作為一款在3D特效領域足以傲視群雄的軟件，Houdini經常憑借其程序化工作流和節點式架構，全方位多領域展現獨特的專業化優勢。

知道Houdini很強，但你永遠不知道Houdini到底能有多強。在Houdini不斷刷新我們對它認知的路上，對于Houdini的潛在實力這一點，皮克斯動畫電影《頭腦特工隊2》，還是很有發言權的。

所謂“信念系統”，是一套由信念、價值和規條組成的認知框架。它通過整合我們的思想經驗來詮釋日常經歷、梳理邏輯關系并構建對世界的認知體系。

皮克斯在《頭腦特工隊2》中，將這一隱喻性的概念具象化為了一個由神經神經突觸、能量流與記憶球交織的實體世界，給觀眾帶來了一場別開生面的視覺體驗。

而在皮克斯構建的這個融合神經科學隱喻與視覺美學的核心場景背后，是Houdini和OpenUSD這對黃金搭檔的強強聯合。

盡管《頭腦特工隊2》大部分動畫和著色工作都是依靠皮克斯的專有軟件，但Houdini和OpenUSD，在將環境帶入生命的過程中起到了至關重要的作用，為粒子、水效等提供了技術支持。

弦線

在設計象征“信念系統”的弦線時，皮克斯藝術部門早期從自然和諧中汲取靈感，提出以優雅美學為核心的視覺概念，并被場景和特效部門嚴格遵守。

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為了確保視覺效果符合藝術指導要求，特效團隊為“信念系統”創建了弦線模型，隨后通過Houdini Engine和openUSD傳遞到皮克斯的專有動畫系統Presto中。

弦線綁定

弦線的陰影處理是一個重要的挑戰，需要能夠傳達出能量緩緩流向總部的感覺。特效團隊通過疊加多個動態陰影信號來實現這一效果，每個陰影信號的時間和頻率都可以單獨控制。

根據鏡頭的不同類型，這些陰影的圖案設計也會有所變化：廣角鏡頭通常會采用更大規模且移動速度更快的圖案，以便在不分散觀眾注意力的前提下，營造出宏大的視覺規模感；而特寫鏡頭則需要更加細膩的效果，以便更好地展示細節。

不同的陰影信號被輸入到任意輸出變量(AOVs)中，方便合成藝術家能在最終圖像中控制它們的強度。在最終圖像的合成階段，藝術家可以根據實際需要，靈活調整各個陰影元素的強度，從而達到最佳視覺效果，確保整個場景既美觀又能有效傳遞所需的情感和信息。

弦線渲染通道

著色系統基于皮克斯專有著色工具Flow搭建，藝術家可以通過參數化控制輝光色彩、螺旋扭曲度以及動畫速率等關鍵屬性。

團隊希望弦線材質能夠呈現一種空靈縹緲且帶有體積感的效果，為了達到這一目標，他們沒有選擇渲染實體的體積或對幾何形狀進行動畫處理，而是采用了一種更為有效的方法，即在弦線的網格表面上對透明度和發光進行動畫化處理：減少弦線表面在邊緣處的存在感，使其看起來更加輕盈、通透；使用噪點和螺旋帶狀形狀打破邊面的一致性，創造出內部結構錯覺，增強立體感和復雜度。

不僅有效傳達出了所需的視覺效果，還因為不需要復雜的體積渲染和幾何動畫，大大提高了渲染速度。

在皮克斯專有著色軟件Flow中進行弦線著色

場景與特效團隊還利用Houdini Engine在渲染時生成粒子，為弦線增加微妙的閃爍細節。

弦線特效渲染通道

在制作水的特效時，團隊需要讓記憶球與水產生互動，來營造出一種奇幻氛圍。為此，團隊計劃通過巨型弦狀結構和蓄水池來表現水體，希望能夠將抽象的心理概念轉化為可視化的水體奇觀。

首次水效果測試

團隊采用高速2D粒子模擬，粒子在噪波力場作用下隨機漂浮，并與場景物體保持排斥。完成模擬后，對每個粒子在Z軸方向進行隨機拉伸，隨著粒子深入水體，逐步放大尺寸并柔化邊緣。

這種處理既保證了大面積水域的填充效果，同時能保留表層細膩質感，最終粒子被渲染為帶有柔和圓形紋理的平面。

《頭腦特工隊2》中的水效果

這之后將粒子發射源設置在地形邊緣、弦狀結構及記憶球表面，通過RenderMan單獨渲染輸出后在Nuke中合成。為了表現流動的水體，團隊制作了一個類似的粒子系統，但加入了橫向作用力。

流動的水效果

針對瀑布位置的初步設定，特效團隊創建了一個Houdini Engine資產，方便場景組進行瀑布布景。流動水體不再采用圓形粒子，而是通過追蹤粒子運動軌跡生成帶狀結構，這些流體帶最終以相同柔化圓形紋理完成渲染。

“信念系統”的瀑布

燈光

團隊最初的構想，是讓向上流動的巨大能量光珠組成“信念之弦”，巨大的發光球體將成為弦線的主要美學元素。

早期的燈光測試著力于突出球體的概念，讓能量珠成為最亮的光源，同時借助霧氣和光暈來增強它們的亮度，使其看起來更加奪目。

對弦線上球體的原始測試

但隨著制作的推進，為了避免畫面中同時出現兩種球形元素造成視覺競爭，團隊調整了巨型球體的設計方向，轉而通過光珠來為弦線提供照明。這樣一來，就能通過光影“感知”它的存在，而不是直接“看見”光珠，“信念之弦”作為整個“信念系統”的核心視覺定位就愈發清晰了。

信念系統最終外觀

燈光團隊早期還重點測試了弦線在場景中的投射效果。這一效果通過Foundry Katana軟件實現，主要依賴RenderMan幾何區域光或網格光，來營造細膩的水面互動光影。

最初團隊嘗試直接將所有弦線幾何體作為網格光源，但高昂的渲染成本和不理想的全局補光效果促使他們改進方案。最終創建了一個優化的弦線幾何體，只截取水面以上部分，不僅大幅縮減了渲染時間，更精準實現了弦線與地形之間的局部燈光互動。

用于水交互的優化網格燈光

某些角色與弦線直接互動的特殊鏡頭，團隊采用了更加靈活的方案。針對單根弦線創建獨立網格光源，這樣既優化了渲染效率，又能對局部照明進行藝術化調控，按需定制燈光策略，以保證最終的視覺呈現效果。

弦線上的網狀燈

合成

在使用RenderMan的機器學習降噪器消除路徑追蹤中的常見噪點后，燈光團隊還會大量運用Nuke對渲染結果進行合成。雖然團隊力求在渲染器中盡可能接近最終輸出效果，但實際操作中體積效果通常會單獨渲染，并搭配多種光路表達式(LPEs)和任意輸出變量(AOVs)與最終渲染層(也稱為美顏通道)共同輸出，以便在后期處理中實現更精細的控制。

借助Nuke，團隊可以快速迭代調整記憶球、水特效、地形以及標志性弦線等多重視覺元素。特別是在Nuke中創建的弦線極光效果和透鏡效果，成功將畫面整合在了一起，極大增強了信念系統特有的空靈感。

說實話，看電影的時候真不知道這些發光的“焦慮小線條”背后居然有這么多門道： Houdini粒子假裝水流，拿Nuke給光效“美顏”，甚至靠改透明度假裝體積感？！皮克斯，還得是你~

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