皮克斯出品的动画电影，有口皆碑。各种电脑特效和奇观夺人眼球。皮克斯的动画从业人员，素养超群，不论视觉还是情感。
皮克斯影片，不单是艺术作品，也是科学结晶。它们出自杰出的工程师之手，它们由各种英雄角色构成——不论是玩具、人类、恶魔，或者情绪——这些角色都是发明家，是喜欢用复杂技能解决简单问题的天才，或者，就像《头脑特工队》里那些勤勉的“情绪小人”。
皮克斯影片中的角色，通常都乐于解决问题或者提高生产率；这使得影片常常看起来像体能和进取心合一的典型美国工程。想想巴斯光年吧，他在《玩具总动员》里试图证明自己可以飞，或者，《飞屋环游记》中的卡尔，为了保住他的房子而上演了气球版“碟中谍”，再如，《头脑特工队》中拟人化了的喜悦、悲伤和Bing Bong的那段冒险之旅。
上周，波士顿科学博物馆，搞了一个叫“皮克斯背后科学”的展出，这次展出由皮克斯工作室一手打造：交互模型，视频，演示站和显示器，所有这些都以皮克斯影片的场景和角色为主题。比如，《超人总动员》中超级英雄服装设计师衣夫人的模型，或者，紧挨着一个魔方的机器人瓦力，边上有令人眩晕震撼的科学解说。据传，这次展出的目的，是让孩子们能意识到激发好奇与乐趣的点子。
开放夜活动当天我参观了展出，这个开放夜邀请了很多重量级嘉宾，包括博物馆馆长Ioannis Miaoulis，皮克斯和迪士尼动画工作室联合创始人、总裁Ed Catmull，以及演员John Ratzenberger（他为《玩具总动员》中那只储钱罐猪猪，《海底总动员》里的菜刀鱼，《头脑特工队》中的脑工Fritz配过音，也曾出演美剧《干杯酒吧》Cliff Claven一角）。
那天下午，馆长告诉我，这次展出是“把工程设计引入少年儿童生活”所做努力的一部分。他还提到，当今美国孩子的科学课程“几乎都是自然科学”，说这话时他轻轻地皱了皱眉。馆长是个工程师，他想改变这种现状。
2005年，他与卢克斯影业联手，为这座博物馆带来历史上首次工程设计展出，那次展出的主题叫“星战：科学与想象在这里交汇”。那是一枚“重磅炸弹”，三百万人观看了展出，展出成果如今已成为你家附近学校里科学项目的一部分。“星战”主题展后，他决定和皮克斯一起肩负起计算机思维的发展重任。为此，博物馆花了好些年不断提升展出档次，差不多三千名来宾的现场反应为测试改进效果做出了贡献。他曾在某个博物馆提到，“你有非常多的实验小白鼠。”
“星战”展览让人们非常自然地体验了一把太空旅行，穿着太空服，坐在千禧年猎鹰驾驶舱里。不过，“皮克斯背后的科学”展不得不介绍、讲解更多的理论性概念。
展出以介绍皮克斯工作室的一段视频开启。一个声音，这声音来自Mr. Ray，他是《海底总动员》里的学校老师，他说道，“我希望你们全都向前看。还有你们都记住，上课时不准交头接耳！”紧接着，我们看到一个戴眼镜的皮克斯员工骑着她的小摩托穿过办公室，正好遇到友善的博士在讲解公司的制片流程，“首先是故事/脚本，然后是建模，绑定（建立骨架、安排骨骼的相互关系以作出所需动作），曲面，场景设置，摄像，动画，模拟，灯光以及渲染。”（每一个步骤都有相应的演示）视频结尾，皮克斯总裁Ed Catmull出现在屏幕上。“电脑不做电影——人做！”他说道，“这是艺术，也是技术。这很难而且麻烦，但这真的很有趣。”
Ed Catmull，一个留着胡子的70岁天才，他身上散发着对数学充满好奇的鲍勃·巴拉班般的气息。在他的帮助下，皮克斯首创了许多电脑动画技术。我和他一起观看展出，事实上，那天也是他头一次看“皮克斯背后的科学”展出。
