妙影无踪的艺术

陈东旭

【摘要】 早期的图像合成主要在拍摄阶段和洗印过程中完成，比较典型的例子就是早期的红外摄影与技巧印片机。为了将两个不同环境的内容结合在一起，使观众相信那是在同一环境下拍摄的，当时的电影工作者们使用了多种方法，如在胶片上直接绘制遮罩，然后将胶片叠加拍摄。在胶片上绘制遮罩的过程就是早期的抠像合成。由于计算机技术的不断进步，数字技术很快介入电影创作中来，数字特技运应而生。抠像是数字影像合成中最耗时、最费力，但又是最重要的一环，它决定了数字合成画面的质量、效果与真实。本文所要探讨、研究的就是数字抠像带给我们的妙影无踪的秘密。

【关键词】 影视特效；数字抠像；蓝绿屏；合成技术

[中图分类号]J90 [文献标识码]A

一、数字抠像

（一）抠像及其基本原理

Key就是抠像，是将画面中需要的部分和其他部分分离出来的过程。大多数情况下，抠像的目的就是提取前景的alpha通道，然后将前景合成在背景图像上。

抠像的种类主要包括色度抠像、明度抠像、差异抠像等。蓝或绿屏的抠像就是色度抠像，也是现在常用的抠像手段。明度抠像是通过图像的黑白关系进行抠像，主要用于得到图像的mask。现在还出了一种新的抠像方法，这种方法不需要蓝场或绿场就可以直接将前景图像抠出来，或者从背景中擦去不需要的前景画面，这就是以mokey为代表的抠像方式。其实，这种方法所应用的原理就是差异抠像（difference matte），它是通过计算前景与背景的差异信息来进行抠像的。对于这种抠像方式，拍摄一张或一系列理想的空背景图是非常重要的。如果没有完整的背景信息作为数据来源，这种方法的效果也不会很理想。在本文中介绍的主要方法是色度抠像。

大家都知道，在电脑中的颜色是由数字表示的，白色就是255.255.255，黑色就是0.0.0，橙色就是190.190.10。合成图像就是对这些数字的运算。当我们点击抠像软件的执行按钮时，软件首先将背景图与反转之后的alpha通道相乘。对于遮罩中的黑色部分，它所代表的就是0.0.0，它与RGB每个通道相乘之后的结果都是0.0.0。对于遮罩中白色的部分，它也与RGB每个通道相乘，其结果就是它们原本的颜色。通常情况下，将两张图像相加的结果会使图像变得很亮，但是对于这个范例，前景已经被“抠”出来并加入到背景的“洞”中，这样就不会产生加亮的效果。

（二）蓝幕拍摄

绿幕拍摄俨然已成为电影场景拍摄中备受关注的一部分。比如电影《阿凡达》，影片采用实景拍摄结合电脑合成，很大程度上类似一部儿童动漫。大卫芬奇执导的电影《返老还童》《十二宫杀手》，以微妙的方式，使用了视觉特效，使得故事在观众没有觉察到特效应用的情况下，呈现在了巨大的银幕上。

（1）拍摄的顺序

当遇到一些难度大、成本高或危险性大、难以在生活中拍摄的一些镜头时，特技拍摄则成为了解决这些难题的办法。“千里之行，始于足下”，数字特技的创作也是这样开始的。一切要拍摄的镜头都源于剧本创作，特技镜头的故事板则是一切特技制作前的先驱准备。有一个完整精细的故事板，也就为接下来的特技制作奠定了良好的开端，视觉真实性的原则也因此有了保障，基本上可以避免出现原则性的错误。故事板得到各部门的认可之后，就可以开始进入实拍阶段。抠像需要的实拍素材大多数是在蓝绿背景下拍摄的，如何把实拍部分的素材保质保量地完成，是特技人员的工作重点。

首先，要分出主合成素材与辅助合成素材以及它们拍摄的先后顺序。主合成素材是画面中最重要、最有特征的、最难控制的元素，其他的则是辅助合成素材。一般先拍主合成素材，然后再拍辅助合成素材。有了主素材，辅助素材也就有了参照。

