數(shù)字技術(shù)下影視特效設(shè)計(jì)和動(dòng)畫(huà)合成技術(shù)探討

藍(lán)雪銘

快節(jié)奏的現(xiàn)代化社會(huì)，人們審美趣味逐漸趨于多元化，觀眾對(duì)影視作品的題材要求不但越來(lái)越廣泛，視覺(jué)享受水平也逐漸提高。在數(shù)字技術(shù)的帶動(dòng)下，影視的新風(fēng)格、新題材、新類(lèi)型不斷涌現(xiàn)，這都得益于計(jì)算機(jī)圖像生成、數(shù)字影像處理、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的介入，給人們呈現(xiàn)了匪夷所思的畫(huà)面。除此之外，還需要利用動(dòng)畫(huà)合成技術(shù)，將畫(huà)面的各類(lèi)組成元素，像特效、畫(huà)面剪輯、音效等相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)鏡頭連接和特殊效果創(chuàng)造。動(dòng)畫(huà)合成技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的結(jié)合是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)，動(dòng)畫(huà)合成技術(shù)指的是全面使用人體運(yùn)動(dòng)紋理、動(dòng)作捕獲及運(yùn)動(dòng)繪圖等多種技術(shù)的相互結(jié)合，然后對(duì)其進(jìn)行分割和類(lèi)聚分析，最后利用拼接實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)組合的動(dòng)畫(huà)，其中的動(dòng)作單元分析就是實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)畫(huà)合成的主要途徑[1]。為此，以下重點(diǎn)結(jié)合數(shù)字技術(shù)概述，分析影視特效設(shè)計(jì)和動(dòng)畫(huà)合成技術(shù)的創(chuàng)新。

1 數(shù)字技術(shù)概述

數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使得藝術(shù)創(chuàng)作以一種全新的語(yǔ)境呈現(xiàn)，不僅革新了傳統(tǒng)藝術(shù)創(chuàng)作流程和方式，更促進(jìn)了無(wú)紙化設(shè)計(jì)發(fā)展。數(shù)字技術(shù)是一項(xiàng)與電子計(jì)算機(jī)相輔相成的科學(xué)技術(shù)，通過(guò)借助電子設(shè)備，將圖、文、聲、像等各種信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)字“0”和“1”，以供計(jì)算機(jī)識(shí)別，進(jìn)行編碼、壓縮、解碼，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、加工、傳輸、還原等過(guò)程。

“0”和“1”可以通過(guò)不同組合表達(dá)十進(jìn)制中的各種數(shù)字，便于信息在傳輸過(guò)程實(shí)施保密。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，此種表示方法除了在數(shù)字領(lǐng)域應(yīng)用外，還擴(kuò)展到聲音、圖像、文字等領(lǐng)域，擴(kuò)大了數(shù)字化范圍。這一功能無(wú)疑消除了世界各個(gè)國(guó)家、民族之間的語(yǔ)言隔閡，其虛擬性特征對(duì)動(dòng)畫(huà)合成和影視特效來(lái)說(shuō)無(wú)疑具有很大的吸引力。

2 影視特效設(shè)計(jì)和動(dòng)畫(huà)合成技術(shù)簡(jiǎn)介

當(dāng)下影視特效主要在科幻類(lèi)、戰(zhàn)爭(zhēng)以及動(dòng)作等作品中出現(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)圖像及圖形原理，將拍攝畫(huà)面和計(jì)算機(jī)生成的畫(huà)面自動(dòng)生成，一般涉及到色彩、同透視、運(yùn)動(dòng)等多方面，數(shù)字技術(shù)的介入會(huì)在原有基礎(chǔ)上提高視覺(jué)審美，將各種元素融合到一起，呈現(xiàn)一個(gè)完整的視覺(jué)畫(huà)面。以下從3 方面介紹動(dòng)畫(huà)版后期特效的制作過(guò)程。

