数字技术下的影视特效技术研究

摘  要：随着现代信息技术的飞速发展，数字化的新时代已经到来。现如今计算机技术已被广泛地应用在影视作品的制作中，影视特效技术也随之取得了长足的进步。数字技术下的影视特效技术为影视作品平添了许多动人心魄的视觉奇观，为影视传媒行业带来更大的发展空间。为此，从影视特效的概念与发展出发，探索影视特效技术具体的操作方法及流程，进而对影视特效技术进行全面的剖析与研究。

关键词：影视特效技术;计算机;数字化

中图分类号：TP39       文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）04-0100-05

Research on Film and Television Special Effects Technology under Digital Technology

WANG Xiangjun

（Shandong Huayu University of Technology， Dezhou  253034， China）

Abstract： With the rapid development of modern information technology， the new era of digitization has come. Nowadays， computer technology has been widely used in the production of film and television works， and film and television special effects technology has made great progress. The film and television special effects technology under the digital technology has added many soul stirring visual wonders to the film and television works， and brought greater development space to the film and television media industry. Therefore， starting from the concept and development of film and television special effects， this paper explores the specific operation methods and processes of film and television special effects technology， and then makes a comprehensive analysis and research on film and television special effects technology.

Keywords： film and television special effects technology; computer; digitization

0  引  言

隨着科学技术的迅猛发展，信息传播越发快速高效。电影、电视、网络等媒体在业内取得了很多令人瞩目的成就。影视传媒行业经过数百年的发展，也逐渐形成了自身成熟、丰富、自成一体的视觉语言艺术。近些年也开始将多种媒体、学科与技术相融合，形成理论与技术完美契合的综合类学科，并呈现出蓬勃发展的良好态势。其中影视特效技术尤为突出，成为推动影视传媒行业繁荣发展的重要部分。

影视特效通过计算机图像生成、数字影像处理、虚拟现实技术以及动画合成技术的有机组合，实现了镜头连接和特殊效果创造，为人们呈现出许多叹为观止的画面，让许多不可能实现的画面成为可能。

1  影视特效概述

1.1  影视特效的概念

影视特效又称“VFX”，是英文单词Visual Special Effects的缩写，直译过来就是“视觉特效”，指除真人拍摄之外所用到各种各样的工具和手段创造出的图像。简单来说就是在影视作品中人工制造出来的假象和幻觉。一方面，影视制作者可以通过影视特效来避免演员身处危险的境地，减少影视作品的制作成本;另一方面，也使影视作品能够呈现出更具震撼力的画面。

1.2  影视特效技术的发展

1.2.1  传统的影视特效技术

在早期的胶片时代，计算机技术还没有被广泛运用到影视作品中，影视后期只能做到简单的剪辑、拼贴。传统的影视特效主要是利用化妆、搭景、烟火等方式制作特效。例如大家熟知的86版《西游记》片头孙悟空翻筋斗云的画面，是利用蹦床跳上去，后期再加入森林、天空的背景，体现出孙悟空一个筋斗十万八千里的效果，如图1、图2所示。接下来孙悟空在空中腾云驾雾的画面，则是利用棉花制作出云朵的形态，再将背景和演员拼贴上去来实现的，如图3所示。片中的背景都是先进行实体搭建，再放入烟雾，营造天宫的氛围，如图4所示。片中所有的妖魔鬼怪均是由化妆、戴面具来实现，如图5所示。

1.2.2  数字时代的影视特效技术

随着科技的创新发展，影视作品的后期制作过程也开始广泛使用计算机技术，这大大提高了人们观看影视作品的感官体验。传统的化妆、布景等方式实现的影视特效已经无法满足人们日益提高的观影体验。影视作品开始利用计算机来实现特效，影视特效进入CG的时代。CG是英文Computer Graphics的缩写，也叫计算机动画，意指利用计算机技术进行视觉设计和生产。利用CG特效几乎可以实现任何超乎人类想象的画面，使影视作品的画面得到极大的丰富。

数字化时代下，影视特效技术基于计算机软硬件，利用计算机图形图像原理及动画合成技术将所拍摄的画面进行后期的加工与制作。目前，影视特效不仅广泛应用于科幻类、战争类、神话类、动画类等影视作品中，在影视作品的片头、片尾以及影视广告中也应用颇多。

2  影視特效制作流程

2.1  场景搭建

在影视特效制作过程中，为创造出真实世界中不存在的角色或环境，首先需要模拟建立现实世界中没有的场景，场景的搭建主要分为人物面容造型及环境搭建。

2.1.1  人物面容造型

影视作品中，人物的面容造型技术自电影诞生之日起就随之出现，包含两种形式：一种是传统的特效化妆，另一种则是基于CG技术实现的“数字整形”，这两大部分组成了现如今的特效化妆技术。

