电脑在电影动画和特效中的应用历程回顾

一、最初的电脑动画

第一部用电脑创作的“电影”是1963年美国贝尔实验室的爱德华•E•萨迦克 (Edward E. Zajac）博士用IBM 7090电脑和Stromberg——Carlson 4020 电影机创作的一部科教动画片《模拟两个陀螺的重力倾斜姿态控制系统》[1](Simulation of a Two——Gyro, Gravity Gradient Attitude Control System），它用动画的方式演示了卫星姿态的控制过程。该片第一次用电脑，而不是用传统手绘的方法，创作了一幅幅关键帧图像，然后用摄影机把它们拍摄下来，最后连接在一起，就成了一部动画片。在1963——1967年期间，萨迦克博士还用此方法制作了多部类似的用于科学演示的动画片，从此开启了电脑应用于电影动画创作的大门。受他的启发，很多美国电脑公司开始探索利用电脑制作电影的可能，如1966年，美国国际商用机器公司（IBM）就聘请了著名的早期数字艺术家约翰•惠特尼•斯尔（John Whitney Sr. 1917——1995）为客座艺术家从事电脑影视图像制作方面的研究。但是萨迦克博士创作的这些动画“电影”准确的说还不能算是真正意义上的电影，因为它没有剧情，也不是为艺术目的而创作的，因此最多只能算是一个科教演示片。

（图1.《模拟两个陀螺的重力倾斜姿态控制系统》中的一帧图片）

第一部用电脑创作且称得上是艺术作品的实验动画片是1971年加拿大影片《元数据》（Metadata）[2]，该8分半钟的动画片是由加拿大国家科学研究委员会（National Research Council Canada简称NRC）和加拿大国家电影委员会（National Film Board of Canada简称NFB）合作拍摄的，该片由导演彼得•福尔德斯（Peter Foldes）和加拿大国家研究委员会无线电工程部（Radio and Electrical Engineering Division）的工程师耐斯特•布特尼克（Nestor Burtnyk）和马赛利•威恩博士（Dr.Marceli Wein）合作，利用后二者发明的全世界第一个关键帧电脑动画设计软件，在数据绘图板上绘制出来的[3]。在1974年，他们三人还合作拍摄了世界上第一部由电脑完成全部过渡帧制作的实验动画片《饥饿者》（Hunger）[4](下载观看地址：http://nfb.ca/film/Hunger/)。该片是一部时长为11分22秒的二维动画故事片，线描人物，画面无填充色。该片的关键帧依然是用传统手工方法绘制的，然后由电脑自动完成所有关键帧之间的过渡帧制作，这部动画耗时一年半才制作完成，曾获得过奥斯卡最佳短片奖提名。故事讲述了一个贪婪的瘦骨伶仃的饥饿者胡吃海塞，甚至把餐桌布和女服务员都吃下了肚，结果变成一个超级大胖子，最后该大胖子又被另一群饥饿者看中，并最终被吃掉的过程。该片反映了现代社会中人性的贪婪，以及“人吃人”的现实，故事情节充满了戏剧性。该片用电脑制作的变形过渡帧效果非常自然流畅，大大超过了传统手绘的效果，极大地提高了故事情节的表达力。耐斯特•布特尼克和马赛利•威恩博士也因为这些早期创新性的工作而被誉为加拿大电脑动画之父，1997年他们还因此获得了奥斯卡最佳技术成就奖。

二、电脑在电影中的应用历程

以上都是电脑在早期实验动画电影中的运用，而电脑在由普通真人扮演的电影中的第一次应用则是1971年3月12日根据同名小说改编的美国科幻电影《仙女座菌株》（The Andromeda Strain，该片曾经于2008年在美国翻拍成同名电视短剧），片中有一个二维物体的旋转画面就是用电脑制作完成的，虽然该画面只有短短几秒钟，但却是电脑真正触“电”的第一次[5]。而第一部全面使用二维电脑图像生成技术的电影是美国1973年制作的科幻恐怖片《西部世界》（West world）[6]，该片中有一个机器人杀手视野的镜头就是用电脑绘制而成的。在它的续集1976年拍摄的《未来世界》（Future world）中又第一次使用到了静态三维电脑图像生成技术，该片中用电脑制作了一个三维的人脸和手的模型[7]，但是这个三维模型是静态的，在影片中并没有动起来，因此，准确地说，它应该是一个三维电脑“静画”而非“动画”。而第一部真正使用三维电脑动画技术的电影是1977年美国拍摄的著名电影《星球大战 4：新的希望》（Star Wars Episode IV:A New Hope），其中有一个描写叛乱星球上的飞行员驾机在死亡之星上的一个战壕里飞行的场景，就是用三维电脑动画技术制作完成的，虽然该三维战壕场景没有贴图和阴影设置，看起来非常简单，但它却是第一个真正动起来的三维电脑动画电影场景。该动画是由伊利诺斯州大学（University of Illinois）电子可视化实验室（Electronic Visualization Lab简称EVL）的美国电脑动画艺术家拉瑞•卡巴（Larry Cuba）在DEC PDP—11电脑上用GRASS (GRAphics Symbiosis System)图像编辑语言编制而成的[8]。

