■文/張煜坤

從《阿凡達》看3D動畫在影視特效前沿技術中的運用分析

■文/張煜坤

3D技術處于飛速發(fā)展時期,影響了電影行業(yè)的發(fā)展。不管是動畫片《玩具總動員》,還是電影《阿凡達》都將3D技術全面應用于電影制作中,將其價值發(fā)揮得淋漓盡致。3D電影給受眾提供了視覺上的盛宴,給創(chuàng)作者提供了先進的CG角色制作技術、拍攝技術以及顯示技術等。

《阿凡達》；3D動畫；影視特效

1. 3D技術以及3D電影的具體涵意

1.1 3D技術的概念

3D為“Three Dimensions”，其中“Dimension”代表維度，“Three Dimensions”一般是指有三種維度。一個物體的三維描述一般包括長、寬、高三方面才可以形成我們所說的“立體”。因而，世間上每個處于三維空間中的立體都包括長、寬、高三種屬性。通俗來講，3D是長寬兩個平面物體的對立體。人利用雙眼觀看物體的時候，由于兩只眼睛的距離不同所以看到的物體角度也不同，若將其中的一只眼睛遮擋上能發(fā)現(xiàn)看到的物體效果和雙眼所看效果有較大的不同，其實雙眼看事物能呈現(xiàn)出上下、左右、遠近三個維度的感知，從而形成立體的視覺，并將真實空間中的事物全部映射到我們的眼睛里，影像是通過立體形式呈現(xiàn)出來的。

1.2 3D電影的涵義

3D電影與傳統(tǒng)電影在技術上有很多不同之處，在拍攝時3D電影便利用光學原理使用了新的拍攝方式。在觀看3D電影時，觀眾需要佩戴專用的立體眼鏡，否則由于3D電影的偏振光技術影響，很多畫面無法正常觀看。佩戴偏振片制作而成的眼鏡后，由于光的偏振效果，能夠使人所觀看到的視覺效果產(chǎn)生立體感。人們將這種能夠有身臨其境感覺的立體影響電影定義為3D電影。3D電影通過將兩個不同的影像相互重合，利用人眼的左右視覺差異和大腦的圖像處理能力來呈現(xiàn)立體效果。在3D眼鏡通過偏振片，將左眼和右眼接收到的光線進行區(qū)分，左眼只能看見拍攝時攝影機從左側拍攝的畫面，同理右眼如是，在圖像傳遞到大腦中后，便會被大腦處理成立體的影像。對于電影創(chuàng)作者來說，3D電影范疇并不僅僅局限在上述內(nèi)容之中。所有應用3D技術的電影都應該稱之為3D電影。譬如玩具總動員這部動畫電影在拍攝時便應用了3D電影技術，因此其也是3D電影中的一種。

2. 3D技術在電影制作中的應用范圍

2.1 劇本討論

對阿凡達這樣的電影來說，在電影開拍之前要進行合理細致的策劃工作。需要了解導演的主要創(chuàng)作要求，同時還需要同相關技術人員進行交流與溝通，對其需要的相關設備要有所準備。電影劇本能否最終得以通過，很大程度上取決于相關制作過程中是否能夠將導演心中所構想的畫面完美地呈現(xiàn)出來，是否能夠達到其所希望的畫面質量?？仿≡?jīng)說過在阿凡達處于構想階段時，當時的技術是完全不可能實現(xiàn)其構思中的畫面的。

2.2 概念設計與分鏡故事版的制作

概念設計中包括了角色和道具以及二維場景，由此決定電影的整體風格和色調(diào)。分鏡故事版是通過參考劇本進行的分鏡頭拍攝，通過二位場景和建筑等等鏡頭活動來描繪相應的情節(jié)。這兩個環(huán)節(jié)的工作能夠為后期的3D電影制作提供足夠的畫面參考。

