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现代影视制作技术,合成是电影特技的关键环节。然而，在数字技术用于电影之前，合成一直是特技制作的瓶颈。合成的过程看不见、摸不着，只能试着来，做不好重来是家常便饭。摄制组的工期往往被特技拖了后腿。,现代影视制作技术,自从视频技术出现以后，合成在电视系统中变得非常方便，然而普通电视的清晰程度距电影的高画质相差甚远，难以为电影所用。,现代影视制作技术,到了1980年代后期，高清晰度电视系统(HighDefinetionTelevsion，简称HDTV、HD或Highvision)进入开发的关键阶段，利用电视系统进行电影特技合成又被提到议事日程上来。,现代影视制作技术,进入数字时代，利用计算机图像处理技术进行特技合成，使合成真正走出费时费工的阴影。计算机合成和3D计算机图形技术成为特技制作水平突飞猛进地提高的两个关键因素。,现代影视制作技术,一.数字合成技术,从胶片合成到数字合成，主要得益于三个方面的技术进步：第一是视频和计算机技术，使得制作过程所见即所得；第二是数字技术，使得影像可以反复复制而尢损失；第三是人工智能使各种调整变得灵活方便，更加人性化。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,一.数字合成技术,对电影制作来说，胶片最人的缺陷就是在摄影和光学印片时看不到影像，一切都要等底片冲出来，甚至印出样片才能得到结果。对于合成来说，此种限制更加突出，因为在拍摄时，影像的影调色调是否衔接，景物的位置、比例关系是否正确都无法用肉眼判断，只能通过设置参照物或多次实验才能找出合适的关系。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（1）所见即所得,一.数字合成技术,影片亲爱的。我把孩子变大了是传统胶片合成的产物，当我们观察其中一些镜头时，会发现合成方面的不匹配。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（1）所见即所得,一.数字合成技术,“所见即所得”大大便利了特技制作。卢卡斯与星球大战前传I：威胁潜伏的工作人员在计算机屏幕前讨论特技合成与剪辑等问题。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（1）所见即所得,一.数字合成技术,一些复杂的合成可能需要多次进行。这就使得一些原始素材可能在得到最终合成影像时已经经过了多次复制。如果是使用胶片进行合成。多次合成的影像也要经过多次翻正翻底处理。影像的清晰度将大大降低，影像质量也会大幅度变差。数字的最大优点是在不使用压缩或格式转换的前提下，复制过程没有损失。因此复制一或复制多遍的影像与原始影像之间没有区别。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（2）无损失多次复制,星球大战前传I：威胁潜伏瀑布场景的合成过程。数字瀑布；添加天空；叠加潜艇，并在螺旋桨处加上水花；从已有CG素材中选择一处背景建筑；从背景影像中截取一段反复复制，得到堤岸；合成河水和浪花；合成瀑布、水气；加上潜艇：加上演员；为河水加上倒影。,现代影视制作技术,一.数字合成技术,在使用胶片合成时，影像被分成需要保留和需要去掉的两大类。要保留的影像被正常拍摄下来，要去掉的影像则通过蓝屏等合成技术去除。如果要去除的影像没有去除干净，所有画面都要重拍。比如一根钢丝露出痕迹，这个镜头就算报废了。在数字技术中，对局部景物进行修改则非常容易，现在的导演已经不会再担心武打的场面中有没有缆绳飞来飞去。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（3）可局部修改,一.数字合成技术,在胶片时代，为了制作用于合成的活动遮片，对影像有很多要求。胶片对蓝屏幕的色纯度有较高要求，并要求要保留的景物中也不能有任何蓝色的物体。采用数字技术以后，用于色键(chromakey)抠像的颜色不再有所限制而且只要求需要抠掉的景物与要保留的景物可以彼此区分开，就不影响合成的效果。被保留的物体中有和色键相同的色彩成分也不必担心被抠像时一起抠掉。所以，在数字时代，表面上看合成还是要用蓝屏幕，但背后的技术已经发生了本质的改变。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（4）抠像的限制减少,一.数字合成技术,抠像的限制减少还表现在数字技术可以合成半透明的物体，比如玻璃上的反光在合成中可以被保留下来。而胶片合成时，被合成的景物只有完全保留和完全去除两个状态。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（4）抠像的限制减少,一.