三種視效制作方式及其結(jié)合應(yīng)用探究

摘? 要：近年來，隨著數(shù)字革命的到來與數(shù)字時代的興起，視效早已不再只屬于大制作的科幻片，而是廣泛應(yīng)用于包括電影在內(nèi)的各種類型的影像中。它們不僅能創(chuàng)造出宏偉壯觀的視覺效果，同時也可以輔助敘事，克服拍攝條件的限制以及降低成本。而重工業(yè)影片比重的大幅增加更是推動很多電影制作重心向視效環(huán)節(jié)偏移，視效技術(shù)對整個后期制作流程產(chǎn)生著越來越顯著的影響。盡管視效是影視制作過程中的重要環(huán)節(jié)，但它的制作方式仍然常常令人感到疑惑。本文將從多個角度對2D、2.5D、3D三種視效制作方式的特點及優(yōu)缺點進行分析，并對它們的結(jié)合應(yīng)用進行探究。

關(guān)鍵詞：視效;制作方式;2D;3D? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?中圖分類號：J93? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1671-0134（2020）01-126-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.19483/j.cnki.11-4653/n.2020.01.037

本文著錄格式：劉安智. 三種視效制作方式及其結(jié)合應(yīng)用探究 [J]. 中國傳媒科技，2020，01（01）：126-128.

導(dǎo)語

一直以來，人類所生存和認知的空間都是三維的，而在世界漫長的演進過程中，人類也成功獲得了辨識三維信息的能力，形成了三維空間視覺。然而，當今影像傳播形式，不論是各類大小制作的電影，電視節(jié)目，MV，抑或是近年來興起的短視頻，他們都是將三維世界以二維平面的方式展現(xiàn)，本質(zhì)上都是一系列連續(xù)的圖像。即便是3D電影，通常也只是利用基于雙目視差的三維顯示，通過佩戴3D眼鏡等方式讓雙眼分別看到兩幅不同的二維畫面而使人眼感知到立體。而深度作為第三維信息，除非我們用特定的方式獲取，否則在圖像拍攝時就不會被保存下來。如果我們需要對這樣的二維畫面添加視覺效果，那么就會存在2D、2.5D和3D等不同的制作方式和流程，而其中每種制作方式的花費和制作效果也會有所差別。因此，對于不同制作方式的優(yōu)缺點及適用性，以及如何將它們結(jié)合運用對于視效制作而言是值得探究的。

1.視效制作的2D方式

設(shè)想一個固定機位拍攝的鏡頭，如果我們要在前景或背景中添加一些拍攝畫面中不存在的物體，而這些物體又是靜止的且和畫面中的移動物體沒有任何交互，那么我們自然沒有必要使用三維軟件去費時費力地構(gòu)建這些物體，因為觀眾永遠只能從固定的角度看到這些物體的某一個面，至于它的其它面是什么樣子，觀眾沒有機會知道，那么我們也就沒有必要把它們制作出來。此時，一個簡易的做法是拍攝若干需要添加的物體的圖片，在二維圖像軟件中將它們合成到同一個圖層，只要保證它們的角度、畫面透視、光照等因素在合成后能與實拍畫面相匹配，人眼就很容易認為它是真實的。而這就是視效制作中的一種2D制作方式，它可以在保證素材真實拍攝的同時盡可能地節(jié)省時間和資源。

然而真實的拍攝并不總是固定機位，在攝影機進行移動時，如果我們依然按照前述方法制作，只在制作過程的末尾將畫面按照攝影機移動的反方向移動，那么看上去所有的物體都像是在同一個平面上同步移動而沒有任何層次，產(chǎn)生的這種端倪往往瞞不過人們的眼睛。這時，在固定機位的情形下正常運行的2D制作模式也就不再適用。

2. 視效制作的2.5D方式

2.1活動三維世界映射到二維圖像中的透視規(guī)律

如果攝影機沿其成像面移動拍攝一組靜止物體，一個明顯的規(guī)律是鏡頭中的近景物體比遠景物體移動得更快，移動幅度更大。這就好比一個人坐在飛馳的火車上，看窗外眼前的樹木一棵棵穿梭而過，遠處的房屋卻移動得很慢，而更遠處的群山則移動得更慢，甚至難以觀察出它們的移動。這個例子中的火車窗戶就相當于實際拍攝時移動中的攝影機鏡頭。

