自然纪录片：基于技术与艺术的耦合视角

张祖群 蓝子钧

自然纪录片的发展始终追随着时代的脚步，在不停吸收利用最新技术手段中，提升自身的艺术表现力和创造力，在传递知识的同时，给观众呈现“艺术+科技”的双重美感体验。本文以自然历史纪录片为案例，呈现古生物复原技术、毛发复原技术带来“真实性”突破。解析了当代技术在自然纪录片中的艺术应用：基于常规摄影技术的发展与视觉艺术的耦合、特殊摄影技术发展与视觉艺术的耦合、后期动画技术与叙事艺术的耦合。

一、自然纪录片的出现和发展

影视艺术从诞生之初便与技术进步不可分割。同样，纪录片的发展始终追随着时代的脚步，不断吸收最新的技术成果，提升自身的艺术表现力和创造力。[1]自然纪录片作为一类极其特殊的影视形式，以其寓教于乐的中心指导理论，使得电影技术与艺术在其身上耦合程度体现极为鲜明。科学的严谨性要求电影技术必须能精细客观展示镜头所描绘的对象，先进的电影技术所展现的摄人心魂的写实场面，使得观众在欣赏自然纪录片的同时感受到艺术美学与科技之美的水乳交融、相得益彰。

西方自然纪录片之出现可以追溯到电影技术的先驱——埃德沃德·迈布里奇（Eadweard J. Muybridge）。1870年，迈布里奇为赛马拍下一组连续的照片，并把这些照片放到一个在光源前方旋转的玻璃盘上，通过快速转动形成了最原始的动画。这一历史性的技术创作不仅开创了电影艺术的先河，也为人类清晰记录高速运动创造了条件。迈布里奇拍摄了一系列动物奔跑行走的片段，人类对于四足动物的步态终于有了深刻的认识。譬如，在相片中可以清晰地看出赛马腾空时，四肢一定是向内弯曲而不是张开的（图1）。此前，大部分艺术家都只能对骏马奔驰的细节进行艺术的想象，事实上的错误在绘画艺术中随处可见，哪怕是长期观察马匹奔跑的达·芬奇和热里科也未能幸免（图2）。一个研究小组分析了数百张不同时代描绘四足动物运动姿态的艺术作品，并统计了迈布里奇时代前后描绘动物运动形象的正确率。在迈布里奇的作品之前，错误率为83.5%，而迈布里奇之后，这一数值下降到57.9%。25.6%的下降归因于迈布里奇的作品和摄影在艺术界的传播所产生的积极影响（图3、图4）。[2]由此可见，摄影作为一种动态的、视觉的信息记录与表达技术，在向大众展现自然知识方面具有先天的优势。同时，摄影技术在传统艺术领域带来了巨大的影响，由于其描绘对象与传统艺术的交叉，自然纪录片与传统艺术的互相促进自此已然开始。可以说，自然纪录片一经诞生，其技术与艺术的交融就已经坚实形成。

就像印度尼西亚岩壁上四万年前的古老壁画——一个手印与一头猪，自艺术诞生以来，创作目的几乎从未超出表达自我，记录自然。自然纪录片的出现，本身就是电影技术与自然艺术融合的结果。弗拉哈迪（Robert Flaherty）创作的《北方的纳努克》（1922，编导：弗拉哈迪）不仅是自然纪录片的开山之作（第一部纪录片），也是影视人类学纪录片的杰作。[3]片中记录了因纽特人纳努克一家在极地捉鱼、捕猎海象、建筑冰屋的生存场景，展现因纽特人与自然的独特相处方式，确有生态纪录片、自然纪录片之风范（图5）。随着科技的进一步发展，ＢＢＣ、美国国家探索频道、英国广播电视中心公司等西方发达国家制作机构逐渐形成了成熟的制作流程和作品风格。例如《蓝色星球2》整合了“科学+娱乐+故事”等多种元素，同时突出商业化之特点，形成了以展示自然奇观为特点的现代自然纪录片艺术独特的西方范式（图6）。

二、当代技术在自然纪录片中的艺术应用

（一）当代技术与自然纪录片中视觉艺术之美

纪录片作为一种电影形式，要想讲好关于人与自然的故事，视觉叙事艺术是至关重要的一环。叙事的视觉表达，在当代自然纪录片中主要由实拍的自然景象和后期制作的数字动画组成。二者都与现代技术的发展息息相关。