2.1.1.1  特效化妆

随着科学技术的飞速发展，传统的特效化妆也开始运用计算机技术。特效化妆是一系列复杂的工作过程：首先要绘制草图，使用计算机三维软件依照草图进行建模;然后对演员的头部进行翻模，准确得到演员的石膏头模后，依照之前的草图及模型，在石膏头模上进行雕塑，得到能够粘贴在演员面部或身体上的假皮。利用化妆技术将假皮贴合到演员面部，再利用色彩和画笔进行细节的定妆，大到骨骼的塑造，小到肌肤的纹理，使之形成惟妙惟肖的效果。例如《权力游戏》中“夜王”的面部形象就是通过特效化妆实现的，如图6所示。

2.1.1.2  数字整形

数字整形是影视特效技术进入CG时代才开始出现的一种技术，即运用动作捕捉、3D建模术和面部捕捉等CG技术进行数字整形。例如，电影《魔兽》中兽人的面部就是通过面部标记点，配合高分辨率头戴式相机设备与姿态捕捉系统，捕捉演员面部微小表情，追踪面部标记，同时利用三维软件改变或重构角色形象，如图7所示。

2.1.2  环境搭建

环境搭建的常用手段主要有布景与实物模拟，由美术置景部门完成，布景主要是为了满足实景拍摄的需要而建立实物背景。实物模拟则属于影视特效的范畴，主要指特效影片中常见的“绿幕”“蓝幕”等，即按照1：1比例搭建的不具备实际效果的背景。目的是方便后期抠像制作。

2.2  计算机合成技术

计算机合成是影视特效制作中的重要环节，随着计算机技术的普及，合成技术也逐步成熟，现在的影视作品，利用计算机合成技术与3D技术的有机结合，使影视特效迈入高效率、高分辨率、高水平的时代，影视特效合成的影视作品也越来越精致。

2.2.1  二维合成技术

影视特效技术所使用的专业二维合成软件主要是AfterEffect，从软件操作界面与操作方式上，可以看出其最根本的设计理念是基于图层进行制作。以抠像等主要手段实现图层的合成。例如，颜色键抠像（Color Key）如图8所示，运用指定一种色彩来进行抠像的方式操作;亮度键抠像（Luma Key）如图9所示，通过指定图像的亮度或对比度抠出该层图像上所有区域的指定色彩信息;线性颜色键抠像（Linear Color Key）如图10所示，通过指定色彩上的RGB、色调或饱和度信息以建立透明度的方式进行操作等。通过多种抠像手段实现各种难度的合成。通过蒙板轨道（TrkMat）、遮罩（mask）以及边缘处理等特效来调整细节，实现实景与特效的完美融合。使诸多原本不可能实现的画面变为可能。

2.2.2  计算机三维动画合成技术

影视特效中三维合成技术运用到软件主要有3Dmax、Maya、Cinema 4D、Realfow等三维软件。这些软件都有各自的侧重点，例如3Dmax具有先进的渲染和仿真功能，强大的绘图、纹理和建模工具集以及流畅的多应用工作流，其更加侧重于场景、建筑、环境等方面的设计;Maya改善了多边形建模，通过新的运算法则提高了性能，所拥有的多线程支持可以使其充分利用多核心处理器的优势，从而大大提高了其在电影、电视、游戏等领域开发、设计、创作的工作流效率，更加侧重于影视、动画领域大规模的生产运作;而Cinema4D的制作效率与简洁性更高，在平面设计、UI设计方面有很多更强大的模块，所以更多地应用于影视后期包装;Realfow则能够模拟较为真实的流体动力学，更适合制作出较为真实的河流、瀑布、火焰等效果。这些功能强大的三维软件为影视作品创造了更多的可能性，使蒙太奇的最小单位“镜头”解构出更多的元素，将二维的视频画面进一步细分出三维场景中的更多模型与元素。

影视后期特效中的三维动画合成技术需要执行一系列复杂的流程：

首先，需要根据草图进行模型与场景的构建（建构模型之前需要先确定适用的模型）。建模的种类通常包括多边形（polygon）建模，主要通过细分、挤压、拉伸、平滑等多种方式将几何图形捏出最终的模型，如图11所示;非均匀有理B样条建模（Non-Uniform Rational B-Spline， NURBS），一般是基于点线面的原理，按照由点呈线、由线成面、由面成体的思路，通过旋转、放样、挤出、平面化等命令最终制作出模型，如图12所示;细分曲面建模（subdivision surface）则是将复杂的物体制作过程简单化。与NURBS建模和多边形建模相比，细分曲面建模结合了两种建模方式的优点，既拥有灵活的拓扑结构，又能够最大限度地保持平滑，如图13所示。

其次，需要对建构好的模型及场景进行材质的添加和灯光的设置，材质的选择需要根据不同物体的表面属性来确定，通过颜色、透明度、环境、自发光以及凸凹、高光、镜面、漫反射、反射、折射等物理属性来调整，以求达到更加真实的效果。

