關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形在電影領(lǐng)域的發(fā)展及應(yīng)用

華騰芳

摘要：現(xiàn)代社會(huì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，與計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展。與之相關(guān)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)也成為一個(gè)新的發(fā)展亮點(diǎn)。近年來，計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)在影視動(dòng)畫中的應(yīng)用日益普遍。文章結(jié)合現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)在影視動(dòng)畫中的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)其應(yīng)用前景和面臨的挑戰(zhàn)做了詳細(xì)的分析，并在這個(gè)基礎(chǔ)之上，對(duì)解決這些挑戰(zhàn)提供了相應(yīng)的解決措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形；電影領(lǐng)域；發(fā)展；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）36-0185-02

現(xiàn)代社會(huì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，與計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展。計(jì)算機(jī)圖形就是一個(gè)很好的例子?？梢哉f，計(jì)算機(jī)圖形作為信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)方面得到了前所未有的應(yīng)用。近幾年，隨著人們對(duì)于文化需求的不斷加大，電影業(yè)的發(fā)展如日中天，在電影行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，要想得到觀眾的認(rèn)可，并且取得良好的票房成績，其除了要有良好的故事情節(jié)以外，還應(yīng)該能夠?yàn)橛^眾提供良好的視覺效果。隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展和日漸成熟，其在電影行業(yè)的應(yīng)用得到了廣大觀眾和業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可。從電影的種類來細(xì)分的話，計(jì)算機(jī)圖形在影視動(dòng)畫領(lǐng)域方面的應(yīng)用更加的廣泛。

1 影視動(dòng)畫方面計(jì)算機(jī)圖形的應(yīng)用

眾所周知，影視動(dòng)畫是通過對(duì)多個(gè)連續(xù)的畫面進(jìn)行播放的一種影視畫面。從實(shí)質(zhì)上來講，他的原理和大眾的電影以及電視劇都是一樣的，在國際上，我們通常把這種運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行視覺上設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的領(lǐng)域統(tǒng)稱為CG。這種技術(shù)最開始在美國誕生，并在隨后的一段時(shí)期內(nèi)，開始向世界各地開始傳播。尤其是1975年開始舉辦的計(jì)算機(jī)圖形藝術(shù)聯(lián)合展覽會(huì)更是極大推動(dòng)了這一技術(shù)在影視動(dòng)畫中的應(yīng)用。截止到目前，CG動(dòng)畫已經(jīng)深入到了影視制作的方方面面，僅僅是這項(xiàng)技術(shù)，其就給美國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了幾千億的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在美國，CG技術(shù)已經(jīng)形成了一個(gè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。具體的來說，CG 動(dòng)畫就是運(yùn)用電腦來對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行制作。具體到實(shí)際的運(yùn)用情況來看的話，我們可以運(yùn)用對(duì)比的手法來觀察計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)在影視動(dòng)畫方面的應(yīng)用，以《終結(jié)者2》和《阿凡達(dá)》為例，如果我們用對(duì)比的眼光來觀察這兩部影片的話，可以直觀地感受到計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，這種變可以稱得上是飛躍式的發(fā)展?？梢哉f，CG 在一定程度上代表了電影行業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)。從全球的范圍來看的話，第一部全部用計(jì)算機(jī)來完成的動(dòng)畫是《玩具總動(dòng)員》，這也是數(shù)字技術(shù)在電影業(yè)運(yùn)用中的一個(gè)典范。后來，美國又推出了電影《魔獸世界》，整個(gè)電影畫面精美，氣勢(shì)磅礴，再加上引人入勝的故事情節(jié)，給觀眾帶來了極大的視覺盛宴的享受。計(jì)算機(jī)制作電影動(dòng)畫，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展的重要分支，也是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的重要課題。本文主要總結(jié)了計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的分類和原理，分析了當(dāng)前計(jì)算機(jī)動(dòng)畫現(xiàn)狀及存在的問題，同時(shí)展示計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在電影和動(dòng)畫中的創(chuàng)新和用。

2 關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)在電影業(yè)的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用主要體現(xiàn)在五個(gè)方面，應(yīng)用最廣泛的是娛樂用途，也就是常說的動(dòng)畫與游戲，除此之外，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫在宣傳方面也有著很多的應(yīng)用，不僅僅包括廣告，而且也包括能用動(dòng)畫形象的表示某種信息的宣傳。在國內(nèi)，各方面的形勢(shì)變化如城市規(guī)劃等工作，也是非常適合用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫來表現(xiàn)的領(lǐng)域，在仿真模擬方面，可以通過動(dòng)畫的形式仿真而應(yīng)用于軍事，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，而在教育方面，采用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的教學(xué)方式更加生動(dòng)與直接，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。另外，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫相對(duì)手工操作是更為高效的特點(diǎn)讓它可以應(yīng)用于多種領(lǐng)域，也產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

可以說，在電影業(yè)迅速發(fā)展的者十幾年中，CG動(dòng)畫憑借其高端的科學(xué)技術(shù)以及無限的創(chuàng)意，一改之前那種傳統(tǒng)的視覺效果，開創(chuàng)了一種全新的視覺體驗(yàn)，在促進(jìn)本國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也滿足了人民對(duì)于文化的需求。對(duì)于電影行業(yè)來說，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)還有著多種優(yōu)勢(shì)。

