数字影视特效制作技术浅析

夏冠湘

摘 要 本文从影视特效制作技术的含义和历史发展出发，分析影视特效制作的真正内涵，探讨影视特效具体的制作手段与表现手法，总结数字影视特效的核心技术及其制作的大致流程。

关键词 影视制作；数字特效；处理技术

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）183-0048-03

1 影视特效的真正内涵

当前的影视特效（special effect）十分追求画面特效的质量，大多所呈现出来的特效已达到以假乱真的程度，其中特效涉及太空世界、古代历史、自然灾害等方面，并且渗透进前期拍摄与后期制作的各个环节，即特效与实拍并驾齐驱、融为一体、难辨真伪。而事实上，影视特效的真正含义在于：诚信与诚意。特效制作人员利用计算机技术制作虚拟场景，令观众产生一种真实的假象，尽可能呈现给观众最为真实的感受。而诚意则体现在特效制作者们对画面效果的不断探索，为营造出最接近真实的画面，而发掘出与数字技术相结合的计算机辅助手段。在营造逼真效果方面，可以追溯至世界上特效制作第一人——梅里爱，他所创作出的《贵妇人的失踪》，可以发现特效的精髓就在于如何骗过观众的眼睛，如何产生最真实的感受。

2 影视特效的发展过程

特效伴随着影视的出现而出现，当人们的视听感官不再满足于简单而实际的普通剪辑效果，那么特效的出现则成为一种必然。在CG技术出现之前的传统特效手段归结为以下几种：二次曝光、固定遮片、活动遮片、玻璃接景与模型接景、动画台与合成台、镜子合成与逐格摄影。然而伴随着CG技术而来的影视特效较之于以往发生了巨大变革。

3 数字影视特效制作技术

3.1 模拟场景

模拟场景是指模拟出真实景物拍摄之外的由人工制作的场景，目的是创造出真实生活中所没有的角色和环境，扩展现实的世界和实际的感官体验。在使用方面模拟场景可以概括为两大类：人物模拟、环境模拟。

3.1.1 人物模拟

人物模拟是指利用特殊手段，制作出现实生活当中不可能存在或不可能实现的人物形象。人物模拟的方式有两种：一是化妆技术，在早期的影视作品中所呈现出来的妖魔鬼怪大多是由演员经过长时间的化妆扮演的，化妆师通过各种化妆材料与颜料的使用塑造出鬼怪的形象。

3.1.2 环境模拟

在环境模拟中，影视作品常用的手段有布景与实物模型，两者皆由美术置景部门设计并完成制作。布景属于正常的美术置景，是为满足拍摄要求而建立的实物背景，而实物模型则属于特效的范畴。布景一般是按照1：1的比例搭建起来的，不具有实际拍摄效果的背景，如摄影棚中常见的“蓝背”与“绿背”。

3.2 合成技术

3.2.1 合成技术介绍

合成技术一直是影视作品中数字特效制作中的关键环节，由于早期影视作品制作年代计算机硬件软件技术的不成熟，致使合成技术一直是数字特效制作中的瓶颈，而现在计算机合成技术与计算机3D技术的结合让特效摆脱了低效率、低画质的束缚。当下的合成技术对素材的门槛要求大大降低，并且合成（层、轨道、节点）次数几乎没有限制，所合成的影像也越来越精致。

3.2.2 二维合成技术

业内专业的合成技术软件主要有Flame，Nuke，After Effects等，从软件界面和操作方式来看，这些软件区分出两种截然不同的设计理念：基于节点和基于图层。但不管是基于节点还是基于图层，这些软件在合成上都以抠像为主要手段。例如：通过直接调节不透明度（opacity）和直接嵌入Alpha通道实现最简单的合成，通过具体的亮度抠像、色度抠像以及纯手工抠像等具体的抠像手段可以实现中等难度的合成，通过遮罩（mask）或蒙版（matte）及其边缘处理等细节的调整可以实现人物与环境的完美融合即实现复杂的合成。

3.3 三维动画与特效技术

3.3.1 功能強大的三维动画软件

业内知名的三维动画软件主要有3ds Max、Maya、Softimage XSI、Cinema 4D、Houdini、Realflow等，每种软件的功能都很强大，都可以独立完成从建模→材质灯光→动画→渲染的整个流程，但不同的软件在功能上也有不同的侧重。比如：3ds Max侧重建筑动画、环境艺术设计、游戏，Maya和Softimage XSI侧重角色动画和影视特效，Cinema 4D侧重制作效率和简便性主要用来完成电视后期包装，Houdini则追求高端，不但能做三维还能做合成，Realflow能模拟逼真的流体动力学。三维动画软件在影视作品中的应用标志着导演们能够对影视视听语言中蒙太奇的最小单位“镜头”中的内容元素进行进一步的解构，即可以从平面化的二维视频画面继续细分为三维场景和摆放布置在三维场景内的各个主体元素（模型）。

3.3.2 三维动画与特效的制作流程

影视三维动画与特效的制作流程主要有：

一是构建模型和场景，在建模之前根据任务和制作的便利性确定模型的种类，一般有polygon（多边形）模型，NURBS（非均匀有理B样条）模型以及subdivision surface（细分曲面）模型。多边形建模一般由原始的基本几何体开始通过不断的细分、挤出、拉伸最后平滑得到最终的模型。NURBS建模一般遵循由点成线，由线成面，由面成体的建模思路，通过旋转、放样、平面化、挤出等命令得到的模型非常平滑。细分曲面建模可以简化复杂物体的制作过程，它吸取了多边形建模和NURBS建模两种建模方式的技术优势，不但拥有多边形建模灵活多变的拓扑结构，而且还能像NURBS物体一样保持模型的圆滑。当然直接通过3D扫描构建实物模型也是可以的。