1.常规摄影技术的发展与视觉艺术的耦合

实拍摄像依据技术不同，主要可以分为常规摄像和特殊摄像。常规摄像是使用传统摄像机获得类似人眼效果的摄像方式。随着时代发展与科技进步，常规摄像装备不断更新迭代，主要体现在清晰度和颜色准确性上。近年来数码摄像机的分辨率实现从4k到8k乃至16k的提升；10bit色深和4：2：2色彩采样的广泛普及也大大提升了色彩渐变的平滑度，使后期处理和合成更具灵活性。这些进步有助于电影制作人更真实地记录自然景观，为观众带来极致的视觉享受。

2.特殊摄影技术发展与视觉艺术的耦合

随着科技的进步，高端技术装备逐渐在拍摄中运用起来，实拍影像的种类也越来越丰盈，过去常规手段无法拍摄的很多画面也逐一被拍出。特殊摄像有些是利用特殊的拍摄设备如航空摄像、水下摄影等（图7、图8）；另一些则使用了特殊拍摄技巧，包含逐帧拍摄、延时摄影等；因特殊的拍摄对象而使用的显微摄影、微距摄影和应用特殊的光源的红外线摄影、X光摄影等也属于特殊摄影。[4]到如今，这些特殊摄影形式已成为自然纪录片重要的组成形式，为我们展现了常规条件下难得一见的景象，也强化了科学与艺术的表现力。

自然纪录片要求用形象、直观的镜头语言展现出自然的魅力与风采，让观者看得清楚、听得明白。特殊摄像则可以拓宽拍摄领域，拍摄到常规摄像无法完成的画面内容。在艺术层面，特殊摄像可以为自然带来前所未有的美学展现。非可见光摄影富有神秘奇幻的艺术色彩；高速、慢速摄影则将时间加速或者慢速呈现，“玩弄”于股掌之间；显微摄影则打开了朦胧别致的微观世界的大门，使得普通人可以洞察微观、超显微世界的丰富多彩。

举例来说，逐帧拍摄的方法在BBC的自然纪录片《绿色星球》（Elisabeth Oakham，2022）中得到了广泛的使用。这种特殊的方法使用固定的摄像机每隔一段时间拍摄一张照片，以一张照片作为一帧，将照片依照时间连接起来以正常视频速度播放，可以在电影有限的时间内展现出更大跨度的时间更迭，将漫长的发展过程进行“压缩”后流畅地展现给观者，呈现出独特的观影效果。这种特殊摄影形式，在叙事艺术上具有“改造时间”的功能，作为一种蒙太奇语言调节着影片的叙事节奏。幼苗破土、茎叶舒展、花朵绽放……植物漫长的生长过程在镜头下快速的呈现，富有节奏感，更直观地向观众展示了生命的张力与脉动（图9）。同时，同一个画面不同时间段的照片连缀在一起，鲜明的光影变幻又形成了与众不同的艺术魅力。这样拍摄的作品就像莫奈笔下不同时间段的鲁昂大教堂（图10），正如作家、艺术评论家古斯塔夫-热弗鲁阿（Gustave Geffroy）对莫奈这一系列的称赞，是“由瞬间与永恒组成的和谐。”[5]

3.后期动画技术与叙事艺术的耦合

除了实拍摄影，后期制作的进步也与叙事艺术的发展息息相关。数字拟真为镜头语言带来更多的可能性，为人们提供多种镜头语意解析。

在过去由于画面真实性不足，以早已灭绝古生物为主角的自然历史纪录片很少使用多样的视点、角度和景别更别提场景的快速切换与镜头拼接。如今数字动画技术为自然纪录片带来的更多样镜头选项，为导演在施展蒙太奇等传统电影叙事艺术手段时提供了更大的选择空间，在情节设计时也大幅降低了拍摄难度，让编导更加自由地释放艺术才能。以《史前星球》（Jon Favreau，2022）为例，在叙事视点上全片以动物主观、客观、全知等多种视点来进行立体叙事；在拍摄角度上，既包括水平、俯、仰等常用视角，又选用了鸟瞰角度和倾斜角度这类不常出现的视角；在景别选择上，《史前星球》更是大胆使用大特写、大远景这类在过去同类型纪录片中难得一见的镜头语言（图11）。[6]技术支撑使得纪录片人得以自由选择所需画面，赋予纪录片更强的叙事能力和更好的影像观感。正如法国电影史家乔治·萨杜尔（George Sadoul，1904-1967）所说：“新的方法并不能使电影产生根本的改变，却可以使电影多样化……这种多样化对于电影艺术是大有好处，或者将会大有好处的。”[7]依此看，新技术带来的艺术突破绝非仅局限于写实能力提升。

现今动画技术让自然纪录片的内容突破实地拍摄的限制，还原现实乃至塑造超现实的艺术景象，满足观众好奇心与探究欲望，使影片更具观赏性、教育性、启发性。[8]从场景环境的塑造，到画面同步解说的融入，数字动画的灵活性与自由性为自然纪录片未来的发展带来了更为广阔的发挥空间。

