三维动画技术在电影特效中的应用

侯　琳 , 夏　爽

(1. 沈阳大学 音乐与传媒学院, 辽宁 沈阳　110044;2. 沈阳医学院 医学应用技术学院, 辽宁 沈阳　110034)



三维动画技术在电影特效中的应用

侯琳1, 夏爽2

(1. 沈阳大学 音乐与传媒学院, 辽宁 沈阳110044;2. 沈阳医学院 医学应用技术学院, 辽宁 沈阳110034)

分析了三维动画技术在电影特效与电影创作中的发展应用状况,并对国内三维特效电影发展的不足进行了思考。

特效; 三维动画; 数字技术; 数字角色

随着信息技术的发展, 数字技术正以迅猛发展之势冲击着影视行业, 推动电影制作进入多元化、数字化时代。 在这种背景下传统的电影制作手段正在发生着明显变化, 由于三维动画技术的渗透使得电影特效技术和手法不断花样翻新。 从实物模拟到虚实结合, 再到后来的完全虚拟化的角色和环境, 使现在的电影制作无不将重金投放在三维特效制作上面, 因此而形成的视觉效果和票房号召力确实达到了非同小可的程度。

在影视创作中,人为创造出来的假象和幻觉,被称为影视特效[1]。使用三维动画技术配合实景拍摄制作的影视特效,不仅可以创造出现实中无法拍摄到的画面,还可以减少演员实拍时的危险,大大降低电影的制作成本,更为重要的是能够给观众带来紧张刺激的视觉效果。

三维动画是基于数字图形图像技术, 运用三维动画软件在计算机中创建的虚拟对象和世界。 设计师根据要求在这个虚拟的三维空间中创建模型及场景, 再根据具体的动作要求来设计运动轨迹、虚拟摄像机和其他动画参数。 因其所有的效果都可以通过计算机的软件操作完成, 设计师只需要熟练的掌握软件的操作, 精确地设定相应的参数, 观察调整其制作效果, 便可以制作出形态各异的角色和效果, 因此在影视制作中备受青睐[2]。

一、 三维动画技术在电影特效中的发展

1977年,乔治.卢卡斯耗资1 000多万美元拍摄制作了《星球大战》,这是电影史中有记载的第一次使用动作控制摄像机拍摄制作完成的电影。卢卡斯并专门为该片成立了电影特效公司——“工业光魔”,这是电影史上第一个具有划时代意义的电影特效公司。在这部电影中,卢卡斯还发明了一个机械装置,可以轻松地实现实拍和后期合成画面的协调同步。1982年“工业光魔”发明了一项名为“源序列”的计算机处理技术,在电影《星际之旅之复仇女神》中,该片出现了电影史上第一个完全由电脑制作产生的场景[3]。科幻电影《年轻的福尔摩斯》中,出现了电影史上第一个电脑产生的角色“彩色玻璃人”,这也为后来的科幻电影中众多的虚拟角色奠定了基础。1994年的科幻电影《侏罗纪公园》中,第一次出现了由数字技术创造的、能呼吸、具有真实皮肤、肌肉和动作质感的角色,这是电影特效技术上的一次大飞跃。在系列电影《星球大战》中,卢卡斯提出“二手未来”概念,第一次将高科技表现得充满破旧的真实感,打破了以往电影中干净整洁、规划有序的未来世界的观念,人们在电影中看到破败不堪的建筑物,坑坑洼洼的飞船表面,各式各样携带着旧武器的智能生物,立刻让观众产生了亲近感和现场感。

2009年,詹姆斯·卡梅隆导演的电影《阿凡达》出世,卡梅隆大规模的采用复杂的3D数字技术,向人们展示了从未体验过的外星旅程,场景处处眩目,画面精美绝伦,人们陶醉于潘多拉星球的原始之美。而在实际后期制作中,采用了世界最先进的动作捕捉和面部捕捉系统,使三维动画制作的人物动作和表情能够完全贴合演员的表演[4]。在场景制作中也展示了未来世界的情景,三维模型和地形环境特效制作合成的效果非常自然逼真,即使最刁钻的影评人也很难从中找到数字特效处理的破绽。《阿凡达》的横空出世后,其他导演也不甘落伍,纷纷开始了三维特效电影的尝试。之后,每年拍摄的大制作电影,无不充斥着重型特效技术,而三维动画影视特效也成为特效电影中必不可少的重要技术。

