李 旭 謝 辛

北京電影學(xué)院視聽傳媒學(xué)院,北京 100088

1 《阿凡達: 水之道》 之動作捕捉技術(shù)

卡梅隆團隊對現(xiàn)象級的技術(shù)手段——實景、CG與動作捕捉技術(shù)等進行整合運用,是保障2009 年《阿凡達》(Avatar)成功的關(guān)鍵。13年之后,一部全新力作《阿凡達:水之道》帶來更為逼真?zhèn)魃竦囊曅w驗,離不開動作捕捉技術(shù)貫穿始終的深度運用。無論是首開頭戴式攝像頭動補先河,還是卡梅隆提出的表演捕捉 (Performance Capture),都將技術(shù)的功能性溢現(xiàn)。

1.1 從 “轉(zhuǎn)描技術(shù) (Rotoscoping)”到動作捕捉技 術(shù)

當(dāng)前我們熟知的動作捕捉技術(shù),實際上想要達到的目的在于讓觀眾減少對演員的關(guān)注,轉(zhuǎn)而更注重其運動方式。動作捕捉主要分為三大類:慣性動作捕捉、視覺動作捕捉和光學(xué)動作捕捉。慣性動作捕捉,借助慣性傳感器對人的關(guān)鍵骨骼旋轉(zhuǎn)信息進行捕捉,因此人體姿態(tài)還原度更高,早期的陀螺儀動作捕捉指的就是慣性動作捕捉。視覺動作捕捉,則不需要穿戴和做標記,攝像機直接拍攝人體動作,完成動作捕捉過程之后,再借助軟件算法對軌跡進行分析還原,最終實現(xiàn)交互。光學(xué)動作捕捉,是當(dāng)下電影領(lǐng)域最常見的動作捕捉方式,一套光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)由紅外動作捕捉鏡頭、動作捕捉軟件、反光標識點、POE 交換機和若干配件組成(如標定框和鏡頭固定裝置等)。[1]演員穿著特制的服裝,除了密密麻麻的標記點,上面甚至貼滿了各種符號,便于更好地分別進行捕捉,這也是實現(xiàn)光學(xué)動作捕捉高精度的保證。《阿凡達》系列正是運用光學(xué)動作捕捉進行視效呈現(xiàn)的典范。

實際上,動作捕捉雖然成為交互電影落地的關(guān)鍵技術(shù),但它的雛形與早期電影的技術(shù)發(fā)展之間已形成了緊密的關(guān)聯(lián)。比如早在1937年迪士尼出品的《白雪公主與七個小矮人》 (SnowWhiteandthe SevenDwarfs),專業(yè)舞蹈演員成為白雪公主的“替身”,旋轉(zhuǎn)的舞蹈動作被記錄下來,用于制作白雪公主相同動作的參考 (圖1)。這一技術(shù)之后在《大力水手》 (PopeyetheSailor)等動畫片中廣泛運用,被稱為“轉(zhuǎn)描技術(shù)”(Rotoscoping),即動畫師借助其對電影鏡頭進行逐幀跟蹤,之后將真人電影圖像投影到玻璃板上進行圖像描摹,以便產(chǎn)生更為逼真的動作效果。有研究者也稱,“轉(zhuǎn)描技術(shù)”旨在增強運動研究和輪廓追蹤,動畫師不是從頭開始創(chuàng)建動畫,而是使用動態(tài)描寫來捕捉物體運動,并在更短的時間內(nèi)更好地控制。[2]在希區(qū)柯克 (Alfred Hitchcock)的 《群鳥》 (TheBirds)、喬治·盧卡斯 (George Lucas)的 《星球大戰(zhàn)》 (Star Wars)等真人電影中,“轉(zhuǎn)描技術(shù)”也發(fā)揮了添加特效場景的功能。

圖1 《白雪公主與七個小矮人》中 “轉(zhuǎn)描技術(shù)”的運用雛形(圖片來自https://www.kdanmobile.com/)