2.3 3D模型設計

3D模型的設計工作對于3D電影本身非常重要，3D模型是整部3D電影中最重要的畫面組成，包括了場景和角色的3D制作。整體過程由技術人員通過相關軟件制作而成。

2.4 3D場景建立

在建立3D場景的過程中主要有兩種技術方式可以滿足相關要求，同時也是最常用的兩種方式。第一，利用計算機軟件的3D場景建模技術來完成3D場景的制作工作。這種方式有很大的缺點，其一便是工作量巨大，很難在短時間之內(nèi)完成，對于技術的要求也比較高，整體制作成本有所增大。其二便是利用計算機軟件所制作出來的畫面在真實感上會有很大的降低，畫面整體質量不高，和真實拍攝的畫面相比差距明顯。第二，利用3D追蹤技術進行拍攝，拍攝時先用攝影機對真實的場景進行拍攝，之后再將其用計算機進行后期處理，從而還原到計算機建模之中。通過這種模式所構建的3D場景相對于純計算機軟件獨立制作而成的場景，在工作量上要相對較少，有利于影片成本的控制工作。同時，由于其拍攝的是真實場景，所以其畫面感非常強，真實性更是計算機模擬軟件所不能比擬的。同時在拍攝的過程中便可以將3D攝影的技術融入到畫面當中，這種拍攝手法對于后期制作有很大的益處，能夠為后期3D視覺效果的制作打下基礎。

2.5 貼圖材質與燈光效果制作

燈光效果制作均由燈光師對其進行光處理，通過對材質細致的描摹，以奠定CG場景整體色調(diào)，然后借用燈光效果渲染每個鏡頭。

2.6 動畫

動畫師可以結合具體的劇情需要，分鏡頭地為觀眾呈現(xiàn)出故事內(nèi)容。故事內(nèi)容的呈現(xiàn)需要借助于動畫，動畫設定的對象是角色或者其他的活動場景，設定期間可以使用人工關鍵幀設定，或者動作追捕器設定動畫。使用何種設定方案就要基于具體的動作場景，但最終的目的均是讓人物的表達更具生動性。如《阿凡達》，卡梅隆導演就是使用先進的技術開展動作捕捉。

3. 3D動畫在影視特效中的應用

3.1 3D拍攝技術

3.1.1 實景拍攝

為更好地拍攝具有3D視覺效果的真實場景，所有的3D實景拍攝系統(tǒng)都是必備的?？仿а菰谶M行高難度拍攝的時候，對3D實景操作進行改進，解決原來3D拍攝中由于攝影機笨重所有很難達成高難度拍攝的缺陷。3D實景拍攝是由攝像機和兩個高清鏡頭構成的，使用高清鏡頭是由于其體積較少，移動方便，且能抓拍不同的角度，攝像機的體積較大，且很笨重，移動不方便，部分角度很難觸及到，但是攝像機的平穩(wěn)性和畫面質感是高清攝像頭無法達到的，所以就要兩者配合，利用各自的優(yōu)勢，靈活地調(diào)節(jié)攝像機和高清鏡頭。配合不同數(shù)字鏡頭使用分光濾鏡的方式，讓所有的景物都能直接進入到鏡頭中。在折射和反射路徑不同的情況下，使用兩臺攝像機分別進行記錄，這就猶如我們的雙眼，可以提供不同的視覺將所有的透視信息全部反饋給大腦，從而形成三維視覺。

3.1.2 虛擬拍攝系統(tǒng)

虛擬拍攝是在虛擬的CG場景中，利用虛擬攝像機拍攝3D場景，拍攝時先要將場景內(nèi)的所有的實體場景用攝像機記錄下來，通過定位追蹤的方式，完成場景搭設后，使用3D模型軟件后期制作人物或者輔助場景，然后將計算機內(nèi)存在的真實場景就會變成虛實結合的場景。在呈現(xiàn)出虛擬場景的時候，要多使用虛擬攝影機，用以變化不同的角度和方向。

