数字技术下影视特效设计和动画合成技术探讨

2019-11-29蓝雪铭

科技传播 2019年17期

蓝雪铭

快节奏的现代化社会，人们审美趣味逐渐趋于多元化，观众对影视作品的题材要求不但越来越广泛，视觉享受水平也逐渐提高。在数字技术的带动下，影视的新风格、新题材、新类型不断涌现，这都得益于计算机图像生成、数字影像处理、虚拟现实等技术的介入，给人们呈现了匪夷所思的画面。除此之外，还需要利用动画合成技术，将画面的各类组成元素，像特效、画面剪辑、音效等相互结合，实现镜头连接和特殊效果创造。动画合成技术与数字技术的结合是一种必然的发展趋势，动画合成技术指的是全面使用人体运动纹理、动作捕获及运动绘图等多种技术的相互结合，然后对其进行分割和类聚分析，最后利用拼接实现人体运动组合的动画，其中的动作单元分析就是实现人体动画合成的主要途径[1]。为此，以下重点结合数字技术概述，分析影视特效设计和动画合成技术的创新。

1 数字技术概述

数字技术的发展，使得艺术创作以一种全新的语境呈现，不仅革新了传统艺术创作流程和方式，更促进了无纸化设计发展。数字技术是一项与电子计算机相辅相成的科学技术，通过借助电子设备，将图、文、声、像等各种信息转化为二进制数字“0”和“1”，以供计算机识别，进行编码、压缩、解码，实现运算、加工、传输、还原等过程。

“0”和“1”可以通过不同组合表达十进制中的各种数字，便于信息在传输过程实施保密。随着科学技术的发展，此种表示方法除了在数字领域应用外，还扩展到声音、图像、文字等领域，扩大了数字化范围。这一功能无疑消除了世界各个国家、民族之间的语言隔阂，其虚拟性特征对动画合成和影视特效来说无疑具有很大的吸引力。

2 影视特效设计和动画合成技术简介

当下影视特效主要在科幻类、战争以及动作等作品中出现，利用计算机图像及图形原理，将拍摄画面和计算机生成的画面自动生成，一般涉及到色彩、同透视、运动等多方面，数字技术的介入会在原有基础上提高视觉审美，将各种元素融合到一起，呈现一个完整的视觉画面。以下从3 方面介绍动画版后期特效的制作过程。

1）画面的处理。该环节属于影视的后期制作，主要是不对画面的色调进行有效调节，不同画面主题处理思路不同，但根本目的都是为了呈现预期的视觉效果。色调调节主要分为三大步骤：首先，对作品中的人物情绪特点及氛围充分的展现出来；其次，使不同时间及条件中所拍摄的画面能够实现色调统一；最后，能以剧情需求为主利用淡化色调及单独突出等方式将其中情节的含义及视觉效果充分的展现出来[1]。比如科幻题材的《阿凡达》主色调一直在灰色与奇幻的色彩中变换，蓝色、绿色都是平和、宁静的色彩，能够起到心灵抚慰作用，用来作为潘多拉星的基调；白色虽然不引人注意，但是却富有深刻含义，用来作为灵魂树的色调，而人类的活动场景则以灰色为色调，与奇幻色彩的潘多拉星形成对比。除了色调调节以外，还包括画面合成，主要在电视制作中广泛使用，能够对演员进行保留，便于拍摄。

2）镜头的连接。镜头连接是指通过创建组接方式，实现镜头之间的相互过渡，将多个镜头进行整合，使画面更加流畅。比如影视作品中，会利用动画合成和三维软件展现视觉效果，对已发生的场景回访，与实际场景进行对比。此外，还能够使用色彩、光线等技术，使相同视觉元素在不同画面中实现串联，增加画面的和谐、流畅程度。

