三維動(dòng)畫技術(shù)在電影特效中的應(yīng)用

侯　琳 , 夏　爽

(1. 沈陽大學(xué) 音樂與傳媒學(xué)院, 遼寧 沈陽　110044;2. 沈陽醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院, 遼寧 沈陽　110034)

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三維動(dòng)畫技術(shù)在電影特效中的應(yīng)用

侯琳1, 夏爽2

(1. 沈陽大學(xué) 音樂與傳媒學(xué)院, 遼寧 沈陽110044;2. 沈陽醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院, 遼寧 沈陽110034)

分析了三維動(dòng)畫技術(shù)在電影特效與電影創(chuàng)作中的發(fā)展應(yīng)用狀況,并對國內(nèi)三維特效電影發(fā)展的不足進(jìn)行了思考。

特效; 三維動(dòng)畫; 數(shù)字技術(shù); 數(shù)字角色

隨著信息技術(shù)的發(fā)展, 數(shù)字技術(shù)正以迅猛發(fā)展之勢沖擊著影視行業(yè), 推動(dòng)電影制作進(jìn)入多元化、數(shù)字化時(shí)代。 在這種背景下傳統(tǒng)的電影制作手段正在發(fā)生著明顯變化, 由于三維動(dòng)畫技術(shù)的滲透使得電影特效技術(shù)和手法不斷花樣翻新。 從實(shí)物模擬到虛實(shí)結(jié)合, 再到后來的完全虛擬化的角色和環(huán)境, 使現(xiàn)在的電影制作無不將重金投放在三維特效制作上面, 因此而形成的視覺效果和票房號召力確實(shí)達(dá)到了非同小可的程度。

在影視創(chuàng)作中,人為創(chuàng)造出來的假象和幻覺,被稱為影視特效[1]。使用三維動(dòng)畫技術(shù)配合實(shí)景拍攝制作的影視特效,不僅可以創(chuàng)造出現(xiàn)實(shí)中無法拍攝到的畫面,還可以減少演員實(shí)拍時(shí)的危險(xiǎn),大大降低電影的制作成本,更為重要的是能夠給觀眾帶來緊張刺激的視覺效果。

三維動(dòng)畫是基于數(shù)字圖形圖像技術(shù), 運(yùn)用三維動(dòng)畫軟件在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建的虛擬對象和世界。 設(shè)計(jì)師根據(jù)要求在這個(gè)虛擬的三維空間中創(chuàng)建模型及場景, 再根據(jù)具體的動(dòng)作要求來設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬攝像機(jī)和其他動(dòng)畫參數(shù)。 因其所有的效果都可以通過計(jì)算機(jī)的軟件操作完成, 設(shè)計(jì)師只需要熟練的掌握軟件的操作, 精確地設(shè)定相應(yīng)的參數(shù), 觀察調(diào)整其制作效果, 便可以制作出形態(tài)各異的角色和效果, 因此在影視制作中備受青睞[2]。

一、 三維動(dòng)畫技術(shù)在電影特效中的發(fā)展

1977年,喬治.盧卡斯耗資1 000多萬美元拍攝制作了《星球大戰(zhàn)》,這是電影史中有記載的第一次使用動(dòng)作控制攝像機(jī)拍攝制作完成的電影。盧卡斯并專門為該片成立了電影特效公司——“工業(yè)光魔”,這是電影史上第一個(gè)具有劃時(shí)代意義的電影特效公司。在這部電影中,盧卡斯還發(fā)明了一個(gè)機(jī)械裝置,可以輕松地實(shí)現(xiàn)實(shí)拍和后期合成畫面的協(xié)調(diào)同步。1982年“工業(yè)光魔”發(fā)明了一項(xiàng)名為“源序列”的計(jì)算機(jī)處理技術(shù),在電影《星際之旅之復(fù)仇女神》中,該片出現(xiàn)了電影史上第一個(gè)完全由電腦制作產(chǎn)生的場景[3]?？苹秒娪啊赌贻p的福爾摩斯》中,出現(xiàn)了電影史上第一個(gè)電腦產(chǎn)生的角色“彩色玻璃人”,這也為后來的科幻電影中眾多的虛擬角色奠定了基礎(chǔ)。1994年的科幻電影《侏羅紀(jì)公園》中,第一次出現(xiàn)了由數(shù)字技術(shù)創(chuàng)造的、能呼吸、具有真實(shí)皮膚、肌肉和動(dòng)作質(zhì)感的角色,這是電影特效技術(shù)上的一次大飛躍。在系列電影《星球大戰(zhàn)》中,盧卡斯提出“二手未來”概念,第一次將高科技表現(xiàn)得充滿破舊的真實(shí)感,打破了以往電影中干凈整潔、規(guī)劃有序的未來世界的觀念,人們在電影中看到破敗不堪的建筑物,坑坑洼洼的飛船表面,各式各樣攜帶著舊武器的智能生物,立刻讓觀眾產(chǎn)生了親近感和現(xiàn)場感。