目前用于制作三维动画特效的软件主要有 Softimage XSI,Maya,3ds Max,Rhino等,可以实现角色和场景的建模、复杂材质效果、灯光和大气环境、仿真动力学等动画效果。三维动画效果跟其他后期合成、跟踪软件配合,就可以实现非常逼真的视觉特效。而制作人员的专业水平也在某一定程度上决定了最终效果的仿真程度。现在电影的特效制作部分已经有了一套比较成熟的制作体系,从原画和分镜头的设计,到数字模型的构建,实拍和数字模型跟踪匹配,再到后期环境、场景的制作和细节部分修补等环节,都有独立的制作小组和分工明确的制作人员负责,设计师们根据统一的风格和详细的分工进行精雕细琢,最后将各部分统一合成为整体,因此才出现最终我们所看到的影片效果。

二、 三维动画技术在电影创作中的应用

1. 数字角色造型

计算机技术的迅猛发展,最大程度地发挥了创作者们的想象力,很多在现实中根本不存在的角色被搬上银幕,人们在电影中看到的变异人、恐龙、怪兽、机器人,都是由三维动画模型师和特效师等庞大的制作团队制作完成的。生动而逼真的数字角色令人感觉新鲜和震撼,以数字角色为主角的电影逐渐成为主流,强大的制作效果也带来了可观的票房收入。

数字角色分为两足角色和其他角色。两足角色是指人类以及跟人类造型相近的两足角色造型,例如钢铁侠、机器战警、绿巨人、阿凡达等角色造型。其他角色则是指除了两足以外的角色造型,例如各种怪兽、恐龙、虫类、爬行类、飞鸟等造型。这些角色造型的制作流程包括角色造型的设计(包括正面、侧面、顶面、透视几个原图的绘制)、材质和贴图的赋予(包括皮肤、服装、毛发、眼睛等部分的材质和贴图)、骨骼的建立与蒙皮、骨骼动画、表情动画等几个环节。其中每一个环节都有一套复杂的制作技术,都需要专门的设计小组进行开发制作。

还有一种是通过跟踪合成软件将真人和三维效果结合,设计成一个全新的特效角色。例如:《加勒比海盗》中的八爪鱼船长,实拍中是在演员的身上穿着用于动作捕捉的服装,并且在面部和身体的关键部位贴满了用于追踪定位的定位点,通过视频的采集和位置的捕捉,将三维动画效果加入到角色身上,最终出现了人们所看到的特效角色效果。

2. 虚拟道具和场景搭建

除了数字角色造型以外,在特效电影中最突出的就是虚拟道具的建模和场景的搭建了。这些辅助的元素不仅可以满足角色的需要,更能够起到铺垫环境作用,成为电影中必不可少的静物角色。科幻电影中演员们手中的武器、太空战船、飞行器、城堡等,《阿凡达》电影中的潘多拉星球,整个自然场景都是由三维软件制作而成的。三维特效制作可以突破常规道具和搭建真实场景中的种种不利因素,不受任何外界因素干扰。借助高性能工作站式计算机的操作和处理,便能制作并渲染出任何你想得到的画面,并且便于增减和修改,演员只需要在绿屏前进行无实物想象式表演,通过影像的采集和合成,便能够与电脑中虚拟的道具和场景合成在一起,完成剧本的效果制作[5]。

3. 环境效果仿真

近年来特效电影的制作越发精良,让观众感觉越发逼真,其中主要的因素就是环境效果的仿真程度越来越高。这里的环境效果指的是电影中的烟雾、灰尘、火焰、爆炸、水流、光效等模拟自然的细节效果。虽然这些细节效果不是电影中的主角,可其所起到的作用却比一些主要的数字角色更加重要。环境效果做得不好,就会让人感觉不自然、不真实,这也是为什么我国早期的电影特效经常让人吐槽的主要原因。而近几年来通过我国电影人的不断积累和学习,电影特效技术已经具备了好莱坞的水准,例如:《寻龙诀》《西游降魔篇》《捉妖记》等电影,其后期的三维制作水平已经非常高超,电影中的灰尘、水流、火焰、烟雾等效果已经非常逼真。在三维软件中,这些环境效果主要依靠粒子特效的制作,Maya、3Ds Max等软件均有其强大的粒子系统,此外还有一些专门擅长某些效果的特效插件[6],如专门制作流体的软件Fluent、RealFlow,烟雾效果的AfterBurn,火焰插件Phoenix,等等。

