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CG數(shù)字影像藝術(shù)中的真實感研究

2023-06-25 12:14:12鄧云淇樊榮
藝術(shù)科技 2023年9期
關(guān)鍵詞:藝術(shù)真實數(shù)字影像真實感

鄧云淇 樊榮

摘要:隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展,計算機圖形學(xué)(CG)在電影、動畫、游戲、網(wǎng)絡(luò)等社會生活的各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。CG技術(shù)以其獨特的視覺效果和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,成為現(xiàn)代娛樂產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分。使用計算機生成的圖像和效果,CG影像可以呈現(xiàn)出豐富多樣的視覺效果,包括逼真的光影效果、細膩的材質(zhì)質(zhì)感、精確的物體運動軌跡等。然而,在追求視覺效果的同時,CG影像的真實感也成為一個重要的考慮因素。在現(xiàn)實世界,人們對影像的真實性有較高的要求,希望影像能夠貼近物理現(xiàn)實并引發(fā)情感共鳴。所以,在CG影像創(chuàng)作中,構(gòu)建數(shù)字影像的真實感極具挑戰(zhàn)性。盡管CG技術(shù)在視覺效果上取得了巨大的突破,但對CG影像真實感的研究相對較少或較為淺薄。真實感作為影像的重要屬性之一,在影視、游戲等領(lǐng)域具有重要意義。因此,文章從數(shù)字影像真實感角度出發(fā),分析CG技術(shù)在影像真實感構(gòu)建中的應(yīng)用,依據(jù)“CG影像概述—傳統(tǒng)影像真實—CG影像真實—CG影像如何構(gòu)建真實”的邏輯線索進行論述,旨在實現(xiàn)CG影像技術(shù)性與藝術(shù)性、現(xiàn)實性與真實感的結(jié)合,深入剖析CG影像,探索CG影像真實感的構(gòu)建方法和技術(shù)手段,并探討其在影視、游戲等領(lǐng)域的應(yīng)用前景和潛在影響,開啟一次獨屬于CG影像藝術(shù)的探討之旅。

關(guān)鍵詞:真實感;CG藝術(shù);藝術(shù)真實;數(shù)字影像

中圖分類號:TP391.41 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1004-9436(2023)09-0-04

0 引言

自人類使用影像媒介以來,對“真實感”的探求從未停止。在CG技術(shù)誕生之前,真實感的載體大多集中于傳統(tǒng)影像與繪畫。1895年12月28日,盧米埃爾兄弟在法國巴黎卡浦星路14號大咖啡廳的地下室進行了電影《火車進站》的首次公映。在電影中,一列火車向著攝影機飛馳而來,觀眾們感到非??只?,紛紛避讓。在此之前,他們沒有任何觀影體驗,不知電影為何物,當(dāng)他們第一次看到銀幕上的影像時,以為一輛真實的火車正朝他們駛來。從此,影片中火車進站的鏡頭成為電影技術(shù)崛起的標(biāo)志,這一天作為“電影誕生之日”被人們永遠銘記。

1 CG影像的真實感

傳統(tǒng)影像的真實感是一種“復(fù)制真實”,在過去的一百多年里,電影產(chǎn)業(yè)極速發(fā)展,傳統(tǒng)影像“復(fù)制真實”的觀念逐漸式微,取而代之的是像素,它開始成為構(gòu)成世界的基礎(chǔ)要素,人們進入了一個以“描繪真實”甚至“創(chuàng)造真實”為核心的CG新時代,“真實”的真正含義再次被擴展和爭論。隨著時代的發(fā)展,“真實”的含義已經(jīng)由客觀對象擴展到了主觀對象,由“現(xiàn)實”走向了“虛擬”,隨著人類的認知能力、理性思維能力和想象能力的提高逐漸產(chǎn)生深層次的意義,漸趨復(fù)雜多元。

1.1 從“再現(xiàn)真實”到“創(chuàng)造真實”