1）畫(huà)面的處理。該環(huán)節(jié)屬于影視的后期制作，主要是不對(duì)畫(huà)面的色調(diào)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，不同畫(huà)面主題處理思路不同，但根本目的都是為了呈現(xiàn)預(yù)期的視覺(jué)效果。色調(diào)調(diào)節(jié)主要分為三大步驟：首先，對(duì)作品中的人物情緒特點(diǎn)及氛圍充分的展現(xiàn)出來(lái)；其次，使不同時(shí)間及條件中所拍攝的畫(huà)面能夠?qū)崿F(xiàn)色調(diào)統(tǒng)一；最后，能以劇情需求為主利用淡化色調(diào)及單獨(dú)突出等方式將其中情節(jié)的含義及視覺(jué)效果充分的展現(xiàn)出來(lái)[1]。比如科幻題材的《阿凡達(dá)》主色調(diào)一直在灰色與奇幻的色彩中變換，藍(lán)色、綠色都是平和、寧?kù)o的色彩，能夠起到心靈撫慰作用，用來(lái)作為潘多拉星的基調(diào)；白色雖然不引人注意，但是卻富有深刻含義，用來(lái)作為靈魂樹(shù)的色調(diào)，而人類(lèi)的活動(dòng)場(chǎng)景則以灰色為色調(diào)，與奇幻色彩的潘多拉星形成對(duì)比。除了色調(diào)調(diào)節(jié)以外，還包括畫(huà)面合成，主要在電視制作中廣泛使用，能夠?qū)ρ輪T進(jìn)行保留，便于拍攝。

2）鏡頭的連接。鏡頭連接是指通過(guò)創(chuàng)建組接方式，實(shí)現(xiàn)鏡頭之間的相互過(guò)渡，將多個(gè)鏡頭進(jìn)行整合，使畫(huà)面更加流暢。比如影視作品中，會(huì)利用動(dòng)畫(huà)合成和三維軟件展現(xiàn)視覺(jué)效果，對(duì)已發(fā)生的場(chǎng)景回訪(fǎng)，與實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比。此外，還能夠使用色彩、光線(xiàn)等技術(shù)，使相同視覺(jué)元素在不同畫(huà)面中實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，增加畫(huà)面的和諧、流暢程度。

3 數(shù)字技術(shù)在影視特效及動(dòng)畫(huà)合成中的應(yīng)用

3.1 畫(huà)面的定格

所謂畫(huà)面的定格就是通過(guò)拍攝方式對(duì)預(yù)先制作好的角色進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)逐格拍攝，并對(duì)畫(huà)面實(shí)施剪輯，最后形成的影視定動(dòng)態(tài)畫(huà)面效果。數(shù)字技術(shù)在畫(huà)面定格中的應(yīng)用，主要是在拍攝后期對(duì)影片進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)角色模型的控制實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)定格。在制作過(guò)程中會(huì)使用到After Effcets 中的數(shù)字函數(shù)，實(shí)現(xiàn)連線(xiàn)特效，此外還需要使用標(biāo)準(zhǔn)物理學(xué)規(guī)律進(jìn)行設(shè)置，以提高特效的真實(shí)感。比如《秦嶺神樹(shù)》中禁婆的特效，著實(shí)讓人心里一驚，除了化妝技術(shù)高超外，最觸動(dòng)觀眾心底的是禁婆的頭發(fā)，更增加了一分恐怖氣息。影片中的長(zhǎng)發(fā)實(shí)際是根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬和手動(dòng)動(dòng)畫(huà)調(diào)節(jié)技術(shù)配合實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)虛擬的畫(huà)面綁定，對(duì)呈現(xiàn)效果進(jìn)行良好控制，實(shí)現(xiàn)體積渲染和動(dòng)畫(huà)捕捉，使頭發(fā)更加逼真。在此過(guò)程中使用上百個(gè)管狀模型將其作為頭發(fā)結(jié)構(gòu)，通過(guò)模擬計(jì)算和動(dòng)畫(huà)技術(shù)的結(jié)合，解決頭發(fā)和布料在接觸過(guò)程中的穿透問(wèn)題，給觀眾帶來(lái)更真實(shí)體驗(yàn)。

