百万锁链奇袭陈塘关，环环相扣，力学碰撞，哪吒2首战制作近1年？

摘要：2019 年，《哪吒之魔童降世》宛如一颗重磅炸弹，在影坛横空出世，以 50.35 亿元的票房成绩一骑绝尘，一举创下当时中国动画电影的票房纪录，成为无数观众心中难以磨灭的经典。时光匆匆，五年转瞬即逝，蛇年春节，万众瞩目的《哪吒之魔童闹海》重磅回归，再度点燃了观众

2019 年，《哪吒之魔童降世》宛如一颗重磅炸弹，在影坛横空出世，以 50.35 亿元的票房成绩一骑绝尘，一举创下当时中国动画电影的票房纪录，成为无数观众心中难以磨灭的经典。时光匆匆，五年转瞬即逝，蛇年春节，万众瞩目的《哪吒之魔童闹海》重磅回归，再度点燃了观众的热情。这部影片凭借过硬的品质和精彩的剧情，在春节档激烈的竞争中脱颖而出，呈现出断崖式的票房领先态势，迅速跻身总票房榜前十，续写哪吒神话的辉煌篇章。五年磨一剑，这份精心打磨的诚意，最终收获了观众的热烈追捧与认可，无疑又将成为动画电影史上的一座新高峰。

票房逆跌

随着《哪吒 2》的票房一路飘红，影片背后的制作细节也逐渐进入大众视野。据媒体报道，导演饺子对画面品质的把控堪称严苛，每一个镜头都力求完美。就拿电影开篇陈塘关大战的场景来说，百万条锁链仿若有生命一般，随着海底妖族从神秘的空间裂缝中汹涌而出。锁链在空中紧绷又摇曳，紧紧跟随着妖族的动作。整个画面壮观而宏伟，每一处细节都处理得恰到好处，让观众仿佛身临其境，充分感受到了影片制作团队的用心与实力。

百万锁链随妖而动

就这一根锁链，据说制作时间就需要4个月左右。《哪吒 2》有百万条锁链，特效老师的电脑开机就开了2个小时。究竟为何动画的制作如此耗费时间？如有同学较为关注《哪吒 2》，可能会看到相关的推送：“海底炼狱场景里，9800条动态锁链相互纠缠，每秒钟产生27万次物理碰撞运算。”显然，耗时的关键就在于这物理碰撞的计算。

可能很多同学觉得动画的制作，就是画画图而已，所耗费的时间就是画画的时间。比如早期的水墨动画《小蝌蚪找妈妈》，就是先画好，再分层拍摄变成动画。随着技术的不断成熟，用电脑制作动画变得更加便捷，绘制好基本图形，设定好运动轨迹，就可以实现动画的运动。

小蝌蚪找妈妈

所以，这些动画的制作时间，就取决于绘画的时间。至于具体的运动，主要取决于绘画人的个人经验：他想让这个物体在多少时间内到达什么位置都可以。具体的运动关系，取决于人脑的“计算分析”，使之符合常理。正是由于人脑的参与，去除了物体运动的计算时间。

但是，人脑的计算常常不太可靠。如果是简单的纯粹的运动关系，比如小蝌蚪在游泳，人脑的计算并无太大影响，根据速度就可以分析出小蝌蚪下一秒的位置。然而，如果是小蝌蚪撞到了大青蛙，或者小蝌蚪摆尾溅起了水花，人脑的计算就显得不足了。这种复杂的运动关系，人脑见识多了能够想象出来，但是很难通过绘画将整个细节完整的呈现出来（天赋异禀之人除外），特别是剧烈的打斗场面。

百万条锁链一端捆着妖兽，一端栓在金箍棒上，从空间裂缝中来到陈塘关上空，从远处看就是一跳跳“丝线”。为了追求真实，动画制作团队并非真的只用一根根丝线来代替，而是真的建立了锁链的物理模型。

百万锁链奇袭陈塘关

动画制作物理渲染的物理引擎具体算法，可能与力学仿真不同，但是基本原理应该相差无几。在某一具体时刻，锁链的两端位置固定，受到地球引力的作用，这就是著名的“悬链线”。但是，海底妖怪在时刻运动着，锁链本身除了重力外，还有妖怪的牵引力，这个牵引力随妖怪的运动而不断变化，包括大小和方向。牵引力的变化，会导致锁链的具体形状位置时刻发生变化，而这个变化又会导致锁链内部拉力的变化。锁链的内部拉力与锁链的具体形状位置相互影响。

从力学仿真的角度来讲，单根锁链随妖怪运动的计算时间，跟锁链的长度密切相关。锁链并非仅仅是一根线，而是一环又一环相互嵌套而成，每一环都是单独一个个体。计算量的大小，更多的是与参与计算的个数有关，参与计算的个体越多，就越耗费时间。力学仿真的有限元方法中，有限元的单元数越多，耗时就越长。

锁链越多，计算耗时越长

另外，动态过程的计算时间要远大于静态的计算时间。静态的计算，利用平衡方程就可以搞定，但是动态的计算与时间相关，且纯在“惯性力”。此时，力学上的偏微分方程就难以求解，数值的算法就比较耗费时间。

第三，同一锁链环与环之间，不同锁链之间，锁链与海妖之间，等等，都存在着相互的碰撞、接触关系。每一次的碰撞、接触都是非线性的过程，如果追求力学仿真的极致的话。单条锁链通过力学仿真可以追求力学极致的做出真实效果，但是百万条锁链力学仿真根本无法实现如此巨大的计算量。非要这么处理的话，力学人会基于悬链线方程，引入加速度、牵引力等物理量，探讨这些物理量对悬链线的影响，然后结合仿真软件，实现百万条锁链的物理姿态。【注：这里的锁链模型就不是环环相扣的模型了，而是一种整体模型。】

动画制作的物理引擎应该跟真正的力学仿真，在计算的可靠性方面还是有较大差距的。动画制作的物理引擎，渲染后的效果只要符合物理视觉逻辑就通过了，而力学仿真的计算结果，必须要由试验来验证，两者的差距不可超出可接受的范围（误差范围）。所以，由于牺牲了一定的真实性，动画制作的物理引擎计算时间相对于真正的力学仿真计算要短一些。

大家都为这种非常耗时的计算而头疼，但是目前的算法还不足以有较大的突破。人工智能的出现，为力学计算的仿真提供了一种新思路。目前，已有很多的文献在引用人工智能的算法，来求解力学相关的问题，特别是流体力学领域。比如《哪吒2》海水的涌动非常的真实，目前的算法想要实现这种效果耗时应该不短。