CG動畫和現(xiàn)實世界的關(guān)系模式大體可以分為“再現(xiàn)真實”和“創(chuàng)造真實”兩種類型。CG的“再現(xiàn)真實”反映了影片制作者對現(xiàn)實世界存在的事物的模擬和摹寫,力求將影像與現(xiàn)實聯(lián)系起來,以實現(xiàn)某種認識論上的目的。然而,CG動畫與現(xiàn)實世界之間的聯(lián)系并非實時的,它所展現(xiàn)的總是已經(jīng)消亡的過往,所以CG動畫常被用于重現(xiàn)歷史中某些偉大的人物或者事件,并且漸漸變成了紀錄片中一種新的探尋“真實”的方式。紀錄片《故宮》利用CG技術(shù)重現(xiàn)了故宮的建造過程,并且還原了歷史上場面盛大的慶典儀式,給觀眾帶來在中華五千年歷史長河中緊隨故宮命運穿梭的視覺體驗,達到高度逼真和充滿藝術(shù)性的展示效果。CG不但沒有削弱影片的真實性,反而有助于觀眾更深入地了解歷史的內(nèi)涵,這就是新紀錄電影所倡導(dǎo)的“再現(xiàn)真實”[1]。

除了文化類歷史紀錄片,自然歷史類紀錄片也可以利用CG技術(shù)增強影片的真實感。例如,《史前星球》(見圖1)以白堊紀的時代環(huán)境為背景,模仿野生動物紀錄片的敘事手法,用最先進的計算機圖像技術(shù)講述古生物學(xué)知識,還原了海岸、沙漠、河流、冰雪世界和森林的場景,展現(xiàn)了不同種類的恐龍為了生存而奮斗的景象,用獨特的視角揭開古老地球上的動物棲息地面紗……這些作品中的CG動畫嘗試使用“再現(xiàn)真實”的方式盡量還原現(xiàn)實,用影像的永恒來抵御時間的侵蝕。它們之所以能獲得真實的屬性,并不是因為在形式與技術(shù)上多趨向?qū)憣崳且驗樗鼈冋宫F(xiàn)的是史實,而CG技術(shù)只是一種重現(xiàn)真實的方法。

數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,讓CG動畫擺脫了常規(guī)的桎梏,建立了屬于自己的“超真實”的虛擬世界秩序。CG技術(shù)在當(dāng)代數(shù)字技術(shù)的加持下,不再局限于以往的“描摹者”角色,而是以“創(chuàng)造真實”的“創(chuàng)作者”身份讓影片煥發(fā)新的生機,如《阿凡達》中絕美的潘多拉星球,《阿麗塔:戰(zhàn)斗天使》中的“眼神級別的真實”,《星際穿越》里交錯縱橫的四次元空間,都是在獨特的數(shù)字世界中杜撰的虛擬畫面。CG技術(shù)能從現(xiàn)實世界無法呈現(xiàn)或者根本不存在的視角,呈現(xiàn)出虛擬對象的全貌或局部,從而使CG電影呈現(xiàn)出更豐富、更高層次的“真實”。同時,CG影像的景別與傳統(tǒng)影像相比有很大的區(qū)別,在遠、全、中、近、特等基本的景別上呈現(xiàn)出兩極化擴展的傾向,宏觀上可以展現(xiàn)廣袤無垠的宇宙,微觀上可以展現(xiàn)每一粒細胞乃至原子的運動軌跡,景別和運動的跨度是傳統(tǒng)影像無法比擬的,微觀、宏觀世界的自由視角也能讓觀眾感到空前的新鮮和震撼。并且,在CG影像中,虛擬攝像機的動作不會受到現(xiàn)實的限制,它的移動速度、幅度和時間都是非常靈活的,通過設(shè)計影片細節(jié)構(gòu)建更高一級的真實感,也讓影片的敘事方式更加多樣。

1.2 跨越“恐怖谷”效應(yīng)

