公主的新装

INTRODUCTION

迪士尼动画工作室的高级研究科学家发现，《魔发奇缘》中长发公主的裙子在旋转时看起来像贝壳一样僵硬。为了解决这一难题，他请来研究材料碰撞反应的计算机专家，两个人及其领导的团队经过数月的努力，终于找到了圆满的解决方案。

拥有一头美丽长发的长发公主（Rapunzel），是动画电影《魔发奇缘》（ Tangled ）中的明星。华特迪士尼电影公司的动画设计师第一次为她试衣打扮时，她穿着紫色百褶裙在镜子前面转啊转。转到一半的时候定格画面，设计师却发现她裙子的褶皱看起来像贝壳一样僵硬。这个问题困扰动画服装设计师已经很久了，也是动画制片人必须面对的挑战。

“从一开始我们就打定主意，要制作出比此前的（计算机绘图）作品更加精美的服装效果。”华特迪士尼动画工作室研究部的高级研究科学家拉斯马斯·塔姆斯托弗（Rasmus Tamstorf）说，“但是，当动画人物身着轻盈的多层服装四下活动时，服装不同层面之间会产生大量接触，特别是这些层面重叠起来时，就会带来麻烦。”

是降低对服装设计制作效果的要求，还是沿用大投入动画制片人的传统做法（采用人海战术，让许多动画工程师手工绘制这类复杂场景）来绕过这一挑战呢？塔姆斯托弗和他的团队认为，现在已经到了寻找新方法来解决问题的时候了。

他们联络了美国哥伦比亚大学工程学院的计算机科学家埃坦·格林斯蓬（Eitan Grinspun），他是研究材料碰撞反应的专家。从2002年起，格林斯蓬就迷上了这个领域。那一年，他拍摄了一顶牛仔帽掉落到地面然后弹起的过程。他花了数小时对这一过程的慢镜头进行仔细观察和研究，最终发现了能描述影响帽子弹起的变量之间相互作用的最简单方程。这些变量包括摩擦力、帽子的柔软度（弹性）和它触到地面时的动量。然后，他将该方程编写成简单的计算机代码，用来预测任何柔软可弯曲材料的运动，包括橡胶、织物，甚至金属薄片。

然而，想要描绘长发公主华贵礼服的运动，就得面对一个更大的挑战。对于多层服装，计算机必须对可能同时发生的、数以千次的碰撞进行同步分析运算。当一个动画设计程序被大量数据填满时，它就会自动进入故障保险（fail-safe）模式。这是一个备用程序，能阻止服装织物层面之间产生新的碰撞。此前的故障保险程序会让织物继续运动，但不允许层面之间相对运动，于是产生了僵硬的贝壳状效果。经过数月的努力，格林斯蓬和塔姆斯托弗及其团队终于找到了解决这个问题的办法。他们认为，故障保险模式仍是必需的，但必须对它进行升级，允许织物层之间相对滑动，而且要考虑摩擦力，因为摩擦力会影响织物的运动速度。这样一来，他们制作的服装效果就栩栩如生多了。现在，格林斯蓬又向下一个难题发起了挑战，即开发一个程序，用来精确预测头发的运动，因为头发的碰撞模式远比服装复杂得多。 tbIhgezgGivs/ieP5ph9Xa6fUhnvF8qh8anX0h7k0PgRLHWXZRba+c7iQQ1D657Q