3 数字技术在影视特效及动画合成中的应用

3.1 画面的定格

所谓画面的定格就是通过拍摄方式对预先制作好的角色进行连续动态逐格拍摄，并对画面实施剪辑，最后形成的影视定动态画面效果。数字技术在画面定格中的应用，主要是在拍摄后期对影片进行数字化处理，通过角色模型的控制实现动画定格。在制作过程中会使用到After Effcets 中的数字函数，实现连线特效，此外还需要使用标准物理学规律进行设置，以提高特效的真实感。比如《秦岭神树》中禁婆的特效，着实让人心里一惊，除了化妆技术高超外，最触动观众心底的是禁婆的头发，更增加了一分恐怖气息。影片中的长发实际是根据计算机模拟和手动动画调节技术配合实现的，通过虚拟的画面绑定，对呈现效果进行良好控制，实现体积渲染和动画捕捉，使头发更加逼真。在此过程中使用上百个管状模型将其作为头发结构，通过模拟计算和动画技术的结合，解决头发和布料在接触过程中的穿透问题，给观众带来更真实体验。

3.2 运动的捕捉

影视拍摄离不开演员表演，有表演就会有动作产生，包括肢体动作、面部细微表情等，如何将演员动作准确定位到特效虚拟人物中，这就体现出运动捕捉技术。该技术通过在物体关键部位安装跟踪器，然后由计算机直接将物体的物理空间定位、尺寸等数据进行捕捉和处理，得到的三维空间坐标数据再经计算机进行识别投射。运动捕捉系统主要涉及到Sega Interactive、MotionAnalysis、Polhemus、X-Ist、MAC、FilmBox 等。在科学技术飞速发展的今天，也促进了数字技术的成熟，对于影视制作中的动作捕捉技术来说，会得到进一步提升，在影视中的作用也会越来越大。目前国外一些科幻影视已经充分体现了这一趋势，像《魔兽》中的古尔丹、《指环王》中的古鲁姆、《猩球崛起》中的凯撒等，都是通过对“原人物”动作、表情的跟踪与数据分析，形成栩栩如生、形象逼真的科幻影视人物。以下以《阿凡达》电影为例，分析数字技术支持下的运动捕捉技术。

首先是动作捕捉，《阿凡达》中的动作捕捉是由GS 系统制作完成。运用该系统与生物力学理论相结合，通过灵敏的捕捉能力、完善的推测能力和有效的遮挡区域，很好地解决数据跟踪过程中遇到的一系列问题，弥补追踪过程中跟踪点缺失、被遮挡的局限，仍能根据反馈的角色骨骼数据计算运动路径，数字特效电影目前最先进的动作捕捉系统。

其次是表情捕捉，又或者是情绪捕捉。数字技术的介入，使传统运动捕捉技术只能完成角色肢体动作数据的捕捉的局限得到改善，发明了捕捉数据头盔，用绿色光感标记表情运动关键点，可以捕获演员的细微表情，将采集到的数据投射到虚拟动画角色上进行数据合成，完成影视中人物的面部特写，达到声情并茂的效果。像《阿凡达》中大量飞行、攀爬、跳跃等动作伴随的微表情就是在此系统的辅助下完成的。

3.3 3D 技术的运用

数字技术带来最大的改变是3D 技术的使用，该技术支持下实现了逼真、震撼、奇幻、美妙的3D场景。3D 拍摄系统一般包括3D 实景拍摄系统、3D虚拟拍摄系统和协同拍摄系统。传统实景拍摄的立体现效果完全由机器走位形成，用机器交替代替人眼交替，此种方式受多种因素的制约。3D 技术的运用解决了机器代替人眼交替的局限，完全由一台摄像主机和两个数字镜头配合完成，实现实景拍摄，呈现立体效果。将数字镜头的间距设置为人双眼之间的间距，搭配分光滤镜，折射出两组数据图像，反馈给主机，呈现完美的三维视觉。3D 虚拟拍摄系统是将拍摄的实景，通过3D 模型软件数据、3D 追踪软件的数据进行数字化处理，转化为3D 虚拟场景数据，已达到实景拍摄无法实现的视觉效果。协同拍摄系统是将前两者结合使用，对拍摄画面进行补充，实现两者场景的互相穿插，呈现更精彩的视觉效果。