電影虛擬攝制“再探析”：歷史溯源、演進趨勢與藝術互動

郭蘊輝

青島電影學院，山東青島 266520

1 引言

虛擬攝制是當前影視制作領域的前沿技術之一，從2009年《阿凡達》制作過程中首次提出“虛擬攝制”的概念，至2022年《阿凡達：水之道》上映，十余年間虛擬攝制仍保持著快速的變化和持續的創新，不斷有新技術、新設施、新理念的產生和融入，對電影傳統的制作方式和創作觀念都產生了深刻的影響。虛擬攝制是電影順應數字技術變革持續深化的產物，在技術與藝術的雙向互動中得到突破性的創新發展，過去幾年圍繞虛擬攝制已有較多研究和論述，但大多集中在應用層面和技術微觀層面，從宏觀視角進行體系化和理論化的研究仍略顯不足，尤其是虛擬攝制與電影藝術互動理論方面。

本文希望通過歷史回溯并結合新的演進趨勢對虛擬攝制進行一次“再探析”，一方面納入歷史縱向發展的視野和維度，在電影技術變動的歷史中理解虛擬攝制的內涵和外延，探尋一種有內在邏輯和連貫的技術演進路徑；另一方面，將虛擬攝制置于技術變革與藝術創新的橫向互動中加以考察，探討虛擬攝制對電影敘事、影像語言、造型手段、制片流程等方面的影響，形成一種對虛擬攝制系統化和理論化研究的嘗試。

2 電影虛擬攝制的歷史溯源和涵義辨析

2.1 電影影像的“虛實”之辨

電影是人類歷史上最為重要的發明之一，其價值主要體現在對現實世界“真實再現”的能力，電影再現現實主要靠攝影機和膠片的感光作用，電影影像的生成來源于現實的光線，電影攝影的過程實際上就是膠片上感光物質發生化學反應的過程。此后，有聲電影、彩色電影的發明，目的都是盡可能完整地逼近和復原現實，在影像獲取上仍然是以攝影機和膠片的感光過程為核心。攝影機是一種精密的機械設備，膠片曝光后的影像是由可見的顆粒物質構成，這都構成了電影影像在物質性和真實性層面“實體化”的一面。

一些特殊攝影技法的出現，例如倒拍、疊拍、變速、接景、二次曝光、多次曝光等，為電影觀眾制造了最早的視覺奇觀，特技攝影技術使電影從復原現實具備了影像創造的可能，光學技巧印片、藍幕/綠幕拍攝、背景放映合成等視覺特效技術的發明，將不同時空的場景和元素組合在一個畫面內，拓展了電影通過實拍攝影所能獲取影像的邊界，電影影像呈現為“真實”和“不真實”的混合物，電影特效技術所創造的影像奇觀成為吸引觀眾的重要手段，為了追求更新奇的視覺效果，新技術成為驅動電影特效發展的重要動力。

20 世紀70 年代，計算機技術開始進入電影制作領域，計算機底層語言是由二進制數字符號構建起來的，因此也將計算機技術稱為數字技術，利用計算機輔助實現傳統特技無法實現的影像效果，成為數字技術進入電影制作最早的入口，例如早期的攝影機運動控制輔助系統等。作為計算機技術的一個重要分支，計算機圖形學（Computer Graphics，CG）可以借助計算機程序和圖形編程生成數字化影像，雖然最初計算機生成影像的視覺效果還不夠逼真，但卻使電影具備了一種全新的影像形態和構建方式，化學感光作用不再是影像生成的唯一手段。如果將攝影機和膠片感光的攝影過程看作是“實體化”影像的獲取，那么由不可見的二進制符號所構建的數字影像則是“虛擬的”，雖然影像生成方式是虛擬化的形態，但數字影像仍然追求具有現實真實感的影像效果。