再次，需要对模型进行动画处理。也就是使前期制作而成的模型“动”起来，动画处理主要包括模型动画处理、虚拟摄像机处理以及骨骼动画、表情动画动力学等细节的处理，通过关键帧和路径两种方式进行处理。利用虚拟摄像机调整场景的机位方向、高度、角度、虚实、远近、景深、聚焦等参数设置;骨骼动画和表情动画等细节处理可通过真人演员的面部表情捕捉、动作捕捉进行制作。而动力学主要是针对自然界的粒子、流体进行模拟，例如轻烟、爆炸、火焰、水、风，等等。

最后，需要对三维模型及场景进行渲染和输出。一般是输出带有Alpha通道的图片序列文件，再导入AfterEffect软件与实景进行合成。

3  数字技术下影视特效技术的意义

3.1  時空观念的革新

影视特效技术的介入使影视作品在时空观念上产生了革新，影视创作者获得了逆转时空的能力，促使一系列超现实主义影片、科幻片、魔幻片、惊悚片的艺术价值与商业价值得到了质的飞跃。例如在视觉特效领域具有划时代意义的电影《黑客帝国》，影片中的“子弹时间”就突破了传统电影中时空的束缚，利用计算机辅助的摄影技术改变正常的画面速度，实现变速，最终实现使慢镜头得到强化或是使时间停止的效果，如图14、图15所示。这种浪漫化的镜头处理方式使影视作品中的时空被延长、场景及空间得以加强，美学效果也得到了提升。这一系列革新都要归功于影视特效技术，而影视特效技术的发展也使《黑客帝国》系列电影由最初需要几十台移动摄影机按轨道环绕拍摄的传统拍摄形式演变成更为高级的全息捕捉技术、虚拟现实技术等，呈现出让人无比震撼的时空静止画面，使人们重新审视了真实世界的时空观念。

3.2  打破传统视听语言的传播内容

传统的视听语言是一种利用声音对人类听觉器官的刺激而完成信息传递的艺术语言，在视听感官上具有二维的局限性。而加入了影视特效技术的视听语言，给观众带来的视听感受更加丰富，3D影音特效、杜比音效、虚拟现实空间体验、交互式影音等多种视听模式，更是极大程度上调动了人的感知器官，为观众带来极富刺激的视觉体验，同时也拓宽了影视创作者的表现空间。

3.3  革新了影视后期制作手段

影视特效技术伴随着计算机技术的发展，为影视制作提供了强大的技术支撑，例如影视作品的色彩与光影运用特效技术，基于计算机虚拟现实场景，在实际拍摄中利用计算机视频处理软件进行优化，可以随意更改锐化、白平衡、对比度、透明度等参数，实现现实世界无法呈现的色彩与光影，增强了创作者对光影的表现力，而光影与色彩也逐渐成为影视创作者表达主题与思想的美学语言。

影视工作者运用影视特效技术使影视后期制作得到了很大程度上的革新。数字化技术下的影视特效时代，影视作品不再像传统拍摄中所经历的简单过程：先进行场景、造型设计，摄像师进行拍摄，剪辑师在剪辑台上进行拼接最后进行放映;而是先由美工师利用3D软件进行场景和角色的建模设计，使前期的概念图可以得到全方位的展示，大大提高了画面的视觉效果，使工作人员后期的工作流程更加清晰，并可以根据需要随时调整。在拍摄的过程中则可以运用3D高清摄像机完成很多传统拍摄手法无法实现的画面，达到更优的画面效果。后期则运用计算机处理技术、特效合成技术对影片进行剪辑与合成，给影视后期制作人员提供更多施展创意的平台，并使后期制作流程得到简化，使整部影视作品的质量得以提升。

数字化技术下的影视特效技术革新了影视后期制作手段，将许多不可能在现实世界中看到的景象呈现在人们眼前，创造出令人无限神往的梦幻世界。

3.4  优化了观众的观影体验

数字技术下的影视特效技术给影视产业带来了跨越式的变革，IMAX巨幕电影院3D、4D数字电影的出现，大大提升了影视作品的视觉体验，为观众带来身临其境的强烈冲击，使观众与影片实现了互动与交流。数字影视特效技术对人体结构进行解构，为观众呈现出如阿凡达、金刚、绿巨人、变种人、机器人、丧尸等一系列超越人体生理极限的生物;利用虚拟现实技术建构出无限的异世界，为人们带来了前所未有的影像奇观。

数字影视特效技术还打破了电影、电视、网络之间的界限，使各种娱乐模式得到了融合发展，不但给人们带来多层次的体验，也带动了人们娱乐方式的变革。

4  结  论

影视特效技术从诞生之初的浅显粗陋到如今的新奇精湛离不开数字科技的发展，数字化的影视特效技术，在道具制作、三维动画、后期合成、配光等方面都是基于计算机技术，运用计算机强大的合成技术、影像处理技术、数字运算能力使影视作品能够为观众带来高品质，极富冲击力的视觉奇观，不断提高人们的观影体验，持续创新，使人们的精神生活得到前所未有的满足。

参考文献：

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作者简介：王湘君（1997—），女，汉族，黑龙江鸡西人，教师，硕士，研究方向：新媒体艺术。