首先，可以減少電影人力及物力的投入。現(xiàn)代社會(huì)，人民對(duì)于文化的需求日趨“苛刻”，要想抓住客戶的眼球，視覺效果必須得過關(guān)。但是由于現(xiàn)實(shí)條件的制約，很多的場(chǎng)景是很難實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)候如果能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)的話就是一個(gè)很明智的選擇。例如在大型電影《特洛伊木馬屠城》中，要想真的拍出當(dāng)時(shí)那張聲勢(shì)浩大的場(chǎng)面是相當(dāng)困難的，不僅需要大量的人力，對(duì)拍攝技術(shù)也是很大的挑戰(zhàn)。而面對(duì)這個(gè)問題，CG動(dòng)畫就可以通過技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，將當(dāng)時(shí)那種宏大的場(chǎng)面進(jìn)行再現(xiàn)，為觀眾提供了一場(chǎng)極大的視覺盛宴。

其次，科幻場(chǎng)景的再現(xiàn)。對(duì)宇宙以及外太空的探索，一直是人類比較熱衷的話題?，F(xiàn)在很多電影也瞄準(zhǔn)了這個(gè)市場(chǎng)，拍攝了大量的關(guān)于太空或者關(guān)于未來社會(huì)的非現(xiàn)實(shí)電影，這里面的很多場(chǎng)面都是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中無法實(shí)現(xiàn)的，例如星球爆炸以及太空的一些畫面等，要想得到這些畫面，僅僅靠現(xiàn)在的技術(shù)還是實(shí)現(xiàn)不了的，必須通過CG 的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，也正是因?yàn)橛辛薈G的技術(shù)，我們也才能看到未來時(shí)空的場(chǎng)景和一些現(xiàn)在已經(jīng)看不到的畫面。

再次，就是收益方面。我們都知道，美國是個(gè)電影大國，每年電影的產(chǎn)量也非常的可觀的。其對(duì)于本國文化的輸出也非?？粗?，很多國家和地區(qū)都深受美國文化的影響?？梢哉f，全CG 電影已經(jīng)成為好萊塢電影中最掙錢的電影類型，其在全世界各地有著相當(dāng)數(shù)量的影迷，當(dāng)然，運(yùn)用CG拍攝電影的成本也是比較高的，尤其是一些要求比較精良，場(chǎng)面宏大的畫面，其花費(fèi)也是非常大的，但是，這種成本跟其收益比起來還是相當(dāng)可觀的，當(dāng)年的阿凡達(dá)就是一個(gè)很好的例子。

3 關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在影視動(dòng)畫領(lǐng)域應(yīng)用的前景分析

自從人類社會(huì)進(jìn)入21世紀(jì)以來，作為一項(xiàng)新興的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，其已經(jīng)為影視動(dòng)畫行業(yè)創(chuàng)造了巨大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，尤其是在一些影視動(dòng)畫發(fā)達(dá)的國家。例如美國和日本，這些動(dòng)畫電影不僅獲得了很棒的票房成績，并為本國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)了重要的力量。有的國家甚至以此為背景建立了很多的主題公園，拉動(dòng)了當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展?？梢哉f，以CG技術(shù)為支撐的影視動(dòng)畫正成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)新的增長點(diǎn)，從其發(fā)展的趨勢(shì)來看，計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)在影視動(dòng)畫方面的應(yīng)用還是很有前景的。CG技術(shù)已成為電影制作特效的一項(xiàng)必備的技術(shù)。在現(xiàn)階段很多的電影以及影視劇中，CG技術(shù)處理已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，與其他方式相比，利用CG技術(shù)在電影或者而影視劇中制作一些不容易實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景還是相對(duì)比較容易的，例如前幾年轟動(dòng)一時(shí)的電影《阿凡達(dá)》，就是運(yùn)用了數(shù)字技術(shù)，給觀眾營造了一個(gè)精妙絕倫的畫面勝景，很多觀眾對(duì)此流連忘返。

概括的而說，在未來的時(shí)間內(nèi)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，CG動(dòng)畫與影視的結(jié)合將會(huì)更加的緊密，其對(duì)人類社會(huì)的影響也將是巨大的，而且，預(yù)計(jì)在未來的一段時(shí)期內(nèi)，CG產(chǎn)業(yè)還會(huì)以一種更加飛快的速度進(jìn)行發(fā)展，與其相關(guān)的周邊的旅游業(yè)、電信業(yè)以及硬件和軟件行業(yè)也會(huì)得到其帶動(dòng)性的發(fā)展?？梢哉f，其發(fā)展前景還是比較被看好的。但是，發(fā)展前景看好，不代表這項(xiàng)技術(shù)就會(huì)發(fā)展的一帆風(fēng)順，其在飛速發(fā)展的同時(shí)，還面臨著很多的挑戰(zhàn)。

4 計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)在電影領(lǐng)域運(yùn)用所面臨的挑戰(zhàn)