通過三維幾何模型分析可知，隨著攝影機的移動，被拍攝物體在拍攝畫面中的移動距離和該物體與攝影機鏡頭透鏡中心點之間的距離成反比。實際上，攝影機在空間中的任何移動，不論是水平，豎直，縱深，或是結(jié)合以上三個維度的位移都會導(dǎo)致被拍攝物體間透視關(guān)系的改變。而對于攝影機的傾斜或轉(zhuǎn)動，盡管在實際拍攝中它們導(dǎo)致的透視改變有時可以忽略不計，但事實上除非旋轉(zhuǎn)中心恰好是透鏡的中心點，否則即相當于透鏡組中心點繞中心點外一點旋轉(zhuǎn)，除角度的變化外也會產(chǎn)生少量的位移，因此也會改變透視關(guān)系。

2.2 2.5D——攝影機投影與基于深度的合成

通過上述透視規(guī)律可以得知，在視效的2D制作方式中，一旦攝影機進行一定程度的移動，原本平面般的影像就會因缺乏透視上的變化而顯得很不真實，通過視效添加的部分和實拍畫面的結(jié)合也會顯得不合常理，缺乏層次感。

因此，我們可以采用一種攝影機投影的方式，將拍攝場景中的物體以2D的形式呈現(xiàn)，然后按照它們各自的深度（即距攝影機的距離）分為若干層，將每一層“放置”到三維空間中對應(yīng)深度的一張平整的“卡片”上，最后使用虛擬攝影機將它們進行渲染。這個做法的本質(zhì)就是基于深度的合成。這樣，當通過虛擬攝影機渲染時，場景中的不同層之間就可以呈現(xiàn)出正確的透視關(guān)系，因為這時可以認為它們被正確地放到了距離攝影機鏡頭不同的距離。這種制作方式既可以看作是一種獨立的制作流程，也可看作是2D與3D制作方式的一種折中，結(jié)合了2D和3D各自流程中的一些優(yōu)勢，我們也可以稱它為2.5D制作方式。

近年來，2.5D制作方式已經(jīng)廣泛用于影視、游戲、動畫等領(lǐng)域，尤其是制作場景中不會特別引起人注意的環(huán)境部分。視覺藝術(shù)家們通過這項技術(shù)，可以不需要使用任何3D工作就創(chuàng)造出有深度距離和真實透視感的精細且逼真的環(huán)境。他們僅需要在例如PS的二維圖像軟件中創(chuàng)建一幅幅2D圖像，然后將它們轉(zhuǎn)移到三維環(huán)境中，通過添加深度信息來將它們放到合適的位置。這樣，攝影機就可以在場景的一側(cè)移動而不會影響拍攝出的圖像真實性，在不破壞2D圖像原貌的同時保持場景中物體精確的透視關(guān)系。此外，這樣做的結(jié)果有時會比使用3D制作更具有可信度，因為相較于有若干虛擬元素的3D制作，2.5D制作中往往使用的是和2D制作流程中同樣的實拍素材。

但是，當攝影機移動到整個場景的側(cè)面時，這種制作方法還是會暴露出一個很大的弊端——所有物體都像是一層紙，它們沒有厚度，只有正反兩面而沒有側(cè)面。此外，在2.5D制作方式中，如果進行深度合成的每幅圖像都有著不同的來源，而并非來自同一拍攝環(huán)境，那么每幅圖像之間的光照等因素很可能不匹配，合成出的畫面也就顯得很不真實。而為了彌補這一點，就不得不在二維圖像上修改光照，這會比在3D環(huán)境中對虛擬物體匹配光照還要困難很多。

3.視效制作的3D方式

3.1視差

視差，就是從相隔一定距離的兩個點上觀察同一個目標所產(chǎn)生的的方向差異。如果說透視揭示出了不同深度物體間的相關(guān)移動和空間關(guān)系，那么視差則從不同角度揭示出了同一物體的不同方面。將攝影機沿著成像面進行移動，它拍攝物體的角度就會隨之發(fā)生變化。比如在一座建筑物的正前方進行拍攝，可能只能拍到它的前面，這時將攝影機向左或向右移動，就能逐漸揭示出它的側(cè)面。當然，這一點也和物體與攝影機之間的距離有關(guān)，如果這座建筑物距離很遠，那么移動攝影機引起的視角變化就會很小，這時攝影機需要移動較長的距離才能揭露出它的側(cè)面。除此之外，視差也同樣提供了一種深度線索。人的雙眼看到的世界之所以是立體的，也是雙目視差的緣故。