2.2 “虛實融合”的數字視覺效果

20 世紀80 年代初，在《電子世界爭霸戰》中CG影像首次以完整的鏡頭段落參與到影片敘事，但CG影像呈現出的“動畫感”還難以滿足電影影像所要求的“真實感”。90 年代開始，計算機圖形學的發展使CG 影像的真實感得到增強，多部標志性影片的成功上映，例如《終結者2：審判日》《侏羅紀公園》《阿甘正傳》《玩具總動員》《泰坦尼克號》等，充分證明CG 影像可以創造出令人信服的虛擬場景和角色，這極大地釋放了藝術家的想象力和創作觀念，特效技術也從傳統的物理特技、光學技巧徹底轉向數字視覺效果，電影創作者可以以更先進的技術手段講述引人入勝的故事。

CG 影像真實感面臨的一大挑戰是類人角色的創建，人類面部表情極其復雜且細微，在技術實現上有很高的難度。1985 年，電影《少年福爾摩斯》使用CG 技術制作了一個由彩色玻璃變成的騎士形象，這是第一個出現在電影中的CG 類人角色，但還遠遠談不上具有人類的真實感特征。2001 年，《指環王：護戒使者》利用CG 技術結合動作捕捉技術創建的虛擬角色咕嚕姆，在類人數字角色的動作和表情上實現了巨大的跨越。2009 年，在電影《阿凡達》中，CG 技術的應用達到了前所未有的高度，電影中潘多拉星球是全CG 打造的虛擬世界，作為主角的納美人也完全由CG 創建，其臉部表情、眼神和情感表達非常自然、真實，虛擬角色帶有情感化的表演也令人信服，展示出可以媲美真人演員的藝術表現力。隨著計算機圖形圖像技術的持續創新，CG 角色的影像真實感愈發增強，CG 角色實現情感化表達是CG 技術走向成熟的重要標志（圖1）。

圖1 CG 角色的影像真實感和情感化表達愈發增強①

數字特效制作通常屬于后期制作的范疇，在前期拍攝完成后，大量工作仍需要由視效制作人員后期完成。在CG 鏡頭數量不多的情況下，主創人員通過對視效鏡頭的后期評審，即時與視效制作人員溝通，可以保證影像視覺呈現達到預期的效果。但是，當CG 虛擬元素超過一定的數量時，由于后期制作過程存在太多不可預見性，反復修改成為后期制作的常態，這大大增加了電影制作的時間成本和資金成本。另外，指導演員表演是導演在拍攝現場的重要工作，演員與演員之間、演員與場景之間的互動也非常關鍵，當大部分場景都被數字化和虛擬化，真人演員也被CG 虛擬角色所替代，導演和攝影師等創作人員該如何與虛擬對象互動，等待后期特效制作完成再進行創意決策的反饋，這種方式顯然已經無法滿足創作人員的藝術訴求，尋求更高效率的制作方式成為創作者的必然選擇。

2.3 虛擬攝制的正式誕生

對CG 虛擬對象的實時可視化和尋找一種直觀的互動反饋機制，成為解決上述問題的關鍵，虛擬攝影機和虛擬拍攝是《阿凡達》重要的技術創新，這也促成虛擬攝制的正式誕生。《阿凡達》制作過程中設計了兩種虛擬攝制系統，一種是針對全虛擬場景和數字角色的拍攝互動，一種是針對現場實拍鏡頭與CG 元素合成鏡頭的拍攝，即協同工作攝影機。兩種拍攝系統都不是基于感光作用的電影攝影機，而是由多種傳感器、紅外攝像頭、動作捕捉和跟蹤設備共同構建的系統，實際上是一種起到取景作用的“監視器”，其背后連接著強大的圖形工作站，圖形工作站通過實時運算渲染出虛擬攝影機所“看到”的畫面。虛擬攝影機對導演和攝影師等人員更為友好，也更加符合創作者在傳統片場的操作習慣，幫助創作者在現場就能實現與虛擬場景和角色的實時互動。

