阿凡达技术扫盲贴- -+

2010-03-03 23:20 | trash

有很多观众看了《阿凡达》激动不已,也有不少观众,尤其是游戏玩家们则不以为然,认为阿凡达“只不过是特效很强”的电影,而且就算“特效”,也无非是CG做的好一点,但比起现代游戏中的华丽CG也没有突破到哪里去。
这样想的同学们都存在误区。阿凡达的确是技术电影,但它与2012的本质区别在于,2012只利用了现有的技术做一堆视觉效果,而阿凡达进行了技术革命
这个世界如果没有2012,甚至没有辛德勒名单那样公认的经典电影,电影工业和你我的生活都不会有本质的改变
但是如果没有《阿凡达》,世界就会不一样。它将注定在电影史乃至人类文明史上闪耀。
如果你想知道为什么,就必须了解《阿凡达》背后的惊人技术。
如果你没兴趣了解这些东西,就请保持安静


技术革命1:与人眼无限接近的3D摄影机

  《阿凡达》拍摄用的是卡梅隆和搭档佩斯自行研制开发的3D摄像机。从2000年,卡梅隆和搭档佩斯就开始在索尼的支持下开发一套新的摄像系统,希望创造出具有真实立体感的环境,这就是“Pace Fusion 3D数字摄影机”。在2003年两人合作的IMAX电影《深渊》中首次使用了这套系统。之后大多数3D电影,包括《地心游记》等热门影片也都是采用这项技术。
这就是Fusion 3D Camera,像不像人眼?


  Fusion摄影机比传统的3D摄影技术先进在哪里呢?

  传统的3D摄影机是用两台并排架设的摄影机来模拟人的左眼和右眼。由于它们体型庞大,所以不能摆得很靠近,并且它们只能向正前方拍摄,而且移动很不方便,根本不能像普通2D电影那样自如地操作摄影机。而Fusion摄影机由两个体积很小的高清数字摄像头组成,它们可以根据需要调整彼此之间的距离,并且还能够转动,因此它们可以调整角度聚焦到很近的物体,也能彼此平行地拍摄很远的物体,其工作原理和人眼十分接近。这样的摄像机所拍摄出来的画面能够更准确地还原被摄物的方位,因此“立体感”就更为真实。而且它很轻便,可以根据导演需要随意运动,还可以同时拍摄2D和3D画面。


  体现在画面效果上,用传统的3D技术拍摄的电影,往往需要画面具有前景、中景、背景等不同景深的物体,或者当一个物体在画面中做明显的纵深移动时(比如一个球向观众飞来),才有明显的立体效果。而在电影《阿凡达》中我们可以发现,即使整个屏幕只有一张人脸的特写(影片中这样的镜头不少),并且没有位置移动时,我们仍然能感觉到这颗脑袋的“立体感”。所以在《阿凡达》中,卡梅隆摒弃了传统3D电影炫耀式的表现手段(没有什么小球飞到眼前的镜头),而是让观众全方位浸入到影片所创造的环境中,观众将感到他们是通过一扇窗看,而不是在看银幕。片中有一场戏男主角杰克透过飞机的窗户看到外面的巨树、瀑布、丛林,由于3D带来的深度感,观众会感到自己正亲眼看到这样的美景,身临其境。

  

  新技术影响:3D电影将成主流

  从《阿凡达》以后,人们必将看到越来越多的3D电影,同时这也将推动3D影院的建设。在2003年《间谍小子3》上映时,整个美国只有79家影院配备了3D放映设备,直到去年夏天也只有800张3D银幕。而从去年下半年到今年《阿凡达》上映之前,这个数字迅速飙升,一下子就增加到了3500家。而媒体对《阿凡达》连篇累牍的报道也让其他国家的院线经营者警醒,他们纷纷进行3D改造,目前中国已经有了800块3D屏幕,发展速度十分惊人。

  卡梅隆还告诉我们,就像现代人越来越多使用家用摄像机一样,今后3D播放和拍摄技术还会进入寻常百姓家,人们可以DIY 3D电影,并在自己家里就能观看!