2009年,詹姆斯·卡梅隆導(dǎo)演的電影《阿凡達(dá)》出世,卡梅隆大規(guī)模的采用復(fù)雜的3D數(shù)字技術(shù),向人們展示了從未體驗(yàn)過的外星旅程,場景處處眩目,畫面精美絕倫,人們陶醉于潘多拉星球的原始之美。而在實(shí)際后期制作中,采用了世界最先進(jìn)的動(dòng)作捕捉和面部捕捉系統(tǒng),使三維動(dòng)畫制作的人物動(dòng)作和表情能夠完全貼合演員的表演[4]。在場景制作中也展示了未來世界的情景,三維模型和地形環(huán)境特效制作合成的效果非常自然逼真,即使最刁鉆的影評人也很難從中找到數(shù)字特效處理的破綻?！栋⒎策_(dá)》的橫空出世后,其他導(dǎo)演也不甘落伍,紛紛開始了三維特效電影的嘗試。之后,每年拍攝的大制作電影,無不充斥著重型特效技術(shù),而三維動(dòng)畫影視特效也成為特效電影中必不可少的重要技術(shù)。

目前用于制作三維動(dòng)畫特效的軟件主要有 Softimage XSI,Maya,3ds Max,Rhino等,可以實(shí)現(xiàn)角色和場景的建模、復(fù)雜材質(zhì)效果、燈光和大氣環(huán)境、仿真動(dòng)力學(xué)等動(dòng)畫效果。三維動(dòng)畫效果跟其他后期合成、跟蹤軟件配合,就可以實(shí)現(xiàn)非常逼真的視覺特效。而制作人員的專業(yè)水平也在某一定程度上決定了最終效果的仿真程度?，F(xiàn)在電影的特效制作部分已經(jīng)有了一套比較成熟的制作體系,從原畫和分鏡頭的設(shè)計(jì),到數(shù)字模型的構(gòu)建,實(shí)拍和數(shù)字模型跟蹤匹配,再到后期環(huán)境、場景的制作和細(xì)節(jié)部分修補(bǔ)等環(huán)節(jié),都有獨(dú)立的制作小組和分工明確的制作人員負(fù)責(zé),設(shè)計(jì)師們根據(jù)統(tǒng)一的風(fēng)格和詳細(xì)的分工進(jìn)行精雕細(xì)琢,最后將各部分統(tǒng)一合成為整體,因此才出現(xiàn)最終我們所看到的影片效果。

二、 三維動(dòng)畫技術(shù)在電影創(chuàng)作中的應(yīng)用

1. 數(shù)字角色造型

計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,最大程度地發(fā)揮了創(chuàng)作者們的想象力,很多在現(xiàn)實(shí)中根本不存在的角色被搬上銀幕,人們在電影中看到的變異人、恐龍、怪獸、機(jī)器人,都是由三維動(dòng)畫模型師和特效師等龐大的制作團(tuán)隊(duì)制作完成的。生動(dòng)而逼真的數(shù)字角色令人感覺新鮮和震撼,以數(shù)字角色為主角的電影逐漸成為主流,強(qiáng)大的制作效果也帶來了可觀的票房收入。

數(shù)字角色分為兩足角色和其他角色。兩足角色是指人類以及跟人類造型相近的兩足角色造型,例如鋼鐵俠、機(jī)器戰(zhàn)警、綠巨人、阿凡達(dá)等角色造型。其他角色則是指除了兩足以外的角色造型,例如各種怪獸、恐龍、蟲類、爬行類、飛鳥等造型。這些角色造型的制作流程包括角色造型的設(shè)計(jì)(包括正面、側(cè)面、頂面、透視幾個(gè)原圖的繪制)、材質(zhì)和貼圖的賦予(包括皮膚、服裝、毛發(fā)、眼睛等部分的材質(zhì)和貼圖)、骨骼的建立與蒙皮、骨骼動(dòng)畫、表情動(dòng)畫等幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中每一個(gè)環(huán)節(jié)都有一套復(fù)雜的制作技術(shù),都需要專門的設(shè)計(jì)小組進(jìn)行開發(fā)制作。