同年美国派拉蒙电影公司推出了科幻电影《星际旅行2：可汗的愤 怒》（Star Trek II: The Wrath of Khan），该片中最精彩的一个场景是用电脑分形技术(fractal—generated landscape)制作的一个星球自然景观诞生演化的场景，从裸露的岩石到繁茂的植物、湖泊、云彩等等全部由电脑自动生成，虽然该场景时长只有一分钟，但它所使用的“生成效果”（Genesis effect）比任何早期其他影片中用电脑制作的类似场景都显得更加逼真。另外，该片还在银幕上第一次用电脑粒子生成系统模拟了火焰的逼真效果[9]。

以上这些电影都是仅有一部分场景使用了少量的电脑图像生成技术，而第一部大量使用电脑图像生成技术的电影是迪斯尼公司于1982年出品的科幻片《电子世界争霸战》（Tron），该片长达96分钟，其中有两百个场景以及一个完整的15分钟动画片段完全是用电脑绘制完成的。由于当时电脑的运行速度还很慢，面对如此巨大的电脑绘制工作量，制片方不得不把制作任务分解后交给了美国四家当时最著名的电脑图像制作公司来完成，它们分别是“数字效果”公司（Digital Effects）、罗伯特•亚伯合作事务所（Robert Abel & Associates）、数学应用集团公司（Mathematical Applications Group Incorporated (MAGI)）和信息国际公司（Information International Incorporated (Triple-I)）[10]。 在 该片推出两年后，1984年出品的美国科幻片《最后的星球斗士》（the last star fighter）则更多地使用了各种电脑图像生成技术，其中最为引人注目的是，它用电脑制作了一个宇宙飞船的三维模型代替了以前在电影《星球大战》（Star Wars）中传统手工制作的模型，这种电脑模型能更方便地用于电脑三维动画处理。《电子世界争霸战》、《最后的星球斗士》这两部电影在电脑制作技术上均获得了突破性进展，但是在票房上却是失败的，因为当时的电脑制作效果还不能够令观众感到十分满意。

直到1991年美国电影《终结者2—审判日》（Terminator 2:Judgment Day），一切都发生了天翻地覆的变化，其中用电脑制作的机器人杀手被枪击中后的液化和变形效果，以及1993年美国电影《侏罗纪公园》（Jurassic Park）中用电脑绘制的恐龙形象及其动作，它们逼真的造型和新奇的视觉效果一下吸引了无数观众的眼球，也打动了专业人士的心，两部电影最终都赢得了多项奥斯卡奖。这两部电影获得的巨大成功使得电脑图像生成技术从此越来越多地受到广大导演的重视，并在电影制作中得到广泛应用。例如，1994年的《阿甘正传》（Forrest Gump）中阿甘和肯尼迪总统会面的画面，以及1997年《泰坦尼克号》（Titanic）中沉船的特技效果，1999年《黑客帝国》（The Matrix）中的战斗场面等等，都是用电脑制作完成的，而且这些电影都无一例外地获得了奥斯卡奖，除了它们精彩的情节外，电脑图像生成技术的运用不能不说是获奖的一个重要因素。

上世纪九十年代以来，由电脑制作的动画电影也取得了长足的进步。1988年约翰•拉斯特（John Lasseter）导演的《玩具锡兵》(Tin Toy)是第一部用电脑创作而获得奥斯卡最佳动画短片奖（Best Short Film,Animated）的动画片，1995年他导演的《玩具总动员》（Toy Story）则是第一部从头到尾全部用电脑制作完成的动画片，他本人也因此获得了1995年第68届奥斯卡特别成就奖[11]。2001年，另一部用电脑制作的动画片《怪物史莱克》（Shrek）则获得了2001年第74届奥斯卡新设立的最佳动画长片奖（Best Animated Feature）[12]。曾经获得奥斯卡3项提名的2004年的美国动画片《极地快车》（The Polar Express），其中全部动画角色的动作都是采用运动捕捉技术(Motion Capture)完成的，该技术是在1990年的美国科幻动作片《全面回忆》（Total Recall又译《宇宙威龙》）中首次运用的[13]。

2009年3D动画电影热潮重新掀起，《飞屋环游记》（Up）、《冰河世纪3》（Ice Age 3）纷纷上映。2009年12月18日由詹姆斯•卡梅隆导演的电影《阿凡达》（Avatar）在美国上映，上映39天票房收入就达18.5亿美元，从而击败由他自己导演的另一部也包含了大量电脑数字特效技术的电影《泰坦尼克号》所创下的票房纪录，一举成为有史以来票房收入最高的电影，该片同步推出了平面和3D两个版本，其中72%的全球票房来自3D版本的收入[14]。其实,3D电影很早就出现了，世界上第一部戴着3D眼镜观看的立体电影是1922年9月27日在美国洛杉矶大使宾馆剧场首次公映的《爱的力量》（The Power of Love）[15]，它开创了3D立体电影的先河。而世界上第一部用电脑制作的3D立体动画电影则是1997年的美国动画片《火星人马文》（Marvin the Martian in 3D）[16]，但是该片只有12分钟长度，是一部带有实验性质的立体动画电影。而由电脑参与制作，并取得巨大成功的三维立体电影，《阿凡达》确实是第一部，该片上影39天，总收入就达到18.5亿美元，一举成为有史以来票房收入最高的电影，该片同步推出了平面和3D两个版本，其中72%的全球票房来自3D版本的收入[17]。难怪有业内人士在中影集团数字电影发展有限公司的官方网站上撰文称2009年为数字3D电影元年[18]。