关于CG技术的革命
新技术2:可以“无中生有”的虚拟摄影机


  这又是卡梅隆的一大发明。它其实不是摄影机,而是一台带有LCD屏幕的监视器,这个可任意移动和旋转的监控器里可以在拍摄演员的表演时,同步预览到由电脑生成的即时CG画面,并且可以随时以任意角度和显示比例观看画面效果。

《阿凡达》中的大部分镜头是真人拍摄和电脑CG合成的,演员在绝大多数情况下都在完全没有布景、空荡荡的摄影棚里对着空气手舞足蹈,他们所身处的潘多拉星球要在后期制作中由电脑加入。在《阿凡达》以前,演员表演的时候导演无法看到最终合成的CG效果,只能凭借想象。

  有了虚拟摄影机,这一瓶颈被突破了!



看到没?当男主角在摄影棚里的塑料板上跑步的时候,卡梅隆在监视器上同步预览到的则是身高3米的蓝色阿凡达在潘多拉的哈利路亚山上攀登。尽管监视器上的画面质量很粗糙,只相当于10年前的电子游戏画面,但这个功能对CG电影来说至关重要,在《阿凡达》以前,实时预览技术一直是一个难题。

  由于虚拟摄影机的强大功能,它除了能在演员表演的时候让导演实时监控表演效果以外,另一个最大的作用就是在后期制作中,充当“摄影机”的功能。

  例如,当女主角完成了骑龙鸟飞行的一个场景的拍摄后(其实是完成了动作捕捉后),她就可以退场了。接下来,卡梅隆拿着虚拟摄影机,开始在没有人的摄影棚里“舞蹈”。他可以像直升机航拍一样,和女主角平行飞行,也可以随时绕到她的前后左右以任意角度和距离进行“拍摄”。而虚拟摄影机的运动轨迹会被电脑同步记录下来,最后就生成了我们看到的画面。

  新技术影响:传统摄影机可以退出历史舞台了

  有了虚拟摄影机,拍电影的过程将完全改变。在传统的电影拍摄中,同一个场景根据摄影机机位的不同要拍摄很多遍。例如拍一个男女主角对话的镜头,全景的,近景的,特写的,对着男主角的,对着女主角的,背面的,侧面的…………王家卫《蓝莓之夜》里那个著名的接吻镜头据说拍了上百次,就是因为导演恶趣味地用了无数个角度拍他们接吻。这可累坏了演员。不过,在CG电影里,演员们解脱了!只要成功捕捉到一次到位的表演,演员就可以退场休息了。机位角度的问题可以让导演和摄影师后期随心所欲地玩了,想怎么拍就怎么拍!

  摄影师再开心不过了。首先他们不需要摆弄笨重的摄影机了,不需要架设摇臂、轨道等等一大堆东西了,不用每次换个机位都要花N个小时了,他们甚至不用去外景地了,只需要一台有LCD的轻便的虚拟摄影机。然后,他们可以拍出真实摄影机无法做到的华丽效果。例如“航拍”纳威人骑龙鸟,根本不需要花钱租直升机;例如跟随狮子快速稳健地爬上陡峭的山峰,到顶后做一个华丽的180度镜头旋转;例如做一个上天入地、穿墙入室、七弯八拐的长镜头……这些镜头在实拍里是根本做不到的。


关于CG的技术革命
新技术3:升级版动作捕捉技术


  从CG技术引入影视、动漫作品开始,动作捕捉技术就应运而生了,很多观众对这个技术已经不陌生,几乎所有影视/动画中的CG场面都会用到这种技术。

  不过卡梅隆为了拍摄《阿凡达》,全面升级了动作捕捉技术。因为他的理念是要尽可能地让演员的表演被100%传递到电脑里去。“演员不能只是给人物配音,然后让动画师去花两年的时间完成其余的工作。我要让真人表演被准确地表现出来。”卡梅隆说。并且,他希望能像监控实拍一样控制虚拟场景的拍摄。

