陳東旭

【摘要】 早期的圖像合成主要在拍攝階段和洗印過程中完成，比較典型的例子就是早期的紅外攝影與技巧印片機(jī)。為了將兩個(gè)不同環(huán)境的內(nèi)容結(jié)合在一起，使觀眾相信那是在同一環(huán)境下拍攝的，當(dāng)時(shí)的電影工作者們使用了多種方法，如在膠片上直接繪制遮罩，然后將膠片疊加拍攝。在膠片上繪制遮罩的過程就是早期的摳像合成。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字技術(shù)很快介入電影創(chuàng)作中來，數(shù)字特技運(yùn)應(yīng)而生。摳像是數(shù)字影像合成中最耗時(shí)、最費(fèi)力，但又是最重要的一環(huán)，它決定了數(shù)字合成畫面的質(zhì)量、效果與真實(shí)。本文所要探討、研究的就是數(shù)字摳像帶給我們的妙影無蹤的秘密。

【關(guān)鍵詞】 影視特效；數(shù)字摳像；藍(lán)綠屏；合成技術(shù)

[中圖分類號(hào)]J90 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

一、數(shù)字摳像

（一）摳像及其基本原理

Key就是摳像，是將畫面中需要的部分和其他部分分離出來的過程。大多數(shù)情況下，摳像的目的就是提取前景的alpha通道，然后將前景合成在背景圖像上。

摳像的種類主要包括色度摳像、明度摳像、差異摳像等。藍(lán)或綠屏的摳像就是色度摳像，也是現(xiàn)在常用的摳像手段。明度摳像是通過圖像的黑白關(guān)系進(jìn)行摳像，主要用于得到圖像的mask?，F(xiàn)在還出了一種新的摳像方法，這種方法不需要藍(lán)場或綠場就可以直接將前景圖像摳出來，或者從背景中擦去不需要的前景畫面，這就是以mokey為代表的摳像方式。其實(shí)，這種方法所應(yīng)用的原理就是差異摳像（difference matte），它是通過計(jì)算前景與背景的差異信息來進(jìn)行摳像的。對于這種摳像方式，拍攝一張或一系列理想的空背景圖是非常重要的。如果沒有完整的背景信息作為數(shù)據(jù)來源，這種方法的效果也不會(huì)很理想。在本文中介紹的主要方法是色度摳像。

大家都知道，在電腦中的顏色是由數(shù)字表示的，白色就是255.255.255，黑色就是0.0.0，橙色就是190.190.10。合成圖像就是對這些數(shù)字的運(yùn)算。當(dāng)我們點(diǎn)擊摳像軟件的執(zhí)行按鈕時(shí)，軟件首先將背景圖與反轉(zhuǎn)之后的alpha通道相乘。對于遮罩中的黑色部分，它所代表的就是0.0.0，它與RGB每個(gè)通道相乘之后的結(jié)果都是0.0.0。對于遮罩中白色的部分，它也與RGB每個(gè)通道相乘，其結(jié)果就是它們原本的顏色。通常情況下，將兩張圖像相加的結(jié)果會(huì)使圖像變得很亮，但是對于這個(gè)范例，前景已經(jīng)被“摳”出來并加入到背景的“洞”中，這樣就不會(huì)產(chǎn)生加亮的效果。

（二）藍(lán)幕拍攝

綠幕拍攝儼然已成為電影場景拍攝中備受關(guān)注的一部分。比如電影《阿凡達(dá)》，影片采用實(shí)景拍攝結(jié)合電腦合成，很大程度上類似一部兒童動(dòng)漫。大衛(wèi)芬奇執(zhí)導(dǎo)的電影《返老還童》《十二宮殺手》，以微妙的方式，使用了視覺特效，使得故事在觀眾沒有覺察到特效應(yīng)用的情況下，呈現(xiàn)在了巨大的銀幕上。

