計算機三維動畫特效與實拍技術(shù)研究

張云輝

（作者單位：魯迅美術(shù)學(xué)院）

1 計算機三維特效

三維動畫又稱3D動畫，是近年的新興技術(shù)，越來越多的電影與媒體制作用到這項技術(shù)，來制作出新的表現(xiàn)形式，讓觀眾有了更新的觀影體驗，例如科幻電影《阿凡達》《變形金剛》，奇幻電影《捉妖記》《三生三世十里桃花開》等。2017年是中國電影爆發(fā)年，總票房突破559億元，而其中絕大多數(shù)的電影中都運用了特效。

三維特效與合成特效，都屬于用電腦技術(shù)來進行特效制作，作為前期特效和后期特效來實現(xiàn)，與實體特效相結(jié)合，來達到完美逼真的視覺畫面。

電腦生成動畫CGI（Computergenerated imagery），被廣泛運用于電影、電視、視頻游戲、互動多媒體等領(lǐng)域的計算機圖像技術(shù)。通常指的CG是靜態(tài)的圖像技術(shù)，動態(tài)CG技術(shù)的發(fā)展推動了三維動畫電影達到了影院級的放映標(biāo)準(zhǔn)，而三維動畫電影技術(shù)的成熟為電影特效的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 國內(nèi)外特效制作與行業(yè)發(fā)展比較

實體特效是由傳統(tǒng)化妝和造型完成。我國最負盛名的就是1986版的《西游記》，故事里的各路妖魔鬼怪全部由傳統(tǒng)特效化妝而成。道具人員制作的頭飾、面具，套在演員頭上進行拍攝。搭建天宮的建筑，真實拍攝，再放一些白煙，就營造出了天宮云霧繚繞的仙境。

進入到21世紀(jì)第一個十年，得益于國外電影工業(yè)的成熟，國內(nèi)CGI技術(shù)發(fā)展迅速，這得益于電影票房的帶動。如徐克導(dǎo)演的《狄仁杰》系列電影，神話、魔幻題材的挖掘和現(xiàn)實題材模擬仿真的大場景制作，使計算機特效有了發(fā)揮的空間，給觀眾帶來了亦真亦幻的視覺體驗。國內(nèi)CGI的發(fā)展，如2011年《唐山大地震》，260個特效鏡頭，大約四分鐘左右，國內(nèi)外90名特效工作人員。電影《辛亥革命》當(dāng)中，特效鏡頭600個，如血染黃花崗中，彈道、街道延伸、添加血跡，修正穿幫的鏡頭，有的是畫面需要，有的是鏡頭需要。再打個比喻，其中有個場景爆炸的鏡頭，現(xiàn)場的武術(shù)人員表演被炸飛的動作，人物中再放一展燈光，來模擬爆炸的燈光效果，其中必須用到摳像和追蹤技術(shù)，其中也用了不少的綠幕拍攝，也是對后期合成提出了挑戰(zhàn)，燈光、材質(zhì)，需要與現(xiàn)實世界相匹配。其中有個片段，黃花崗起義失敗之后，烈士的尸體扔到了江里，水下的場景便是人為做出來的，是先拍攝了這些人墜入水中的鏡頭，包括一些非常真實的水花鏡頭，然后在Houdini中制作出CG水下環(huán)境，不僅僅要模擬水花的運動，而且要求CG水運動與實景拍攝相匹配，需要用到動力學(xué)模擬。里面絕大多數(shù)部分應(yīng)用到了特效，綠布應(yīng)用得更為廣泛，總之特效鏡頭很多，相對于好萊塢的特效大片，這也不算是全特效類的影片。

近些年國內(nèi)電影產(chǎn)業(yè)的繁榮，但與國外CGI技術(shù)相比仍然存在一定的差距。在投入方面，和外國的電影相比，國內(nèi)差距不小，國內(nèi)影業(yè)公司主要針對有票房保證的題材進行投資，安排院線場次也相應(yīng)更多，對于一些科幻類、幻想類的電影，大多數(shù)制作公司望而卻步。不僅僅是電影方面，新媒體廣告方面更加顯得單調(diào)蒼白。制作一個真實生物“空降”在現(xiàn)實生活中，真實感一詞十分重要，不僅要求它真實，而且要有靈魂，感覺是“活的”，材質(zhì)，燈光，各種因素的模擬和現(xiàn)實生活中應(yīng)該一模一樣，國內(nèi)的電影制作在這一方面有待提升。再者就是缺少設(shè)備和技術(shù)資源，創(chuàng)作核心技術(shù)的不足是無可取代的。所以，大多數(shù)涉及CGI數(shù)碼動畫的廣告都不是從故事本身出發(fā)來做的，經(jīng)常是請明星直接代言，雖有了明星效應(yīng)，卻顯得單調(diào)無味。