（二）当代技术与自然纪录片中独特的真实之美

1.自然历史纪录片的特点与选择原因

自然纪录片力求更真实地体现或还原自然景观，为观众展示非虚构的独特动人力量，成为其独特美学来源之一。当代电影技术在推动自然纪录片追求真实之美的路途上更进一步，自然历史纪录片更是技术与真实耦合的典型范例。自然历史类纪录片（例如古生物纪录片）是自然类纪录片中的后起之秀，以展现文明出现前古生物生活与古代环境的壮阔画卷为主题。作为展示曾经真实存在的地球历史的电影，真实性是第一需求。早已灭绝的古生物仅有化石现存于世，沧海桑田的变化让自然环境也与当今大不相同，其影片的实现主要依靠后期制作技术。这对自然历史纪录片中影视形象的复原提出了极高的技术要求。自然历史纪录片出现较晚，与现代技术结合程度深，是分析当代自然纪录片技术艺术融合的绝佳样本。

2.古生物复原技术带来的真实性突破

自然历史纪录片具有科教片的属性，其艺术美与科幻片的艺术之美有着本质的区别。科教片之美来自其科学的严谨性和趣味性，而科幻片中的科学只是一种背景，更多地展现蓬勃的想象之美。对于依靠的电影技术，如果说科幻片要求的是“像”，譬如《侏罗纪公园》（斯皮尔伯格，1993）中的恐龙，只要符合大家心中的恐龙形象即可；那么对科教片的要求就是“真”，必须有化石的依据、符合当前学界对这种生物的普遍认识。在自然历史纪录片领域，古生物数字复原技术的出现，不仅在技术上让古生物科教电影的科学性大大增加，更让它的艺术性大大加强。复原技术的进步为其他艺术层次打下了坚实的基础。从最早的纪录片使用的静态模型到如今的仿真动画、多维数字仿真图例呈现等；从工作人员参考化石手工塑造的石膏到利用算法技术手段转化的数字成果，如今在三维扫描、数字建模、骨骼绑定、毛发复原、模拟场景等制作技术的应用下，电脑动画的真实性、清晰性、科学性大大上升，增加了画面的视觉冲击力，丰富了镜头的多样性。自然历史纪录片的真实性，既体现在影片背后的科学团队更客观地复原过去历史的科学真实性，也包括通过各类技术在电影荧幕上更贴切展现历史场景的艺术真实性。

在最新的自然历史纪录片中，由于一系列新技术的应用，真实性欠缺的问题明显得到了较好地解决。在BBC制作的《史前星球》（Jon Favreau，2022）中，环境背景均是拍摄自全球各地的现实场景，主创团队通过激光扫描测距器、多元阵列探测技术等各类先进仪器和技术对全球各地实拍的三维空间背景环境进行重构，既有科学依据又能栩栩如生，模拟出史前状态下的环境（图12）。[9]

3.毛发复原技术带来的真实性突破

毛发复原技术就是一个两种真实性在科教电影中紧密结合的典型的例子。在近年来上映的科教电影中，人们往往可以看到这样的场面：喝完水的恐龙缓缓抬起头，颈部的毛发被水浸湿相互结成绺，水滴正缓缓从毛发上滑下来。此镜头背后一定有研究人员依据化石上的痕迹，参考现存的亲缘物种，为古生物的毛发建模复原提供依据。2010年，中美科学家合作利用扫描电镜和透射电镜等手段从化石中采集分析了保存下来的黑素体的大小、形状、密度和分布，通过对现代鸟类体内黑素体的分析，重建了赫氏近鸟龙的羽毛颜色模式羽毛颜色。根据现代鸟类分析，镜下形态长而窄的真黑素体在宏观上表现黑色和灰色，而微观形态短而宽的真黑素体产生红色和棕色。在化石前肢和后肢的羽毛基部样本中，只有稀疏的黑素体，这可能表明这些部位是浅色的。[10]通过这些手段，我们逐渐让未曾谋面的生命在自然历史纪录片中重新披上生机勃勃的颜色。扎实的科学理论依据与极为精细的拟真技术效果带来的是刻画自然的顶级艺术震撼。高清实拍以假乱真的宏大历史场面让每一位观影者难以忘却。这些技术呈现的艺术效果成功打破了以往自然历史类纪录片缺乏实拍对象的桎梏，让早已灭绝的古生物在自然历史纪录片中栩栩如生的同时，也让电影内容获得了更多的可能性（图13）。

