電影場景多層拍攝與合成的計算機應用

電影藝術是繼文學、戲劇、繪畫、音樂、舞蹈、雕塑、建筑藝術之后的又一藝術形式，是雖年輕的藝術，也是與科學技術的發展關系最為密切的藝術形式。經過一百多年的發展，電影既承載并發揚了戲劇藝術的敘事特征，同時又展示了電影藝術本身展示視覺奇觀的特點。電影中最能吸引人的，除了動人的情節，就是各種視覺特技效果了。人們的觀影活動不僅包括感情的宣泄，也蘊涵了享受銀幕上視覺奇觀的樂趣。隨著計算機技術的飛速發展，其已成為電影特技制作的重要環節，是用來創造視覺奇觀的重要手段；計算機技術在電影制作中的滲透，可以得到現實生活中拍不到的視覺效果，人類夢想做到而難以實現的想象都能通過計算機技術在影片中成為可能。

一、計算機在電影制作中的應用

傳統電影特技包括利用攝影機本身的性能和膠片洗印技術完成的特技，以及縮微模型拍攝，機械和電子模型所產生的特技，還包括利用化妝技巧產生的特技。而在現今，電影特技呈現的是一種傳統特技與計算機特技相結合的局面。一方面，傳統電影特技還在發揮著無可替代的作用；另一方面，計算機特技在大展身手：計算機電影特技的效果在與傳統電影特技的結合中得到淋漓盡致的發揮。

計算機在電影特技中的應用主要有兩大方面，分別是硬件應用與軟件應用，或者說是前期拍攝應用和后期制作應用。

1．前期拍攝應用。計算機化攝影機及計算機控制攝影是特技電影在計算機技術參與下的又一大突破。在實際拍攝中，計算機的應用主要體現在計算機對攝影機的控制和操縱上，用帶有電腦控制裝置的攝像機來拍攝畫面。盡管這種方式目前并不是主流的攝制手段，但是它得到了越來越多的電影制作人的青睞，其原因是它所具有的優勢。一方面用它來完成那些用傳統方法無法完成的拍攝，可以拍攝到高難度的鏡頭，或者在驚險場景中攝影師無法到達的位置拍攝，這時用計算機控制攝影機運動便成為非常有效的選擇。另一方面可以用于復雜的場景合成。用計算機控制攝影機進行的多個自由度的運動和操作，可以精確按照指令而動作。由于可以精確重復原有動作，因此能夠用多重曝光合成復雜的特技畫面。雖然許多效果可以靠在后期制作中應用計算機軟件直接處理畫面來完成，但是在做畫面合成時，比如把計算機生成的畫面和實拍的部分合成時，尤其是二者畫面內的人物之間要有嚴格的互動關系時，需要有精確的對位關系，這就需要用計算機進行攝影機的運動控制。

2．后期制作應用。計算機影象合成是后期視覺處理的主要功能。通常一部電影由1000-1500個左右的分鏡頭(甚至有超過2000個)組成，場景畫面的制作和對復雜場景的控制，將對影片的精彩程度起到關鍵性的作用。數字電影場景畫面鏡頭不僅包括場面宏大、場景復雜的鏡頭；也包括觀眾不易察覺、但在鏡頭畫面中客觀存在有較多層次的中景鏡頭：或者在制作中使用了三層以上的實拍素材或三維生成素材的鏡頭。這種場景鏡頭是通過對來源不同的多個素材進行多層控制、協調，最后使所有素材有機地合成為同一畫面而實現的。

二、電影制作中計算機應用的軟、硬件

計算機化攝影機是由計算機、可以接收計算機控制信號的伺服電機和機械臂組成。安裝在機械臂上的攝影機可以做上、下、左、右、俯、仰六個自由度的運動，機位也可以變化。這一切過程都由計算機來控制，可以預先設計，可以重復。計算機控制攝影機無疑拓展了攝影畫面的表現力，它所帶來的精確而完美的畫面效果，使得越來越多的新穎創意被提出、被探討、被采納，而這些創意往往是用傳統手段無法實現的。攝影機控制是由專門的軟件來完成的，它主要有兩方面的功能：一方面是可以從控制軟件系統輸出攝影機的運動數據給生成畫面的工作站，用此數據去控制生成畫面的軟件(如三維動畫軟件)中的虛擬攝影機的運動；另一方面是先用三維動畫軟件進行攝影機的運動參數設置，然后再把對攝影機的控制數據傳送到運動控制系統引導攝影機的操作。

如今較為流行的數字合成軟件有：Paint、AfterEffect、MayaFusion、Flint、Flameolnferno等。這些軟件的功能都非常強大，而且在此基礎上又有各自獨特而擅長的功能，以處理各種不同的合成特技鏡頭。Autodesk公司的子公司Discreet Logic。是一家著名的專門開發和生產影視后期數字非線性編輯、特技效果制作系統的專業公司，它提供了一整套全范圍的影視后期數字制作工具，囊括了從后期數字制作開始到制作完成的整個過程。它的產品Inferno、flame、flint、fire曾多次獲得各種獎項，是被世界公認的最優秀的制作系統，目前在美國好萊塢已經成為特技電影的制作標準。