4.1 制作難度大

相比人為地去搭建一些場(chǎng)景，CG技術(shù)確實(shí)有著很大的便利性，但是我們也應(yīng)該看到，運(yùn)用CG技術(shù)進(jìn)行畫面的制作也是存在著一定的難度的。舉個(gè)最簡單的例子，例如電影畫面中一些爆破甚至雪崩的鏡頭畫面，其制作的原理主要是利用計(jì)算機(jī)的程序來對(duì)物理模型進(jìn)行求解，這就給一些畫面的制作造成了很多不可控的因素，如果沒有處理好，其畫面就會(huì)失真，影響效果，在藝術(shù)表達(dá)效果方面也不容易被觀眾所認(rèn)可。

4.2 難點(diǎn)技術(shù)尚未解決

在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天，盡管CG技術(shù)可以完成一些現(xiàn)實(shí)生活中無法拍攝的畫面。但是仍然有一些技術(shù)難題目前仍未得到解決。例如畫面的成色問題。最典型的例子就是人的皮膚的顏色，正常情況下，人的皮膚顏色，尤其是臉部的皮膚顏色是與陽光有著復(fù)雜的光學(xué)效應(yīng)的，但是由于現(xiàn)階段的技術(shù)尚未成熟，這種光學(xué)反應(yīng)模擬起來是非常困難的，這個(gè)問題不解決的話，制作出來的畫面也會(huì)失真，影響視覺效果?？梢哉f，這也是計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)在影視領(lǐng)域運(yùn)用中的一個(gè)難題。

4.3 CG技術(shù)創(chuàng)作的起點(diǎn)比較高

對(duì)于一個(gè)合格的CG創(chuàng)作者來說，其不僅需要有過硬的技術(shù)本領(lǐng)，還要求對(duì)藝術(shù)有著自己獨(dú)到的見解和看法。這兩者是缺一不可的。大量特效鏡頭的存在，在一定程度上增加了電影的制作難度，這對(duì)一個(gè)電影藝術(shù)家的考驗(yàn)是非常嚴(yán)格的，不僅要在技術(shù)上做出符合故事情節(jié)的畫面，還要在藝術(shù)的表現(xiàn)形式上符合相關(guān)的表現(xiàn)方式，這樣才能得到市場(chǎng)和觀眾的認(rèn)可，因此，相關(guān)工作人員的綜合技術(shù)水平和美學(xué)素養(yǎng)必須過硬。

5 解決問題的途徑

就目前的情況來看，要想徹底解決上述問題還是比較困難的，但是也并不是不可能，針對(duì)這些難題我們可以嘗試從以下幾個(gè)方面進(jìn)行努力。

1） 緊密結(jié)合圖形硬件，提高畫面的真實(shí)感。最近十幾年來，CPU技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。但目前還無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的視覺特效，離實(shí)時(shí)的高真實(shí)感渲染還有很大差距。其主要原因是：1.缺乏良好的數(shù)據(jù)組織方法，基于GPU 方法由于硬件的架構(gòu)原因，數(shù)據(jù)組織無法如同CPU 方法一樣的組織，因此對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)仍無法得到很好地支持。2.缺乏標(biāo)準(zhǔn)高效的GPU 高層編程語言、編譯器以及相應(yīng)調(diào)試工具。因此如何解決這些問題將是未來CG 工作者下一階段研究的重點(diǎn)方向。

2） 從追求絕對(duì)的真實(shí)感向追求與強(qiáng)調(diào)圖形的表意性轉(zhuǎn)變。人們創(chuàng)造和生成圖片的終極目的不僅僅是展現(xiàn)真實(shí)的世界，更重要的是表達(dá)所需要傳達(dá)的信息。例如，在一個(gè)所需要描繪的場(chǎng)景中每個(gè)對(duì)象和元素都有與其相關(guān)需要傳達(dá)的信息，可根據(jù)重要度不同，采用不同的繪制策略來進(jìn)行分層渲染再加以融合，最終合成具有一定表意性的圖像。為此，研究者已經(jīng)開始研究如何與圖像處理、人工智能、心理認(rèn)知等領(lǐng)域相結(jié)合，探索合適表意性圖形生成方法。

3） 利用日益增長的計(jì)算性能，實(shí)現(xiàn)具有高度物理真實(shí)的動(dòng)態(tài)仿真高度物理真實(shí)感的動(dòng)態(tài)模擬，包括對(duì)各種形變、水、氣、云、煙霧、燃燒、爆炸、撕裂、老化等物理現(xiàn)象的真實(shí)模擬，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)一直試圖達(dá)到的目標(biāo)。真應(yīng)用的核心技術(shù)，可以極大地提高人們?cè)谟耙晞?dòng)畫中的沉浸感。

總的來說，隨著各項(xiàng)前沿技術(shù)的興起與發(fā)展，CG 技術(shù)在影視動(dòng)畫方面必將有更多的發(fā)展。相信不遠(yuǎn)的未來電影，CG 技術(shù)發(fā)展到了一定水準(zhǔn)，一定可以將技術(shù)完美嵌入作品里，使觀眾真正置身于一個(gè)虛實(shí)莫辨的主觀體驗(yàn)的境界之中。

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