（1）拍攝的順序

當(dāng)遇到一些難度大、成本高或危險(xiǎn)性大、難以在生活中拍攝的一些鏡頭時(shí)，特技拍攝則成為了解決這些難題的辦法?！扒Ю镏校加谧阆隆?，數(shù)字特技的創(chuàng)作也是這樣開始的。一切要拍攝的鏡頭都源于劇本創(chuàng)作，特技鏡頭的故事板則是一切特技制作前的先驅(qū)準(zhǔn)備。有一個(gè)完整精細(xì)的故事板，也就為接下來的特技制作奠定了良好的開端，視覺真實(shí)性的原則也因此有了保障，基本上可以避免出現(xiàn)原則性的錯(cuò)誤。故事板得到各部門的認(rèn)可之后，就可以開始進(jìn)入實(shí)拍階段。摳像需要的實(shí)拍素材大多數(shù)是在藍(lán)綠背景下拍攝的，如何把實(shí)拍部分的素材保質(zhì)保量地完成，是特技人員的工作重點(diǎn)。

首先，要分出主合成素材與輔助合成素材以及它們拍攝的先后順序。主合成素材是畫面中最重要、最有特征的、最難控制的元素，其他的則是輔助合成素材。一般先拍主合成素材，然后再拍輔助合成素材。有了主素材，輔助素材也就有了參照。

如果是用藍(lán)綠屏拍攝，要先拍攝背景素材，尤其是戶外場景。但如果是合成到3D場景和模型場景中，就應(yīng)該先拍攝藍(lán)屏元素，尤其是鏡頭會(huì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候。如果不知道背景元素是什么，則須記錄光線的使用，以便拍背景時(shí)與前景光線一致。

拍攝時(shí)，前景物體的邊緣是均勻的藍(lán)色或綠色即可。如果物體是運(yùn)動(dòng)的，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)范圍擴(kuò)大藍(lán)綠屏的面積；如果前景物體運(yùn)動(dòng)的軌跡過長（戶外拍攝容易遇到此問題），可以做一塊可以跟隨前景物體運(yùn)動(dòng)的藍(lán)綠屏。

（2）選擇藍(lán)屏或綠屏

從20世紀(jì)20年代開始，有了藍(lán)屏的使用，藍(lán)屏也一直是摳像中傳統(tǒng)使用的屏。20世紀(jì)60年代，綠屏拍攝開始出現(xiàn)。現(xiàn)在我們常常使用的也是這兩種顏色。理論上講，任何顏色都可以摳掉，其實(shí)選用何種屏與前景物體有關(guān)。在三原色中，藍(lán)色和綠色都被作為摳像專用顏色，而紅色則不被使用。原因很簡單，紅色光波長最長，圖像產(chǎn)生時(shí)更容易產(chǎn)生溢出的問題。而如何選擇藍(lán)綠屏，其實(shí)取決于前景物體的顏色。我們在拍攝前，要對被拍攝物體進(jìn)行分析，如果物體上有大面積與綠屏相同或相近的顏色，我們可以使用藍(lán)屏，避免后期摳像時(shí)一同摳掉物體的顏色，造成后期的麻煩。

（3）遵循使用藍(lán)綠屏的原則是得到理想素材的前提條件

影響素材的因素是多方面的，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，所以，在拍攝那些需要摳像的素材時(shí)會(huì)涉及到燈光、服裝、道具等，但最先要進(jìn)行定奪的一定是藍(lán)綠屏的選擇。摳像技術(shù)工作人員事先不會(huì)提出選用哪種顏色的幕進(jìn)行拍攝，但有一個(gè)前提是確定的，那就是多實(shí)驗(yàn)，在顏色和曝光度方面要多考慮和分析，而且注意后期摳像使用哪種軟件。只有參考了各種綜合因素，才能更好地使用藍(lán)綠屏。

（4）光在藍(lán)屏中的運(yùn)用

光線的角度、亮度需要與背景素材的光照效果相一致。在理想的拍攝過程中，先給前景物體打光，與背景素材的光照匹配后再給藍(lán)屏打光。在給藍(lán)屏打光時(shí)，要注意光照的均勻程度，肉眼并不能很好地?cái)喽ㄋ{(lán)屏是否均勻，這時(shí)可以利用測光表檢查其均勻程度。

在打藍(lán)屏燈光時(shí)，一般要調(diào)為中等亮度，這樣是為了使藍(lán)屏和前景的亮度差不至于太劇烈。亮度差別太大，容易造成前景物體邊緣過硬，在合成背景素材時(shí)不夠自然。有些類型的膠片可以解決此問題，如柯達(dá)的SFX 200T膠片。