電影中真正使用動作捕捉技術(shù)則出現(xiàn)于1990年保羅·范霍文 (Paul Verhoeven)導(dǎo)演的影片 《全面回憶》 (TotalRecall)。雖然男主角經(jīng)過X 射線時的鏡頭僅僅幾秒鐘,卻成為動作捕捉技術(shù)電影運用的開端。之后,《泰坦尼克號》(Titanic)、《指環(huán)王》 (TheLordofTheRings)等影片以大制作、大視效著稱,均借助動作捕捉,實現(xiàn)虛擬角色與真人演員之間的交互。

1.2 從動作捕捉技術(shù)到表演捕捉技術(shù)

2016年,露西·蘇赫曼 (Lucy Suchman)指出,在電影和視頻游戲制作中不斷運用的虛擬化技術(shù),成為過去二十年娛樂業(yè)經(jīng)歷的重要轉(zhuǎn)型。[3]虛擬化技術(shù)的發(fā)展趨勢勢不可擋,這也不斷促使視效(VFX)工作者與演員共同創(chuàng)建角色,成為一種必要的、有創(chuàng)新力的路徑。真人表演拍攝的數(shù)字化過程,以及其最終成為數(shù)據(jù) (Data)的過程,都旨在表明虛擬化技術(shù)的滲透是強有力的,它也帶來了有關(guān)“演員”議題的重思。

這一議題產(chǎn)生的關(guān)鍵人物是安迪·瑟金斯(Andy Serkis),他可謂動作捕捉演員第一人,在《指環(huán)王》系列中“扮演”咕嚕 (Gollum),也使其成為CG 歷史上的經(jīng)典角色。他穿著貼滿標記的連體衣進行表演,臉上也布滿了標記點,主要被傳感器捕捉的是身體動態(tài)和面部表情,捕捉之后轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)再鏈接至咕嚕這一虛擬角色,二者形成了一個“真實現(xiàn)實—混合物理—虛擬空間”的集合態(tài)。瑟金斯認為自己是咕嚕的作者 (Author),就像木偶與木偶師的關(guān)系。實際上,他的動作和表情不僅對標咕嚕,更可能對標任何虛擬角色,因為將捕捉到的瑟金斯的表演 (900 多個控制點,塑造咕嚕面部2600個多邊形)轉(zhuǎn)化為可移動的、可變形的計算機數(shù)據(jù)庫,即成為一系列動作和表情的檔案,可以在任何時候重新“編碼”至任何虛擬角色(圖2)。

圖2 安迪·瑟金斯與咕嚕 (圖片來自https://blog.castac.org/)

回到《阿凡達:水之道》的動作捕捉,同樣的,觀眾能夠在潘多拉星球感受虛擬角色帶來的別樣體驗,與十幾年前那部運用頭戴式攝像頭解決面部表情高精度采集問題的作品相比(圖3),《阿凡達:水之道》對于水域戲份拍攝的投入,成為全片一大亮點。

圖3 《阿凡達》拍攝現(xiàn)場 (圖片來自https://www.163.com/)

卡梅隆和團隊搭建巨型水箱,水箱容納的水量足夠完成對真實世界的海洋環(huán)境進行復(fù)刻,其能模擬不同的洋流運動,以保證不同場景的拍攝需要(圖4)?！拔覀?yōu)樗伦隽艘惶妆硌莶蹲江h(huán)境,又為水上做了一套表演捕捉環(huán)境。兩套環(huán)境一上一下,中間只隔開一英寸,這樣,電腦可以同時從兩套環(huán)境里讀取數(shù)據(jù),并將所有信息實時整合在一起。我的虛擬鏡頭里會顯示人們來來去去,游進畫面,爬出水面走上碼頭或是跳入水中在水下游泳。這是由兩套彼此獨立的捕捉方法銜接在一起實現(xiàn)的。當(dāng)然,實現(xiàn)銜接的軟件費了很大功夫才開發(fā)出來,但最終呈現(xiàn)的效果令我非常滿意。”[4]

圖4 《阿凡達:水之道》劇照

卡梅隆提出的表演捕捉,指的是同時對演員的身體動作、聲音和面部表情進行全方位捕捉,這也就將傳統(tǒng)意義的動作捕捉技術(shù)更向前邁進一步,電影制作人能夠比以往任何時候都更加生動地呈現(xiàn)虛擬角色。這種精確到點的光學(xué)跟蹤,精確度小于0.5毫米,真人表演者身著一套動作捕捉套裝用以捕捉他們的身體動作,使用一個麥克風(fēng)來捕捉他們的聲音,還有微小的面部標記來捕捉他們面部的細微差別。[5]