電影虛擬攝制的意義不只是技術和工具的創新，更重要的是技術革新所帶來創作觀念的轉變和制作方式的躍遷。電影發明至今所經歷的多次技術革命，一直以來都是圍繞著具有真實感光作用的攝影機展開，電影影像的本體特性和視覺語言很大程度上是由電影攝影機所構建和決定的。虛擬攝影機聯通了物理世界和虛擬世界，打破了電影拍攝現實時空的限制，將導演和攝影創作帶入到虛擬空間，能夠以傳統拍攝方式在虛擬空間完成“實景攝制”，這個過程最重要的特性是“實時”和“可互動”，解決了傳統制作過程中前后期分離和創作反饋滯后的問題，擴展了電影從敘事方式到視覺創造的可能性邊界，引發藝術觀念和思維范式的轉變。從這個意義來說，虛擬攝制技術的誕生在電影史上是具有里程碑意義的。

3 電影虛擬攝制系統的技術構建與演進趨勢

電影虛擬攝制系統是由多種技術和設備共同構建和集合而成的綜合系統，包括虛擬預演（PreViz）、攝影機跟蹤技術、動作捕捉和表情捕捉技術、虛擬攝影機和協同工作攝影機、實時渲染引擎技術等。電影虛擬攝制系統的技術構建體系不是固定不變的，而是一個動態、開放的創新系統，任何有助于提升虛擬攝制質量和效果的技術都可以融入。近十年來各種新技術、新設施持續融入虛擬攝制體系，不斷拓展虛擬攝制系統的技術邊界，賦予虛擬攝制更豐富的功能和內涵。

3.1 從預可視化到實時可視化

電影虛擬攝制涉及與眾多虛擬場景和虛擬角色的互動，對虛擬對象進行可視化呈現是虛擬攝制的首要功能。虛擬預演可以看作是虛擬攝制的初階形態，主要技術特點是利用傳統的三維建模和動畫軟件，對電影中的某些鏡頭甚至是大部分鏡頭進行動畫形式的呈現，可以理解為一種動態的故事板分鏡，或者“可視化的劇本”，是對影片最終成片效果的一種預演。預可視化可以幫助導演準確表達和呈現自己的創作意圖，在預可視化制作過程中，攝影、美術、視效、剪輯、聲音等主要創作部門都會參與，建立影片視覺呈現的共同認知，提高相互間理解和現場執行的準確性。通過預演可以進行更為詳細的拍攝規劃和測試，例如攝影機的機位、構圖、角度和運動軌跡等，從而形成最佳的拍攝方案，減少現場拍攝的不確定性（圖2）。

圖2 虛擬預演可以幫助提升電影現場拍攝的效率和準確性②

隨著虛擬拍攝、動作捕捉、虛擬現實（VR）、實時渲染等技術的加入，預可視化從傳統的三維動畫形式發展到現場實時的可視化拍攝，例如近期上映的《獨行月球》《流浪地球2》都在開拍前通過虛擬攝制進行了大量鏡頭的動態預覽。《獨行月球》“在前期用三個月進行了虛擬攝制，共拍攝了近4000多條素材，完成了電影80%的視效預覽內容”[1]，《流浪地球2》“全片共完成3000余個視效鏡頭，虛擬攝制鏡頭就有2114 個，占影片視效鏡頭總量的70%。虛擬攝制在當代數字電影制作把控視覺風格的方向性和穩定性方面，具有兩大優勢：第一，虛擬攝制提供的前期預覽畫面，可以有效解決燈光照明的測試和選擇、攝影機的機位運動和畫面構圖、視效的場景拆分和組合，以及演員走位編排等問題；第二，虛擬攝制是由主創成員共同參與的，能夠提高實際拍攝的工作效率。”[2]