为了让观众真实感受到科学家复原出的历史场景，电影技术工作者在技术进步中受益匪浅。近年来，人工智能的飞速发展在电影领域产生了巨大的影响，神经网络的兴起为计算机图形学赋能，让神经渲染的概念逐渐流行。对于毛发这种几何结构十分丰富的模型，可以利用神经网络来学习、迁移场景的光线效果，提升渲染的精度，达到相片级的真实性。场景的光源信息和场景点云信息等也可以作为辅助参数输入到神经网络中，得到更好的渲染结果。[11]传统的渲染所有物理参数都需要人类作为输入提供，要从人类从未亲历过的原始环境中估计出这些数据并生成逼真的图像几乎是不可能的。而神经渲染则为生成更丰富逼真的影视画面提供了可能。

三、当代自然纪录片中技术与艺术耦合

自然纪录片的目的是让观众了解和认识自然，这不仅需要让观众了解自然的现象，同时也应该让观众认识到正确的自然哲学观。如今，社会已然迈入“融媒体时代”，大众了解相关内容的渠道愈加多元，也对新时代自然纪录片提出了更高的要求。如何能做到吸引观众的同时不误入过度娱乐化的歧途，如何做到“趣以引思”，让人产生主动去了解、探索的诉求，进一步引发对自然的兴趣与思考，这是当代自然纪录片的必修课。当代的自然纪录片不断吸收现代先进的摄影与拟真手段，为人们尽可能地还原在现实生活中无法接触到的场景，以真实性、科学性为核心竞争力，激发观众的观赏兴趣，在传递知识的同时，又给观众以美与艺术的体验，是技术与艺术在自然纪录片中耦合的核心指导思想与实现目标。

结语

从科学家自然科学研究的图文注脚，到普通民众对自然科学认知的视觉重现，从自然-文化景观的申遗宣传，到3D影院对自然世界的多维感官理解，从博物学的民众认知，到儿童视角的自然世界……自然纪录片呈现多种用途与应用场景。自然纪录片不仅仅是观察、认知、重现客观自然场景，更是对自然现象、自然景观、自然规律等归纳、模拟与预测。

自然纪录片，基于其独特的表达内容与指导思想，自诞生以来就天然具备技术与艺术的双重视角。基于技术与艺术耦合观点研究自然纪录片，可以发现技术与艺术两个维度在自然纪录片发展的进程中呈现此消彼长、相互制约、相辅相成的关系，两个维度绝不可偏废。一方面，技术为自然纪录片开拓了更广阔的空间，获得并呈现更多的科学认知内容。在形式上，拍摄技术和拟真技术的发展极大地丰富了自然纪录片的电影表现形式和科学再现方式；在内容上，技术的飞跃同时也大幅推动了自然纪录片内容的深度、广度、高度与真实性。另一方面，技术也限制了自然纪录片艺术性的发展边界。在当代，这种限制更多地表现在自然纪录片对新兴技术的过度依赖上。自然纪录片的西方范式强调自然奇观的展现，往往难免落入“炫技”的窠臼；而数字拟真技术的发展则使自然纪录片的拍摄对象产生一种脱离原生态实景进入精心设计的人工舞台、模拟自然场景之趋势。在技术日新月异、生态文明建设进入关键时期的今天，更须把握自然纪录片艺术与技术的双重视角，发挥好技术的工具导向，深化人与自然和谐共生的艺术审美内核，开启生态审美、生态和合的技术表达新模式。

参考文献：

[1]邵雯艳.纪录片技术与艺术的当下交融和协调[ J ].中国电视，2018（08）：12-16.

[2]Horvath G，Farkas E，Boncz I，Blaho M，Kriska G（2012）Cavemen Were Better at Depicting Quadruped Walking than Modern Artists： Erroneous Walking Illustrations in the Fine Arts from Prehistory to Today[ J ].PLoS ONE，7（12）：e49786.

[3]窦蓉.新世纪央视自然纪录片创作衍变研究[D].扬州：扬州大学，2021.

[4][8]闫斯甜.新媒体时代科教片影像设计与呈现[D].济南：山东师范大学，2023.

[5]姜逸洲.瞬间性还是持续性[D].长沙：湖南师范大学，2019.

[6][9]刘开宇.探究计算机动画技术对自然历史纪录片的影响——以《史前星球》为例[ J ].西部广播电视，2023（03）：

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[7][法]乔治·萨杜尔.世界电影史（第二版）[M]. 徐昭，胡承伟，译.北京：中国电影出版社，1995：621.

[10]Quanguo Li et al.Plumage Color Patterns of an Extinct Dinosaur[ J ].Science327，2010：1369-1372.

[11]叶可扬，潘曲利，任重.基于毛发点云深度剥离的神经渲染与时域稳定性改进方法[ J ].计算机辅助设计与图形学学报，2023（05）：676-684.