從《阿凡達(dá)》看3D動畫在影視特效前沿技術(shù)中的運(yùn)用分析

■文/張煜坤

從《阿凡達(dá)》看3D動畫在影視特效前沿技術(shù)中的運(yùn)用分析

■文/張煜坤

3D技術(shù)處于飛速發(fā)展時期,影響了電影行業(yè)的發(fā)展。不管是動畫片《玩具總動員》,還是電影《阿凡達(dá)》都將3D技術(shù)全面應(yīng)用于電影制作中,將其價(jià)值發(fā)揮得淋漓盡致。3D電影給受眾提供了視覺上的盛宴,給創(chuàng)作者提供了先進(jìn)的CG角色制作技術(shù)、拍攝技術(shù)以及顯示技術(shù)等。

《阿凡達(dá)》；3D動畫；影視特效

1. 3D技術(shù)以及3D電影的具體涵意

1.1 3D技術(shù)的概念

3D為“Three Dimensions”，其中“Dimension”代表維度，“Three Dimensions”一般是指有三種維度。一個物體的三維描述一般包括長、寬、高三方面才可以形成我們所說的“立體”。因而，世間上每個處于三維空間中的立體都包括長、寬、高三種屬性。通俗來講，3D是長寬兩個平面物體的對立體。人利用雙眼觀看物體的時候，由于兩只眼睛的距離不同所以看到的物體角度也不同，若將其中的一只眼睛遮擋上能發(fā)現(xiàn)看到的物體效果和雙眼所看效果有較大的不同，其實(shí)雙眼看事物能呈現(xiàn)出上下、左右、遠(yuǎn)近三個維度的感知，從而形成立體的視覺，并將真實(shí)空間中的事物全部映射到我們的眼睛里，影像是通過立體形式呈現(xiàn)出來的。

1.2 3D電影的涵義

3D電影與傳統(tǒng)電影在技術(shù)上有很多不同之處，在拍攝時3D電影便利用光學(xué)原理使用了新的拍攝方式。在觀看3D電影時，觀眾需要佩戴專用的立體眼鏡，否則由于3D電影的偏振光技術(shù)影響，很多畫面無法正常觀看。佩戴偏振片制作而成的眼鏡后，由于光的偏振效果，能夠使人所觀看到的視覺效果產(chǎn)生立體感。人們將這種能夠有身臨其境感覺的立體影響電影定義為3D電影。3D電影通過將兩個不同的影像相互重合，利用人眼的左右視覺差異和大腦的圖像處理能力來呈現(xiàn)立體效果。在3D眼鏡通過偏振片，將左眼和右眼接收到的光線進(jìn)行區(qū)分，左眼只能看見拍攝時攝影機(jī)從左側(cè)拍攝的畫面，同理右眼如是，在圖像傳遞到大腦中后，便會被大腦處理成立體的影像。對于電影創(chuàng)作者來說，3D電影范疇并不僅僅局限在上述內(nèi)容之中。所有應(yīng)用3D技術(shù)的電影都應(yīng)該稱之為3D電影。譬如玩具總動員這部動畫電影在拍攝時便應(yīng)用了3D電影技術(shù)，因此其也是3D電影中的一種。

2. 3D技術(shù)在電影制作中的應(yīng)用范圍

2.1 劇本討論

對阿凡達(dá)這樣的電影來說，在電影開拍之前要進(jìn)行合理細(xì)致的策劃工作。需要了解導(dǎo)演的主要創(chuàng)作要求，同時還需要同相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行交流與溝通，對其需要的相關(guān)設(shè)備要有所準(zhǔn)備。電影劇本能否最終得以通過，很大程度上取決于相關(guān)制作過程中是否能夠?qū)?dǎo)演心中所構(gòu)想的畫面完美地呈現(xiàn)出來，是否能夠達(dá)到其所希望的畫面質(zhì)量。卡梅隆曾經(jīng)說過在阿凡達(dá)處于構(gòu)想階段時，當(dāng)時的技術(shù)是完全不可能實(shí)現(xiàn)其構(gòu)思中的畫面的。

2.2 概念設(shè)計(jì)與分鏡故事版的制作

概念設(shè)計(jì)中包括了角色和道具以及二維場景，由此決定電影的整體風(fēng)格和色調(diào)。分鏡故事版是通過參考劇本進(jìn)行的分鏡頭拍攝，通過二位場景和建筑等等鏡頭活動來描繪相應(yīng)的情節(jié)。這兩個環(huán)節(jié)的工作能夠?yàn)楹笃诘?D電影制作提供足夠的畫面參考。

2.3 3D模型設(shè)計(jì)

3D模型的設(shè)計(jì)工作對于3D電影本身非常重要，3D模型是整部3D電影中最重要的畫面組成，包括了場景和角色的3D制作。整體過程由技術(shù)人員通過相關(guān)軟件制作而成。

