數(shù)字電影關(guān)鍵技術(shù)及后期特效制作

劉華金

數(shù)字電影關(guān)鍵技術(shù)及后期特效制作

劉華金

數(shù)字技術(shù)是電影發(fā)展新潮流，比傳統(tǒng)電影具有自身的特色優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字電影從拍攝、制作到播放，主要經(jīng)歷電影片段的獲取、特效制作、發(fā)行以及播放等過程。數(shù)字電影主要通過三種方式獲取影像數(shù)據(jù)：一是傳統(tǒng)拍攝，然后把一般膠片通過一定軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像格式；二是數(shù)字影像資料可以通過數(shù)字錄像設(shè)備直接獲??；三是采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)制作數(shù)字圖像。影像片段后期特效制作可運(yùn)用一些專業(yè)影視編輯軟件，例如Premiere或After Effects，對(duì)視頻片段加入一些特技效果、音響合成和校色等。

當(dāng)代電影制作、電視拍攝、后期制作等很多方面都采用數(shù)字技術(shù)，在國(guó)際展覽會(huì)期間特別是2010上海世博會(huì)之際，各國(guó)運(yùn)用數(shù)字電影技術(shù)展現(xiàn)本國(guó)的特色影像。以前電影在制作和存檔方面都存在很大技術(shù)瓶頸，而今數(shù)字電影技術(shù)已經(jīng)突破了這些瓶頸。電影存儲(chǔ)可以直接通過數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)老舊的電影格式可以掃描通過專業(yè)軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并直接網(wǎng)絡(luò)播放。

一、數(shù)字電影的關(guān)鍵技術(shù)和原理

數(shù)字電影技術(shù)很多，關(guān)鍵技術(shù)有XML/MXF數(shù)字電影封裝打包技術(shù)、圖像編碼數(shù)字技術(shù)(例如JPEG2000)、數(shù)字信息傳送技術(shù)、數(shù)字電影母版制作技術(shù)、數(shù)字電影放映和安全技術(shù)等。當(dāng)前SMPTE標(biāo)準(zhǔn)是很多國(guó)家所采用的數(shù)字電影系統(tǒng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有自己獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其文件對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成是非常有效的，另外，系統(tǒng)額外功能和擴(kuò)展功能標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)一步細(xì)化，例如電影播放幀的速度率。

DCP是數(shù)字電影壓縮格式，DCI/SMPTE數(shù)字電影技術(shù)一般以DCP壓縮打包格式為核心，它是以這種模式發(fā)送給影院進(jìn)行數(shù)字電影播放。DCP不是一個(gè)文件，是一套文件包，里面有字幕、聲音、圖像和一些控制加密文件等。聲音和圖像文件可以分成好幾卷存放在獨(dú)個(gè)文件里。字幕數(shù)據(jù)、聲音和圖像文件是一個(gè)整體，也可以分割成幾個(gè)片段，需要播放時(shí)由專業(yè)軟件控制按一定順序播放。

數(shù)字電影技術(shù)原理是采用數(shù)字格式存儲(chǔ)，即存儲(chǔ)“1”和“0”組合方式，對(duì)影視片段進(jìn)行制作、傳送和播放。數(shù)字影視片段制作有三種途徑：一是用數(shù)字化拍攝設(shè)備直接錄制，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)直接數(shù)字化；二是通過電腦生成數(shù)據(jù)；三是用傳統(tǒng)方式拍攝，然后采用專業(yè)軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。存儲(chǔ)好的數(shù)據(jù)保存到電子設(shè)備中，并通過各種媒介進(jìn)行傳輸，例如光纖、衛(wèi)星、U盤、光盤等，到播放設(shè)備中再用專業(yè)設(shè)備把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠播放的電影圖像和聲音。另外，數(shù)字化電影技術(shù)可以把一個(gè)很大的圖像細(xì)化成最小的元素，即像素。播放的時(shí)候，把一些像素重新還原成原始情景或圖像，能夠形成傳統(tǒng)攝影技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的漂亮鏡頭，在作品制作過程中可以達(dá)到更高的藝術(shù)境界。

二、數(shù)字電影技術(shù)的新特點(diǎn)