1.3 從《阿凡達》系列看動作捕捉與電影創(chuàng)作

一直以來,卡梅隆都有一個阿凡達的夢。2007年,他和團隊終于破譯了阿凡達的密碼,開啟一條CG 表演捕捉和實景拍攝相結(jié)合的技術(shù)實現(xiàn)道路:

(1)使用虛擬系統(tǒng),用于動作捕捉場景,針對面部捕捉采用新技術(shù)。如上文所述真人演員穿著帶有標記點的衣服,回傳轉(zhuǎn)化為用來創(chuàng)建虛擬角色的數(shù)據(jù)點。拍攝時,現(xiàn)場若干個移動攝影機和固定攝影機形成高精度采集的雙保險。第三重保險則是卡梅隆破天荒的使用上文所述頭戴式攝像頭,類似于運動游戲的裝備,用于高精度采集面部表情,創(chuàng)新之處在于全新的采集方式,能夠讓團隊借助重建演員面部,來測量演員面部的肌肉生長紋理與運動方式,然后將其應(yīng)用于角色的逼真制造。這也正是卡梅隆對“表演捕捉”這一詞匯尤為鐘情的原因。由此延伸至面部動作編碼系統(tǒng) (Facial Action Coding System,FACS),以肌纖維曲線作為解剖學(xué)基礎(chǔ),肌肉收縮、松弛為團隊提供了人類面部表情的細粒度精確參數(shù),從而能夠建構(gòu)一種模塊化的架構(gòu)(圖5),“從高質(zhì)量的動態(tài)面部掃描中自動優(yōu)化特定面部的參數(shù);由表演捕捉、關(guān)鍵幀或動態(tài)模擬驅(qū)動的面部動畫;交互式和直接操縱面部表情;動畫從演員轉(zhuǎn)移到角色。”[6]

圖5 FACS系統(tǒng)示意圖

(2)實時渲染,形成真人演員與虛擬角色的同步。卡梅隆能夠借助Swing Camera實時指導(dǎo)真實現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實兩個場域的演員表演。在《阿凡達:水之道》中,卡梅隆和團隊主要針對水下拍攝采取了全新的技術(shù)形式。雖然真人演員也可以在空中完成水下動作捕捉的全過程,但卡梅隆決定提升捕捉的精度,追求最為逼真的還原與呈現(xiàn)。比如在上文提及的表演捕捉環(huán)境中,他們需要解決水與光反射可能造成的錯誤標記問題,這也是影響捕捉精度的主要因素。為此,團隊在整個水面鋪滿了白色塑料球,在保證光線透過水面、水下光源形成均勻散射的情況下,以消除光反射。卡梅隆也邀請專業(yè)的花樣游泳運動員參與表演,以保證他們在水下自如做動作的時候,不會產(chǎn)生對動作捕捉進行干擾的氣泡(圖6)。

圖6 《阿凡達:水之道》拍攝場景 (圖片來自StudioBinder)

2 《阿凡達: 水之道》 之水模擬技術(shù)

卡梅隆除了對動作捕捉技術(shù)進行拓展,在展現(xiàn)真實的“水”世界和虛擬攝影技術(shù)層面,也做出了諸多開創(chuàng)性的嘗試,在全片3240個鏡頭中(占影片總鏡頭數(shù)的98%),涉及2225個水主題,從故事到技術(shù)、從技術(shù)到視效,完整/細化的對應(yīng) 《阿凡達:水之道》的水元素表達。

視覺特效公司維塔數(shù)字公司 (Weta Digital)(以下簡稱維塔)制作了《阿凡達:水之道》的主要視覺特效,鑒于該片主要場景都與水元素相關(guān),特效制作的重心移置于制作更為逼真的水效果。在《阿凡達》拍攝時,使用的還是“以干換濕”拍攝方法(Dry For Wet),即演員在陸地完成拍攝,借助吊威亞模擬水中運動動作,配以煙霧、濾鏡和后期特效共同完成水中運動的效果,但類似重力因素導(dǎo)致的不真實感成為了這一拍攝方法的硬傷。