2.4 3D場景建立

在建立3D場景的過程中主要有兩種技術(shù)方式可以滿足相關(guān)要求，同時也是最常用的兩種方式。第一，利用計(jì)算機(jī)軟件的3D場景建模技術(shù)來完成3D場景的制作工作。這種方式有很大的缺點(diǎn)，其一便是工作量巨大，很難在短時間之內(nèi)完成，對于技術(shù)的要求也比較高，整體制作成本有所增大。其二便是利用計(jì)算機(jī)軟件所制作出來的畫面在真實(shí)感上會有很大的降低，畫面整體質(zhì)量不高，和真實(shí)拍攝的畫面相比差距明顯。第二，利用3D追蹤技術(shù)進(jìn)行拍攝，拍攝時先用攝影機(jī)對真實(shí)的場景進(jìn)行拍攝，之后再將其用計(jì)算機(jī)進(jìn)行后期處理，從而還原到計(jì)算機(jī)建模之中。通過這種模式所構(gòu)建的3D場景相對于純計(jì)算機(jī)軟件獨(dú)立制作而成的場景，在工作量上要相對較少，有利于影片成本的控制工作。同時，由于其拍攝的是真實(shí)場景，所以其畫面感非常強(qiáng)，真實(shí)性更是計(jì)算機(jī)模擬軟件所不能比擬的。同時在拍攝的過程中便可以將3D攝影的技術(shù)融入到畫面當(dāng)中，這種拍攝手法對于后期制作有很大的益處，能夠?yàn)楹笃?D視覺效果的制作打下基礎(chǔ)。

2.5 貼圖材質(zhì)與燈光效果制作

燈光效果制作均由燈光師對其進(jìn)行光處理，通過對材質(zhì)細(xì)致的描摹，以奠定CG場景整體色調(diào)，然后借用燈光效果渲染每個鏡頭。

2.6 動畫

動畫師可以結(jié)合具體的劇情需要，分鏡頭地為觀眾呈現(xiàn)出故事內(nèi)容。故事內(nèi)容的呈現(xiàn)需要借助于動畫，動畫設(shè)定的對象是角色或者其他的活動場景，設(shè)定期間可以使用人工關(guān)鍵幀設(shè)定，或者動作追捕器設(shè)定動畫。使用何種設(shè)定方案就要基于具體的動作場景，但最終的目的均是讓人物的表達(dá)更具生動性。如《阿凡達(dá)》，卡梅隆導(dǎo)演就是使用先進(jìn)的技術(shù)開展動作捕捉。

3. 3D動畫在影視特效中的應(yīng)用

3.1 3D拍攝技術(shù)

3.1.1 實(shí)景拍攝

為更好地拍攝具有3D視覺效果的真實(shí)場景，所有的3D實(shí)景拍攝系統(tǒng)都是必備的?？仿?dǎo)演在進(jìn)行高難度拍攝的時候，對3D實(shí)景操作進(jìn)行改進(jìn)，解決原來3D拍攝中由于攝影機(jī)笨重所有很難達(dá)成高難度拍攝的缺陷。3D實(shí)景拍攝是由攝像機(jī)和兩個高清鏡頭構(gòu)成的，使用高清鏡頭是由于其體積較少，移動方便，且能抓拍不同的角度，攝像機(jī)的體積較大，且很笨重，移動不方便，部分角度很難觸及到，但是攝像機(jī)的平穩(wěn)性和畫面質(zhì)感是高清攝像頭無法達(dá)到的，所以就要兩者配合，利用各自的優(yōu)勢，靈活地調(diào)節(jié)攝像機(jī)和高清鏡頭。配合不同數(shù)字鏡頭使用分光濾鏡的方式，讓所有的景物都能直接進(jìn)入到鏡頭中。在折射和反射路徑不同的情況下，使用兩臺攝像機(jī)分別進(jìn)行記錄，這就猶如我們的雙眼，可以提供不同的視覺將所有的透視信息全部反饋給大腦，從而形成三維視覺。

3.1.2 虛擬拍攝系統(tǒng)

虛擬拍攝是在虛擬的CG場景中，利用虛擬攝像機(jī)拍攝3D場景，拍攝時先要將場景內(nèi)的所有的實(shí)體場景用攝像機(jī)記錄下來，通過定位追蹤的方式，完成場景搭設(shè)后，使用3D模型軟件后期制作人物或者輔助場景，然后將計(jì)算機(jī)內(nèi)存在的真實(shí)場景就會變成虛實(shí)結(jié)合的場景。在呈現(xiàn)出虛擬場景的時候，要多使用虛擬攝影機(jī)，用以變化不同的角度和方向。

3.2 3D影像呈現(xiàn)技術(shù)