如果是用蓝绿屏拍摄，要先拍摄背景素材，尤其是户外场景。但如果是合成到3D场景和模型场景中，就应该先拍摄蓝屏元素，尤其是镜头会运动的时候。如果不知道背景元素是什么，则须记录光线的使用，以便拍背景时与前景光线一致。

拍摄时，前景物体的边缘是均匀的蓝色或绿色即可。如果物体是运动的，可以根据运动范围扩大蓝绿屏的面积；如果前景物体运动的轨迹过长（户外拍摄容易遇到此问题），可以做一块可以跟随前景物体运动的蓝绿屏。

（2）选择蓝屏或绿屏

从20世纪20年代开始，有了蓝屏的使用，蓝屏也一直是抠像中传统使用的屏。20世纪60年代，绿屏拍摄开始出现。现在我们常常使用的也是这两种颜色。理论上讲，任何颜色都可以抠掉，其实选用何种屏与前景物体有关。在三原色中，蓝色和绿色都被作为抠像专用颜色，而红色则不被使用。原因很简单，红色光波长最长，图像产生时更容易产生溢出的问题。而如何选择蓝绿屏，其实取决于前景物体的颜色。我们在拍摄前，要对被拍摄物体进行分析，如果物体上有大面积与绿屏相同或相近的颜色，我们可以使用蓝屏，避免后期抠像时一同抠掉物体的颜色，造成后期的麻烦。

（3）遵循使用蓝绿屏的原则是得到理想素材的前提条件

影响素材的因素是多方面的，需要根据具体情况进行分析，所以，在拍摄那些需要抠像的素材时会涉及到灯光、服装、道具等，但最先要进行定夺的一定是蓝绿屏的选择。抠像技术工作人员事先不会提出选用哪种颜色的幕进行拍摄，但有一个前提是确定的，那就是多实验，在颜色和曝光度方面要多考虑和分析，而且注意后期抠像使用哪种软件。只有参考了各种综合因素，才能更好地使用蓝绿屏。

（4）光在蓝屏中的运用

光线的角度、亮度需要与背景素材的光照效果相一致。在理想的拍摄过程中，先给前景物体打光，与背景素材的光照匹配后再给蓝屏打光。在给蓝屏打光时，要注意光照的均匀程度，肉眼并不能很好地断定蓝屏是否均匀，这时可以利用测光表检查其均匀程度。

在打蓝屏灯光时，一般要调为中等亮度，这样是为了使蓝屏和前景的亮度差不至于太剧烈。亮度差别太大，容易造成前景物体边缘过硬，在合成背景素材时不够自然。有些类型的胶片可以解决此问题，如柯达的SFX 200T膠片。

（三）画面的统一与匹配

视觉真实性的保证在素材拍摄中的体现，就是背景素材与合成素材的统一与匹配，角度、透视、光、色彩、运动与质量感等都是需要匹配的元素。

（1）拍摄的角度与透视要保持一致。因为一个特技镜头有可能由几个、甚至几十个素材组成，如果这些素材不能保证拍摄的角度、透视的一致性，可想而知，把它们放在一起会产生什么结果。所以保证拍摄角度的一致，也就是保证一个特技镜头的完整性。

（2）光线问题是特技合成中最容易造成穿帮的，也是在拍摄中最容易被忽视的。因为人对光线特别敏感，有很强的认知性，所以在拍摄每一个合成素材时，一定要把握住光源与光线的一致性。否则，就会使观众感觉同一个画面内出现了两个甚至是多个太阳。其实做到光线的一致并不难，只需要认真、细心。