3.2攝影機跟蹤——實拍畫面與CG結(jié)合的基礎(chǔ)

為了在合成鏡頭中精確地表現(xiàn)出符合攝影機運動的視差，我們必須通過現(xiàn)有的實拍畫面中物體的運動計算出攝影機在拍攝過程中的運動軌跡。具體來說，我們需要通過這種方式產(chǎn)生一個可以精確還原拍攝過程中攝影機位置及運動、拍攝角度以及焦距等鏡頭參數(shù)的虛擬攝影機。這個創(chuàng)建虛擬攝影機的過程就是攝影機跟蹤，也叫做運動匹配或3D跟蹤。

攝影機跟蹤實際上是一個軌跡反求的過程，通過在場景中設(shè)定大量的跟蹤點并對它們進行跟蹤，運動匹配軟件會對其中的透視關(guān)系進行分析，并以此獲取拍攝物體間的位置關(guān)系以及拍攝物體與攝影機之間的位置關(guān)系，進而計算出攝影機的運動軌跡和鏡頭數(shù)據(jù)。實際跟蹤過程中，背景畫面在燈光、運動模糊、遮擋等方面出現(xiàn)的劇烈變化，以及受到諸如煙霧或爆炸等環(huán)境效果的破壞，都會使問題變得更加復(fù)雜。此外，如果使用的是變形鏡頭，我們還需要先分析出鏡頭的變形數(shù)據(jù)，去除變形以進行攝影機跟蹤過程，當視效工作做完之后再恢復(fù)變形來重現(xiàn)鏡頭原貌。

攝影機跟蹤是將實拍二維畫面應(yīng)用到3D制作中的基礎(chǔ)，也是整個視效制作流程中十分重要的環(huán)節(jié)。如果將一個制作精良的視效鏡頭配以糟糕的攝影機跟蹤數(shù)據(jù)，會導(dǎo)致合成的物體相對于整個場景間的滑動或漂浮，層次感差，最終使整體的視覺效果大打折扣。除了確定將要合成的物體在場景三維空間中的位置之外，一個已完成運動匹配的虛擬攝影機也可以用來幫助虛擬三維角色在一個完全匹配實拍鏡頭真實環(huán)境的三維空間中進行“表演”，并告知它們精確的位置和深度信息。此外，使用虛擬攝影機還可以讓主創(chuàng)團隊對于視效鏡頭中的畫面有一個更清晰的認知，從而提高他們的工作效率。

3.3 3D視效制作的優(yōu)點及代價

在完成攝影機跟蹤之后，我們得到了一個可以精確還原攝影機運動的虛擬攝影機。接下來要做的就是將制作完成的3D模型放到虛擬三維空間中的預(yù)期位置來滿足視差的匹配。使用3D方式制作可以很輕松地解決2.5D制作中存在的視差問題，因為所有的CG物體都是以三維元素的形式創(chuàng)建的，它們從任何一個角度看上去都是完整的，不會因此出現(xiàn)穿幫的問題。另一方面，3D模型不會受到現(xiàn)場拍攝的因素限制，因而可以從任意的角度以任何形式對其設(shè)置燈光，這就解決了2.5D制作中燈光不匹配的問題。此外，3D制作的物體和角色可以在三維空間中任意移動或做出任意的動作，相比2D和2.5D而言具有極高的自由度，而它們的制作也可以十分精細，可以對CG物體的材質(zhì)、紋理等任何一個部分做細微的調(diào)整，從而在一定程度上提升了創(chuàng)作空間。

