先进的摄影机运动控制系统.doc

先进的摄影机运动控制系统北京电影学院刘进但效果不错 。诸如 “抠像”、“叠画”等合成的方法与手段 , 都在早期的影视制作中得到了较为广泛的 应用 。我国早期的特技影片 停战以后的某些老 北京城旧貌的特技镜头 , 就是通过光学技巧印片机 合成的 。从技术角度描述 Mo Co , 摄 影 机 运 动 轨 迹 像 自 动机器人的机械手那样控制着摄影机的运动 。运动 控制系统设备装备了一些运动轴 , 使摄影机能够万 向地自由移动 。摄影机运动控制系统的运行是完全 由计算机控制的 , 因此 , 摄影机运动控制的轨迹被 精准地记录 、存储在计算机内 , 轨迹数据可以编辑 修改 。由于 Mo Co 设备具有高精度的控制能力 , 因 此 , 它 具 有 可 重 复 性 、可 控 制 性 和 同 一 性 , 从 而 , 现实世界和虚拟世界的摄影机运动轨迹完全可以统 一 。运动控制 系 统 , 综 合 了 控 制 技 术 、电 子 技 术 、 机械技术 、特技摄影 、图像合成等 。早期的运动控 制系统的名称叫法不统一 , 又叫作 Magic ( 魔术) , 或 CCS (摄影机控制系统) 等 。1985 年前后 , 北影从美国引进了 CCS 系统 , 它 是运 动 控 制 系 统 的 一 种 , 该 系 统 的 计 算 机 平 台 是 PD P - 11 , 一 个 动 作 程 序 叫 做 一 个 “Block”。伺 服 系统中的马达为步进电机 , 图像的合成方式为早期 的 “胶片蓝屏遮罩方式”, 合成设备为光学技巧印片 机 。当时 曾 做 了 一 些 试 验 镜 头 , 也 曾 尝 试 了 抠 像 、 合成的先进手段 , 现在回想起来 , 之所以未能实现 商业化的运作 , 是由于当时的数字特技创作环境正 处于初期所致 , 如 , 计算机的图形图像处理能力太 小 , 甚至没有数字合成系统等 。然而 , 今 天 的 情 形 大 不 一 样 了 。计 算 机 技 术一 、什么是运动控制系统运动控制 ( Motio n Co nt rol) 系统是指计算机通 过电控马达对运 动 进 行 准 确 控 制 , 在 影 视 制 作 中 , 常常用于摄影机的运动轨迹控制 , 也就是指摄影机 的运动 轨 迹 控 制 系 统 , 也 有 人 叫 它 Mo Co 或 MC 。目前 在 国 内 我 们 常 听 说 的 运 动 控 制 系 统 , 有 美 国General Lif t s M k Genu Flex ( 见图 1 左) ,国的 M RMC 的 M IL O (见图 1 右) 等 。还有英图 1如果从 Mo Co 的原始概念上来说 , 美国在 1976年拍摄大金刚时就开始使用 “Mo Co”概念的雏形设 备了 , 但是由于当时技术条件的限制 , 那时的 Mo2Co 只能是一个大怪物 , 体积非常庞大 , 是固定的 , 无法移动 , 只能被放置在场棚里面 , 但它也是被电 脑控制的 。当时机器上挂的是一种老式的逐格摄影 机 , 如同动画逐格摄影机一样 , 一格一格地拍摄物 体 。当时的 Mo Co 主要是拍摄模型 ( 城市模型等) , 用在后期和一些前景对象 (怪物等) 合成 。合成技术是电影特技的重要手段之一 , 它是指 将多层源素材混合成单一复合画面的处理过程 。早期的影视合成技术主要是在胶片基础上实现的 , 如发展 , 带来了电影创作和制作手段的革命性的发展 ,可以说 , 硬件设备目前已经很完美和商业化了 。二 、运动控制系统的技术特点由计算机程序精确地控制 Mo Co 设备的 N 个轴 向运动 , 如 , 轨道 、基座旋转 、升降 、臂延伸 、外 臂运动 、摇 摄 、倾 斜 、摇 动 等 的 轴 向 运 动 , 因 此 , MC 最大的技术特点就是可以保证在不同的拍摄环 境下进行同一个镜头 (包括运动镜头) 的多次拍摄 , 如在摄影棚内拍人 , 在外景地拍物 , 在模型厂拍模 型 , 再加上三维电脑虚拟物体 把这些同一个镜 头的各层素材全部输入到电脑中 , 用合成软件进行 合成处理 , 最终制作出一个复杂的特技影视镜头 。1 . 精准的前 、后景别的摄影机运动轨迹合成由于 Mo Co 系统可以记录摄影机运动轨迹数据 等参 数 , 因 此 , 遵 循 记 录 的 摄 影 机 运 动 轨 迹 数 据 , 可以实现多次拍摄的运动轨迹完全的吻合 , 从而通 过对一个镜头的多次拍摄 , 实现复杂影视镜头的艺 术创作 。