數(shù)字電影能快速直接進(jìn)行存儲(chǔ)和讀取。當(dāng)今，很多傳統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還是用膠片或磁帶，如果用戶要讀取這些存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，必須通過放映設(shè)備進(jìn)行播放才能逐個(gè)顯示里面的信息。然而，數(shù)字電影視頻是存放在一些介質(zhì)中，例如存儲(chǔ)在硬盤、U盤、網(wǎng)盤中，可以直接通過電腦讀取。數(shù)字視頻流中每一個(gè)單元都可以通過直接尋址獲取，直接存取有利于視頻數(shù)據(jù)直接相互交換數(shù)據(jù)，而且有利于視頻數(shù)據(jù)直接檢索和瀏覽。

數(shù)字電影技術(shù)具有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。傳統(tǒng)的電影音頻對(duì)外界抗噪聲能力非常差，每次視頻片段拷貝一次，電影片段的雜音噪聲就會(huì)增加，視頻的質(zhì)量就會(huì)下降，有時(shí)一些視頻片段內(nèi)容也會(huì)丟失。采用數(shù)字電影技術(shù)，視頻片段拷貝不存外界噪聲的問題，其過程也不會(huì)受外界干擾，內(nèi)容保存一直很完整、很安全。另外，通過數(shù)字電影技術(shù)，可以采用糾錯(cuò)碼或檢錯(cuò)碼來驗(yàn)證電影片段數(shù)字信息的準(zhǔn)確性和完整性，進(jìn)一步保證復(fù)制過程中的質(zhì)量。

數(shù)字電影技術(shù)能夠很好地對(duì)視頻片段進(jìn)行注釋和檢索。傳統(tǒng)的電影存儲(chǔ)是采用磁帶工具，其對(duì)電影內(nèi)容信息檢索和注釋比較難操作，不利于準(zhǔn)確讀取，這主要是因?yàn)樽⑨尩臄?shù)據(jù)信息不能與視頻片段一一準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，容易產(chǎn)生錯(cuò)位。

數(shù)字電影技術(shù)引用有利于對(duì)視頻片段進(jìn)行編輯。傳統(tǒng)電影視頻已經(jīng)存儲(chǔ)在膠帶或磁帶上，如果想增加或刪除一些數(shù)據(jù)，編輯起來非常困難。一般采用的方式是對(duì)原來一些電影片段進(jìn)行重新拷貝，在這過程中進(jìn)行編輯、再組合，經(jīng)常會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間、人力和物力，而且很容易造成一些數(shù)據(jù)丟失。如果采用數(shù)字電影技術(shù)，對(duì)視頻編輯可以采用一些專業(yè)軟件，例如Premiere或After Effects，不需要對(duì)視頻重新復(fù)制就可以進(jìn)行非線性視頻剪輯和新的視頻創(chuàng)作。

三、電影片段的數(shù)字化過程

電影視頻的數(shù)字化是把傳統(tǒng)的視頻片段通過專業(yè)軟件轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的二進(jìn)制編碼數(shù)字信息。數(shù)字化電影視頻在采樣過程中，通過一定頻率的時(shí)鐘脈沖來獲取傳統(tǒng)波形數(shù)據(jù)，從而生成一系列采樣值，因此，采樣速度就是采樣時(shí)鐘頻率。要更好地表示傳統(tǒng)模擬波形，就要不斷提高采樣速率。

目前經(jīng)常使用的數(shù)字電影片段格式有很多種，例如MOV、MPEG、RM、AVI都是使用頻率比較高的視頻格式。其實(shí)不同的視頻格式對(duì)應(yīng)著不同播放器，播放器恰當(dāng)使用能提高視頻播放效果，例如Real Player工具播放RM格式視頻文件，MOV視頻文件一般采用QuickTime播放器等。傳統(tǒng)電影格式和數(shù)字電影格式相互轉(zhuǎn)換，其原理主要是對(duì)視頻片段進(jìn)行編碼、解碼和數(shù)字壓縮處理，然后依照數(shù)字視頻片段算法原理進(jìn)行編解碼成新視頻文件格式。

數(shù)字電影視頻文件播放格式主要分為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器直接播放的影像視頻和本地電腦播放影像視頻。雖然網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器播放影像在播放畫面質(zhì)量和穩(wěn)定性方面可能存在一些缺點(diǎn)，經(jīng)常因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)速度或服務(wù)器數(shù)據(jù)流量阻塞等原因，不如本地計(jì)算機(jī)播放更流暢。然而，數(shù)字電影通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器播放，可以突破地域空間和時(shí)間維度的限制，只需要提供一根寬帶一臺(tái)電腦，或者一臺(tái)移動(dòng)終端設(shè)備例如手機(jī)，觀眾可以隨時(shí)隨地觀看，極大地提高了電影傳播的普及率和受眾率。