維塔專注于運用技術(shù)手段建構(gòu)真實感“數(shù)字水”的實現(xiàn),其借助自定義的Loki工作流程和基于物理的光譜路徑追蹤渲染器Manuka聯(lián)合使用,對流體求解器進行特定研發(fā),最終呈現(xiàn)出 《阿凡達:水之道》中超真實的水質(zhì)感、阻力感和粘度。借助流體求解器,“數(shù)字水”從初始狀態(tài)到即時演算,再到物理渲染,越精確就越顯示出最終營造的逼真感對標的技術(shù)資源消耗的廣度和深度。而超真實的效果(尤其是細節(jié)效果)也呈現(xiàn)出更細致和逼真的技術(shù)思維,即由“數(shù)字水”和真實水共同打造,比如參與視效制作的埃里克·賽恩登(Eric Saindon)提到圖8中馬鞍上、手和手指周圍就使用了真水(圖7)。

圖7 《阿凡達:水之道》超真實水細節(jié) (圖片來自今日頭條)

圖8 Loki求解器的框架示意圖 (圖片根據(jù)dl.acm.org原圖修改)

Loki求解器的出現(xiàn),則是一次全新的發(fā)明。對《阿凡達:水之道》的大型水箱而言,傳統(tǒng)流體求解器的技術(shù)功能勢必遇到瓶頸,因為電影追求的逼真感,是對技術(shù)的最大挑戰(zhàn)。水箱與廣博的海洋之間、細小的海底氣泡之間都存在較大程度的差異,以及細化的波浪、珊瑚礁、水下水流、氣泡、泡沫、CG角色等逼真呈現(xiàn)的需求,都在不斷促使卡梅隆團隊進行發(fā)明創(chuàng)造,編寫出全新的內(nèi)部模擬框架Loki求解器,屬于流體求解器的特定研發(fā),用以解決復(fù)雜模擬的物理精度問題,解決方案是通過使用跨域耦合和高精度數(shù)值求解器實現(xiàn)的。[7]Loki求解器與專有的渲染器Manuka配合之后,能夠準確地傳達創(chuàng)作者對于模擬內(nèi)容的精度,表現(xiàn)精度的逼真度,從而實現(xiàn)“數(shù)字水”的完美呈現(xiàn)。參與視效制作的喬·萊特瑞(Joe Letteri)指出,“Loki所做的基本上是解析模擬并將正確的求解器分配給正確的狀態(tài),然后在兩者之間留出空間。藝術(shù)家可以控制諸如混合點之類的東西以及他們將這些解算器移動到哪里?！盵8]這就能夠保證在分解之后,求解器能夠為藝術(shù)家組合使用,使用范圍也將擴大到整個水域。

進一步來看,在整合求解器的過程中,解決求解器之間潛在的不兼容是一個重要問題,Loki求解器的開發(fā)者則是充分考量和設(shè)置了求解器之間的關(guān)鍵詞與“共享規(guī)則”,從而更好滿足視效技術(shù)的前端與后端需求[9]:關(guān)鍵詞主要包括質(zhì)量 (Quality),無論固體還是流體,都可以與求解器之間對標相同的質(zhì)量進行模擬;相互作用(Interactions),多個元素可以相互影響、形成耦合,這一切很可能發(fā)生在無交互的情境之中;還包括性能(Performance)、可用性(Usability)、重復(fù)使用(Reusable)、硬件(Hardware)等?！肮蚕硪?guī)則”則指向同類最優(yōu)化(Best-in-Class),盡可能將最優(yōu)化、高保真的技術(shù)攬入系統(tǒng)之中;注意配置與現(xiàn)象的比例關(guān)系 (Configuration Scales with Phenomena),并非刻意強調(diào)模擬數(shù)量;避免組合“爆炸”(Avoid Combinatorial Explosion),以最低程度地實現(xiàn)視效復(fù)雜性為原則;還包括稀疏參數(shù)(Sparse Parameters)、默認為實物 (Physical by Default)、進行局部 (小范圍)計算 (Locality of Computation)。所有設(shè)定均表明,技術(shù)正在趨近于完成藝術(shù)性,并主動制造藝術(shù)家自由參與度的提升機會,這也是卡梅隆身為“導(dǎo)演+發(fā)明家”身份的重要貢獻。