盡管CG影像真實感構(gòu)建已經(jīng)取得了長足進步,但仍然面臨一些挑戰(zhàn)。在CG技術(shù)不斷“創(chuàng)造真實”的當(dāng)下,有一種效應(yīng)始終是CG需要跨越的坎——“恐怖谷”效應(yīng)。日本的機械學(xué)家森政弘在1970年發(fā)表的《恐怖谷效應(yīng)》中指出,當(dāng)一個形象接近于人,卻又與人不完全相似的虛擬人物出現(xiàn)時,會引起一些人的反感和憎恨。

觀察圖2可以了解到,“恐怖谷”的好感度是一種動態(tài)的數(shù)值,這種數(shù)值會隨個體的認識和社會文化而波動。雖然使用CG技術(shù)為影片的創(chuàng)作與布景提供了新的可能,但如何克服“恐怖谷”效應(yīng)是制作人員面臨的一大問題,尤其是在決定使用逼真路線的CGI渲染后,影片中的角色很可能會掉進“恐怖谷”的范圍。在當(dāng)今的CGI動畫中,主要采用兩大戰(zhàn)略來規(guī)避“恐怖谷”效應(yīng)。一種是將影片中的角色夸張化或者卡通化,讓他們看起來不像真實人物,并且把曲線維持在“恐怖谷”左側(cè),如皮克斯的動畫片《玩具總動員》[2],將角色塑造成了與人類不同的物種,從形象、習(xí)性等方面區(qū)別于真實的人。另外一種方法是讓真人演繹,由多個高速攝像機從不同角度捕捉演員動作,之后綁定影片中的動畫角色,使影片里的人物從各方面無限趨近真實人物,直接跳過“恐怖谷”,跨越到右側(cè)的曲線。第一個方案已經(jīng)在很多電影里得到了驗證,可行性很強,而第二個方案的實施難度比較大,可行性也有待商榷。

不過,在如今頂級的CG技術(shù)的幫助下,通過完全模擬人的動態(tài)和神情來規(guī)避“恐怖谷”效應(yīng)已不再是難事。比如羅伯特·羅德里格茲執(zhí)導(dǎo)的《阿麗塔:戰(zhàn)斗天使》,影片在動態(tài)CG方面最不可思議的就是對阿麗塔神態(tài)表情的完美表現(xiàn),使阿麗塔的形象仿佛通過默念魔法咒語,逃離了“恐怖谷”效應(yīng)。由此可見,利用最先進的技術(shù)讓CG脫離“恐怖谷”效應(yīng)具有相當(dāng)大的可行性,但影片制作人員必須注意以下幾點:首先,人物形象必須足夠逼真;其次,通過增加人物與場景互動,增強人設(shè)本身的真實感;最后,編寫一個符合現(xiàn)實邏輯的劇本,為其行為尋找合適的動因,只有這樣才能使一切變得真實可信。

2 CG影像真實感的構(gòu)建

目前,對CG影像真實感的構(gòu)建,可采用光柵圖形生成演算法、圖形交互技術(shù)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段?,F(xiàn)代CG技術(shù)最大的目標(biāo)之一,就是利用電腦的“虛擬”空間創(chuàng)造出令人賞心悅目并能讓人感受到“真實”的畫面和場景。試想一下,如果沒有深刻理解物體的結(jié)構(gòu)、色彩關(guān)系、透視原理、光影關(guān)系、明暗關(guān)系,構(gòu)建出來的虛擬世界怎么可能接近“真實”?因此,CG影像中的真實感是以物理模型與光學(xué)成像規(guī)律為基礎(chǔ)原理,利用計算機技術(shù),結(jié)合人眼視覺機制呈現(xiàn)出的一種特殊的視覺感知。

2.1 設(shè)計構(gòu)思

很多CG作品表現(xiàn)的是虛構(gòu)的東西,這些東西并不存在于現(xiàn)實世界。他們之所以能讓觀眾覺得真實,純粹是源于創(chuàng)作者對現(xiàn)實的認知,對真實世界規(guī)律法則的掌握,以及對現(xiàn)實的摹寫??梢哉f,一部好的CG作品,其透視關(guān)系、明暗關(guān)系以及光影關(guān)系都是正確的。這些存在的形態(tài)、色彩、線條、明暗、質(zhì)感、量感、存在感、空間、動態(tài)等復(fù)雜的要素,彼此交織,共同構(gòu)成了一種美麗的秩序。

