計算機三維動畫中攝影機的特殊表現力研究

孔德剛

曲阜師范大學傳媒學院

計算機三維動畫中攝影機的特殊表現力研究

孔德剛

曲阜師范大學傳媒學院

由于計算機三維動畫軟件中的攝影機具有虛擬性、高度自由性和超強控制性等特點，所以計算機三維動畫片往往能夠帶給觀眾更多新奇和震撼的視覺奇觀。虛擬攝影機的特殊表現力集中體現在機位設置、操作與控制、拍攝及輸出效果三個方面。應用這些特殊效果時應注意以下幾點：攝影機的視覺傳達應符合影片風格和情節(jié)需要；攝影機的操控應與觀眾視聽經驗相結合；攝影機的視覺傳達與聲音效果保持協(xié)調一致。

計算機三維動畫 攝影機 機位

1 關鍵詞的界定

1.1 三維動畫與計算機三維動畫

動畫的種類繁多，從制作技術和手段上可分為傳統(tǒng)（手工）動畫和計算機動畫；從空間視覺效果和維度上可分為二維動畫和三維動畫。對于三維動畫，有傳統(tǒng)三維動畫和計算機三維動畫之分。傳統(tǒng)三維動畫主要指利用生活中的材料，手工制作的具有真實三維空間效果的動畫，如：粘土動畫、木偶、布偶、折紙、瓷動畫等。計算機三維動畫主要指基于計算機技術制作的具有三維空間效果的動畫。本文所涉及的三維動畫主要是指計算機三維動畫。

1.2 攝影機與虛擬攝影機

計算機三維動畫的制作需要相應的軟硬件支持。常用的硬件有：多媒體計算機（包括傳聲器、音箱等外設）、輸入設備（掃描儀、照相機、光筆等）、輸出設備（打印機、監(jiān)視器等），另外，還可以借助于一些高端設備，如：三維攝影機、動作捕捉攝影機、表情捕捉攝影機、三維打印機等。常用的軟件有：三維動畫軟件（3ds max、Maya等）、特效與合成軟件（Combustion、After Effects等）、非線性編輯軟件、平面圖像處理軟件、音頻處理軟件等。在三維動畫軟件中“camera”，既可翻譯為攝影機也可翻譯為攝像機，本文統(tǒng)稱為攝影機，這種攝影機不同于現實中的電影攝影機或電視攝像機，也不同于高端的三維攝影機、動作捕捉攝影機、立體攝影機，它是三維軟件中的虛擬攝影機，本文所涉及的攝影機主要是指這種攝影機。

2 三維動畫軟件中攝影機的主要特點

2.1 虛擬性

這是區(qū)別于其他攝影機的基本特點。因為它沒有實體，所以不會受資金、拍攝環(huán)境等因素的影響。

2.2 高度自由性

由于三維動畫軟件中的角色、場景、燈光等都是計算機所虛擬的，因此，攝影機的機位、焦距、景深等設置幾乎不受任何限制，運動變化自由靈活。

2.3 超強控制性

虛擬攝影機通過計算機程序控制，所以，在高度自由性的幕后又有著超強的可控性，攝影機的機位、焦距等的運動變化均可根據制作者的主觀意愿進行任意操控。

3 三維動畫軟件中攝影機的具體特點與特殊表現力

攝影機的一般拍攝方法與技巧，本文不再贅述，下面主要從三維軟件中攝影機的具體特點入手，探究其不同于現實攝影機的特殊表現力。

3.1 機位設置不受限制所產生的特殊表現力

3.1.1 三維動畫軟件中攝影機的機位不受空間限制

由于三維動畫中的物體與空間都是電腦虛擬的，所以現實中的宏大與渺小在這里都失去了原有的意義，一切只能相對而言。因此，處于這種虛擬空間中的攝影機，自然能夠實現三維空間中任意位置和任意角度的拍攝。從宏觀上看，攝影機可以在浩瀚宇宙空間中的任意位置拍攝任何所需要的視覺效果，如：《星球大戰(zhàn)》系列影片中的許多太空大戰(zhàn)場面。從微觀上看，攝影機可以在物體內部拍攝，在細胞或微塵里漫游，如《霍頓與無名氏》等影片。

3.1.2 三維動畫軟件中機位數量不受限制

三維動畫中的攝影機是虛擬的，不需要資金購置，需要多少就可創(chuàng)建多少，不必考慮多機位拍攝所帶來的成本問題。其次，攝影機自身是不占空間的，因此，不必考慮多機位拍攝所帶來的空間局限性。另外，攝影機是不可見的，所以不必擔心多機位拍攝時的穿幫問題。基于以上特點，在三維動畫制作中，對于任意物體的運動，均可輕松實現全方位的無數機位的同時攝制，進而為觀眾帶來更多的觀察角度與視覺享受。