图 2 的 左 图 、中 图 是 摄 影 机 拍 摄 的 两 条 素 材 ,然后 , 输入到计算机中进行合成处理 , 并进行了光 线与色彩的调整 , 最终效果见图 2 右图 。图 3果镜头 。由于运用了 Mo Co 技术 , 被摄演员全身涂 黑 , 因此还可以同步添加很多虚拟特技效果 , 当然 , 这项操作需要添加 Mo Co 附加外臂和防水马达 、水 下摄影机等 。图 4 上半部为水中的监视器画面 , 下半部为游泳池边的观察视野画面 。图 44 . 真实与虚拟摄影机运动轨迹数据共享由于 Mo Co 系统记录的摄影机拍摄运动轨迹数 据等参数是由电脑控制的 , 所以真实摄影机的数据 可以作为三维电脑特技制作中虚拟摄影机的运动轨 迹数据 , 3D 软件中的虚拟摄影机可以读取 、利用这 些运 动 轨 迹 数 据 ( xyz 轴 数 据 ) , Sof timage 、XS I 、 Maya 、Light wave 、Infer no 等 都 可 以 读 取 这 些 运 动 轨迹的数据 , 见图 5 。电影 The 13t h Floo r的一个特技镜头读取了 真实摄影机运动轨迹的数据 , 将其作为三维电脑特 技制作中虚拟摄影机运动轨迹的数据 。该镜头的创 作意图是 , 在同一个镜头中 , 去掉现代的环境因素 , 添加上过去战争年代的环境因素 , 如 , 添加了路牌 、 井架等 。具体做法是 , 运用了 Mo Co 技术 , 把实拍的摄影机运动轨迹记录下来 ( 见左图) , 作为路牌 、图 22 . 轨迹的比例缩放拍摄由于摄影机运动轨迹是程序化的 , 因此 , 可以 很方便地进行运动轨迹的比例缩放 , 见图 3 序列图 示 。我们沿着从左往右 、从上向下的顺序观察镜头 景别的比例变化 , 从蛋糕特写景别 , 变化到蛋糕上 的青年男女结婚景别 , 再逐渐的延续到青年男女的 中景景别 。3 . 水下拍摄在电影 Hollow man中 有 一 个 水 下 运 动 摄 影 镜头 , 描述了从水下游动到钻出水面的虚拟人的运 动过程 , 创造了以往难以置信的从未见到的特技效在影片中 , 我们常常看到不断变化的背景与前景 , “蒙太奇”使得电影的逼真性受到影响 , 但这种 轨迹连续的 、似是而非的画面效果 , 使得我们看到 一个因果关系持续发展的镜头画面 , Mo Co 技术可 以实现这种形式镜头画面的创作 , 见图 8 。一辆小 车出现在沙滩上 , 小车周围出现了戏耍的青年 空间转换到雪山 , 小车周围出现了滑雪人 空间 转换 到 城 市 街 道 , 小 车 周 围 出 现 了 放 置 行 李 的 人空间继续转换 , 小车行驶在高速路上 。图 5井架等的虚拟摄影机运动轨迹 , 从而实现了两层图 像的摄影机运动轨迹完全吻合 。反过来 , 三维电脑特技制作中的虚拟摄影机的 运动轨迹数据也可以作为真实摄影机的运动轨迹数据 , 见图 6 。图 87 . Mo Co 与影片的群体效果群体效果是数字影视创作中一项新技术 。但这 里谈到的是另类的群体效果技术 , 如 , 在战争影片 中 , 常常出现这样的镜头画面 : 众多的士兵 、行驶 的军车队 、停泊的舰队群 。如果不用 Mo Co 技 术 , 常常采用固定的机位多次拍摄 , 然后在后期合 成 , 画面 的 艺 术 效 果 较 为 呆 板 。若 用 Mo Co 技 术 , 可以实现运动镜头的多次重复拍摄 。很明显 , 只有 在这种运动的镜 头 画 面 中 , 在 层 层 铺 垫 的 渲 染 中 , 才可能尽显波澜壮阔的场面 , 见图 9 。8 . Mo Co 与动画图 6电影 PanicRoo m的 一 段 镜 头 , 就 是 根 据 分 镜头脚本 , 事先在 3D 动画软件中 , 做出摄影机的 运动轨迹 , 然后输出到 MC 系统 , 作为真实摄影机 的拍摄运动轨迹数据 。5 . Mo Co 的多次拍摄效果图 7 为 典 型 的 Mo Co 的 多 次 拍 摄 效 果 ( 注 意 , 这可不是固定的画面 , 而是运动的摄影机的镜头画 面 。) 如果我们创作双胞胎 、三胞胎 的画面 , 在 Mo Co 面前都是易如反掌的事情 。6 . 多次变化的背景与前景图 7图 9动画电影的创作形式使得艺术家可以自由自在地 、没有任何障碍地 、几乎可以随心所欲地表达自 己的想 法 。而 运 用 了 Mo Co 技 术 的 泥 塑 动 画 创 作 , 更使得这种无拘无束的创作形式锦上添花 。