電影院觀看時若能看到真實(shí)的3D情景，主要是依靠3D影像進(jìn)行的技術(shù)搭設(shè)。其實(shí)3D影像中的內(nèi)容較為繁雜，且使用中有優(yōu)勢更有劣勢，所以觀影期間需要考慮采用何種方式能達(dá)到最好的觀影效果?？紤]的時候先要從設(shè)備條件、3D影片的數(shù)據(jù)等方面入手。如比較熟悉的《阿凡達(dá)》，電影院觀影的時候均是使用眼鏡式的3D影像進(jìn)行技術(shù)呈現(xiàn)，其中使用的3D影像技術(shù)是偏光式的。原因是《阿凡達(dá)》拍攝期間所使用的拍攝3D技術(shù)均是使用單機(jī)雙鏡頭拍攝的，其實(shí)兩個鏡頭就與人的雙眼有著相似之處。這類的3D拍攝技術(shù)能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類型均是使用專門的眼睛式3D影像技術(shù)。但裸眼式3D影像能呈現(xiàn)出的技術(shù)就要使用全面的3D數(shù)據(jù)信息。3D影像呈現(xiàn)技術(shù)中，我們能根據(jù)所需的技術(shù)手段選擇需要的設(shè)備，可以將其分成兩類：第一類是要佩戴立體眼鏡的3D影像呈現(xiàn)技術(shù)。所有的觀眾都要佩戴立體眼鏡，這種立體眼鏡能讓人的左眼和右眼看到不同的視覺影像。其實(shí)3D影像呈現(xiàn)技術(shù)就是在這個原理的前提下開設(shè)的；第二類是裸眼式的3D影像呈現(xiàn)技術(shù)，該3D影像呈現(xiàn)技術(shù)能讓觀眾不需佩戴任何立體眼鏡的情況下能獲取真實(shí)的3D視覺呈現(xiàn)效果。

3.3 3D 視覺效果的后期制作

3.3.1 單機(jī)雙鏡頭

在電影《阿凡達(dá)》中，是通過卡梅隆導(dǎo)演研發(fā)的單機(jī)雙鏡頭進(jìn)行3D實(shí)景拍攝的，在最后形成的畫面中是通過3D圖像處理后的數(shù)據(jù)文件，這種處理技術(shù)一般在進(jìn)行后期制作過程中非常便捷。

3.3.2 雙機(jī)雙鏡頭

如果是通過雙機(jī)雙鏡頭的3D拍攝系統(tǒng)形成的各種文件，是與觀眾兩眼對應(yīng)的兩個同步的圖像文件。由于雙機(jī)雙鏡頭的3D拍攝系統(tǒng)生成視頻后，需要進(jìn)行后期處理，一定要在對軟件進(jìn)行后期制作時將兩路視頻文件進(jìn)行同時導(dǎo)入之后，再進(jìn)行編輯這兩路視頻文件，其中涉及到剪輯、調(diào)色、制作后期效果等。如果制作過程中沒有做到全部同步，不但3D視覺效果的呈現(xiàn)大打折扣，2D的視覺質(zhì)量也會下降。所以視頻文件保存的時候均使用2D視頻保存方式，故此2D視頻的后期很多內(nèi)容能直接調(diào)整和編輯，包括EDIUS、大洋、AfterEffect、premiere等。

4.結(jié)束語

近年來隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提高和三維動畫軟件的普及，三維動畫技術(shù)除了在影視方面應(yīng)用越來越廣，還在廣告、建筑、醫(yī)療、教學(xué)等領(lǐng)域不斷拓展。特別是VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的興起，使三維動畫在仿真領(lǐng)域大展身手，使得一些軍事國防領(lǐng)域也越來越多地涉及到三維動畫技術(shù)，可以預(yù)想未來的軍事訓(xùn)練可以像看一場電影一樣輕松容易，而普通的觀眾走進(jìn)影院也能通過三維動畫仿真感受一場真實(shí)感很強(qiáng)的戰(zhàn)斗。電影《阿凡達(dá)》的戰(zhàn)爭場面現(xiàn)在還歷歷在目，這是3D技術(shù)給我們帶來的視覺享受，如果虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域越來越成熟，這部電影將給我們帶來不僅僅是視覺的體驗(yàn)，我們也將走進(jìn)影院感受一場真正的戰(zhàn)爭。

[1]景立辰.試論3D技術(shù)在電影制作中的應(yīng)用——以《阿凡達(dá)》為例[D].河北師范大學(xué),2013.

[2]劉姝婧.三維影視特效技術(shù)在動畫電影產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展歷程[D].北京林業(yè)大學(xué),2012.

[3]劉靜.淺析三維動畫特效在動畫電影中的應(yīng)用研究[D].東北師范大學(xué),2013.

（作者單位：哈爾濱飛行學(xué)院）

J967

A

1671-0134（2017）12-124-02

10.19483/j.cnki.11-4653/n.2017.02.038