  为了达到以上效果,让我们看看卡梅隆做了哪些技术革新。

  The Volume 大型动作捕捉舞台

其实传统的动作捕捉也都是有捕捉舞台的,像这样:

可以看到这个舞台是很小很简陋的。只能做做粗糙的捕捉。很多游戏CG是用这种舞台拍的。

再来看看卡梅隆的The Volume

是不是牛逼很多啊XD

来一个简化的示意图


  为了更精确地捕捉演员的动作和空间位置,卡梅隆在加利福尼亚的Playa Vista架设了一个表演捕捉舞台(被称为The Volume)。在这个摄影棚周边的架子上设置了一套120个摄像机构成的网状矩阵;在摄影棚的地板上,也根据摄影机的位置标上了记号。这些摄像机能以亚毫米级的精准度将演员的动作和位置信息捕捉下来。

  The Volume不仅能以极高的精度捕捉演员的动作和运动轨迹,《阿凡达》中很多动物的运动轨迹都用这个捕捉舞台完成。例如为了记录龙鸟的飞行轨迹,卡梅隆制作了很小的龙鸟模型,在模型的关键位置上打上标记点,然后卡梅隆举着玩具龙鸟在摄影棚里按照他希望的轨道“飞翔”,120个摄影机就记录下了飞翔的轨迹,到后期合成中,CG生成的龙鸟就会按照这个轨迹运动。

另外,大家看到上面的示意图里还有人举着摄像机在拍。这些摄影师拍下来的画面是给后期CG做参考的,以便调整后期画面


  Simul-Cam协同捕捉系统

  由于卡梅隆的The Volume捕捉精度十分高,因此给100%传递真人表演确立了硬件基础。接下来,120个摄影机拍摄到的数据将传输到一个软件系统中,该系统能通过分析这些数据,实时地生成一个分辨率比较低的CG画面。这个CG画面包含了CG生成的虚拟人物和环境(也就是CG生成的潘多拉星球)。虽然这个CG画面是很粗糙的,但足以让导演通过虚拟摄影机实时监控表演的效果。这个系统就叫做Simul-Cam。前面提到的虚拟摄影机的预览效果,其实就是靠这个软件系统达到的




关于CG的技术革命
新技术4:表情捕捉技术


  《阿凡达》中最具有里程碑意义的技术就是让CG人物的表情达到真人水准。在以往的CG电影里,人类角色的外形被造得再逼真,一旦她/他开口讲话,一颦一笑,便会马上露出马脚。10年前的全CG电影《最终幻想》就是如此,尽管其中女主角的几百万根头发都被一一做出来,人物造型以假乱真,但她僵硬的表情仍然让观众一眼看穿其CG本质。

看一下传统的表情捕捉:

谢谢kashiwa同学的提醒,这个是朱莉姐姐在拍3D动画片《贝奥武夫》时候的照片
看到没?人脸上贴了很多发光的捕捉点,电脑只认那些光点的运动,然后根据这些运动,对应的CG人物的表情也跟着动
但是这种技术捕捉出来的表情是很假的,精确度不够,而且由于演员的骨骼和CG人物始终有区别,导致这种传递更失真

  在《阿凡达》以前,《指环王》也曾经成功地制作出全CG角色Gollum。Gollum也采用了十分高超的表情捕捉技术。

  但Gollum的表情捕捉仍然不完美,在后期制作中,动画师要花大量的精力逐帧调整它的表情。另外,Gollum的形象与人类相差仍然比较远,而《阿凡达》中的纳威人,除了鼻子,其他部分和人脸几乎一致,能否让纳威人表现出真人一样的喜怒哀乐决定了这个电影的成败。
顺便说一句,演Gollum的这个“体优”同时也是金刚的扮演者,据说因为他的脸部骨骼长的比较像猩猩。喷

现在来看阿凡达的表情捕捉



CG人的脸虽然长得和演员有区别,但神态是不是很传神呢?