第一,素描關(guān)系。任何造型藝術(shù)都應(yīng)該以素描為基礎(chǔ)。素描是對自然界事物的研究和表達,其目的是探索自然界事物的造型特點、內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及各個構(gòu)成要素之間的關(guān)系。

第二,構(gòu)圖。與基礎(chǔ)素描和構(gòu)成一致,CG在構(gòu)圖方面仍然遵循常見的構(gòu)圖原則,如黃金比例分割、多樣統(tǒng)一原則、對稱構(gòu)圖法則、平衡構(gòu)圖原則等。

第三,色彩關(guān)系。在CG影像作品中合理運用對比色、同類色、互補色,正確處理色調(diào)對比、明度對比等對比關(guān)系,以及處理好非同色、同色、同明度、同純度等協(xié)調(diào)關(guān)系,就能讓CG作品的氛圍營造、色彩搭配、物體關(guān)系達到最佳的平衡,營造出獨一無二的視覺效果。

2.2 細致入微的建模

3D建模技術(shù)最大的好處在于可以讓創(chuàng)作者像雕塑大師那樣,從無到有地創(chuàng)作出想象中的虛擬場景。這項技術(shù)的問世使影視從業(yè)者不再需要花費大量精力去制作實體模型,僅通過電腦就可以完成建模。無論是自然界的物體還是人造的物體,都能以三維模型的形式來表現(xiàn)。在CG建模中,一般采用多邊形、曲面片、構(gòu)造實體幾何(CGS)等表示方法。

電影《阿凡達》史無前例地將表示物體的多邊形數(shù)量從以往的百萬級別增加到十億級別。隨著多邊形數(shù)量的增加,其建模精度達到新的高度,極大地提升了影片的真實度。當(dāng)然,數(shù)量的倍增也意味著其對計算機的渲染和處理能力有著極高的要求。

2.3 模擬光照及光線追蹤

燈光在影像藝術(shù)中有著舉足輕重的地位,它不僅可以營造出空間的立體感,還可以用來表達影片創(chuàng)作者的主觀情感。在CG影像中,燈光是不可或缺的一環(huán)。虛擬空間中的一切物體呈現(xiàn)都需要燈光的配合,它既是讓模型產(chǎn)生漫射的基本要素,又是一種重要的造型方式和色彩表達方式。近年來,光線追蹤技術(shù)在CG中得到了越來越多的應(yīng)用。

光線追蹤技術(shù)能夠提供令人難以置信的真實光照,它一經(jīng)面世就擊敗了世界上所有的模擬光照技術(shù),成為CG影像制片的新寵兒。實質(zhì)上,這種技術(shù)能夠使用算法跟蹤光的軌跡,并且模仿光線和虛擬物體之間的交互。影視從業(yè)者可以借助光線追蹤技術(shù)創(chuàng)作更逼真的陰影和反射效果,同時還可以大大改善半透明度和散射。這種算法以類似于人眼的方式處理真實光線,利用陰影和反射的方式來考慮光線擊中的位置,并計算其中的交互和相互影響,人們觀察到的物體色彩也受到了光線照射物體方式的影響。

2.4 擬真材質(zhì)貼圖

在三維建模軟件中,“材質(zhì)”通常是指物體表面的可視屬性集合,常見的材質(zhì)系統(tǒng)包括透明度、漫射、金屬反射率、顏色、法線等。三維造型軟件生成的模型只是一種具有形體的純色塊,是一個可編輯的線框模型,它的表面沒有任何材質(zhì)。在燈光的照射和烘焙下,只會產(chǎn)生均勻的漫射光,所以必須對它進行加工,添加各種材質(zhì)以及法線、層菲涅爾等。常用的環(huán)境材質(zhì)球見圖3。