数字合成技术,数字技术便于复制的优势，使创作人员可以将素材放置一边，只使用复制的图像文件进行合成。因此对原始素材更安全。,现代影视制作技术,1.数字合成的优点,（5）原始素材更安全,一.数字合成技术,合成技术的改进主要体现在合成的灵活性提高上。对于活动影像来说，摄影机运动、或局部抠像是合成技术的难点。,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,一.数字合成技术,进入数字技术以后，作为基本合成手段的色键技术在原理上与蓝屏幕合成技术等同，但灵活性增加。由于计算机对于图像中颜色的识别有多种方式，因而放宽了对用于抠像的有色屏幕的限制。不仅可以使用蓝屏幕，也可以使用其他颜色的屏幕。,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,一.数字合成技术,计算机抠像和胶片的活动遮片有所不同是，胶片的活动遮片在合成中的作用是局部遮挡，使胶片上的部分区域不被曝光，而计算机抠像的目的是去掉影像中不想要的部分，比如去掉指定的区域或指定的颜色等，而且方法更加灵活。,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,一.数字合成技术,色键技术起源于电子视频技术。它的核心内容是将画面中特定的颜色选择出来并进行处理。,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,一.数字合成技术,AlPha通道(或称a通道、阿尔法通道、AlphaChannel)是计算机实现抠像的基本方式。,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,Alpha通道,Alpha通道用来保留图像中透明或不透明的位置信息。,一.数字合成技术,将画面中抠像的区域选择出来有多种方式，最常见的是手工选择和通过颜色选择。,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,抠像区域选择,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,抠像区域选择,手工选择,手工选择是通过手绘的方式将抠像区域的边界描绘出来，然后将边界线作为路径保存在Alpha通道中。路径绘制以后还可以反复修改，因此准确性很高，非常适合单幅画面的处理。但是，电影画面是画面序列，即使1秒钟也有24个画格，如果影像是活动的。就要一个画格一个画格地绘制。工作量之大可想而知。所以这种方式不适于大量活动图像的抠像处理。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,抠像区域选择,手工选择,手工选择对于局部的修补，或剪裁掉一些形态简单的区域还是很有效的。比如。室外拍摄合成画面时，前景活动的人物后面需要被替换的背景之间可以仅用小尺寸的蓝屏幕将人与背景分开即可，后期抠像通过手工选择将大块的天空或背景去除并不是一件麻烦的事情。另外。如果需要从那些老的资料片中截取影像元素，也要通过手工的方式处理。,现代影视制作技术,影片金刚(2005年)需要在惠灵顿重现20世纪初的纽约市。摄制组在空地上铺设街道，街道的尽头则放置了绿色屏幕，这样可以将街道上老式汽车、行人和后景区分开来而天空则不去管它，在后期合成时，很容易被整体去除。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,抠像区域选择,通过颜色选择区域,这是计算机抠像的基本方式，也就是所谓“色键”的含义。在选取图像时，与所选点相同的颜色区域将被整体选中，如果点击图像中蓝屏幕的部分，整个蓝幕区域就被选中了。,任何均匀的颜色都可以用作合成的背景，而不仅仅是蓝色的屏幕。选择什么颜色做背景可依据实际情况而定。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,控制合成边缘的虚化程度,合成图像的边缘留有痕迹会影响图像的真实性，是合成技术中比较敏感的问题。为了使合成平滑，通过调节边缘的虚化程度改善合成效果。,抠像区域选择,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,克隆(clone),计算机图像处理另一类常用的功能是用制定区域的像素覆盖其他区域，这一技术被称作克隆。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,克隆(clone),如果要在图像上去掉一根电线，可以用电线旁边天空的像素使用clone的方法手工擦除图像中不需要的景物。