。

通過皮膚仿真來體現皮與肉之間的滑動以及皮膚的褶皺

用骨骼驅動肌肉仿真再驅動皮膚仿真來表現筋肉型角色。

使用了全套仿真方案和不使用的對比， 在同一個動畫動作循環上。

科學技術是第一生產力。

以上所展現的兩個案例， 僅僅是管中窺豹的可見一斑， 同樣的例子， 隨便舉還有：

大家都知道摳綠是件麻煩的事， 很多人以為， 摳個綠幕有什么難的， 不是早都被軟件解決了么， 迪斯尼看了看自己手上的勞力士， 覺得并不是的。

于是呢，在siggraph2016上，他們提出了一種基于color unmixing的自動綠幕摳圖方案， 論文題目是Interactive High Quality Green Screen Keying via Color Unmixing

這個綠幕摳圖它達到什么效果呢？？？

前方高能

注意它把這個動態模糊都能很完美的摳下來。

注意這個透明的鏡片，以及其它那些頭發絲部分，是在和我開玩笑么？迪斯尼圖像算法這么厲害，國防部知道么？

完整視頻以及更多的對比如下：

這個算法，在論文中，迪斯尼的研究人員指出為整個制作流程節約了90%的勞動工作時間。

就更不需要提為了冰雪奇緣研發的MPM算法：

為了海洋奇緣研發的FAB算法：

先用計算機模擬出海浪沖擊的感覺

再模擬小帆船在海狼中前行

再加上人物，進行環境調整

效果測試

更不要提他們在渲染，動畫等多個領域的其它工作。

這些算法的論文， 全都發表在SIGGRAPH會議上， 收錄于ACM Transaction on Graphics期刊中。

SIGGRAPH是CCF（中國計算機科學學會）列為A類的會議， TOG是JCR 1區的期刊， 中科院的資料顯示“極難”在這兩個期刊發表論文。在任何一個國家的科學評價體系中， 這些都是頂級的科學技術研究。

那么在這方面，迪斯尼+皮克斯總共有多少論文呢？

https://www.disneyanimation.com/technology/publications

graphics.pixar.com/library

大家可以自己上網去數，點開他們的論文列表，花了好久拉到底，竟然還有好幾頁？

要知道， 不同于計算機視覺或者AI之類的灌水大會， SIGGRAPH是一個每年接收論文才80~100篇的高標準會議， 而迪斯尼， 皮克斯的這些研究， 全都是應用數學科學的硬核算法研究。

現在， 你來和我說技術上我國影視業已經和他們差不多了？

恐怕就目前來講，算上全世界所有其它同行和科研機構的力量(維塔除外，技術上新西蘭的維塔可以與迪斯尼家單挑不慫)， 也只能和他們勉強打平手啊……就說咱們用的軟件， maya houdini max， 這些都已經被迪斯尼皮克斯甩出外太空了， 更別說我國低成本，低研發，只會制作的勞動力密集型影視行業了。

當然，以上羅列的技術，在整個影視動畫工業用到的技術里，只是冰山一角，聊以吸引人眼球而已，大家一定要記住，我的用詞“比如就有這么個技術xxx”。

下面這個回答里提到的內容，可作為很好的補充。

www.zhihu.com/question/389058916/answer/1220950139

最后，革命尚未成功，同志任需努力。

我費心盡力做這些科普工作，是希望帶領大家在這個領域睜開眼看世界。先看到差距，我們才能去追趕。

中國是個超級大國，無論在哪個領域，都不能落后于人。

后記

多年前在美國看戰狼2，全體中國人起立鼓掌的場景依然歷歷在目，海外中國人苦啊！后來美國政府拆平了那個影院。(灣區stevenston那家影院)。

也是或多或少受戰狼影響，我決定回國來做事。

我和一群小伙伴，正是掌握這些核心技術和算法的人，而我們也正在做一些“很傻”的事情，用愛發電。

所以看這個文章，如果只看到“美吹”，甚至調侃中國近年來的進步，這是我所不恥的。

我寫文章的目的，是希望大家能看到差距，并且努力學好數學與應用數學、物理、計算機科學，在相關領域奮起直追。為國家作出貢獻。

廠長最后插一句題外話：

昨日《姜子牙》官宣2020年內上映，又激發了不少影迷的熱情。