总述
　　影片"魔戒"是根据英国著名幻想作家J.R.R.托尔金的神话巨著《魔戒三部曲》改编制作的。它的首部曲"护戒圣兵"自从2001年12月全球公映以来获得了空前的成功。第二部"双塔奇兵"已于2002年12月上映，预计第三部将在2003年公映。
　　影片中，哈比人佛罗多o巴金斯（Frodo Baggins）要把魔戒带回Cracks of Doom（末日之山）销毁，于是艰难的长途跋涉开始了。一起随同的还有八个护戒联盟的成员：两个人类代表，徘徊者阿拉贡（Aragon）和波罗莫（Boromir）；小精灵莱格拉斯（Legolas）；小矮人金雳（Gimli）；男巫甘道夫（Gandalf）和其他三个哈比人，山姆（Sam）、皮聘（Pippin）与梅里（Merry）。另外还有精灵公主亚纹（Arwen）和精灵王后Galadriel。
　　影片中的实物特效主要是由Weta Digital公司（负责数码特技）与Weta Limited公司合作在新西兰制作的。影片中的480个视觉效果镜头于2001年10月完成。视觉效果总监Jim Rygiel说："我们混合了缩小的场景、烟火制造术、蓝图、真实成分和CG成分。护戒联盟的成员有时是数码合成的，有时是真实的，有时按比例两者都有。"同样，影片中的取景地也在新西兰，有些是取之于实景。另外一些场景是用58个缩影创建的，其中混合有蓝图和数码合成的角色。影片中一些声势浩大的片段（特别是在魔瑞亚（Moria）矿山和魔都（Mordor）战场的场面）主要是用计算机图形来制作的。另外，由野马状的波涛形成的洪流为Frodo和Arwen抵挡魔戒幽灵那个短片段也是Digital Domain公司用计算机图形制作的，只有少数几个片段不是Weta Digital公司制作的，这个就是其中之一。CG技术也可以用来创建创意（previsualizations）并能在缩小的场景上制造摄像机运动（sweeping camera moves）。

上图中，扮演护戒联盟的成员和甘道夫的演员是在一个蓝图背景中拍摄的，
然后把他们置入一个缩小的场景里。他们逃脱CG炎魔Balrog的火脚，
如顶上左图。在顶上右图的场景中，佛罗多和阿拉贡是数字特技替身演员。

　　角色创新
　　在影片中的矮人国里，我们看到了三个较大的CG动物：章鱼状的守门员，保护魔瑞亚（Moria）矿山里的妖精高达10英尺的山怪，火光闪闪的巨大无比的炎魔。另外还有咕鲁（Gollum）--一个身心都已扭曲变形的哈比人。
　　所有这些大的CG动物刚开始是黏质的雏形。"这些雏形非常细致，"数字建模总监Matt Aitken说，"Gollum雏形的皮肤上有毛孔。"为捕捉这个细节，建模人员用了一个手提式扫描仪（例如目前市场上出售的Polhemus公司出品的FastScan实时三维手持激光扫描仪），制作出了一片稠密的用来描绘外表面的顶点。然后，建模人员用Alias|Wavefront公司的PowerAnimator软件在顶点阵上建造了NURBS模型。由于保留有雏形的细节的最终模型太重不便使用，建模小组开发出了一种基于由Venkat Krishnamurthy博士和Marc Levoy博士创作的"把平滑外表面装到稠密的多边形网格上（Fitting Smooth Surfaces to Dense Polygon Meshes）"的Siggraph'96论文的技术，用低精度的模型复制扫描过的细节。接下来，他们创建了一个低精度外表面，它与稠密高精度外表面的基本形状相同，然后把两个外表面排成一行，并穿过它们计算两者之间的距离，他们再用计算结果为一个移置贴图制定了高度值。一旦高精度的外表面被包裹在移置贴图里，那个模型就再也不需要了。低精度的模型用来设置动画、制作蒙皮和加亮。移置贴图是一个图像文件，渲染的时候才用到。
　　再来看山怪，为即将成为移置贴图的外表面创建的NURBS模型有3\\\,700\\\,000个控制结点（CVs）在250块NURBS斑块上；低精度的表面有28\\\,000个控制结点。在外表面之下，建模人员设置了一个骨架--骨头和关节被用来设置动画。为了使角色运动时显得更真实，Weta Digital公司的图形软件开发小组编写了Maya插件（即C++程序），用它来制作随着运动而膨胀和压缩的肌肉，并能使皮肤自然的滑动。