3.2 自由靈活的攝影機控制所帶來的視覺奇觀

3.2.1 攝影機焦距變化自由靈活

首先，攝影機焦距變化幅度極大。從理論上講，在三維軟件中，攝影機的焦距變化可以是無限的，在三維軟件3ds max中，攝影機的焦距變化范圍是0.1mm～10萬mm，能夠輕松實現從超廣角鏡頭到超長焦距鏡頭的變化。在視覺效果上，超廣角鏡頭能夠帶來極度的夸張變形與廣闊的視野，超長焦距鏡頭能夠產生縱深方向上的極度壓縮，圖1和圖2分別是4mm和2000mm鏡頭拍攝的同一場景。其次，攝影機焦距變化速度可以精確控制，勻速、勻變速、非勻速、急推、急拉等都可按照設定數據精準執(zhí)行。

圖1

圖2

3.2.2 攝影機的移動自由靈活

三維軟件中攝影機的運動控制是通過計算機程序實現的，因而可以實現創(chuàng)作所需要的任何運動。首先，攝影機能夠實現任意速度的運動，如：勻速、勻變速、急速、慢速等。其次，攝影機可以沿指定路徑運動，無論路徑多么復雜，皆可一鍵輕松完成，還可以精確的沿光軸旋轉或者圍繞指定的目標環(huán)游。另外，攝影機能夠繼承和跟隨任意指定物體的運動，進而精準的實現主觀運動鏡頭的拍攝以及完美跟拍，如迪斯尼公司《恐龍》開篇中，攝影機跟拍一只翼龍由懸崖沿瀑布俯沖，上升，然后在一群梁龍等植食性恐龍中穿行，宏大的場面和流暢的鏡頭帶給觀眾一種身臨其境的感受。此外，攝影機還可與其它物體的某一屬性實現關聯互動，如：攝影機的前后移動可與某一物體的左右擺動進行關聯，攝影機的焦距變化與燈光的明暗進行關聯，攝影機的晃動與音樂的響度進行關聯……計算機三維動畫中攝影機與相關物體、燈光、音樂等的完美互動使影片的視覺表現力達到了一種前所未有的高度。

3.2.3 攝影機可以穿透物體

三維動畫軟件中如果不為物體指定“剛體”、“軟體”、“流體”等屬性，任何物體之間都可相互交疊或穿越。攝影機能夠自由的在物體中穿行，這是任何現實中的攝影機所無法實現的，這也使得計算機三維動畫中的場面調度變得非常容易，攝影機可以流暢自然的“一鏡到底”。在《料理鼠王》、《圣誕頌歌》、《星球大戰(zhàn)》系列、《黑客帝國》系列等一大批電影中，均可看到三維虛擬攝影機這一特殊的表現力。當然，對于這類長鏡頭，由于攝影機穿透物體時往往會黑屏或虛化，因此在某種程度上我們也可理解為是蒙太奇剪輯，正如希區(qū)柯克在《奪魂索》中利用蒙太奇剪輯制造了類似于長鏡頭的效果一樣。由此可見，隨著影視技術的發(fā)展，蒙太奇與長鏡頭之間的界線已經變得越來越模糊。

圖3

圖4

3.2.4 攝影機的運動不受虛擬時空中的時間限制

在計算機三維動畫中，任意運動的物體皆可隨時暫停，當把虛擬時空中的時間凝固，攝影機就能帶領觀眾游走于靜止的虛擬空間。這一技術使“子彈時間”特效的實現變得越來越容易，制作成本和技術難度大大降低。因此，在近年的影視節(jié)目中，“子彈時間”效果屢見不鮮，而且在紀錄片中得到廣泛應用，如：美國探索頻道推出的大型紀錄片《列國圖志：中國》，在表現中國功夫時就使用了計算機三維動畫來模擬現實世界，以便獲得“子彈時間”這一特殊視覺效果，參見圖3。

3.2.5 立體動畫電影的拍攝極為方便

在實景拍攝而成的立體電影制作中，兩臺攝影機的調整和控制很難保證協(xié)調一致，所用設備價格也比較昂貴，而在計算機三維動畫中，通過克隆、群組、繼承等方式可以很容易實現虛擬攝影機之間的協(xié)調一致，并且能夠獲得良好的立體效果。由于制作相對簡單，成本低廉，近年來的計算機三維動畫大片幾乎都同步推出了普通和立體兩個版本，如《飛屋環(huán)游記》、《怪獸大戰(zhàn)外星人》、《冰河世紀3》、《美食從天降》等。圖4為筆者用3ds max和i3D Photo制作的左、右攝影機視圖和合成后的立體視圖（彩色印刷可用紅藍眼鏡觀看）。