二是添加材质纹理和灯光设置，选择不同的材质来决定物体表面的基本属性，包括颜色、透明、环境、自发光、凹凸、漫反射、高光、反射、折射等特性，以获取更逼真的效果。

三是动画处理，既·包括模型动画和虚拟摄像机动画这样的基础动画，也包括骨骼動画、表情动画、动力学这样的高级动画。模型动画主要通过关键帧动画和路径动画两种方式来实现，虚拟摄像机动画也叫场景动画，除了要调整虚拟摄像机的机位方向高度、焦距、景深等参数以外，最关键的问题是要保证虚拟场景和真实拍摄场景在空间透视上的一致性，这可以通过对真实拍摄素材进行摄像机反求来实现，将反求得到的轨迹和运动数据绑定到虚拟摄像机，只有这样才能达到以假乱真的效果，骨骼动画和表情动画则可以直接进行真实演员的动作捕捉以及面部表情捕捉，动力学主要涉及自然界中粒子、流体的模拟，如烟、火、水、风等。

四是渲染，在建模、材质灯光、动画全部完成后可以对三维场景进行渲染输出，一般是从三维动画软件中输出带有Alpha通道的图片序列文件，再导入合成软件中进行最终的合成，而不是直接输出成视频文件。

3.4 后期特效

3.4.1 后期特效简述

后期特效主要包括剪辑流程中的影调和色彩调整，而影视作品中影调和色彩调整是通过美术置景、摄影摄像以及后期配光的综合结果。

当前的后期技术可将后期配光分为胶片配光和数字调光。传统胶片配光的反差关系固定不变，多数影视作品摄影师不需要依赖于后期洗印时的调整；而数字调光具有较强的灵活性，可以灵活地调整画面的亮度、对比度、色彩，甚至还可以分暗部、中间部、亮部进行分区调节或局部二次色校正。

3.4.2 后期配光技术

对于胶片配光而言，主要是指将底片直接拷贝，底片翻正，以及翻底拷贝等工艺流程。在胶片配光中，部分摄影师会使用留银工艺、前闪以及“加冲”“减冲”改变胶片洗印条件，以产生特殊的画面效果。而在数字调光中，调光设备有两种基本操作思路，一种来源于视频领域，另一种来源于数字领域。利用调光师的判断能力以及自身的创造性进行适当的影视作品基调的调整。如在配光中彻底去掉蓝通道，用红和绿加色混合再转补色可得到一种新的蓝通道，可产生特殊的基调感觉。

4 新的探索——立体影视

4.1 立体影视的发展

要获得立体影像的核心是要拍摄一对有左右视差的影像，并让观众的左右眼分别能看到这对影像。从1832年英国物理学家查尔斯发明了立体镜，并证明了立体视觉的存在之后，有多位科学家借助早期照相技术做出了立体照片，并应用进影视作品中被做成左右一对图片，用各种各样的立体眼镜进行观看。

直到20世纪30年代偏振3D系统问世，使得影视作品的色彩保真度与双眼视觉平衡都得到改善，即在提高技术的同时观众的观看质量与舒适度也得到大幅度提高。一直到2009年立体电影《阿凡达》的问世，让人们感受到立体影视作品的希望。

4.2 立体影视的前景

改善立体影视观看的舒适度标志着当代立体影视技术的进步，也是制作技术人员不断追求的目标。在这方面，要求电视标准负视差通常不超过显示屏幕宽度的2%，而电影标准负视差不超过银幕宽度的1.5%，屏幕越大，观众能够获得的舒适感的正负视差范围越小。在立体影视作品的制作过程中，调整各种匹配、会聚、正负视差关系至适当的程度，观众才可获得良好的观影体验。

5 特效制作的协调与配合

影视是通过视觉与听觉来叙述故事的艺术，特效制作是使其高质量化、高效益化不可或缺的部分。在参与制作人员中，涉及工种众多，接触专业广泛，将一个团队结合起来并互相协调和配合显得尤为重要，这将直接影响到特效制作的效率和最终画面效果。例如在法国导演雅克·贝汉的纪录片《迁徙的鸟》制作过程中，共有500多人先后参与了制作过程，其中包括3名导演、15名摄影师、12名飞行员以及6个常设的摄影队，在4年的时间里奔赴世界各地400多次才完成制作。可以发现越是大制作的影视作品，团队的合作就越显得重要。在充分协调各自的能力、默契配合之下，整个团队才能以高效率、高品质的态度完成影视作品的制作，以获取精益求精的特效效果。

6 结论

影视作品的特效制作伴随着数字科技的发展而发展，在道具的制作、三维动画、后期配光等方面充分运用数字技术，利用计算机强大的数据运算能力和图形处理能力，获得更加精美、更加逼真的画面视觉效果。同时，立体影视在人们的观影体验上不断创新、不断改进，以获得观众舒适的观影体验为追求目标。影视特效制作可以说是一种诚信，一种制作者对于观众的诚信态度，即呈现给观众最为真实的画面效果。