我们在一个巨大的巴斯光年模型前开始，“我创建了皮克斯，同时做了很多的原创技术工作，”他说。“一开始，并没有电脑动画这个专业领域，所以我们只好把需要的人从学院中拉过来。大量艺术、数学和科学原型出自那帮家伙的努力，他们在自己的领域已经取得了博士学位，而且正致力于解决各自领域的一系列难题。当我毕业时，我的目标是做出第一部动画电影。我推断那需要十年，因为我知道在我们面前有一堆工作需要处理。结果是二十年。”
Ed Catmull毕业于1974年，他和他的同事为卢卡斯影业、乔布斯打工，之后是迪士尼，在此期间他们开发了很多新技术，比如计算机图像渲染体系，一个3-D渲染程序。《玩具总动员》，第一部真正的纯电脑动画电影，于1995年问世。在Ed Catmull身后，巨大的巴斯光年模型看起来相当开心。
Catmull在成长过程中，为迪士尼的动画所深深着迷，比如《木偶奇遇记》和《彼得潘》。“有件非常好玩的事儿，一件绝大多数人没有意识到的事儿，”他说。“当沃特迪士尼发明了动画，他的动画其实基于当时的最新科技，也就是电影摄制。他们运用新方法处理色彩和声音，以及静电复印处理技术，来摄制动画片。当时，施乐公司才刚刚发明静电复印的方法。沃特迪士尼有一间特别的房子，那是一间用最新复印技术覆盖的房子，其实就是一个大型静电复印机，那房子里有一个使用传送带进进出出的人。如今，人们不再把那当做是一种新科技。大家只考虑艺术。不过，动画的部分活力得以保留，源于这个事实——沃特迪士尼勇于接纳所有即将来临的新鲜事物。当他一死，动画就变成了纯艺术的表现形式，并且开始走下坡路。”
洛伊迪士尼在八十年代后期掌管迪士尼时，Catmull说道，“那件事，那件他一直坚持要做的事，就是把科技带回公司，让迪士尼再现辉煌。”这时我们来到《玩具总动员》展台。他接着说，“所以后来我们引入3D动画，结果大家都看到了，动画新时代从那儿起飞了。”
在建模演示台——角色设计，包括草图和黏土模型——Catmull说道，“一件事，一件我在大学里学到的事，就是找到了一个方法，一个跟没有条条框框的东西打交道的方法。”他把他的手举起来，作为一个没有条条框框的东西的例子。“我把那些规规矩矩的东西转变成了一种，基本上相当于高中几何的东西；一旦我在几何关系中找到了它的位置，基本上我就可以设计出各种规则，把它们结合在一起。看，现在我做了一种新的曲面。”
在绑定演示台，苏利文，巨大的蓝色怪物，来自《怪兽电力公司》的角色模型，正拖着沉重的步子尴尬的在屏幕上走着，我们可以看到有黄色骨骼似的结构在他的体内发光，由内而外，就像X光。“看到那些黄色的东西了吗？”Catmull说道。“那就是骨骼绑定。在这些角色身上，我们有成千上万的东西要掌控。”骨头，关节，肌肉。“如果你考虑脸，那儿有很多肌肉，被口腔和眼睛等器官的边角左拉右扯。有那么多东西，多得几乎没有可能将其全部掌控。”绑定让这样一些事情得以自动化——为模拟肌肉间的关系编程，让角色的动作更合逻辑、更有效。当你走路的时候，他告诉我，“当你的脚后跟落地撞击接触面时，有一股冲击波会扩散到你的身体上。从没有人注意到这种冲击波。是这样，如果你没有冲击波，你的大脑会说有什么事情出错了——似乎你踩空了。”