在同一个画面里的所有合成素材，应该处在同样的光线条件下。这是保障画面完整、统一的基本条件。不论是光源、光比、光的方向，还是光的冷暖，都要协调一致。任何一个不协调的因素都会对画面的完整气氛产生很大的影响，造成最后合成的痕迹。所以，在整合处理合成素材时，必须仔细留意各个素材的光线条件。另外，在摄影棚内拍摄时，光的布置区域一定要广，特别是拍移动的物体时。比如，飞机模型或其他移动物，一定要把它们的起幅、落幅都布足光，否则它们就像是穿过不同的光区，从暗处进入明处，然后再进入暗处。拍摄时，这种不同的光区也许并不明显，可是把这种素材与自然天光的背景素材合成使用时，就会露出破绽。同样，如果背景的光是移动和变化的，在拍摄前景时光线要动，也要变化，这会非常麻烦。如果不能很好地解决这些问题，在前期拍摄中，就要尽量避免此类情况出现。

（3）色彩与对比度的统一。在同一个光源下，由于空气的原因，同样一种颜色会随着距离的加大而渐渐地变淡，直至颜色消失。这样的例子在晴天中午时最为明显。但遇到太阳西下的火烧云时，情况则不同，这时的色彩空间变化就不明显了，全部都笼罩在金黄色的影调中。如果我们把这两个例子作为衡量色彩在不同光线下变化的极限，那么在这两个极限中间的色彩变化则会因相应的光线时间段而产生相应的色彩空间关系。棚内拍摄，色彩的问题也同样存在，有时在注意拍摄物体的打光时，不能不兼顾蓝绿屏的色彩是否均匀。这时，蓝绿屏的反射光很可能对主体物影响很大，有时抑制了蓝绿屏的溢出，却又影响了主体物的光与色彩。当特技镜头拍摄出现了这样的矛盾时，新的解决办法也随之出现，《阿波罗十三》中火箭的拍摄就是解决这一矛盾的典范。

此外，还要注意的就是运动的一致性、同步性。运动是电影的生命，虽然运动会增加特技镜头的难度，但决不能因为难度大而放弃电影的运动。可以说，把多条移动的素材合成在一起，匹配成如同一次拍摄下来的镜头是非常困难的，即使再仔细也会有破绽。但借助先进设备就可以达到此目的，如移动控制系统（Motion Control System）（1），人物抠像后能与背景的运动匹配。另外，设置跟踪点也是个办法，它在把三维动画与实拍的画面合成在一起时更有效。

在具体制作中，如果拍摄技术实在达不到要求的话，也只能放弃运动而改拍不运动的镜头。因为，为运动而运动产生的破绽会破坏视觉真实性的原则，是违反电影创作规律的，需要绝对避免。

（四）特殊素材的拍摄

烟雾与爆炸素材也是蓝幕技术常拍摄的主体，是制作战争等大场面必不可少的合成素材。拍摄它们时，问题常出现在蓝背景的面积上与风的控制上。因为一条好的烟雾或爆炸素材的首要条件是它们外形的完整性和连续性，从烟的起源点一直到它与天空融合在一起的顶端边缘，都要拍摄下来。这样一来，蓝背景面积就要足够大，要能容下整个烟雾的造型。同时，还要控制好空气流动对烟雾产生的影响，要掌握风的方向、强度等。水气、冷气和有形状的水也是必须通过抠像才能得到的合成素材。由于水和水气都是透明或颜色淡、变化及细微的物体，在拍摄它们时就不能使用中档色系的蓝或绿，这种情况下最能体现它们的就是黑色，在黑背景下，水的形状、颜色和折射才能显现出来。

最有名的例子就是《透明人》中透明人被淋湿后出现的人形水罩。拍摄时，就是让演员穿上黑色的具有反光材质的紧身衣，这样淋湿后水的发射与折射都保留在画面中，抠掉黑色，则得到了干净的水的形状。水气也是同样的道理，在黑背景下拍摄水气，抠掉黑色后同样能得到完整的素材。水和水气在很多时候是用三维动画制作的，三维制作是有很大的难度的，在全景的大面积需要时这是很可靠而且省力的办法，但一旦水气需要出现在近景或特写中，真实拍摄合成则能更好地表现效果。