4. 群组动画制作千军万马大场面

近年来对历史和军事题材的影视作品的制作要求越来越高,不管是古代带兵作战的千军万马,还是现代题材的飞机、坦克,都涉及到群组出现的大场面制作,计算机三维群组动画技术解决了这种实拍中不可能完成的宏大场面。群组动画是指使用计算机技术模拟一定数量的智能生物或交通工具的行为,比如像自然界中动物猎食、迁徙,或是人类的群体活动,或是船队在海上行进、战斗机队在空中盘旋、飞船在星际穿行等都是最好的例证。在群体动画的创作中,不仅要求群体的运动协调一致,而且要求各角色分别有其合理的运动轨迹和独特的形态。这就为大场面的特效电影提供了更多的空间,三维特效师可以根据情景要求,利用数字演员排兵布阵,设定相应的指令要求,完成群组的运动轨迹和每个数字角色单独的动作变化。目前常用的群组动画技术有3Ds Max中的character studio中的群组动画系统,通过制作群组模仿现实的环境,并由群组模拟计算它们的运动方式和轨迹。

5. 影视片头包装

好的电影往往在刚进入片头的时候,就以各种眩目的特效手段冲击人们的视觉和心理。电影《寻龙诀》的片头就以三维动画的方式出现,眼花缭乱的机关和齿轮重叠出现,使人感到密室的神秘和惊险,引发人们无尽的遐想,特别是出现的磨旧的金属文字,更加突出了影片的内涵。

随着特效技术的不断发展,影视片头包装成为三维动画技术的一个重要分支,片头画面的精美与否,对整个影视作品所起到的作用非常明显。高水平的片头动画体现了设计者丰富的思想内涵和较高的审美情趣,而影视的制作团队则往往不惜重金用于片头的制作。目前用于影视片头制作的技术大致包括三维立体文字效果、粒子特效、视频特效和高级材质渲染技术,主流的软件有Maya、3DsMax、AfterEffect、Nuke、Combustion、Cinema4D等三维以及合成软件。这些软件的综合使用不仅能够做出好看的片头文字,更可以实现无限可能的三维动画效果,观众在观看时不仅惊叹于精美的片头动画,更加佩服设计师天马行空般的想象力,为影视作品内容的观看铺垫了极佳的视觉效果。

三、 对国内三维特效电影的思考

近些年来,我国电影的三维特效技术水平正处于逐渐追赶好莱坞电影之路的关键期,因而在细节表现上还有一定欠缺,尤其在角色造型的设计、毛发的细节表现、角色动作的节奏感、虚拟与现实的配合度等方面都存在着很明显的差距。其根本原因,主要有以下几点。

1. 制作资金相对不足

制作资金是影响影片质量的最重要因素。以2015年国内公认最好的三维动画片《大圣归来》为例,一年的票房收入达9.5亿元人民币,而实际的制作成本却不到1亿元人民币,跟迪斯尼2010年制作的《魔法奇缘》相比,制作成本只有其1/6。虽然《大圣归来》的制作水准已经属于国内最好的,但是两部片子从各种细节(如毛发、布料、草地等)就能看出明显的差别,所以投入资金的多少一定是影响影片质量的最关键因素。

制作资金的来源单一是国内电影资金缺少的主要原因。国内的电影制作资金主要靠票房的收入,扣去其他开支,能够真正用于影片制作的资金只有很少一部分。而好莱坞的电影公司则有多种盈利渠道,票房收入维持收支平衡即可,依靠其他收入带动经济效益,诸如遍布全球的迪士尼主题公园、卖给电视台和电视网的电影版权、周边玩具布偶的发行、各种游戏版权等都是赚钱的重要因素。这么多的周边盈利渠道,使得每一部影片都能够赚得盆满钵满,对电影制作资本投入力度的加大就成为顺理成章的事情。相比之下,国内的三维动画电影则很难形成周边产业收入,虽然也有相应的版权等收入来源,却因国内盗版行为的猖獗,致使电影周边产业很难有盈利作为。