场景设置和摄像让一颗树的模型变得极有特色，这棵树的模型来自《虫虫危机》。“很多新型的数学曲面，在制作这些目标物体的过程中会用到。”他说。“不过这都是些技法，这些技法可以让我们理解光如何跟场景相互作用。光跟人类在一起时，我们发现，光进入皮肤然后冲出来，就像表面散射。”当你去屋外，他说，阳光透过你。“如果你在户外，光会透过你的鼻子。一些光亮发生在鼻子内部。你永远不会考虑那一点。除非，假如你没有它，然后你看着它，你的大脑说有些事儿不对劲。你看起来是由一些不透明的东西组成的，比如黏土。”
在光线设计演示台，Catmull停了下来，停在一个模型前面，那件模型是一间卡尔的起居室，那个起居室来自《飞屋环球记》。“事实上，你会被颜色等因素所影响，”Catmull说道。艺术家们创造了一个脚本，来为每一部电影的颜色和情绪作策划。他挪动控制板上的手柄，来调整卡尔起居室内的照明和光线。“之后我们可以让太阳来回转，”他说着，同时按下了一个按钮。阳光和影子飘过起居室，就好像时间真的已从下午转到了黄昏。有那么一瞬间，这个模型起居室营造出一种感觉，一种让人重返童年的午后，身处祖父母家的恍惚感，光线从地板的一端移到另一端。感觉像真实的生活。
照我看，这类展出最能提升的，即便在科学范畴内，还是观察技能。Catmull表示同意。“有一件事，我认为大家并不真的欣赏，即艺术家与科技人员的联合是那么的紧密，”他说道。“从文化意义上看，他们联合，因为他们真的基于观察。我认为学校里应该有更多艺术。当他们削减经费，他们削减的是艺术项目经费，工作室项目经费。不过，艺术项目中的人，他们真的在忙着发展观察技能，这种技能在科学那里大有用武之地。很多人在这里，渐渐地，越来越喜欢艺术和数学，这个地方很神奇，把它们融合了起来。”观察科学，我也许会加上一条，观察科学对你真的很有用，即便你是艺术家。
接着，我们来到动画区，特征鲜明的衣夫人正在摆pose，摆的相当high，与她一块儿的，还有来自《超人总动员》中的其他角色。“动画师有着训练有素的眼睛，”Catmull说道。他提到另一个关于动画的洞见：“你转动自己的头，如果眼睛没有在这之前动起来，那样，你看起来就是个死人。”他就像一个魔术师，告诉你背后的手法——所有的手法出自本能，因为那些事你看到了却没有认真的思考——当他不断地描述如何避免把东西做得呆死时除外。
模拟演示台有一个屏幕，屏幕上是梅莉达和艾莉诺王后，出自《勇敢传说》，他们在马背上。一个标题下写着“头发和鬃毛模拟开启”。头发飘动起来，在模拟的风中飞扬，马的鬃毛向下抛落，相当逼真。“头发这块的工作量真他娘的大，”Catmull说。
渲染演示台，最后一个展台，也是展出的最后一站，门面是《头脑特工队》，旁边有屏幕，那些屏幕围成一圈，屏幕会演示过程的每个阶段——包括脚本——如何全部结合起来。我们经过的时候，正在演示的渲染，是喜悦这个“情绪小人”在她的神经工作站的场景，由一张基于网格的图像开始，诱发“Tron”，然后将之填满，一个像素接一个像素，耀眼的魔球和色彩，越来越多得显现出来，上面的说明文字提醒我们这个过程事实上需要多长时间。（“实际渲染时间：33小时。”）
“你并不想让有那种感觉，感觉好像自己的脑子里有个人。”他说道。你的大脑里有个电脑，不过，这看上去好像并没有什么问题。
原文链接：http://www.newyorker.com/culture/sarah-larson/pixars-scientific-method
相关视频：https://www.youtube.com/watch?v=4VGEchlOZRY