還有一種是通過跟蹤合成軟件將真人和三維效果結(jié)合,設(shè)計(jì)成一個(gè)全新的特效角色。例如:《加勒比海盜》中的八爪魚船長,實(shí)拍中是在演員的身上穿著用于動(dòng)作捕捉的服裝,并且在面部和身體的關(guān)鍵部位貼滿了用于追蹤定位的定位點(diǎn),通過視頻的采集和位置的捕捉,將三維動(dòng)畫效果加入到角色身上,最終出現(xiàn)了人們所看到的特效角色效果。

2. 虛擬道具和場景搭建

除了數(shù)字角色造型以外,在特效電影中最突出的就是虛擬道具的建模和場景的搭建了。這些輔助的元素不僅可以滿足角色的需要,更能夠起到鋪墊環(huán)境作用,成為電影中必不可少的靜物角色。科幻電影中演員們手中的武器、太空戰(zhàn)船、飛行器、城堡等,《阿凡達(dá)》電影中的潘多拉星球,整個(gè)自然場景都是由三維軟件制作而成的。三維特效制作可以突破常規(guī)道具和搭建真實(shí)場景中的種種不利因素,不受任何外界因素干擾。借助高性能工作站式計(jì)算機(jī)的操作和處理,便能制作并渲染出任何你想得到的畫面,并且便于增減和修改,演員只需要在綠屏前進(jìn)行無實(shí)物想象式表演,通過影像的采集和合成,便能夠與電腦中虛擬的道具和場景合成在一起,完成劇本的效果制作[5]。

3. 環(huán)境效果仿真

近年來特效電影的制作越發(fā)精良,讓觀眾感覺越發(fā)逼真,其中主要的因素就是環(huán)境效果的仿真程度越來越高。這里的環(huán)境效果指的是電影中的煙霧、灰塵、火焰、爆炸、水流、光效等模擬自然的細(xì)節(jié)效果。雖然這些細(xì)節(jié)效果不是電影中的主角,可其所起到的作用卻比一些主要的數(shù)字角色更加重要。環(huán)境效果做得不好,就會(huì)讓人感覺不自然、不真實(shí),這也是為什么我國早期的電影特效經(jīng)常讓人吐槽的主要原因。而近幾年來通過我國電影人的不斷積累和學(xué)習(xí),電影特效技術(shù)已經(jīng)具備了好萊塢的水準(zhǔn),例如:《尋龍?jiān)E》《西游降魔篇》《捉妖記》等電影,其后期的三維制作水平已經(jīng)非常高超,電影中的灰塵、水流、火焰、煙霧等效果已經(jīng)非常逼真。在三維軟件中,這些環(huán)境效果主要依靠粒子特效的制作,Maya、3Ds Max等軟件均有其強(qiáng)大的粒子系統(tǒng),此外還有一些專門擅長某些效果的特效插件[6],如專門制作流體的軟件Fluent、RealFlow,煙霧效果的AfterBurn,火焰插件Phoenix,等等。

4. 群組動(dòng)畫制作千軍萬馬大場面

近年來對歷史和軍事題材的影視作品的制作要求越來越高,不管是古代帶兵作戰(zhàn)的千軍萬馬,還是現(xiàn)代題材的飛機(jī)、坦克,都涉及到群組出現(xiàn)的大場面制作,計(jì)算機(jī)三維群組動(dòng)畫技術(shù)解決了這種實(shí)拍中不可能完成的宏大場面。群組動(dòng)畫是指使用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬一定數(shù)量的智能生物或交通工具的行為,比如像自然界中動(dòng)物獵食、遷徙,或是人類的群體活動(dòng),或是船隊(duì)在海上行進(jìn)、戰(zhàn)斗機(jī)隊(duì)在空中盤旋、飛船在星際穿行等都是最好的例證。在群體動(dòng)畫的創(chuàng)作中,不僅要求群體的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致,而且要求各角色分別有其合理的運(yùn)動(dòng)軌跡和獨(dú)特的形態(tài)。這就為大場面的特效電影提供了更多的空間,三維特效師可以根據(jù)情景要求,利用數(shù)字演員排兵布陣,設(shè)定相應(yīng)的指令要求,完成群組的運(yùn)動(dòng)軌跡和每個(gè)數(shù)字角色單獨(dú)的動(dòng)作變化。目前常用的群組動(dòng)畫技術(shù)有3Ds Max中的character studio中的群組動(dòng)畫系統(tǒng),通過制作群組模仿現(xiàn)實(shí)的環(huán)境,并由群組模擬計(jì)算它們的運(yùn)動(dòng)方式和軌跡。