　　山怪雏形的扫描数据转变成了一个带有3\\\,700\\\,000个控制结点的高精度NURBS模型，如上第一张图；接下来创建了一个带
有28\\\,000个控制结点的低精度外表面，如上第二图；为了修复外表面的细节，（工作人员）在计算了低精度和高精度
模型之间的差异的移置贴图上添加了低精度模型，如上第三张图；最后用彩色贴图来渲染，如上第四张图。

　　为了制作肌肉，技术指导首先要指定始末附属顶点和肌肉运动时能确定形状的顶点。肌肉可以缚在其它的肌肉上，骨头上或别的NURBS外表面上。一旦指定了顶点，肌肉插件会自动创建一个可调整的形状或NURBS外表面来与之相符。当附属顶点移动时，肌肉就会根据需要来改变它的形状。"肌肉要保持它的体积，"图形软件开发总监Richard Addison-Wood解释道。另外，肌肉有一个可选择的动力学行为。"你可以控制它的弹性，以致当它快要停下来时能快速颤动，或者能松散的摆动，"Richard Addison-Wood说。
　　为了把外表面上的NURBS斑块变成完整的蒙皮（就是说，要使斑块运动起来好像它们是一块单个的几何体），开发队伍编写出了第二个插件。Richard Addison-Wood用"修补"这个词来形容它。
　　开发队伍编写的第三个插件用来控制覆盖在肌肉和骨骼上的蒙皮的运动。"插件基本上能观察到蒙皮表面与蒙皮下邻近的肌肉和骨头之间的空间体积，" Addison-Wood说，"你可以把蒙皮与邻近的肌肉和骨骼之间的间隙看作是一层用不成型的小立方体制作的脂肪。"插件估计了蒙皮与肌肉和骨骼的距离，并竭力保持空间体积。如果动画师弯曲角色的腰部，肌肉和胃部的脂肪将会把蒙皮挤出来，并且蒙皮会适当地滑动。参数贴图（看上去好像是涂有灰色阴影的纹理贴图）是用来为身体各个部位的蒙皮指定弹性的。
　　高达25英尺的炎魔Balrog看上去完全是由波涛般滚滚燃烧的火焰、皮肤上黑色的裂缝和环绕四周的烟雾组成的。为了制作这个火光闪闪的魔王，环境部门的领导人Gray Horsfield用了sprite，它们是一些2D卡片，工作人员在上面设置了100到150个涂有火焰的结构夹和火焰电影胶片。这些卡片是贴在用来制作生动且真实的火焰形状的粒子上的纹理贴图。"我们大致获得了5000个火焰的图像，根据它的运动方式进行了分类，"Horsfield说，"我们希望火焰从Balrog身体的各个部位以不同的形式喷射出来。"
　　当粒子驱动时，为了能让所有sprite卡片上的火焰喷射方向正确，工作小组用Maya为sprite设定了方向，然后通过Mel脚本程序，利用粒子的屏幕速度和关键帧动画来控制火焰的流动。工作小组也用同样的技术为Balrog创建烟雾，用烟雾胶片代替卡片上的火焰。最后，他们合成了火焰和烟雾的若干层（有时可达到33层），用Nothing Real公司的Shake软件制作出了最终的画面。