基于上述關(guān)鍵詞、“共享規(guī)則”的諸要求和設(shè)定,Loki求解器“將多個一流的求解器調(diào)整到一個由聲明性狀態(tài)機驅(qū)動的統(tǒng)一框架中,用戶可以在其中聲明模擬的是‘什么’而不是‘何時’。它已被證明足夠強大和直觀,可供藝術(shù)家自愿采用?！盵9]當(dāng)求解器的自由組合度得以放大之后,與這些視覺之物有關(guān)的布料、毛發(fā)和道具等也都得以自由組合,因此逼真度的實現(xiàn)將不再成為視效阻礙。同時,水下所有植物和動物的設(shè)計 (包括潮汐的影響、浪的影響等),也都盡可能使用AI驅(qū)動程序生成,以此幫助獲得逼真的生長模式。[10]如圖9所示,Loki與之前的固體耦合相比,逼真度有了明顯的提升。

圖9 1D、2D和3D固體耦合 (左)與Loki固體、流體耦合 (右)對比圖 (圖片來自Weta Digital)

維塔的參與流程是極為復(fù)雜的,其視角根植于精確的數(shù)據(jù)以及逼真的視效,因此對于細節(jié)的處理既注重對位,又在對位的需求中指向了創(chuàng)新。掌管視效的埃里克·賽恩登(Eric Saindon)指出,這個1700人的視效團隊,使用了 “基于GPU 的實時海洋光譜為虛擬制作提供物理層面的精準起點,用以捕捉涌浪時間、水位和基本角色的交互;創(chuàng)建了一個自定義工具包Pahi,用于將海洋光譜轉(zhuǎn)換為Houdini(一款3D 動畫軟件)中的水變形,然后再轉(zhuǎn)換為我們的內(nèi)部模擬框架Loki;又添加了氣泡、泡沫和噴霧過渡等輔助工作流程,以便與車輛、生物和實景動作元素耦合?！盵10]

另外,團隊也與SPFX 合作,關(guān)注船運動的細節(jié),因為精確的數(shù)據(jù)是保證船和水之間的耦合模擬能夠正常工作的關(guān)鍵,倘若船在水中的運動不精確,行駛得太低或太高都會造成浮力偏差,最終導(dǎo)致模擬失敗。在捕獵圖鯤的情節(jié)中,團隊建造了等大的船,以及控制裝置,圖鯤和船的實際運動數(shù)據(jù)、模擬波浪模式與“數(shù)字水”相結(jié)合,共同運行水模擬,實現(xiàn)真實水的視效質(zhì)感。

3 從卡梅隆看“技術(shù)奇觀” 電影的拓延策略

從對技術(shù)的拓延視角來看,對于卡梅隆的身份界定,似乎鑒于技術(shù)崇拜和運用的表征而呈現(xiàn)出明顯的雙重性,即上文所述體現(xiàn)出某種工匠精神的“導(dǎo)演+發(fā)明家”。由此,我們對于 《阿凡達:水之道》引發(fā)的各類技術(shù)的思考,也因卡梅隆不斷拓延的技術(shù)嘗試,并非止步于此技術(shù)本身,而是將諸多細化的技術(shù)進行整合,延伸其形成類型化電影的可能性。可以說,卡梅隆開創(chuàng)了一種全新的 “技術(shù)奇觀”電影類型,它忠于技術(shù),旨在創(chuàng)造令人嘆為觀止的視效,如同《阿凡達:水之道》帶來的震撼,卡梅隆想要做到的,即他在接受采訪中所述,“在那幾個小時,在那個黑暗的影廳,你所生活和呼吸的地方,你知道那是真實的,你正在經(jīng)歷一段真實的旅程?！?/p>