四、電影后期特效制作

隨著后期特效技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字電影特效制作無論在質(zhì)量還是速度上都取得很大進(jìn)步。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以合成比較復(fù)雜的電影畫面和動(dòng)畫圖像，而設(shè)計(jì)開發(fā)者只需要輸入比較少的指令就能夠完成復(fù)雜動(dòng)畫特效。目前運(yùn)用比較成熟的軟件是MAYA動(dòng)畫制作軟件，它在很多方面比3D工具更有優(yōu)勢(shì)，而且可以運(yùn)用到任何計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)上。影視特效主要包括聲音特效和視覺特效，通過采用影視特效技術(shù)可以讓觀眾產(chǎn)生一種夢(mèng)的幻影，夢(mèng)的場(chǎng)景經(jīng)過特效處理會(huì)非常精彩、絢麗。同時(shí)，特效采用CG特效技術(shù)，它主要有數(shù)字繪景、合成特效和三維特效等。目前國(guó)內(nèi)特效處理以MAYA軟件平臺(tái)為主，REALFLOW、MAX、XSL等工具軟件為輔助。例如，在電影《魔獸》中運(yùn)用CGI技術(shù)，對(duì)演員身體各種參數(shù)掃描入庫(kù)，形成數(shù)據(jù)集。通過電腦視覺技術(shù)運(yùn)用產(chǎn)生人物角色特效，在電影《魔獸》中很多獸人角色設(shè)計(jì)臉部特效，觀眾比較熟悉的古爾丹，劇中很多獸人也進(jìn)行臉部特效制作，例如德萊尼、矮人、暗夜精靈，其臉部細(xì)微表情能夠淋漓盡致地表現(xiàn)出來，讓觀眾產(chǎn)生一種共鳴，能夠非常鮮明地分辨出各種人物特征和心理表述。

（一）多點(diǎn)面部捕捉技術(shù)運(yùn)用

運(yùn)用特效軟件對(duì)電影中的人物面部細(xì)微捕捉，從而局部放大或縮小，讓觀眾產(chǎn)生一種心靈觸動(dòng)，再配合特定場(chǎng)景變化，會(huì)取得常規(guī)攝影不能達(dá)到的效果。例如在《復(fù)仇者聯(lián)盟》中，綠巨人面部捕捉非常細(xì)微，產(chǎn)生很好的特效，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)特效制作使電影中綠巨人面龐能夠真情流露，讓觀眾感受到電影人物動(dòng)人的表情。特別是電影開始那部分場(chǎng)景，通過特效運(yùn)用，很好地展示了主人公非常溫馨的生活場(chǎng)景，達(dá)到了入木三分的效果。例如在“猩球”系列電影作品中，最終呈現(xiàn)觀眾的角色形象是經(jīng)過電腦特效師處理合成后的效果，而往往在電影中表現(xiàn)的各個(gè)角色人物表演也是從大量的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取，然后經(jīng)過不斷潤(rùn)色形成最終作品?！赌ЙF》是一部成功電影作品，其實(shí)這部電影拍攝只占整個(gè)工作量的一半，另一半主要是后期特效合成和數(shù)碼潤(rùn)色工作。拍攝電影角色過程中，每個(gè)獸人面部捕捉都安排兩臺(tái)攝像機(jī)完成，追蹤每個(gè)角色超過200個(gè)臉部變化圖像。然后，特效制作人員對(duì)這些面部軌跡不斷校準(zhǔn)，形成獸人面部數(shù)據(jù)庫(kù)，從中提取達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)圖像?？梢哉f，《魔獸》電影在特效后期制作取得非凡的成績(jī)，不僅在獸人動(dòng)作特效技術(shù)比《猩球崛起》和《阿凡達(dá)》有所提高，而且在面部表情捕捉技術(shù)達(dá)到比較高的級(jí)別，電影中每個(gè)獸人眼神和表情都和現(xiàn)實(shí)生活中人類所呈現(xiàn)的無異。

