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1 CGI數字合成 -主要類型

  任何時候生成的CGI畫面都要被合成。這裡,我們將闡述CGI被合成的幾個主要類型。首先是CGI畫面的直接合成,即由電腦製作的畫面元素被合成進場景中。接著介紹的是數字場景擴展,在電影中用來快速制場景的技術。最後講一下運動匹配(match move),它是用不同的軟體分別分析實拍素材,產生地形和攝像機運動的數據,以便CGI軟體使用。

2 CGI數字合成 -CGI合成

  影視合成技術 中最常見的應用就是CGI合成,無論是10萬美金製作的電視宣傳片,還是1億美金製作的電影大片,原理都是在電腦中生成圖像元素,然後合成到廣義的背景畫面中,所謂廣義是指,不僅包括常見的用膠片或者數字攝像機拍攝的鏡頭,還可以是CGI畫面,或者數字接景。無論背景是什麼類型,數字合成的任務都是把不同元素放在一起,並修飾,使之有種照片級的真實感。

  當今的CGI技術已經可以製作出令人難以置信的、真實感十足的各種畫面元素,不僅是飛機或者恐龍狂暴的動物,還有具有真實質感的毛髮、皮膚、衣料、霧、煙火,甚至是流體。此外,數字替身(digital double)的應用也越來越多,尤其是當需要電影明星去拍攝一段即使專業替身演員也難以完成時的特技鏡頭時。在不遠的將來,也許就會在動作電影中誕生出首位CGI製作的明星。雖然飛船、野獸、水和煙火都由CGI生成,還是要有數字合成師來把它們合成到一起。

3 CGI數字合成 -數字場景擴展

  如果你希望拍攝一段演員站在蒙哥星球的帝國宮殿前的鏡頭,你並不會想要搭建出整個帝國宮殿的場景,更好的方式是場景中精心製作出宮殿的一小部分,當需要廣角鏡頭時,在電腦中進行場景擴展。完成這個電影魔術,需要將膠片數字化數字計算機,然後在CGI軟體中建立宮殿的三維模型,並於原始鏡頭中的宮殿和攝像機角度匹配。如果拍攝時攝像機有移動,那麼還需要CGI技術人員進行運動匹配。最終,實拍素材和CGI元素經過顏色調整,在合成后達到完美的匹配。

  例如,我們要製作出這樣一個場景:原始畫面是未來的士兵走在一個不起眼的小瓦礫坑中。中間的畫面是數字擴展的元素,包括遠方的CGI城市,粒子系統製作的煙,以及數字接景繪製的天空,右側畫面是CGI與實拍經過調色后融合成一幅畫面。

  如果沒有數字場景擴展和合成技術,完成這樣一個鏡頭是多麼的困難。你要找到符合的場景,瓦礫坑到城市的距離符合要求,城市也要看其不錯,而且在拍攝時城中有煙火,並且要等到拍攝所需的日暮時分,有些時候在拍攝現場等待的代價是相當昂貴的。最後,如果真的能找到這麼一處場景,整個團隊都要乘機前往。這幾乎是不可能完成的製作計劃,而且預算驚人。

  實際中,製片人當然會聰明的選擇數字場景擴展技術。瓦礫坑很好找,劇組人員驅車前往只需半個小時,一旦膠片影像數字化,CGI部門就將接手,創造出背景中的城市和動態的煙火,於此同時數字接景畫師也會完成天空的繪製。當一切製作均已完成,數字合成師會將四種元素——原始拍攝畫面、CGI城市和煙火,以及數字接景,合成到一起,並調色。該製作流程不僅費用不貴,而且導演可以獲得他想要的效果。CGI和數字合成給影視製作帶來是創意化的操作,一種能製作出任何效果的能力,而不僅僅可操作或預算可承受。

4 CGI數字合成 -運動匹配

  導演和攝影師都痛恨固定的鏡頭。他們喜歡讓鏡頭俯衝過場景,或在人群前升起鏡頭,或是環繞英雄角色。如果只有實拍素材,當然沒有問題。如果是需要與CGI合成,則會出現麻煩。如果攝像機移動,CGI軟體中的虛擬攝像機也必須隨之移動,這樣CGI元素才會與實拍鏡頭具有相同的視角。虛擬攝像機不僅要移動,而且要與攝像機的運動精確吻合,否則畫面中合成的CGI元素就會產生漂移晃動,從畫面中脫離。這需要特殊的運動匹配軟體來完成。

  運動匹配分為兩步:

  首先,用運動匹配程序分析實拍鏡頭,在幀與幀之間計算出盡量多的特徵點,並在鏡頭時間長度內進行跟蹤,從而得到一個低精度的場景3D模型以及攝像機移動的數據。儘管模型是低精度而且也不完善,但是為下一步提供了充足的信息。

  第二步是將以上信息交由三維動畫師,他們利用3D場景信息來指導如何放置3D物體,攝像機運動數據被用於匹配虛擬攝像機,從而渲染出與實拍素材中不斷變換的攝像機相同的三維視角和畫面。如果第一步得到的信息嚴重不足,那麼三維物體就會看起來脫離地面、旋轉晃動。

  最後,渲染出的三維元素和實拍素材由數字合成師調色和合成。合成師也需要修正一些小的不匹配的問題。有兩種應用運動匹配的情況,一是實拍鏡頭與CGI環境,二是CGI元素與實拍環境,比如《金剛》。無論是哪種方式,運動匹配都是數字特效帶給我們的一個奇迹。

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