（三）畫面的統(tǒng)一與匹配

視覺真實(shí)性的保證在素材拍攝中的體現(xiàn)，就是背景素材與合成素材的統(tǒng)一與匹配，角度、透視、光、色彩、運(yùn)動(dòng)與質(zhì)量感等都是需要匹配的元素。

（1）拍攝的角度與透視要保持一致。因?yàn)橐粋€(gè)特技鏡頭有可能由幾個(gè)、甚至幾十個(gè)素材組成，如果這些素材不能保證拍攝的角度、透視的一致性，可想而知，把它們放在一起會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果。所以保證拍攝角度的一致，也就是保證一個(gè)特技鏡頭的完整性。

（2）光線問題是特技合成中最容易造成穿幫的，也是在拍攝中最容易被忽視的。因?yàn)槿藢饩€特別敏感，有很強(qiáng)的認(rèn)知性，所以在拍攝每一個(gè)合成素材時(shí)，一定要把握住光源與光線的一致性。否則，就會(huì)使觀眾感覺同一個(gè)畫面內(nèi)出現(xiàn)了兩個(gè)甚至是多個(gè)太陽。其實(shí)做到光線的一致并不難，只需要認(rèn)真、細(xì)心。

在同一個(gè)畫面里的所有合成素材，應(yīng)該處在同樣的光線條件下。這是保障畫面完整、統(tǒng)一的基本條件。不論是光源、光比、光的方向，還是光的冷暖，都要協(xié)調(diào)一致。任何一個(gè)不協(xié)調(diào)的因素都會(huì)對畫面的完整氣氛產(chǎn)生很大的影響，造成最后合成的痕跡。所以，在整合處理合成素材時(shí)，必須仔細(xì)留意各個(gè)素材的光線條件。另外，在攝影棚內(nèi)拍攝時(shí)，光的布置區(qū)域一定要廣，特別是拍移動(dòng)的物體時(shí)。比如，飛機(jī)模型或其他移動(dòng)物，一定要把它們的起幅、落幅都布足光，否則它們就像是穿過不同的光區(qū)，從暗處進(jìn)入明處，然后再進(jìn)入暗處。拍攝時(shí)，這種不同的光區(qū)也許并不明顯，可是把這種素材與自然天光的背景素材合成使用時(shí)，就會(huì)露出破綻。同樣，如果背景的光是移動(dòng)和變化的，在拍攝前景時(shí)光線要?jiǎng)?，也要變化，這會(huì)非常麻煩。如果不能很好地解決這些問題，在前期拍攝中，就要盡量避免此類情況出現(xiàn)。

（3）色彩與對比度的統(tǒng)一。在同一個(gè)光源下，由于空氣的原因，同樣一種顏色會(huì)隨著距離的加大而漸漸地變淡，直至顏色消失。這樣的例子在晴天中午時(shí)最為明顯。但遇到太陽西下的火燒云時(shí)，情況則不同，這時(shí)的色彩空間變化就不明顯了，全部都籠罩在金黃色的影調(diào)中。如果我們把這兩個(gè)例子作為衡量色彩在不同光線下變化的極限，那么在這兩個(gè)極限中間的色彩變化則會(huì)因相應(yīng)的光線時(shí)間段而產(chǎn)生相應(yīng)的色彩空間關(guān)系。棚內(nèi)拍攝，色彩的問題也同樣存在，有時(shí)在注意拍攝物體的打光時(shí)，不能不兼顧藍(lán)綠屏的色彩是否均勻。這時(shí)，藍(lán)綠屏的反射光很可能對主體物影響很大，有時(shí)抑制了藍(lán)綠屏的溢出，卻又影響了主體物的光與色彩。當(dāng)特技鏡頭拍攝出現(xiàn)了這樣的矛盾時(shí)，新的解決辦法也隨之出現(xiàn)，《阿波羅十三》中火箭的拍攝就是解決這一矛盾的典范。