3.3 “拍攝及輸出效果”豐富，可控性強

3.3.1 鏡頭效果豐富

在三維軟件中可以很方便的為攝影機加入鏡頭光效、亮度、對比度、色彩平衡、曝光度、虛實、增益、景深控制、運動模糊等特效，而且對于以上特效都對應一組數據，可以進行十分精細的調整。虛擬攝影機的鏡頭光效非常豐富，常見的有星光、射線、流光、環(huán)形光、次級光效等。

3.3.2 三維動畫軟件中的攝影機可以設置遠距剪切平面和近距剪切平面，能夠自由控制攝影機所拍攝景物的遠近顯示與消隱

這種控制不同于景深控制所產生的虛實效果，而是直接控制景物前后的有和無，如果剪切平面與一個對象相交，穿過該對象，還會產生剖面效果，參見圖5。

圖5

3.3.3 在三維動畫軟件中，可以對選中的攝影機應用“攝影機校正修改器”來產生兩點透視的特殊視覺效果

例如：當攝影機由地面仰拍一座大樓時，一般情況下，所獲得的畫面效果應該是大樓由底部到頂部逐漸變小，但是如果應用“攝影機校正修改器”以后，可以使大樓底部到頂部寬度保持一致。

3.3.4 拍攝及輸出效果可以根據各種傳播媒體的特點及需要做精確調整

首先，輸出畫幅的尺寸、寬高比、分辨率能夠根據展示要求進行精準設定，輸出視頻的幀頻率從理論上講也可以設置為任意需要的數值。另外，三維動畫軟件還提供了各類媒體所需視頻標準的預置，如：PAL制式電視、NTSC制式電視、高清電視、35mm膠片等，在一定程度上簡化了制作流程。更為重要的是，三維軟件的模型和場景能夠存儲，所以攝影機的拍攝和輸出效果可以隨時根據需要進行重新設置，反復輸出。

4 三維動畫軟件中攝影機應用注意事項

由于三維動畫軟件中攝影機的表現力十分豐富，越來越多的動畫片以及動畫與實景相結合的影片都在積極探索和展示各類視覺奇觀，然而近年來逐漸呈泛濫趨勢。要合理恰當的應用攝影機的各種表現效果，應該注意以下幾點：

4.1 攝影機的視覺傳達應符合影片風格和情節(jié)需要

紀實風格的影視節(jié)目，一般來講，攝影機的機位、運動及輸出效果應盡量接近人類的常規(guī)視覺效果。劇情片的拍攝應考慮節(jié)目的具體類型和特點。攝影機的非常規(guī)視點以及盲目運動容易使影視節(jié)目產生一定的間離效果，如果制作者希望觀眾沉浸在影片所營造的氛圍中，就應慎用攝影機的特殊表現力。另外，三維動畫中的攝影機雖然可以“一鏡到底”，但是長鏡頭和蒙太奇各有特色，應該根據具體情況來考慮是否分鏡頭和如何分鏡頭。

4.2 攝影機的操控應與觀眾視聽經驗相結合

三維動畫中的攝影機雖然能夠捕捉到任何所需要的畫面，但是把所有事物展示給觀眾并不代表觀眾就能注意到所要強調的內容。優(yōu)秀的節(jié)目應恰當選擇攝影機的拍攝內容，并充分利用觀眾的視聽經驗和心理補償來展示和強調畫外空間。

4.3 攝影機的視覺傳達與聲音效果保持協(xié)調一致

在探索攝影機的特殊表現力時，一定要注意畫面與聲音的結合。當機位、景別等因素發(fā)生變化時，聲音（尤其是語言和音效）的響度、混響時間等一般也應發(fā)生相應變化。

5 結語

電影誕生早期，維爾托夫就已指出：把電影攝影機當成比肉眼更完美的電影眼睛來使用，以探索充塞空間的那些混沌的視覺現象。隨著科技的高速發(fā)展，人們已經深刻認識到電影眼睛派的深知灼見——攝影機的眼睛比人的眼睛更完美。如今在計算機三維動畫世界中，如果也對攝影機的能力做一個總結，那就是——“上帝之眼”。充分合理的發(fā)掘計算機三維動畫中攝影機的特殊表現力，必將使影視節(jié)目更加異彩紛呈。

[1]Autodesk，Inc. Autodesk 3ds Max Help[M/ CD].2008[2011－01－6]

[2]李恒基，楊遠嬰.外國電影理論文選[M].北京：三聯書店.2006.P216

本文為山東省藝術科學重點課題資助項目，項目編號2013300

孔德剛，曲阜師范大學傳媒學院，副教授，電影學碩士，研究方向：影視、動畫、數字媒體。