3.2 動作捕捉和表情捕捉技術

虛擬攝制往往涉及CG 虛擬角色的表演和形象塑造，為了使CG 角色的動作更加真實，動作捕捉技術是必不可少的，動作捕捉可以看作是連接真實演員與CG 虛擬角色的通道，通過動作捕捉技術可以將真人的動作和形態賦予虛擬角色。CG 角色在影片《阿凡達：水之道》中有大量水下動作戲，此次拍攝專門升級和建造了水下動作捕捉棚。傳統光學捕捉技術所用的發射器發射的是紅外線，紅外線在水中很快會被吸收掉，不利于動作的采集，升級后的動作捕捉攝像頭發射和接收的是接近紫外線波長的光波，相比紅外線來說，接近紫外線的波長能夠更有效地在水中穿行，提高了水下動作捕捉的精確度。

除了動作捕捉技術外，表情捕捉也是近年來發展較快的技術，表情捕捉技術可以使CG 角色面部的細節更加豐富和逼真，創造出更具情緒化和情感深度的表演。《阿凡達：水之道》的面部捕捉設備在《阿凡達》基礎上進行了技術升級，演員的面部捕捉此前通常使用一個攝像頭進行采集，在詹姆斯·卡梅隆監制的《阿麗塔：戰斗天使》中開始使用兩個高清攝像頭和更多標記點對演員表情進行捕捉，這能夠使CG角色的眼皮、眼角、眉頭、嘴角等部位的細節呈現得更加逼真，《阿凡達：水之道》中CG 角色的表情捕捉也沿襲了這種高標準的采集和制作方式（圖3）。

圖3 《阿凡達：水之道》使用兩個高清攝像頭和更多標記點捕捉面部細節③

3.3 LED 背景墻和實時渲染引擎技術

LED 背景墻在電影中的應用起初是為拍攝對象提供一種“參考照明”，特別是在藍幕/綠幕棚內的拍攝，由于后期制作需要對藍幕/綠幕前的對象進行摳像并與虛擬場景合成，而虛擬合成場景的光線通常是動態變化的，藍幕/綠幕前拍攝對象的照明與虛擬場景的光線能否匹配，是決定合成后影像真實感的關鍵，通過LED 背景墻播放虛擬場景，可以為前景對象提供一種相對真實的照明參考，從而增強后期合成畫面的真實感。

隨著LED 制造工藝和技術指標的不斷提升，LED 顯示屏可以呈現更高質量和更多細節的動態影像。2019 年，導演喬恩·費儒在制作迪士尼公司出品劇集《曼達洛人》的過程中，創造性地將LED 背景墻和渲染引擎結合在一起，“利用高顯示性能、小點間距的LED 背景墻作為背景墻，通過實時渲染引擎，采用多屏同步的實時渲染方法，利用攝影機內外參跟蹤同步系統，將高畫面質量的三維場景渲染到LED背景墻上，并通過實時渲染引擎調整，同步現場的燈光、場景機械裝置等拍攝用具，由攝影機直接拍攝，將真實的演員表演、道具陳設與LED 背景墻實時合成”[3]，由此攝影機內拍攝得到的幾乎就是接近成片效果的最終畫面，很少甚至不再需要進行復雜的后期制作，極大減輕了后期視效制作工作量，提高了電影制作整體工作效率，“攝影機內視效（In-Camera VFX，ICVFX）”的概念被正式提出并流行起來。基于LED 背景墻的虛擬攝制在提升電影制作實時性的同時，進一步彌合了物理世界與虛擬空間的界限，推動虛擬攝制的功能性和內涵得到豐富和拓展，成為當下影視行業最受關注的制作方式，也使電影虛擬攝制邁入新的發展階段。

4 電影虛擬攝制對藝術創新和制片流程的影響

電影藝術與技術之間有著密切的關聯和互動，藝術創作的需求是技術革新的重要驅動力，新技術的出現會激發創作人員更多的創造力，促使藝術形態、創作觀念和思維方式發生新的改變，從而形成一種良性的互動循環與反饋機制。虛擬攝制的技術創新和創作實踐將電影帶入一個新的時代，在拓展電影制作技術邊界的同時，也為電影藝術創作開辟了新的疆域。