電影《魔獸》劇照

（二）“動(dòng)”和“靜”特效運(yùn)用

在電影特效運(yùn)用中，“動(dòng)”和“靜”運(yùn)用也是比較多的，根據(jù)劇情需要，可以呈現(xiàn)給觀眾危險(xiǎn)、緊張或內(nèi)心波動(dòng)的情節(jié)。很多電影在動(dòng)畫變化過程中所播放的是一種非現(xiàn)實(shí)的生物，在現(xiàn)實(shí)中不能找到，只能通過特效技術(shù)表現(xiàn)出來。例如，影片《星際穿越》中很多宇宙中星體，這些星體都是轉(zhuǎn)動(dòng)著的，特定的動(dòng)畫需要通過特效來合成。運(yùn)用動(dòng)畫特效能夠形成強(qiáng)烈對(duì)比度，造成一種緊張情緒，同時(shí)也調(diào)動(dòng)觀眾的興趣期待和欲望釋放?！皠?dòng)”和“靜”是矛盾對(duì)立的，但在電影特效運(yùn)用中能夠很好融合，形成豐富多彩的視覺審美效果。電影快要結(jié)束有個(gè)片段，“動(dòng)”和“靜”的運(yùn)用就比較成功。父親庫(kù)珀的“靜”和女兒的“動(dòng)”形成強(qiáng)烈對(duì)比，父親一直在五維空間中保持靜默，而女兒在這空間中不斷成長(zhǎng)。時(shí)間流逝過程中，畫面在父親“靜”和女兒“動(dòng)”來回切換，動(dòng)靜特效結(jié)合表現(xiàn)得活靈活現(xiàn)。這部電影動(dòng)靜特效畫面對(duì)比強(qiáng)烈沖擊，帶給觀眾一種心靈感觸，是一次非常成功的應(yīng)用。

（三）CG特效技術(shù)運(yùn)用

現(xiàn)在電影院播放的電影作品，特別是3D、4D電影很多都采用CG技術(shù)。在電影制作全過程中，傳統(tǒng)外景拍攝只占30%左右，剩下大部分是運(yùn)用CG技術(shù)生成虛擬環(huán)境和一些表演動(dòng)作捕捉，例如《阿凡達(dá)》制作就是個(gè)很好的案例。運(yùn)用虛擬技術(shù)，通過標(biāo)注演員的方向和相對(duì)位置，然后把形成的數(shù)據(jù)交給計(jì)算機(jī)設(shè)備處理合成，最終合成電影場(chǎng)景，及時(shí)顯示在攝像機(jī)屏幕上。運(yùn)用虛擬相機(jī)對(duì)電影中動(dòng)作進(jìn)行捕捉，不但可以拍攝演員動(dòng)作，還可以捕捉舞臺(tái)上走動(dòng)的效果。在拍攝過程中，現(xiàn)場(chǎng)可以安裝一百多臺(tái)攝像機(jī)，演員服裝能反射參考位置，通過這些標(biāo)記位置，攝像機(jī)能夠快速捕捉演員運(yùn)動(dòng)軌跡。然后一百多臺(tái)攝像機(jī)捕捉的數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)專業(yè)軟件進(jìn)行處理，把演員一系列的動(dòng)作轉(zhuǎn)換成數(shù)字動(dòng)畫集。因?yàn)椴蹲綌?shù)據(jù)是大量不同的，從不同角度表現(xiàn)不同效果，根據(jù)劇情需要可以合成需要的多角度鏡頭，最終選擇最佳的場(chǎng)景和運(yùn)動(dòng)方式。

數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，使電影藝術(shù)發(fā)生了歷史性變革，它使傳統(tǒng)手法無法達(dá)到的設(shè)計(jì)能夠變成現(xiàn)實(shí)。更為突出的是，數(shù)字技術(shù)的產(chǎn)生，使得個(gè)人想象力成為現(xiàn)實(shí)可能，能夠創(chuàng)造出各種藝術(shù)經(jīng)典作品。電影制造者只需要準(zhǔn)備好數(shù)字電影設(shè)備，一些編輯修改電影視頻的專業(yè)系統(tǒng)軟件，就能夠?qū)?shù)字電影進(jìn)行編輯修改等再創(chuàng)作。這種新技術(shù)的引入，對(duì)電影藝術(shù)大眾化、審美化和玄幻化都具有劃時(shí)代的意義，必將對(duì)電影制作和市場(chǎng)消費(fèi)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這是電影藝術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，我們相信會(huì)有更多更經(jīng)典的數(shù)字電影作品奉獻(xiàn)給廣大觀眾。

劉華金，男，江西九江人，浙江越秀外國(guó)語學(xué)院網(wǎng)傳學(xué)院副教授。

本文系2015年浙江省課堂教改項(xiàng)目研究成果（編號(hào)kg2015473）。