在CG影像創(chuàng)作中,要實現(xiàn)材質(zhì)真實,一般有兩種方法:一種是調(diào)整各種參數(shù),讓模型材質(zhì)球表面的視覺屬性與現(xiàn)實世界相符,達到貼近物理現(xiàn)實的效果;另一種是利用貼圖的手段,將材質(zhì)貼圖“粘貼”到模型的表面。第一種方法基于計算機算法函數(shù),直接生成材質(zhì)的紋理,其中包含顏色、反射率、高光、漫反射等大量的視覺參數(shù),操作流程比較煩瑣。第二種方法相對比較簡單,利用Pixplant等貼圖軟件,將一張拍攝的紋理圖處理成無縫貼圖,并通過紋理本身生成(法線凹凸、置換、Alpha等)通道貼圖,然后直接將具體的材質(zhì)圖片和通道貼圖賦予線框模型,再對它進行細節(jié)處理。當(dāng)前,CG從業(yè)者會綜合使用上述兩種方式。除非非常仔細地貼近觀察,否則其材質(zhì)已經(jīng)可以騙過大部分人的眼睛,可以說達到以假亂真的地步。

2.5 動作真實

CG影像帶來的感官真實,不僅涉及外在形體的真實,更重要的是涉及動作真實——能讓人從中感受到情感與生命。在動捕技術(shù)問世以前,CG動畫的主流技術(shù)包括關(guān)鍵幀動畫、物體變形動畫等。但是,這些技術(shù)非?;A(chǔ),主要被應(yīng)用于Flash動畫或者簡單的二維動畫中,利用關(guān)鍵幀生成的動作比較僵硬,且很難完成復(fù)雜的運動。因此,現(xiàn)在很多影視作品放棄了這種傳統(tǒng)的K幀動畫,轉(zhuǎn)而采用了骨骼系統(tǒng)技術(shù)。

這種技術(shù)會先為生物體制造出一副虛擬的骨架,再將“皮膚”附著在骨頭上,只需要稍微調(diào)整一下骨頭節(jié)點的動作,便能“牽一發(fā)而動全身”,使對象的動作變得更加真實與流暢。可以說,骨骼系統(tǒng)為虛擬生物模型注入了血肉,使虛擬模型不再空有一副皮囊[3]。

3 結(jié)語

本文探討了CG數(shù)字影像真實感的構(gòu)建。通過分析數(shù)字影像的發(fā)展歷程、實際應(yīng)用和相關(guān)理論基礎(chǔ),可以了解到數(shù)字影像真實感的構(gòu)建是一個綜合性問題,涉及多個學(xué)科領(lǐng)域。在研究相關(guān)文獻和搜集網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)上,本研究歸納出數(shù)字影像真實感構(gòu)建的關(guān)鍵因素和常用方法,并分析了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)缺點,從設(shè)計構(gòu)思、建模、光照、材質(zhì)、動作等方面總結(jié)了構(gòu)建數(shù)字影像真實感的必要條件。

然而,本研究還存在一些不足之處。例如,需要進一步考慮如何綜合平衡多種感官要素,如視覺、聽覺等,以及需要進一步研究和探索虛擬場景的真實還原等方面。本研究主要關(guān)注數(shù)字影像的物理特性和視覺感知原理,對數(shù)字影像更深層次的文化和情感內(nèi)涵,還有待深入探究。

參考文獻:

[1] 幸小利,楊尚鴻. CG在紀錄片中的運用與新紀錄電影觀[J].電影評介,2009(5):76.

[2] 張茅萍.跨越電影CG制作中的恐怖谷效應(yīng)[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體,2019(8):113-114.

[3] 孫少華.虛擬與真實的滲透:試論CG影像中的真實構(gòu)建[D].重慶:重慶大學(xué),2017.

作者簡介:鄧云淇(2000—),男,江蘇蘇州人,碩士在讀,研究方向:數(shù)媒與影像數(shù)字化。

樊榮(1976—),女,上海人,碩士,副教授,系本文通訊作者,研究方向:數(shù)字內(nèi)容策劃與設(shè)計管理。

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