  《阿凡达》中,卡梅隆发明了一种头盔,上面固定有一个摄像机,伸在演员面前2.5英寸处。演员脸上画有许多绿点,用来给摄像机提供追踪参考点。摄像机记录下演员面部最微妙的表情变化,将数据合成到电脑中的虚拟角色。而通过虚拟摄像机传递给导演的监控画面,随时可以达到达到面部特写级别的精度。

  如此一来,演员最细微的表情变化都被准确地传递给电脑生成的蓝色纳威人,他们因此变得栩栩如生!


《阿凡达》CG技术革命对未来电影的影响
  《阿凡达》这部划时代的影片最大的意义就在于它让纯CG电影取代真人电影成为了可能。在《阿凡达》以前,由于动作捕捉技术精度不高,表情捕捉技术不成熟,使得CG人物难以替代真人。《阿凡达》以后,这个局面将被改变。而CG电影将全盘改变电影制作和观赏模式。

  首先,创作剧本的人可以让想象力无尽驰骋。由于全盘虚拟,所以真正达到了“只有想不到,没有做不到”的境界。卡梅隆用了12年才拍出《阿凡达》,但他做成这个技术后,用不了多久就能拍出续集,而且成本将大大降低;他以后的导演们也可以利用这些现成的技术拍摄以前无法完成的剧本。

其次,场景可以全虚拟,这不仅可以节省成本,还能避免产生环境污染、规避天气、人为等种种因素对电影拍摄的干扰。
当年的《泰坦尼克号》,为了拍那个船头飞翔的画面,摄制组等了两个星期,就为了等夕阳!阿凡达就没有这种问题
今后的导演想要拍个什么电影,第一考虑的不是我去哪里搭个景,或者去哪里找景来拍了,而是让设计师直接设计场景。也许去张家界采个风拍个照,回来就能做出一个比张家界更漂亮的潘多拉星球


  还有,对于一个纯CG电影,导演不用再为演员的外形和气质操心了。
想拍《西游记》吗?孙悟空、猪八戒的样子可以随意设定,演员再也不用每天花一个上午的时间化妆,浑身贴上毛,或者戴一个厚重的猪头面具了。六小龄童发福了,长皱纹了都不要紧,只要他动作够灵活,表情够丰富,他依然可以扮演“美猴王”!
如果电影主角从小到大横跨了N十年,怎么办?传统的做法是找不同的演员演,或者用化妆。不过,这个效果是很假的
最极端的例子是布拉德-皮特的那部《返老还童》,这个例子说明了,在CG技术不成熟以前,这种电影根本没法拍

  于是这在一定程度上“降低”了演员的门槛。长得什么样,身材好不好,是否年轻根本不重要了,因为演员全都退居幕后了。他们需要提供的仅仅是声音、动作、表情。

  但它也同时大大提高了表演的门槛,演员不得不终日穿着动作捕捉紧身衣,在什么都没有的大绿屏前对着空气装模作样。看来未来的演员都是实力派。偶像派?省省吧,你们不可能长得比电脑CG人更完美。

  观众欣赏电影的思维方式也会转变。由于大部分演员退居幕后,可能将导致虚拟偶像的诞生。也就是说,未来的追星者们可能追捧的是CG“明星”。当然,现代社会里也有类似的追捧,例如对动漫人物的崇拜。

  当然真人演员仍然会被崇拜,毕竟CG人物还是需要真人演员来注入灵魂的。这就好比在动漫业超级发达的日本,为动画配音的CV们都是明星一样。此外仍然会有一些电影让真人演员上屏幕,物以稀为贵嘛。

  还有可能由此产生广泛的基于肖像版权的交易。例如,某个导演想用安吉丽娜·茱丽的形象来作为影片的女主角,可是朱莉姐姐那时候已经年老色衰了,所以只好用CG做的“假朱莉”代替,于是就要支付给真朱莉相应的“肖像版税”……