4.1 虛擬攝制對電影藝術形態和創作方式的影響

電影是一種基于活動影像的敘事藝術，虛擬攝制本身就是一種賦予電影人獨特敘事手法的全新工具，虛擬攝制對“虛”“實”兩種敘事空間的融合和打通，使電影具備了多維度的影像形態和全新的構建方式，也使電影創作得以突破現實時空和地理范圍的限制。虛擬攝制適合科幻、奇觀、冒險、漫畫改編等類型電影的攝制，從劇本創作階段就可以充分解放創作者的想象力，極大地擴展了電影敘事類型和題材的多樣性。

電影從文本敘事到影像敘事的視覺轉化，需要借助攝影機這一物理媒介，電影視覺敘事的語法很大程度上也是由攝影機所構建和塑造的，在虛擬影像的應用中，攝影師需要通過虛擬攝影機、虛擬鏡頭、虛擬燈光和虛擬移動設備等虛擬媒介，完成視覺影像的造型和敘事任務，虛擬攝制仍然需要遵循傳統攝影語言和造型技巧，在繼承和延續傳統電影語言的基礎上，新技術手段也會創造出一些新表達方式的可能，形成對視覺語言的擴充，例如虛擬設備不受物理機械的限制和制約，具有更便捷的可編程性和可操控性，可以嘗試創造新的運動軌跡和拍攝視角，實現傳統手段無法完成的鏡頭設計和畫面效果。

基于LED 背景墻的虛擬攝制技術則進一步擴展了虛擬攝制的功能性，為藝術人員創造了一個實時可見并且可任意切換背景的視覺世界，導演、攝影師、演員等主創人員可以在一種具象化和交互式的空間中進行創作。LED 背景墻所用的數字虛擬資產具有便捷的可調整性，減少了美術部門對實體道具和物理場景的搭建和挪動，創作團隊可隨時對拍攝方案和場景進行修改和調整。例如，奈飛公司（Netflix）最近出品的懸疑驚悚劇《1899》完全采用LED 虛擬攝制方式完成，創作團隊在LED 虛擬攝影棚內開創了另一項創新：一個置于布景中直徑20 多米可360°旋轉的圓形轉盤（圖4），通過旋轉圓盤可以在不改變攝影機機位和主光源位置，保持整場戲氣氛不變的情況下，從多個視角和景別分別進行拍攝，快速完成類似正反打等鏡頭的拍攝，在保持藝術效果和影像質量的同時，較之傳統拍攝方法節省了大量時間。

圖4 奈飛公司劇集《1899》在LED 虛擬攝影棚內設置的旋轉圓盤④

在電影虛擬攝制技術語境下，藝術人員面臨著全新技能和創作工具的遷移，以及藝術創作觀念和思考范式的轉變。首先，創作人員應對電影影像“虛擬”和“真實”的互動關系建立多層面和多維度的認知，在藝術之“道”的層面對電影“虛實”的辯證關系和虛實融合觀念有所思考，“術”的層面要熟悉和掌握虛擬攝制的技術手段。其次，電影藝術語言的發展具有連貫性和延續性，雖然虛擬影像創作的媒介和工具發生了改變，但傳統電影攝制的經驗在虛擬片場依然適用，傳統片場的藝術人員仍然可以深度參與虛擬影像的構建。最后，虛擬攝制時代電影藝術與技術的融合性和“技藝一體化”的屬性更強，藝術人員和技術人員的技能素養不斷產生交叉和疊合，這也促使藝術人員需要在視覺審美和影像創造層面進行更深入的探索和追求。

4.2 虛擬攝制對電影制作方式和工作流程的影響

虛擬攝制最大的優勢和價值體現在“實時性”。傳統視效制作對算力和圖形渲染能力要求較高，導致前后期工作流程間必然存在著滯后和等待的時間，藝術人員的創作過程和創意決策難以即時反饋和實時表達，虛擬攝制賦予了創作人員在現場與虛擬場景和角色實時互動的能力。近十年來，虛擬攝制經歷了從預可視化、現場虛擬攝制和實時可視化到基于LED 背景墻的全流程可視化，從后期視效制作合成到“攝影機內視效合成”的演進過程，LED 虛擬攝制“所拍即所得”的實時制作方式，極大提高了電影攝制的效率，縮短了制作時間，節省了制片成本。