三、电脑在动画角色创作中的应用

第一部试图用电脑创建角色的电影是1981年10月30日发行的美国科幻电影《观看者》（Looker），该片创建了一个叫做“辛迪”(Cindy)的角色[19]，但是该角色还是由真人扮演的，只是加入了部分电脑制作的图像元素。因此，有人认为第一个纯粹由电脑制作的电影动画角色是1982年的《电子世界争霸战》（Tron）中的“比特”（“Bit”，信息中的最小单位）这个角色，但是由于这个角色只是一个多面体，造型简单且不具有生物外形，而且它的动作变化太少，因此大部分人认为它还算不上一个真正的电影角色。所以，也有人认为第一部用电脑创建的动画角色是1985年7月15日上映的加拿大动画片《Tony de Peltrie》，它是第一部角色面部表情会随着讲话和情绪变化而变化的动画，但是该片长度只有八分钟，仅仅是一部实验动画片[20]，缺乏影响力。因此，人们普遍公认的第一个由电脑制作的二维动画角色是1985年12月4日美国派拉蒙电影公司出品的电影《少年福尔摩斯》（Young Sherlock Holmes）中“彩色玻璃骑士”（stained glass knight）一角 [21]，该片时长109分钟，该角色原来是教堂上的一幅彩色玻璃画，在影片中它跳下来就变成了一个二维动画骑士角色，人物造型非常逼真。

第一个电脑三维动画角色是1989年美国科幻片《深渊》（The Abyss）中的“假足”（pseudopod）[22]。而第一个真正给观众留下深刻印象的电脑三维动画角色并不是人，而是一只动物，那就是1999年美国哥伦比亚电影公司推出的《精灵鼠小弟》（Stuart Little）中的一只小老鼠——斯图尔特（Stuart）这个角色，它的造型和真的老鼠一模一样。从此银幕上陆续出现了很多可爱的电脑三维动物明星，如2004年的《加菲猫》（Garfield）、2008年的《闪电狗》（Bolt）和《功夫熊猫》（Kung Fu Panda）等等。

结语

通过以上对电脑图像生成技术（CGI）在电影动画和特效领域中的应用历程的回顾，我们不难发现，正是神奇的电脑图像生成技术不断地丰富着电影画面的视觉表达语言，使得人们以往只有在梦境和幻想中才有的画面变成了观众眼前“真实的谎言”。因此，我们坚信随着电脑技术的不断发展，更多更精彩的电脑影视动画和特技效果将呈现在我们的眼前。

注释

[1]Early Influences and Significant Early Computer Graphics Artists and Scientists http://mysite.pratt.edu/~llaurola/cg550/cg.htm

[2]http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/education/innovations/discoveries/animation.html

[3]http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_CGI_in_film_and_television

[4]http://www.your3dsource.com/earliestcomputer-animation.html

[5]http://www.your3dsource.com/earliestcomputer-animation.html

[6]http://en.wikipedia.org/wiki/Westworld#cite_ref-0

[7]http://en.wikipedia.org/wiki/Futureworld

[8]Larry Cuba, Star Wars’ Death Star CG,Arabesque, and the Dawn of Computer Animation By Peter Kirn http://createdigitalmotion.com/2008/04/23/larry-cuba-star-warsdeath-star-cg-arabesque-and-the-dawn-ofcomputer-animation/

[9]A Brief, Early History of Computer Graphics in Film http://www.beanblossom.in.us/larryy/cgi.html

[10]http://design.osu.edu/carlson/history/tron.html

[11]http://en.wikipedia.org/wiki/Academy_Special_Achievement_Award

[12]http://old.oscars.org/74academyawards/nomswins.html

[13]http://wapedia.mobi/en/Timeline_of_CGI_in_film_and_television

[14]王义.《阿凡达》用39天登顶影史票房 [N].参考消息，2010－01－28(6).

[15]http://www.imdb.com/title/tt0013506/trivia

[16]http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_CGI_in_film_and_television

[17]王义.《阿凡达》用39天登顶影史票房 [N].参考消息，2010－01－28(6).

[18]2009——3D电 影 元 年[EB/OL]. http://digifilm.com.cn/digtial/200907/01-161.html.

[19]http://en.wikipedia.org/wiki/Looker

[20]http://www.imdb.com/title/tt0158278/

[21]http://www.your3dsource.com/earliestcomputer-animation.html

[22]http://www.ilm.com/inside_timeline.html