作為動畫電影人，筆者一定會去看動畫和電影的制作部分。很多人會驚訝《阿凡達》是怎么做出來的。由著名導(dǎo)員詹姆斯·卡梅隆執(zhí)導(dǎo)的《阿凡達》不僅僅是一部娛樂電影，其背后更是引發(fā)了電影史上的重大變革，其對3D電影來說是一個里程碑。設(shè)備的應(yīng)用讓人耳目一新，卡梅隆用Motion Builder和Maya創(chuàng)建了一個虛擬的空間，他改變了以前電腦動畫在電腦中調(diào)動作這個領(lǐng)域，現(xiàn)在可以實現(xiàn)人物在表演的同時動作同步輸入計算機模擬的三維世界中，結(jié)合制作好的角色模型，這樣使表演時能讓更多的人參與，各種人物復(fù)雜的情感加入虛擬的世界中，使影片更加細膩真實。其特效團隊需要有扎實的技術(shù)，有新開發(fā)的設(shè)備，使得實拍和電腦制作做到了“無縫連接”。比如說，電影絢麗的爆炸、燈光以及現(xiàn)實世界中很難看到的動植物，這些都是后期技術(shù)的合成。后期處理項目繁多、工序復(fù)雜，比如三維制作內(nèi)容與實體拍攝的鏡頭跟蹤、畫幅內(nèi)燈光匹配、整體調(diào)校色等。NUKE這個合成軟件，現(xiàn)在絕大部分的后期處理需要NUKE一類的合成軟件參與。總之，《阿凡達》這部電影開啟了CGI動畫的頂峰，畫面三維模擬效果逼真，運用了新技術(shù)，帶給觀眾全新的、豐富的視覺感官，如圖1便是電影《阿凡達》中的某一個場景。

圖1 電影《阿凡達》場景

自此之后，計算機特效與電影行業(yè)刮起了結(jié)合之風(fēng)。這使得電影的鏡頭更加靈活，視覺效果亦幻亦真。可以說，有了電影CG，在電影工業(yè)化新的進程中，將院線電影推入了的新一個世界。

3 計算機三維動畫特效的分類

3.1 三維制作的角色特效

角色特效也分為兩類：一是單純用角色在綠幕中的表演摳像，將摳像內(nèi)容合成到需要的實體場景或虛擬場景下；二是角色的肢體、面部動作捕捉。演員穿上捕捉服，或者在身體關(guān)節(jié)部位貼上反光球。在特定的拍攝時，通過真人的表演，將表演的動作數(shù)據(jù)捕捉進電腦，數(shù)據(jù)輸入進制作的角色模型，讓模型如真人般動起來。圖2便是電影《阿凡達》角色之一。

圖2 電影《阿凡達》角色

3.2 三維制作的虛擬特效

將三維軟件中制作的視覺特效利用合成和剪輯軟件與視頻拍攝相結(jié)合。

三維跟蹤在CG特效的制作流程中起著非常關(guān)鍵的作用，是實現(xiàn)三維特效動畫與實拍場景結(jié)合的第一步，是不可或缺的一個環(huán)節(jié)，是一個無形的CG技術(shù)。簡單說，它是把三維動畫或者物體與實際拍攝時的場景相機位置、焦距、運動軌跡等保持一致的實現(xiàn)過程。它不僅僅應(yīng)用與電影大片的制作，平時看到的很多游戲，建筑漫游以及廣告片當(dāng)中都有廣泛的應(yīng)用。在這個過程中，跟蹤軟件起到了很大的作用。

3.3 給實拍部分添加修正細節(jié)

電影在實際拍攝中會遇到鏡頭穿幫、局部表現(xiàn)錯誤等細節(jié)問題。數(shù)字特效能夠在電影后期修正鏡頭的錯誤和細節(jié)錯誤。

由此可見，不論是真實場景的拍攝還是綠幕下的鏡頭，軟件都是連接三維特效與實拍技術(shù)的橋梁。更多的是創(chuàng)意思維上的轉(zhuǎn)變，將天馬行空的想象與現(xiàn)實效果相結(jié)合，規(guī)范和優(yōu)化特效合成的制作流程，提高特效合成的精細度，是商業(yè)片的基本要求。現(xiàn)如今影院上映的影片中，依據(jù)題材的不同，都大量運用數(shù)字特效鏡頭，或是以數(shù)字修片的方式來剪輯和處理畫面，大大提高了合成制作效率和最終的視覺觀影體驗。