傳統電影攝制工作流程總體上是以線性方式為主，“后期前置”的出現表明數字制作流程前后期的界線開始松動，虛擬攝制進一步模糊和淡化了前后期的邊界，更重要的是，虛擬攝制本身代表的就是一種全新的制作觀念和工作流程，整個生產流程的整體性和互動性更強，實時制作是一個有著大量互動反饋、隨時修改并不斷迭代的過程，整個過程涉及的技術環節眾多，為提高全流程制作的工作效率，多個環節間通常是以多線程并行方式進行，電影制作逐漸融合為一種強關聯的“統一體”，前后期的概念可能會逐漸淡出虛擬攝制的話語體系，實時制作在提升電影制作效率的同時，也突顯出虛擬攝制工作流程的綜合性和復雜性，各個部門間的溝通和協作比傳統流程更具挑戰性。

當前，電影制作的跨區域合作和遠程協作逐漸成為常態，作為工業化、信息化和智能化時代的產物，虛擬攝制可以無縫地融合和集成云計算、5G、物聯網、人工智能（AI）等先進技術，在攝影棚內就可以提供深度的遠程互動支持，實現不同地區拍攝鏡頭的云端審閱、視效鏡頭合成和遠程設備操控等遠程協作，方便全球電影藝術家共同參與電影創作，虛擬攝制與智能制作和遠程協作的結合將為電影制作全球化合作開辟新的途徑。

5 結語

相比電影一百多年的歷史，虛擬攝制還是個新生事物，但其對電影傳統制作方式的顛覆已毋庸置疑，也是最具潛力和代表未來趨勢的制作技術。本文研究形成的主要觀點：虛擬攝制不是電影技術發展過程的“突變”，而是一種多技術互相融合并不斷演進的漸變過程，是電影技術與藝術創作持續互動，發展到某一階段的必然產物，虛擬攝制的價值主要體現在通過新技術和新工具的創新和應用，幫助創作者打破了物理空間和虛擬空間的界限，融合虛實兩種空間進行影像敘事和視覺創造，不論是工具屬性還是觀念屬性都具有普適性，而非某種特定類型影片的專屬。

另外，不應過度夸大和神化虛擬攝制，虛擬攝制在技術方面仍然存在著有待突破和完善的地方，也不是所有的藝術效果都能通過虛擬攝制得到最佳的呈現，技術革新的目的是服務于藝術創作的需求，虛擬攝制技術需要與既有的藝術經驗相結合，探索新技術獨有的敘事語言和藝術技巧，促成電影制作基于新技術的藝術轉型。目前，虛擬攝制仍處于快速發展的過程中，遠未達到成熟和穩定的階段，未來電影影像的“虛擬化”和“虛實融合”仍是毫無疑問的發展趨勢，當電影影像的“虛”“實”真正難以區分，當虛擬攝制不再特意強調“虛擬”，而只是冠以普遍的“電影制作”的稱呼，正如曾經的有聲電影和彩色電影不再強調“有聲”“彩色”，此時才是虛擬攝制真正成熟的時候。

注釋

①圖片來源：維塔數碼公司網站，鏈接http://www-ext.wetafx.co.nz/articles/a-visual-history-of-performance-capture-at-weta-digital/。

②圖片來源：第三樓公司官網，鏈接https://thethirdfloorinc.com/5269/thor-love-thunder/。

③圖片來源：Frame.io 網站，鏈接https://blog.frame.io/2023/03/12/2023-oscar-best-picture-workflow-breakdown-every-nominee/。

④圖片來源：奈飛公司網站，鏈接https://www.whats-on-netflix.com/news/netflixs-1899-from-dark-creators-everything-we-know-sofar/。