《少年 PI 的奇幻漂流》中，李安如何用「群體模擬」養出很多狐獴？

在《少年 PI 的奇幻漂流》片中有一群可愛的狐獴，是利用稱為群體模擬（Crowd Simulation）的技術所創造出來的，從《魔戒》到《蜘蛛人》與《納尼亞》，都可以看到此項技術的應用。到底什麼是群體模擬，T客邦轉載了《有物報告》的文章跟大家說明。

編按：以下文章只有兩句話有《少年 Pi 的漂流》電影預告以外的資訊，我會以*警告。但讀過小說的人就不用擔心被雷了。

筆者上一篇在有物報告的文章《少年 Pi 的奇幻漂流》幕後功臣：大量運用的 Procedural Modeling引起了一些讀者對影視特效製作的關注，所以筆者想要繼續談應用在電影中另外一項影視特效製作的技術，讓讀者能了解那些在電影裡大量可愛的狐獴是如何被創造並呈現在螢光幕前。

群體模擬（Crowd Simulation）讓狐獴栩栩如生

＊說到《少年 Pi》中的狐獴，我想應該沒有讀者會反對我說牠們天真無邪活潑可愛吧？就算同伴被吃掉，也沒有關係，還是該幹什麼就幹什麼，一副樂天的模樣，而且還喜歡跟人類一起睡！相信許多讀者的心已經被這些可愛的小生物捕獲了吧？＊

▲在電影中大量可愛的狐獴。圖片來源：suntimes.com。

這群可愛的狐獴，是利用稱為群體模擬（Crowd Simulation）的技術所創造出來的。此技術應用在電影中已經行之有年了，從早先的《魔戒》到《蜘蛛人》與《納尼亞》都可以看到此項技術的應用。

就目前來說有兩種方式，可以創造群體模擬。第一個方法是使用粒子系統，第二個是使用可以寫 AI 人工智慧的模擬軟體如 Massive。

粒子系統的群體模擬

群體模擬的運用，在 Maya 或是 3D Studio Max 中通常會使用粒子系統的方法（particle system），也就是說在3D軟體內建造一個噴發粒子的發射器（particle emitter，市面上大多數的 3D application 都有此功能選項，但可能名稱會不一樣）用來發射大量的小粒子。讀者可以試著想像，如果可以把這些小粒子轉換成你所需要的模型如電影中的狐獴，你就已經完成群體模擬的第一步：產生大量相同的物件了。

在這裡筆者分享一個簡單的例子，筆者想在 Maya 中模擬大量的鳥類飛行（如果讀者沒用過 Maya 也沒有關係，主要是展示過程與概念）。首先在 Maya 中畫一條曲線，並指定曲線 a 點為發射粒子的點。然後筆者調整了一些設定，讓粒子隨著曲線的路徑噴發。

▲創造一條曲線，並讓粒子沿著曲線噴發。圖片來源：Chi-Feng（如未註明以下皆同）

▲粒子隨著曲線路徑噴發但仍需要調校一些參數

接下來第二步我只要用我預先準備好的模型，替換（replace）掉粒子就可以了。至於要完成趨近真實鳥的群體模擬，在這裡要考慮幾點：

1. 群體中鳥的大小，應該要有變化。
2. 群體中鳥飛行振翅的先後與速度，應該要有變化。
3. 雖然鳥飛行的路經已經設定好，但讀者如果留心觀察鳥類飛行的行為（如下面的影片），會發現大群體鳥類一起飛行時，「陣行」是一直在改變的。因為單一個體隨時在調整與另外鳥類個體的距離，所以看上去『陣行』的密度鬆散一直在改變，所以如果能夠控制這個參數，那鳥類的群體模擬會更真實。

筆者根據上述幾點，在軟體中調整了一些參數，獲得下列影片中的結果（由於筆者沒有鳥類的模型，只能用圓型代替，但還是可以看出陣行的變化與個體大小的差異）。

其實運用粒子系統模擬出來的群體模擬效果已經很不錯了，但是近年來觀眾對影視特效的口味越來越重鹹，觀眾在視覺上要求更精緻、更真實的模擬，所以光靠粒子系統法已經有點不敷使用。

拿上面鳥的範例來說，假設筆者要創造同樣的群體模擬，但是希望能夠有兩三種不同的鳥類參雜在其中，雖然粒子系統模擬也可以辦到，但是處理更為複雜。另外，如果我想要有一連串的動作，隨機輸入到某幾隻鳥，或是讓群體中某一群鳥隨機表現振翅飛行的動態並根據某些條件做出反應（如鳥群遇到突如其來的障礙，有些鳥緊急拉高避過，有些卻撞上障礙），這又該如何呢？那 AI （人工智慧）類型的群體模擬就該上場了。

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關於作者： Chi-Feng

Chi-Feng 為旅居美國的遊戲設計師，應用科學與Fine Art 雙碩士，曾在美商藝電（Electronic Arts Inc.）任TA一職，也曾任Art institute 助理教授，現職為Western Piedmont 大學的動畫與遊戲設計講師。

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