三、場景多層拍攝與合成的計算機實現

場景多層拍攝與合成是計算機在電影制作中的典型應用，下面以一個Flame 8．5制作的鏡頭為例，簡單介紹場景多層拍攝與合成的創作過程。

看圖1這是一個比較典型的多層中景鏡頭，畫面的前后景區分的非常清楚，表達的主題也很明白，即通過畫面里的反光鏡傳達出后面有士兵拿著武器追來的內容。此鏡頭只有短短的53幀(電影畫面24幀為1秒)，也就2秒鐘多一點點，觀眾的所有精力都集中在緊張的劇情中，雖然觀眾不易覺察這種細節，但是只有場景營造得越真實，帶給觀眾的感受就越緊張刺激：只有做到這步，才能達到使用視覺特效的基本目的。

作為此鏡頭的制作，必須在開始策劃時就對鏡頭中所有的元素進行創意設計和安排，其技術重點為如下幾點：

1．士兵跑動的位置必須能準確地反映到畫面當中的鏡片上；

2．背景演員的表演能與士兵的跑動進行準確的對應；

3．燈光的設置能更好地表現前后景的關系：

4．攝影機的焦距變化能準確地突出鏡里的畫面內容。

為了解決上面的幾個問題，可以選擇分層拍攝的方法，即將此鏡頭分拆成4個單獨的部分分別進行拍攝，分別是士兵跑動層、士兵跑動背景層、汽車內部前景層和畫面主背景層(包括演員表演的元素)。分別拍攝了上述4段的素材后，進入后期合成階段，其制作步驟如下：

1．圖2中的士兵跑動層摳像后與士兵跑動背景層進行合成：

2．對汽車內部前景層進行摳像，把背景綠色去掉，以便給主背景留好位置；

3．把合成好的士兵跑動層，與汽車內部前景層的反光鏡進行匹配；

4．把主背景層放入汽車內部前景層的后面，根據反光鏡內士兵跑動的位置，安排好背景演員的起始點；

5．所有元素齊備后，根據畫而的色彩和亮度關系，適當提高前景反光鏡內十兵跑動層的亮度，以突出要表達的情節；

6．調整好鏡面后，把主背景層進行整體虛化，強調攝像機的焦點從全部集中在前景反光鏡內的情節里面。

至此，一個簡單的中景多層拍攝與合成即告完成。制作過程看似簡單，但由于這個鏡頭是由4個不同的素材合成的，所以，對細節的要求是非常必要的。首先，每層之間的透視角度必須一致，即符合同一視角原則。如果出現運動物體透視角度不一致，即使分層的動作很精彩，觀眾也會感到很不舒服，無法接受。其次是畫面的整體顏色、色調的協調問題。分層拍攝有很多優勢，但對于燈光的控制，實現每個層之間都達到完全一致幾乎是不可能的，所以就需要在合成的環節進行統一解決。去掉物體上綠背景的反光色是基本的，也是第一步；然后考慮前景和背景的主次色調關系，以哪個為標準，當然還要考慮到整個影片的整體調子，進行標準確定；最后就可以把各層按照重要程度進行分別調整了。在這些基本技術如能順利通過，再加上使用者的經驗積累，就能夠制作出有較高水準的電影來的。

四、場景多層拍攝與合成的技術特點

數字電影大場景畫面多層拍攝與合成，在不同影片和不同條件下有不同的解決方案，但就其制作技術歸納為：

1．藍／綠屏拍攝

用于合成的電影實拍素材，背景一般使用綠色而電視一般使用藍色，這與電影拍攝是曝光在膠片上，而電視使用的載體是錄像帶有關，膠片對綠色的反應微強于對藍色的反應，所以拍攝電影膠片一般情況下使用綠色。

2．透視角度的匹配

即使采用計算機控制，在實際拍攝過程中，控制多層拍攝透視角度的匹配還是很困難的，因為它的原理是使每次攝像機運動的軌跡完全相同，這樣在后期合成時才會天衣無縫。但是，受各種客觀因素的影。向，這種匹配并不能完全保持一致。

3．場景跟蹤點的放置

畫面里跟蹤點的設置，對于后期合成非常重要，跟蹤點發生問題導致素材無法使用的事情常有發生。跟蹤點使用的前提：在分層拍攝中，只要攝像機的鏡頭和機位發生運動和產生位移，所拍攝的場景里，就必須放置跟蹤點。跟蹤點在完成跟蹤任務后，要在后期把跟蹤點修掉，如果在拍攝時巧妙地利用場景中的道具來做跟蹤點，就可以一舉兩得了。比如拍攝火車車廂里的戲，我們可以做一個車廂的座位編號牌放在背景上作為跟蹤點，既增加了畫面元素也給后期帶來了方便。

4．背景的虛化處理

在分層拍攝時，無論處于多么次要位置的元素在拍攝時都是以清晰焦點拍攝的，即所有層的原素都是清晰的，所以在合成時就要對背景畫面或次要場景進行主觀的優先順序排列，對處于焦點之外的元素就要進行虛化處理。

5．電影的全片調色

電影的計算機制作應該把全片調色作為計劃之一，在后期開始時就進行統一要求，即影片前期拍攝的所有原始素材，在后期合成的工作中，畫面顏色的對比度是不可改變的，這個要求給多層合成帶來一定的難度：但對于電影的整體色調質量而言，這是是非常有益的。

五、結論

1．隨著數字時代的來臨，計算機應用已經是電影制作中的不可逆轉的潮流，科學與藝術并不矛盾，技術手段越完備，藝術手段會越豐富，表現形式也會越多樣，科學的滲透，必能為藝術帶來一個新的飛躍。

2．即使是最基本也是最典型的場景多層拍攝與合成，因其涉及到計算機理論、色彩應用、藝術表現，甚至機械原理等多領域知識，所以也對電影制作人員提出了極高的要求。