5. 影視片頭包裝

好的電影往往在剛進(jìn)入片頭的時(shí)候,就以各種眩目的特效手段沖擊人們的視覺和心理。電影《尋龍?jiān)E》的片頭就以三維動(dòng)畫的方式出現(xiàn),眼花繚亂的機(jī)關(guān)和齒輪重疊出現(xiàn),使人感到密室的神秘和驚險(xiǎn),引發(fā)人們無盡的遐想,特別是出現(xiàn)的磨舊的金屬文字,更加突出了影片的內(nèi)涵。

隨著特效技術(shù)的不斷發(fā)展,影視片頭包裝成為三維動(dòng)畫技術(shù)的一個(gè)重要分支,片頭畫面的精美與否,對整個(gè)影視作品所起到的作用非常明顯。高水平的片頭動(dòng)畫體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者豐富的思想內(nèi)涵和較高的審美情趣,而影視的制作團(tuán)隊(duì)則往往不惜重金用于片頭的制作。目前用于影視片頭制作的技術(shù)大致包括三維立體文字效果、粒子特效、視頻特效和高級材質(zhì)渲染技術(shù),主流的軟件有Maya、3DsMax、AfterEffect、Nuke、Combustion、Cinema4D等三維以及合成軟件。這些軟件的綜合使用不僅能夠做出好看的片頭文字,更可以實(shí)現(xiàn)無限可能的三維動(dòng)畫效果,觀眾在觀看時(shí)不僅驚嘆于精美的片頭動(dòng)畫,更加佩服設(shè)計(jì)師天馬行空般的想象力,為影視作品內(nèi)容的觀看鋪墊了極佳的視覺效果。

三、 對國內(nèi)三維特效電影的思考

近些年來,我國電影的三維特效技術(shù)水平正處于逐漸追趕好萊塢電影之路的關(guān)鍵期,因而在細(xì)節(jié)表現(xiàn)上還有一定欠缺,尤其在角色造型的設(shè)計(jì)、毛發(fā)的細(xì)節(jié)表現(xiàn)、角色動(dòng)作的節(jié)奏感、虛擬與現(xiàn)實(shí)的配合度等方面都存在著很明顯的差距。其根本原因,主要有以下幾點(diǎn)。

1. 制作資金相對不足

制作資金是影響影片質(zhì)量的最重要因素。以2015年國內(nèi)公認(rèn)最好的三維動(dòng)畫片《大圣歸來》為例,一年的票房收入達(dá)9.5億元人民幣,而實(shí)際的制作成本卻不到1億元人民幣,跟迪斯尼2010年制作的《魔法奇緣》相比,制作成本只有其1/6。雖然《大圣歸來》的制作水準(zhǔn)已經(jīng)屬于國內(nèi)最好的,但是兩部片子從各種細(xì)節(jié)(如毛發(fā)、布料、草地等)就能看出明顯的差別,所以投入資金的多少一定是影響影片質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。

制作資金的來源單一是國內(nèi)電影資金缺少的主要原因。國內(nèi)的電影制作資金主要靠票房的收入,扣去其他開支,能夠真正用于影片制作的資金只有很少一部分。而好萊塢的電影公司則有多種盈利渠道,票房收入維持收支平衡即可,依靠其他收入帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益,諸如遍布全球的迪士尼主題公園、賣給電視臺(tái)和電視網(wǎng)的電影版權(quán)、周邊玩具布偶的發(fā)行、各種游戲版權(quán)等都是賺錢的重要因素。這么多的周邊盈利渠道,使得每一部影片都能夠賺得盆滿缽滿,對電影制作資本投入力度的加大就成為順理成章的事情。相比之下,國內(nèi)的三維動(dòng)畫電影則很難形成周邊產(chǎn)業(yè)收入,雖然也有相應(yīng)的版權(quán)等收入來源,卻因國內(nèi)盜版行為的猖獗,致使電影周邊產(chǎn)業(yè)很難有盈利作為。

2. 制作周期短,不能精益求精

好萊塢每一部影片的制作周期都是幾年時(shí)間,《阿凡達(dá)》制作花費(fèi)五年時(shí)間,《魔法奇緣》耗時(shí)六年, 幾乎每一部大制作的影片都是整個(gè)團(tuán)隊(duì)長期作戰(zhàn)的結(jié)果。 而國內(nèi)的電影制作則顯得急功近利, 國內(nèi)著名的影視公司幾乎是每年一部大制作電影。 制作周期的縮水,相對應(yīng)的就是制作質(zhì)量的降低。 就拿特效影片中的后期制作部分來說, 最消耗時(shí)間的就是對渲染部分的處理, 一個(gè)火焰爆炸的場面, 處理的時(shí)候需要對每幀畫面逐一加以渲染, 細(xì)節(jié)越多, 精度越高,每幀渲染的時(shí)間就越慢,處理一幀畫面有的需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間才能完成。 因此,短期速成做出的畫面質(zhì)感就會(huì)相對幾年時(shí)間做出的電影畫面遜色許多。