此外，還要注意的就是運(yùn)動(dòng)的一致性、同步性。運(yùn)動(dòng)是電影的生命，雖然運(yùn)動(dòng)會(huì)增加特技鏡頭的難度，但決不能因?yàn)殡y度大而放棄電影的運(yùn)動(dòng)?？梢哉f，把多條移動(dòng)的素材合成在一起，匹配成如同一次拍攝下來的鏡頭是非常困難的，即使再仔細(xì)也會(huì)有破綻。但借助先進(jìn)設(shè)備就可以達(dá)到此目的，如移動(dòng)控制系統(tǒng)（Motion Control System）（1），人物摳像后能與背景的運(yùn)動(dòng)匹配。另外，設(shè)置跟蹤點(diǎn)也是個(gè)辦法，它在把三維動(dòng)畫與實(shí)拍的畫面合成在一起時(shí)更有效。

在具體制作中，如果拍攝技術(shù)實(shí)在達(dá)不到要求的話，也只能放棄運(yùn)動(dòng)而改拍不運(yùn)動(dòng)的鏡頭。因?yàn)?，為運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的破綻會(huì)破壞視覺真實(shí)性的原則，是違反電影創(chuàng)作規(guī)律的，需要絕對避免。

（四）特殊素材的拍攝

煙霧與爆炸素材也是藍(lán)幕技術(shù)常拍攝的主體，是制作戰(zhàn)爭等大場面必不可少的合成素材。拍攝它們時(shí)，問題常出現(xiàn)在藍(lán)背景的面積上與風(fēng)的控制上。因?yàn)橐粭l好的煙霧或爆炸素材的首要條件是它們外形的完整性和連續(xù)性，從煙的起源點(diǎn)一直到它與天空融合在一起的頂端邊緣，都要拍攝下來。這樣一來，藍(lán)背景面積就要足夠大，要能容下整個(gè)煙霧的造型。同時(shí)，還要控制好空氣流動(dòng)對煙霧產(chǎn)生的影響，要掌握風(fēng)的方向、強(qiáng)度等。水氣、冷氣和有形狀的水也是必須通過摳像才能得到的合成素材。由于水和水氣都是透明或顏色淡、變化及細(xì)微的物體，在拍攝它們時(shí)就不能使用中檔色系的藍(lán)或綠，這種情況下最能體現(xiàn)它們的就是黑色，在黑背景下，水的形狀、顏色和折射才能顯現(xiàn)出來。

最有名的例子就是《透明人》中透明人被淋濕后出現(xiàn)的人形水罩。拍攝時(shí)，就是讓演員穿上黑色的具有反光材質(zhì)的緊身衣，這樣淋濕后水的發(fā)射與折射都保留在畫面中，摳掉黑色，則得到了干凈的水的形狀。水氣也是同樣的道理，在黑背景下拍攝水氣，摳掉黑色后同樣能得到完整的素材。水和水氣在很多時(shí)候是用三維動(dòng)畫制作的，三維制作是有很大的難度的，在全景的大面積需要時(shí)這是很可靠而且省力的辦法，但一旦水氣需要出現(xiàn)在近景或特寫中，真實(shí)拍攝合成則能更好地表現(xiàn)效果。

總的來說，數(shù)字特技摳像實(shí)拍部分對技術(shù)要求比較高，設(shè)計(jì)的因素也比較多，不能有任何閃失。因?yàn)檫@部分影像是特技的核心，是虛擬影像追求真實(shí)性的參照依據(jù)，是不可替代的特殊角色。而且要特別注意的是，它經(jīng)常是無法或沒時(shí)間再補(bǔ)拍的主合成素材。

二、摳像技術(shù)分析與案例理解

（一）特技攝影

由于特技鏡頭的拍攝在很多情況下是在藍(lán)綠屏環(huán)境下進(jìn)行的，或者是使用專門的攝影設(shè)備，在很多拍攝中已經(jīng)不能用常規(guī)畫面的拍攝方法來要求，而且特技鏡頭最初要求的素材是毫無處理的，所以，有時(shí)連兩種攝影機(jī)鏡頭的細(xì)微差別都會(huì)導(dǎo)致后期合成的麻煩。因此，特技攝影成為了一種專門的攝影門類。

（二）攝影機(jī)注意事項(xiàng)