3.2 3D影像呈現(xiàn)技術

電影院觀看時若能看到真實的3D情景，主要是依靠3D影像進行的技術搭設。其實3D影像中的內(nèi)容較為繁雜，且使用中有優(yōu)勢更有劣勢，所以觀影期間需要考慮采用何種方式能達到最好的觀影效果?？紤]的時候先要從設備條件、3D影片的數(shù)據(jù)等方面入手。如比較熟悉的《阿凡達》，電影院觀影的時候均是使用眼鏡式的3D影像進行技術呈現(xiàn)，其中使用的3D影像技術是偏光式的。原因是《阿凡達》拍攝期間所使用的拍攝3D技術均是使用單機雙鏡頭拍攝的，其實兩個鏡頭就與人的雙眼有著相似之處。這類的3D拍攝技術能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類型均是使用專門的眼睛式3D影像技術。但裸眼式3D影像能呈現(xiàn)出的技術就要使用全面的3D數(shù)據(jù)信息。3D影像呈現(xiàn)技術中，我們能根據(jù)所需的技術手段選擇需要的設備，可以將其分成兩類：第一類是要佩戴立體眼鏡的3D影像呈現(xiàn)技術。所有的觀眾都要佩戴立體眼鏡，這種立體眼鏡能讓人的左眼和右眼看到不同的視覺影像。其實3D影像呈現(xiàn)技術就是在這個原理的前提下開設的；第二類是裸眼式的3D影像呈現(xiàn)技術，該3D影像呈現(xiàn)技術能讓觀眾不需佩戴任何立體眼鏡的情況下能獲取真實的3D視覺呈現(xiàn)效果。

3.3 3D 視覺效果的后期制作

3.3.1 單機雙鏡頭

在電影《阿凡達》中，是通過卡梅隆導演研發(fā)的單機雙鏡頭進行3D實景拍攝的，在最后形成的畫面中是通過3D圖像處理后的數(shù)據(jù)文件，這種處理技術一般在進行后期制作過程中非常便捷。

3.3.2 雙機雙鏡頭

如果是通過雙機雙鏡頭的3D拍攝系統(tǒng)形成的各種文件，是與觀眾兩眼對應的兩個同步的圖像文件。由于雙機雙鏡頭的3D拍攝系統(tǒng)生成視頻后，需要進行后期處理，一定要在對軟件進行后期制作時將兩路視頻文件進行同時導入之后，再進行編輯這兩路視頻文件，其中涉及到剪輯、調(diào)色、制作后期效果等。如果制作過程中沒有做到全部同步，不但3D視覺效果的呈現(xiàn)大打折扣，2D的視覺質量也會下降。所以視頻文件保存的時候均使用2D視頻保存方式，故此2D視頻的后期很多內(nèi)容能直接調(diào)整和編輯，包括EDIUS、大洋、AfterEffect、premiere等。

4.結束語

近年來隨著計算機硬件水平的提高和三維動畫軟件的普及，三維動畫技術除了在影視方面應用越來越廣，還在廣告、建筑、醫(yī)療、教學等領域不斷拓展。特別是VR虛擬現(xiàn)實技術的興起，使三維動畫在仿真領域大展身手，使得一些軍事國防領域也越來越多地涉及到三維動畫技術，可以預想未來的軍事訓練可以像看一場電影一樣輕松容易，而普通的觀眾走進影院也能通過三維動畫仿真感受一場真實感很強的戰(zhàn)斗。電影《阿凡達》的戰(zhàn)爭場面現(xiàn)在還歷歷在目，這是3D技術給我們帶來的視覺享受，如果虛擬現(xiàn)實領域越來越成熟，這部電影將給我們帶來不僅僅是視覺的體驗，我們也將走進影院感受一場真正的戰(zhàn)爭。

[1]景立辰.試論3D技術在電影制作中的應用——以《阿凡達》為例[D].河北師范大學,2013.

[2]劉姝婧.三維影視特效技術在動畫電影產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展歷程[D].北京林業(yè)大學,2012.

[3]劉靜.淺析三維動畫特效在動畫電影中的應用研究[D].東北師范大學,2013.

（作者單位：哈爾濱飛行學院）

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1671-0134（2017）12-124-02

10.19483/j.cnki.11-4653/n.2017.02.038