总的来说，数字特技抠像实拍部分对技术要求比较高，设计的因素也比较多，不能有任何闪失。因为这部分影像是特技的核心，是虚拟影像追求真实性的参照依据，是不可替代的特殊角色。而且要特别注意的是，它经常是无法或没时间再补拍的主合成素材。

二、抠像技术分析与案例理解

（一）特技摄影

由于特技镜头的拍摄在很多情况下是在蓝绿屏环境下进行的，或者是使用专门的摄影设备，在很多拍摄中已经不能用常规画面的拍摄方法来要求，而且特技镜头最初要求的素材是毫无处理的，所以，有时连两种摄影机镜头的细微差别都会导致后期合成的麻烦。因此，特技摄影成为了一种专门的摄影门类。

（二）摄影机注意事项

摄影机镜头使用不一致，会影响画面的完整统一。我们都知道，长焦距镜头与广角镜头拍出来的景深与画面感觉是不一样的，把它们合成在一起自然也就非常别扭，更谈不上有什么真实感了。这是蓝屏实拍中经常出现的失误，也是不易被察觉的失误。

拍摄时，摄影机的白平衡设置不要轻易变动，摄影机的改善功能也要关闭，同样不能使用增溢功能，否则，会增加噪波。解决的方法就是，增多灯的使用量。

打灯光时，蓝、绿场背景布光平均亮度必须只有1/5档的区别。在蓝场中，在主体人物的主光源正常曝光值上加1/2档光圈，再用相反色彩的挡光膜遮光，可用y-1、淡黄或85日光转换。在绿场中，加1/2档光圈并减去绿色（3308号绿）以区别绿背景与前景人物的關系。

（三）视频对位机（Video Mixer）

视频对位机是前期拍摄中使用的视频处理设备，其工作原理就是依靠实时的视频处理，将蓝幕摄影ccd信号和背景素材视频信号现场合成处理，这样就能准确进行现场摄影机的对位，从而很好地解决光线、透视和运动的对位。

（四）摄影设备会极大影响图像的颜色与亮度

不同的摄影机所拍摄出的素材是有差异的，人们是很难在监视器上去判断最终的色彩。有时颜色与亮度的差异会给合成师带来不必要的麻烦。所以，在拍摄同一个合成画面的素材时，尽量保持摄影机设备是相同的，这样在特技镜头拍摄过程中就可以减少几个需要考虑的麻烦因素。

三、结语

数字抠像合成技术使观众所看到的银幕上的图像更具有“幻觉”和“假定性”。影像不一定来自于对物质现实的真实记录，然而这种“幻觉”、“假定性”在观众面对银幕时又是极其真实与可信的，甚至比客观物质世界的现实存在更真实。数字抠像是电影拍摄手段的革命，它改变了电影的传统制作技术，也颠覆了我们的电影观念。影像的形成和产生不再是建立在客观真实基础上的结果。影像在某一种程度上和具体物质现实可以没有更多的联系。影像的本质不再是摄影机前正在发生的时态，不再是现实主义的东西，不再是唯一的一个参照物。人物与景物的关系不再是一种时间和空间统一的关系，画面也不再是绝对意义上的时空统一的东西，而且没有相互之间的制约。我们看到的所有影像都是建立在“假定性”基础上的真实。数字抠像技术使这一切有了实现的前提，为创造视觉效果、表达個人的风格与品位创造了前提。

注释：

（1）Motion Control System（移动控制系统），是对摄影机运动轨迹的设计和控制。20世纪80年代初，卢卡斯的ILM（工业光魔）创造了“运动控制摄影术”，数字特技开始更多地应用于电影制作，在影像合成中发挥着重要作用。如曾轰动一时的大片《黑客帝国》《泰坦尼克号》《指环王三部曲》等都运用了数字特效技术。

参考文献：

[1]郝冰.数字特技与视觉真实性的问题[J].影视技术，2002（1）.

[2]张会军.数字技术、观念、制作的思考[C].全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集（上），2003.

[3]李剑.SHAKE实用教程[M].北京：中国电力出版社，2002.