3.2 運(yùn)動(dòng)的捕捉

影視拍攝離不開(kāi)演員表演，有表演就會(huì)有動(dòng)作產(chǎn)生，包括肢體動(dòng)作、面部細(xì)微表情等，如何將演員動(dòng)作準(zhǔn)確定位到特效虛擬人物中，這就體現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)在物體關(guān)鍵部位安裝跟蹤器，然后由計(jì)算機(jī)直接將物體的物理空間定位、尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉和處理，得到的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)再經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別投射。運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)主要涉及到Sega Interactive、MotionAnalysis、Polhemus、X-Ist、MAC、FilmBox 等。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，也促進(jìn)了數(shù)字技術(shù)的成熟，對(duì)于影視制作中的動(dòng)作捕捉技術(shù)來(lái)說(shuō)，會(huì)得到進(jìn)一步提升，在影視中的作用也會(huì)越來(lái)越大。目前國(guó)外一些科幻影視已經(jīng)充分體現(xiàn)了這一趨勢(shì)，像《魔獸》中的古爾丹、《指環(huán)王》中的古魯姆、《猩球崛起》中的凱撒等，都是通過(guò)對(duì)“原人物”動(dòng)作、表情的跟蹤與數(shù)據(jù)分析，形成栩栩如生、形象逼真的科幻影視人物。以下以《阿凡達(dá)》電影為例，分析數(shù)字技術(shù)支持下的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)。

首先是動(dòng)作捕捉，《阿凡達(dá)》中的動(dòng)作捕捉是由GS 系統(tǒng)制作完成。運(yùn)用該系統(tǒng)與生物力學(xué)理論相結(jié)合，通過(guò)靈敏的捕捉能力、完善的推測(cè)能力和有效的遮擋區(qū)域，很好地解決數(shù)據(jù)跟蹤過(guò)程中遇到的一系列問(wèn)題，彌補(bǔ)追蹤過(guò)程中跟蹤點(diǎn)缺失、被遮擋的局限，仍能根據(jù)反饋的角色骨骼數(shù)據(jù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)路徑，數(shù)字特效電影目前最先進(jìn)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。

其次是表情捕捉，又或者是情緒捕捉。數(shù)字技術(shù)的介入，使傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)只能完成角色肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)的捕捉的局限得到改善，發(fā)明了捕捉數(shù)據(jù)頭盔，用綠色光感標(biāo)記表情運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)，可以捕獲演員的細(xì)微表情，將采集到的數(shù)據(jù)投射到虛擬動(dòng)畫(huà)角色上進(jìn)行數(shù)據(jù)合成，完成影視中人物的面部特寫(xiě)，達(dá)到聲情并茂的效果。像《阿凡達(dá)》中大量飛行、攀爬、跳躍等動(dòng)作伴隨的微表情就是在此系統(tǒng)的輔助下完成的。

3.3 3D 技術(shù)的運(yùn)用

數(shù)字技術(shù)帶來(lái)最大的改變是3D 技術(shù)的使用，該技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)了逼真、震撼、奇幻、美妙的3D場(chǎng)景。3D 拍攝系統(tǒng)一般包括3D 實(shí)景拍攝系統(tǒng)、3D虛擬拍攝系統(tǒng)和協(xié)同拍攝系統(tǒng)。傳統(tǒng)實(shí)景拍攝的立體現(xiàn)效果完全由機(jī)器走位形成，用機(jī)器交替代替人眼交替，此種方式受多種因素的制約。3D 技術(shù)的運(yùn)用解決了機(jī)器代替人眼交替的局限，完全由一臺(tái)攝像主機(jī)和兩個(gè)數(shù)字鏡頭配合完成，實(shí)現(xiàn)實(shí)景拍攝，呈現(xiàn)立體效果。將數(shù)字鏡頭的間距設(shè)置為人雙眼之間的間距，搭配分光濾鏡，折射出兩組數(shù)據(jù)圖像，反饋給主機(jī)，呈現(xiàn)完美的三維視覺(jué)。3D 虛擬拍攝系統(tǒng)是將拍攝的實(shí)景，通過(guò)3D 模型軟件數(shù)據(jù)、3D 追蹤軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，轉(zhuǎn)化為3D 虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)，已達(dá)到實(shí)景拍攝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的視覺(jué)效果。協(xié)同拍攝系統(tǒng)是將前兩者結(jié)合使用，對(duì)拍攝畫(huà)面進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)兩者場(chǎng)景的互相穿插，呈現(xiàn)更精彩的視覺(jué)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)數(shù)字技術(shù)概念和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并且概括了影視特效和動(dòng)畫(huà)合成的具體操作，研究了數(shù)字技術(shù)在畫(huà)面定格、運(yùn)動(dòng)捕捉和3D 技術(shù)中的使用。從中可以看出，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，影視制作作為一種視覺(jué)藝術(shù)，將會(huì)更觀眾呈現(xiàn)更優(yōu)秀、奇幻的視覺(jué)效果，帶來(lái)全新的觀影感受。