攝影機(jī)鏡頭使用不一致，會(huì)影響畫面的完整統(tǒng)一。我們都知道，長焦距鏡頭與廣角鏡頭拍出來的景深與畫面感覺是不一樣的，把它們合成在一起自然也就非常別扭，更談不上有什么真實(shí)感了。這是藍(lán)屏實(shí)拍中經(jīng)常出現(xiàn)的失誤，也是不易被察覺的失誤。

拍攝時(shí)，攝影機(jī)的白平衡設(shè)置不要輕易變動(dòng)，攝影機(jī)的改善功能也要關(guān)閉，同樣不能使用增溢功能，否則，會(huì)增加噪波。解決的方法就是，增多燈的使用量。

打燈光時(shí)，藍(lán)、綠場背景布光平均亮度必須只有1/5檔的區(qū)別。在藍(lán)場中，在主體人物的主光源正常曝光值上加1/2檔光圈，再用相反色彩的擋光膜遮光，可用y-1、淡黃或85日光轉(zhuǎn)換。在綠場中，加1/2檔光圈并減去綠色（3308號(hào)綠）以區(qū)別綠背景與前景人物的關(guān)系。

（三）視頻對位機(jī)（Video Mixer）

視頻對位機(jī)是前期拍攝中使用的視頻處理設(shè)備，其工作原理就是依靠實(shí)時(shí)的視頻處理，將藍(lán)幕攝影ccd信號(hào)和背景素材視頻信號(hào)現(xiàn)場合成處理，這樣就能準(zhǔn)確進(jìn)行現(xiàn)場攝影機(jī)的對位，從而很好地解決光線、透視和運(yùn)動(dòng)的對位。

（四）攝影設(shè)備會(huì)極大影響圖像的顏色與亮度

不同的攝影機(jī)所拍攝出的素材是有差異的，人們是很難在監(jiān)視器上去判斷最終的色彩。有時(shí)顏色與亮度的差異會(huì)給合成師帶來不必要的麻煩。所以，在拍攝同一個(gè)合成畫面的素材時(shí)，盡量保持?jǐn)z影機(jī)設(shè)備是相同的，這樣在特技鏡頭拍攝過程中就可以減少幾個(gè)需要考慮的麻煩因素。

三、結(jié)語

數(shù)字摳像合成技術(shù)使觀眾所看到的銀幕上的圖像更具有“幻覺”和“假定性”。影像不一定來自于對物質(zhì)現(xiàn)實(shí)的真實(shí)記錄，然而這種“幻覺”、“假定性”在觀眾面對銀幕時(shí)又是極其真實(shí)與可信的，甚至比客觀物質(zhì)世界的現(xiàn)實(shí)存在更真實(shí)。數(shù)字摳像是電影拍攝手段的革命，它改變了電影的傳統(tǒng)制作技術(shù)，也顛覆了我們的電影觀念。影像的形成和產(chǎn)生不再是建立在客觀真實(shí)基礎(chǔ)上的結(jié)果。影像在某一種程度上和具體物質(zhì)現(xiàn)實(shí)可以沒有更多的聯(lián)系。影像的本質(zhì)不再是攝影機(jī)前正在發(fā)生的時(shí)態(tài)，不再是現(xiàn)實(shí)主義的東西，不再是唯一的一個(gè)參照物。人物與景物的關(guān)系不再是一種時(shí)間和空間統(tǒng)一的關(guān)系，畫面也不再是絕對意義上的時(shí)空統(tǒng)一的東西，而且沒有相互之間的制約。我們看到的所有影像都是建立在“假定性”基礎(chǔ)上的真實(shí)。數(shù)字摳像技術(shù)使這一切有了實(shí)現(xiàn)的前提，為創(chuàng)造視覺效果、表達(dá)個(gè)人的風(fēng)格與品位創(chuàng)造了前提。

注釋：

（1）Motion Control System（移動(dòng)控制系統(tǒng)），是對攝影機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)和控制。20世紀(jì)80年代初，盧卡斯的ILM（工業(yè)光魔）創(chuàng)造了“運(yùn)動(dòng)控制攝影術(shù)”，數(shù)字特技開始更多地應(yīng)用于電影制作，在影像合成中發(fā)揮著重要作用。如曾轟動(dòng)一時(shí)的大片《黑客帝國》《泰坦尼克號(hào)》《指環(huán)王三部曲》等都運(yùn)用了數(shù)字特效技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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