2. 制作周期短,不能精益求精

好莱坞每一部影片的制作周期都是几年时间,《阿凡达》制作花费五年时间,《魔法奇缘》耗时六年, 几乎每一部大制作的影片都是整个团队长期作战的结果。 而国内的电影制作则显得急功近利, 国内著名的影视公司几乎是每年一部大制作电影。 制作周期的缩水,相对应的就是制作质量的降低。 就拿特效影片中的后期制作部分来说, 最消耗时间的就是对渲染部分的处理, 一个火焰爆炸的场面, 处理的时候需要对每帧画面逐一加以渲染, 细节越多, 精度越高,每帧渲染的时间就越慢,处理一帧画面有的需要几个小时甚至几天的时间才能完成。 因此,短期速成做出的画面质感就会相对几年时间做出的电影画面逊色许多。

3. 技术研发和流程规范仍需加强

目前我国电影的从业人员是全世界最多的,但是行业内部比较混乱,有的是为了电影,有的是为了工作赚钱,还有的就是为了骗钱。在这种良莠不齐的行业背景下,单纯钻研于技术研发的就更少了。我国大批的电影特效公司只对某些特效电影某一部分进行代加工,例如《变形金刚3》《功夫熊猫3》等电影的很多部分都是由中国动画公司加工制作的,而技术的研发部分则是由国外的影视公司负责,我们所谓的技术进步也大多因为直接使用了国外的最新软件和特效插件。此外,国内真正能够制作顶级特效的团队屈指可数,大部分特效公司还处于制作电视剧级别的三维特效水平,有些特效制作的痕迹还比较明显。

和迪斯尼、好莱坞相比,我国电影制作的流程规范这部分的差距也是非常大的,不仅体现在制作流程上,人员的配备和分工等方面也是需要我们不断学习和提高的。如果制作流程规范度大幅提高,依靠现有的商业软件和制作技术,也能制作出较高质量的作品来。如果相应的制作周期和资金问题也能解决,那么我国电影事业能将以最快的脚步追赶上欧美发达国家。

综上,我国的三维特效电影事业在种种不利因素下能够飞速发展到今天,是我国电影人坚持不懈和努力进取的结果。在今后的特效电影的道路上,他们能够开辟出具有中国特色、民族气派的电影发展之路,创作出更多能够媲美甚至超越好莱坞电影的优秀作品。

三维特效技术已经发展成熟,高质量的三维影像可以突破时间、空间等诸多条件的限制,能够逼真地模拟现实环境或创造现实中无法拍摄的场景和事件,完成导演的设计意图,满足不同观众的审美心理。三维特效技术弥补了传统拍摄中无法实现的影像空白,具有更多发挥的自由度和更大的创造空间,使影视作品的价值大大提升。

[1] 吕莹. 传统影视艺术与全新数字媒体的交融发展探索[J]. 产业与科技论坛, 2015(24):13.

[2] 卢珊. 浅谈我国特效电影的现状与发展[J]. 影视传媒, 2016(1):201.

[3] 钱楷,刘延刚. 计算机三维动画技术在影视摄制中的运用[J]. 剧作家, 2008(5):515.

[4] 于海燕. 论3D技术在影视制作中的应用[J]. 网友世界, 2014(2):12.

[5] 贺涛. 浅谈3D计算机图形在影视特效模型中的应用[J]. 信息与电脑, 2012(12)180.

[6] 梁辰. 浅析三维动画特效在动画电影中的应用[J]. 艺术品鉴, 2015(2):126.

【责任编辑张跃双】

Application of 3D Animation Technology in Special Effects of Movie

HouLin1,XiaShuang2

(1. School of Music and Communication, Shenyang University, Shenyang 110044, China; 2. School of Applied Technology, Shenyang Medical College, Shenyang 110034, China)

The development and application of 3D animation technology in the movie special effects are discussed, and reflections on the domestic film of special effects are made.

special effects; 3D animation; digital technique; digital character

2016-03-08

辽宁省社科规划基金项目(l15bxw003)。

侯琳(1980-),女,辽宁朝阳人,沈阳大学音乐与传媒学院讲师。

2095-5464(2016)04-0517-04

J 41

A