　 动画设计
　　动画设计主任Randall William Cook用赋有新意的创意（previsualization）技术来设计动画并使摄像机移动。例如，为了设计在魔瑞亚矿山里护戒联盟的成员与山怪打斗的序列动画，Cook让工作小组捕捉到了扮演CG山怪的角色的动作和与之打斗的演员。然后他们把角色们生动活泼的CG图像放入一个场景中，并适当的调整它们的大小--山怪10英尺高，哈比人大约90公分，人类大约6英尺高。他们还用Cook称为"棋块动画（chess piece animation）"的技术添加了另外的动画来进行场面调度设计。设置好动画后，Cook与影片导演Peter Jackson就开始为在VR goggles（虚拟现实护目镜）里播放的3分钟场景来设计摄像机运动（camera moves）。

为了能让摄像机运动来制作出生动的图像，例如这些亚尔古英雄的石柱像，
Weta公司创建了3D环境扩展集和360-degree 3D环境投影图。

　　为了设计摄像机运动，Cook与Jackson戴上VR goggles，控制了一个代表摄像机的盒子。这个盒子的动作已被实时捕捉了，并且给它的CG图像装了一个3D虚拟摄像机。虚拟摄像机摄到的场景传入VR goggles，Cook与Jackson通过摄像机获得了动作场景，以便他们规划镜头时能试验摄像机运动。

为了给CG山怪的场景设计摄像机运动，工作人员把调整了大小的山怪
和演员的图像传入VR goggles，这样，实时捕捉动作的盒子就成了虚拟摄像机。

　　这部影片中的CG角色（咕鲁除外）都没有说话。虽然如此，Cook还是让动画师们为每个角色创建一个唇形同步轨迹（lip synch track）。他说："尽管角色们没有移动嘴巴，它也能帮助动画师显示他们的思想过程。"

　　Massive动画
　　12位动画师用Maya为主要的生物设置了关键帧动画。动画部门用Massive程序也为数字特技替身演员（digital doubles）、咕鲁和一些基本的运动编辑了动作。"有了关键帧动画，计算机要为动画师工作，"Cook说道，"有了Massive程序，动画师们要为计算机工作。"

在这副CG图像中，小妖精（包括那些缩放了比例的墙壁）是由行为动画程序Massive来
定义和制作动画的，渲染使用的是Weta Digital公司的Grunt渲染器。

　　Stephen Regelous 的成果--Massive能创造对他们的环境做出反应的人工智能角色。Stephen Regelous说："他们选择要执行的动作，修改它，并在他们东奔西跑适应环境时还要混合动作。"此软件主要用来创建聚集了70\\\,000个正在打斗的武士的战斗场景，每个Massive角色都有自己的"大脑"。
　　Stephen Regelous应Jackson的要求于1996年开始研究Massive软件。软件一旦准备就绪，Weta Digital公司的工作人员就开始创建大脑和身体，制作动作库并使其多样化。直到Massive角色能用于镜头中之前，这些准备工作花了他们2年的时间。
　　角色是由带有物理特性的原模型创建的。考虑到要物理模拟，Massive程序带有固体动力学（rigid body dynamics），这样能使打斗的武士落在粗糙的地面上。由于这部影片的目的就是要使每个角色（武士、妖精、数字特技替身演员）的外表和动作都与众不同，所以，Messive的工作人员为每一类角色都设计了多种多样的工具、服装和皮肤颜色。Massive软件能非常容易的产生变量，从而来改变几何体或特性。"每个角色都有许多变量，他的靴子上可以满是泥泞，或者他又是非常好斗的，"Stephen Regelous说，"我们可以改变骨骼的比例、shader参数和脑部变量。"当用"Grunt"进行渲染时，角色们的身体是集聚在一起的。"Grunt"是Weta Digital 公司负责Massive角色创建的Jon Allitt为此目的专门开发出的一个A-缓冲渲染器。

为了创建出最终的图像（如下图所示），工作人员拍摄了以蓝屏作为背景的前景演员
（如上右图），然后与CG武士和彩色背景混合。下右图举例说明了为了Massive模拟，
CG武士被放置的位置。渲染时，每个动作各异的CG武士都要集聚起来。