3. 技術(shù)研發(fā)和流程規(guī)范仍需加強(qiáng)

目前我國電影的從業(yè)人員是全世界最多的,但是行業(yè)內(nèi)部比較混亂,有的是為了電影,有的是為了工作賺錢,還有的就是為了騙錢。在這種良莠不齊的行業(yè)背景下,單純鉆研于技術(shù)研發(fā)的就更少了。我國大批的電影特效公司只對某些特效電影某一部分進(jìn)行代加工,例如《變形金剛3》《功夫熊貓3》等電影的很多部分都是由中國動(dòng)畫公司加工制作的,而技術(shù)的研發(fā)部分則是由國外的影視公司負(fù)責(zé),我們所謂的技術(shù)進(jìn)步也大多因?yàn)橹苯邮褂昧藝獾淖钚萝浖吞匦Р寮４送?國內(nèi)真正能夠制作頂級特效的團(tuán)隊(duì)屈指可數(shù),大部分特效公司還處于制作電視劇級別的三維特效水平,有些特效制作的痕跡還比較明顯。

和迪斯尼、好萊塢相比,我國電影制作的流程規(guī)范這部分的差距也是非常大的,不僅體現(xiàn)在制作流程上,人員的配備和分工等方面也是需要我們不斷學(xué)習(xí)和提高的。如果制作流程規(guī)范度大幅提高,依靠現(xiàn)有的商業(yè)軟件和制作技術(shù),也能制作出較高質(zhì)量的作品來。如果相應(yīng)的制作周期和資金問題也能解決,那么我國電影事業(yè)能將以最快的腳步追趕上歐美發(fā)達(dá)國家。

綜上,我國的三維特效電影事業(yè)在種種不利因素下能夠飛速發(fā)展到今天,是我國電影人堅(jiān)持不懈和努力進(jìn)取的結(jié)果。在今后的特效電影的道路上,他們能夠開辟出具有中國特色、民族氣派的電影發(fā)展之路,創(chuàng)作出更多能夠媲美甚至超越好萊塢電影的優(yōu)秀作品。

三維特效技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟,高質(zhì)量的三維影像可以突破時(shí)間、空間等諸多條件的限制,能夠逼真地模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境或創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)中無法拍攝的場景和事件,完成導(dǎo)演的設(shè)計(jì)意圖,滿足不同觀眾的審美心理。三維特效技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)拍攝中無法實(shí)現(xiàn)的影像空白,具有更多發(fā)揮的自由度和更大的創(chuàng)造空間,使影視作品的價(jià)值大大提升。

[1] 呂瑩. 傳統(tǒng)影視藝術(shù)與全新數(shù)字媒體的交融發(fā)展探索[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇, 2015(24):13.

[2] 盧珊. 淺談我國特效電影的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 影視傳媒, 2016(1):201.

[3] 錢楷,劉延剛. 計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫技術(shù)在影視攝制中的運(yùn)用[J]. 劇作家, 2008(5):515.

[4] 于海燕. 論3D技術(shù)在影視制作中的應(yīng)用[J]. 網(wǎng)友世界, 2014(2):12.

[5] 賀濤. 淺談3D計(jì)算機(jī)圖形在影視特效模型中的應(yīng)用[J]. 信息與電腦, 2012(12)180.

[6] 梁辰. 淺析三維動(dòng)畫特效在動(dòng)畫電影中的應(yīng)用[J]. 藝術(shù)品鑒, 2015(2):126.

【責(zé)任編輯張躍雙】

Application of 3D Animation Technology in Special Effects of Movie

HouLin1,XiaShuang2

(1. School of Music and Communication, Shenyang University, Shenyang 110044, China; 2. School of Applied Technology, Shenyang Medical College, Shenyang 110034, China)

The development and application of 3D animation technology in the movie special effects are discussed, and reflections on the domestic film of special effects are made.

special effects; 3D animation; digital technique; digital character

2016-03-08

遼寧省社科規(guī)劃基金項(xiàng)目(l15bxw003)。

侯琳(1980-),女,遼寧朝陽人,沈陽大學(xué)音樂與傳媒學(xué)院講師。

2095-5464(2016)04-0517-04

J 41

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