如 , 图10 的泥塑动画 , 由于采用了 Mo Co 技术 , 不仅实现 了运动镜头画面的创作 , 而且使得制作过程更加容易 。图 12段是现代电影人经常采用的手段 , 如今 Mo Co 系统 已经成为美国好莱坞影片的主要电影创作工具之一 , 很多 “大片”都与 Mo Co 设备系统有不解之缘 。电 影神秘人 ( Mystery Men) 的一个特技镜头就运用了 Mo Co 技术 , 见图 13 。图 109 . Mo Co 解决了 “困难条件下拍摄”的问题观众一般谈电影创作 , 首先感觉到的是一种诗 情画意的体验 , 而圈内人士则常常认为很辛苦 , 甚 至是一场战斗 。“困难条件下的拍摄”是经常会发生 的 。如 , 与危险的猛兽共存的画面镜头 , 人们常常 想起了用马戏团的驯兽技术 , 然而 , 这种画面缺乏 猛兽固有的 “野性”, 而且有些 “特色演员”在马戏 团中根本不存在 。运用 Mo Co 技术 , 可以创造出人 类与猛兽 、猛兽与温顺动物 、猛兽与其它动物共享同一个自然空间的场面 , 见图 11 。图 13该镜头做法是 , 将在圆形轨道上用 Mo Co 系统 拍摄的神秘人 (参见图 13 左) 与三维数字特效 (具 有同样的摄影机运动轨迹) 合成 (参见图 13 右) 。Mo Co 技术在 国 内 已 有 应 用 , 如 , 在 著 名 香 港 艺人梁咏琪的Amo ur专辑中有一首名叫 花火 的歌曲 , 由她本人亲自参与此曲的 M TV 演出 。我 们可以在 M TV 中 看 到 Mo Co 的 应 用 在 一 个 画 面呈现了好多个梁咏琪 。这种多面像的特殊效果给 观众以强烈的感受 , 见图 14 。虽然 现 在 国 内 使 用 Mo Co 技 术 的 影 片 还 很 少 , 但是由于 Mo Co 与 “大 片”的 亲 缘 关 系 , Mo Co 在 世界的知名度和优秀的技术性能 , 其正在受到国内越来越多的制片公司和数字工作室的关注 。图 1110 . Mo Co 与追踪被摄物体当我们在追踪拍摄被摄物体时 , 可以用到 Mo2Co , 可事先将追踪被摄物体替代物的运动轨迹程序 化 , 然后自动拍摄真实物体 , 见图 12 。三 、运动控制技术用于电影 。在世界电影的主要创作潮流中 , 先进的特技手图 14四 、Mo Co 的团队精神和预看系统先进的运动控制系统基于高科技 , 因此 , 正确 地使 用 该 系 统 , 需 要 建 立 一 个 强 有 力 的 工 作 团 队 (艺术 和 技 术 完 美 结 合 的 团 队 ) , 包 括 特 技 导 演 、 Mo Co 操作师 、编程工程师 、特 技 摄 影 师 、特 技 美 术师 、三维动画师 、合成师和模型师等 。这支队伍 除了需要经过专业培训 , 还要有互补的团队精神 。另外 , 运动控制系统还要有很好的 “预看系统” 与之配合 。美国人从制作影片 侏罗纪公园续集 开始 , 就有了一种新的工作项目 , 叫做 “事前准备 工作”。就是说你必须要用 3D 程序把你要拍的镜头 画面 , 制作出预看镜头 , 这个预看镜头包括摄影机 的运动轨迹 、场景 、演员的位置 , 甚至包括灯光等 。 换而言之 , 就是在实际拍摄之前 , 周密计划 , 做到 心中有数 。电 影 指 环 王三 部 曲 中 的 特 技 镜 头 , 都经过了 “事前准备工作”。目前的预看系统 , 可以 用 3D 软件直接制作 , 也可以用专门的 “预看系统” 软件 , 如 , Sto ryBoard Artist 。该软件中内设很多场 景和角色动画 , 可以很方便地调入借用 , 也可以重 新建立和组合 , 见图 15 。从专业角度看 , 世界电影的发展不仅仅是影片 的叙述风格 、视听语言的不断创新发展 , 而是从它 诞生的那天起 , 就 紧 紧 把 握 着 高 科 技 的 前 沿 发 展 。特别是在今天 , 影片在表现手段上更要依托科学技图 15术的进步 , 将先进的数字技术 、电子技术和材料技 术等应用到影视创作中 , 扩大影片的创作空间 , 使 影视创作思维在先进的特技手段的支持下 , 得到更精彩的展现 。Maxx 公司推出高性能等离子显示器Maxx 公司于近日推出 5050 新型 50 英寸等离子显示器 ( 售价 8995 美元) 以及 Mustang I I Pluss 型 视频放映机 ( 售价 7995 美元) , 该系列产品已被代 理商在世界范围内全面销售 , 使您可在家中或商务 工作中欣赏达