　　工作人员在创建角色身体的同时也为他们设置了动作。"首先，我们列出每一类型的角色，然后给他们设置特定的动作，例如武士，他们要击打、侧跨台阶、把武器向后拉并且阻挡（对方），"Regelous说，"这些动作要有变化，因为角色会出现在不同的环境中。"当然，这就意味着需要捕捉好几百个动作。Regelous说道："一般我们要为每一类型的角色捕捉150到350个动作。"Massive程序带有一个动画混合引擎，在角色飞行中它能修改动作，例如，让角色瞄准武器，或拽住另外的角色。角色们能用反向运动学控制他们的四肢。
　　角色的大脑是用模块（输入输出节点、控制节点和模糊逻辑节点的网络）来创建的；通常，大脑有6000到8000个这样的节点。角色们能"看见"渲染他们周围的图像的扫描线，"听见"声音的频率，并确定他们所处的位置，然后做出与人类相似的反应。每个角色都有一个特殊的大脑，因此他能做出独特的反应。他们做出反应的速度是每秒24帧。

这些武士输进Massive程序时发出"嗡嗡"的叫声，
这样他们彼此就不会撞击，一旦武士开始交战，
他们就利用视觉来确定该做出什么样的反应。

　　工作人员用Massive来处理影片中数千个武士--一旦从战场上出发，他们就会锁定目标（敌人），然后开始交战。此软件能"帮助"数字特技替身演员翻越陡峭的楼梯；半兽人（咕鲁）讥笑护戒联盟的成员，并攀登魔瑞亚矿山里的石柱。角色可以放入场景中，排成行列或纵队，或者放在特殊的地点。Regelous说道："一旦放置好他们，我们就让他们走。"当然，他们实际上是进入通道。据首席技术指挥Jon Labrie透露，工作室一共有800台处理器，其中有420台是基于Linux的渲染阵列。90%的机器是基于Intel的SGI双信息处理器系统。另外还有50台SGI330s（一半运行在Red Hat Linux，另一半运行在NT4），125个SGI Octane工作站，2个Origin 2000文件服务器，3个Network Appliances文件服务器，以及15到20台Macintosh。Labrie说："我们用StorageTek tape robot 里的DLT磁带获得了容量为46TB的信息。"软件列表包括有：Adobe公司的Photoshop和After Effects、Avid公司的Matador、Chyron公司的Liberty Paint、Softimage公司的Eddie、Alias|Wavefront公司的Maya、Science-D-Visions公司的3D Equalizer、Puffin公司的Commotion、Nothing Real公司的Shake、Side Effects Software公司的Houdini、Pixar Animation Studios的RenderMan、Discreet公司的3ds max。工作室开发出了许多享有专利权的内部代码，并对个人和公司为此部影片编写的软件给予许可。例如，能实时捕捉演员的动作、调整CG角色的大小比例并合成背景的一些技术是由Weta Digital公司设计的，但由Giant Studios开发和拥有。同样，为制作这部影片，由德国汉堡的The Post House公司负责的一个数字等级方案使用了布达佩斯的ColorFront公司开发的软件。有了这个软件，Jackson能数字化的使一个序列片段中的颜色与镜头相匹配，这些镜头也许是在一天的不同时段拍摄的，而且，一年之中的天气状况也是不同的。它也能使明亮的日光场地转变成单色的地下场景，甚至能加亮眼睛上的阴影和改变唇膏的颜色。
　　对于7年前加入Weta公司的3D总监Wayne Stables来说，工作室必须要处理的最大的事情就是工作的范围。他说："我不知道还有哪些特效影片拥有这部影片所有的一系列多种多样的特效。"他指的是许多带有特效的序列片段，例如，矮人国的妖怪、Massive军队场景、为了大型的摄像机运动而创建的3D背景、比尔博o巴金斯101岁生日聚会上放的烟花。开始制作"魔戒"时Weta Digital公司只有14名工作人员，现在已发展到252名，公司正以独特的经营方式蓬勃发展起来。
　　据Stable称，在"魔戒"第二部中，他们主要处理的角色是咕鲁，他在影片中大约有400个镜头，而且，他们还会创建更多的战争场面。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　完