一方面3D制作流程相比2D和2.5D制作更加靈活，效果更加出色，可以滿足更多種類的制作，適用性更廣，但另一方面它也帶來了更高的成本和更長的制作周期。為了達到近乎真實的效果，制作一個3D物體通常需要進行設(shè)計、建模、賦予材質(zhì)、紋理、著色或貼圖、骨骼、動畫、模擬、燈光、合成、渲染等操作。例如我們要在三維場景中創(chuàng)建一棵逼真的樹，我們需要對樹干、每一根樹枝、每一片葉子以及它們之間的連接關(guān)系做細節(jié)的處理，而在2D制作中只需要拍攝一張樹的照片就可以解決，兩者花費的時間、人力和資源差距自然是懸殊的。此外，2D或2.5D制作流程中使用的素材往往是真實拍攝的，是對現(xiàn)實世界完全“照片真實”的還原，而使用3D方式制作的物體或場景則是由計算機生成的，哪怕制作得再精細，也難以實現(xiàn)像照片一樣的真實感。

4.三種制作方式的結(jié)合應(yīng)用

現(xiàn)今很多電影鏡頭的視效制作都是通過2D、2.5D與3D結(jié)合完成的。實際上，只用以上三種方式中的一種去完成整個場景的視效制作效果不好，因為它們都有各自的優(yōu)缺點，只有合理地揚長避短，采取這幾種方式結(jié)合的綜合方案，才可以用較低的成本實現(xiàn)較好的效果，在資源時間的消耗與制作的效果之間實現(xiàn)一種最優(yōu)的平衡。

對于鏡頭中前景的大多數(shù)物體，尤其是有明顯移動的物體，根據(jù)前述分析，由于它們之間的視差和透視關(guān)系較明顯，通常使用3D方式去構(gòu)建，并且盡可能做得精細來保證其在視覺上的真實感。對于自身深度很小且攝影機在運動過程中沒有揭示出其側(cè)面的近景物體，例如平整的墻面，可以選擇使用2.5D方式合成，因為它們實際上并不會引起視差問題。至于平整墻面上的貼畫，則可以直接使用2D方式預(yù)先合成到墻面上。對于物體小型而密集的區(qū)域，例如草坪，花園等，使用3D制作的確可以增加它們的真實度，但對太多瑣碎的物體進行建模、賦予材質(zhì)、紋理、物理模擬、渲染等操作會十分耗費時間、人力和資金。由于這些小而密集的區(qū)域通常不是人們視線的焦點，人們往往不會刻意去觀察它們中微小的細節(jié)，也就很難注意到它們內(nèi)部物體的視差變化，因此完全可以使用2.5D的方式取代，在取得不錯效果的同時也可以節(jié)省大量資源。

對于背景中的物體，例如遠處的建筑物、遠山等，通常也會選擇使用2.5D的方式實現(xiàn)。首先，由前述分析，拍攝遠距離物體，攝影機通常需要移動較長的距離才能揭示出物體的不同面，其次，遠處的物體由于距離的緣故通常在整個畫幅中的占比較小，且它們本身就是場景中的次要元素，不會引起人們太多注意，因此人們在觀看過程中通常很難辨別出甚至注意到它們的細節(jié)。這些背景元素除了實拍獲取之外，有時也會使用數(shù)字繪景制作，但本質(zhì)上還是要通過2D或2.5D的方式合成進最終鏡頭。

以上是對一個電影鏡頭中不同部分的視效處理參考。在視效的實際制作過程中，使用何種制作方式是由攝影機的運動、物體在人眼中的易察覺程度等很多因素共同影響的，對將要處理的鏡頭預(yù)先做出合理的分析可以很大程度上保證對資源、時間、金錢、人力的有效利用。

結(jié)語

綜上所述，正確地理解2D、2.5D與3D的制作方式及它們各自的優(yōu)缺點是十分重要的，因為它們不僅直接影響到視效過程的花費和完成周期，也影響到最終視覺效果的呈現(xiàn)。在理想的情況下，所有制作都使用3D方式去完成也許是最好的，因為通過3D制作可以達到2D和2.5D無法達到的質(zhì)量，實現(xiàn)2D和2.5D無法實現(xiàn)的效果。但在實際的電影制作過程中，一個結(jié)合了多種制作方式并將各種條件限制考慮進來的務(wù)實方案才更有可能通向理想的結(jié)果。

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作者簡介：劉安智，男，漢族，山東省泰安市，研究生，研究方向：數(shù)字電影技術(shù)。