(1)真實。對于卡梅隆以及團隊的視效制作者而言,技術(shù),不僅能夠讓幻想變得生動,更能夠讓幻想在銀幕上變得真實?；赝缙陔娪叭私柚夹g(shù)表達對真實的追求,無論是直接給膠片上色,還是運用剪輯制造各種技術(shù)效果,都指向了技術(shù)作為一種手段,帶給電影人完成建構(gòu)和實現(xiàn)幻想的機會。而這種機會與技術(shù)的發(fā)展是并行的,機會對應(yīng)了欲望,欲望啟動了技術(shù)革新,真實則成為不變的主題,從“幻想—實在真實”的對位,走向 “幻想—虛擬真實”的建構(gòu)。就 《阿凡達:水之道》而言,技術(shù)有傳統(tǒng)的拓延,比如動作捕捉的適應(yīng)性演變;技術(shù)也有創(chuàng)新的嘗試,比如Loki求解器的出現(xiàn),打破了耦合方式,更打破了技術(shù)與藝術(shù)之間的界限,釋放出VFX 內(nèi)在的藝術(shù)性。

(2)故事。從 《阿凡達:水之道》來看,水元素著實指向奇觀化的視聽盛宴,但敘事元素的弱化,似乎限制了技術(shù)/藝術(shù)的擴張和表達。通俗地說,即面對視聽盛宴,人們似乎無動于衷,甚至產(chǎn)生倦怠感。筆者認為,回到《阿凡達:水之道》褒貶不一的評價,我們會發(fā)現(xiàn)一個重要的問題就是人們的關(guān)注點主要集中于過載的技術(shù)與較弱的故事之間的悖論,即一種有關(guān)技術(shù)與藝術(shù)之間平衡的閾限性,也是回到電影本體探討和電影發(fā)展的關(guān)鍵。技術(shù)能夠成就更具有想象力的藝術(shù),藝術(shù)亦能打造更精妙的故事,故事又是承載視聽盛宴的媒介。三者之間,形成閉環(huán)。

可以說,真實指向了電影人多年來對這一條“現(xiàn)實的漸近線”的不懈探索,故事則對應(yīng)了從技術(shù)到藝術(shù)建構(gòu)的想象。二者缺一不可,這也促使我們借助技術(shù)至上的《阿凡達:水之道》,思考“技術(shù)奇觀”電影建構(gòu)的可能性和策略性。以技術(shù)為主導(dǎo),形成奇觀的基礎(chǔ)指向了更高的技術(shù)指標,IMAX、CINITY、4K、3D、120FPS 等形成了視效技術(shù)保障的基石,對電影呈現(xiàn)效果產(chǎn)生利弊,更準確說是爭議。爭議的核心在于技術(shù)視效與電影藝術(shù)之間的平衡性,當(dāng)創(chuàng)作者過多強化技術(shù)性的表達,藝術(shù)性相對是缺失的,那些形成極致真實甚至超越真實的場景,雖然指向真實的建構(gòu),卻引發(fā)觀眾對電影/真實的思考。這也是未來 “技術(shù)奇觀”電影落點的關(guān)鍵,以《阿凡達》系列的攝影機技術(shù)演變?yōu)槔?卡梅隆從Fusion 3D 攝像機到DeepX 3D 水下攝影機的開發(fā),體現(xiàn)出技術(shù)的進步,從電影視效、藝術(shù)性、真實性的角度來看,是必要,還是可以有所保留,也就是留有所謂 “遺憾”和 “缺陷”之美。而這,又是否指向了電影創(chuàng)作更深層的藝術(shù)之美? 這些議題的出現(xiàn),始于技術(shù)與藝術(shù),和電影誕生至今的探討不謀而合。

4 結(jié)語

綜上,巴贊提出的“電影是什么?”依然在電影的發(fā)展長河中成為問題,特效技術(shù)在 《阿凡達》系列電影中的不斷發(fā)展,如同一次次答案,回應(yīng)電影人對電影作為技術(shù)與藝術(shù)綜合體的無盡熱愛?！凹夹g(shù)奇觀”電影的打造,一方面凸顯技術(shù)的功能性,就像卡梅隆所期盼的,“我喜歡讓人們安坐在影院中卻能感受到心臟的劇烈跳動,能夠親自向全世界的觀眾施加這一魔法,讓我在工作中引以為樂。”另一方面也促使電影從業(yè)者在當(dāng)下技術(shù)勃發(fā)的時代,對技術(shù)與藝術(shù)之間的關(guān)系議題,報以審慎和理智的態(tài)度,如此,未來的“技術(shù)奇觀”電影將突破技術(shù)與藝術(shù)的探討,而走向統(tǒng)一的、共向的人本思考。