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（1）计算机抠像技术,克隆(clone),AfterEffect软件中的Clone功能，可以快速去除序列图像中不需要的景物。,用类似的方法，可以将另一个素材中的树枝添加到本镜头中，通过镜头到镜头的复制。一缕摇曳的树枝就以恰当的位置添加到了这个镜头当中。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,早期的合成镜头基本上是固定机位拍摄。运动的摄影机对合成是一大挑战，因为当不同的素材合成在一起时，它们的运动方式、运动速度很难做到完全一致。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,Motioncontrol可以实现运动镜头的严格匹配。Motioncontrol是一种由计算机控制的摄影机运动装置，它结合了移动轨、摇臂、升降机、变焦等多种运动功能，记录并重复摄影机复杂的运动轨迹，使多次摄影时的摄影机运动始终保持一致。摄影机运动的信息还可以直接移植到3D计算机图形的虚拟场景中。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,Motioncontrol的基本工作方式是：首先确认摄影机运动过程中的关键点，在关键点上摄影机移动的位置、摇臂伸缩或升降状态、摄影机转动的角度，以及镜头的焦点等重要参数被记录于计算机中。然后，motioncontrol在摄影过程中会严格按照设定的轨迹运动重复。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,Motioncontrol的运动轨迹可以按比例缩放这样就允许被合成的景物可以是实体，也可以是缩小了的模型(miniature)。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,泰坦尼克号中最浪漫的的场景“我在飞翔”是利用motioncontrol技术的典范。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,首先，利用motioncontrol拍摄泰坦尼克号客轮的实物模型，用3D计算机图形制作出烟囱中冒出的烟、海洋以及破晓的大空，并利用计算机跟踪技术使数字的环境与实物模型客轮有一致的运动、大小比例及透视关系。,男女主角杰克与罗斯在绿屏幕前表演，并用motioncontrol拍摄下来，运动方式与模型客轮一致。,在演员与客轮正式合成以前，首先用简单的数字人物模拟跟踪合成的效果，然后再将绿屏幕前的演员抠像合成到正式的画面当中。从而完成这一镜头的制作。,现代影视制作技术,现代影视制作技术,“我在飞翔”视频,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,Motioncontrol另一个重要功能是一种联动的“从动(slave)”功能。在motioncontrol控制摄影机运动的同时，从动装置控制被摄体的运动方式。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,比如，在没有motioncontrol之前，如果要拍摄飞行中的飞机，需要用逐格摄影机拍摄，每拍摄一个画格，摄影机都要停下来，由操作人员调整模型飞机的方向和移动的距离，然后再拍摄一幅。这种工作方式效率比较低。Motioncontrol的从动装置可以控制安置模型飞机的特技台俯仰、移动、转动等各种动作。加上motioncontrol本身对摄影机运动的控制，复杂的运动可以不停机一次完成。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,Motioncontrol方便了合成画面的制作，使工作效率大大提高。但是motioncontrol也有它的不便之处。由于关键点是预先设定的，其后拍摄过程中不能随机地改变，所以场面调度、演员的位置都需要反复演练。这样就限制了演员的临场发挥，甚至位置稍不准确也可能造成焦点不实，使整个镜头报废。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（2）MotionControl,目前的motioncontrol有大小不同的规格，但总体上都需要比较大的拍摄场地，装卸和调试过程相对来说也比较复杂费时。越轻便的motioncontrol，稳定性也比较差。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（3）跟踪,如果用于合成的镜头是以前所拍摄的素材，或者合成现场过大、过于复杂，无法使用蓝屏幕，就需要事后对影像进行处理，分离出所需要的影像，这在计算机技术以前是无法想象的。,计算机图像处理的跟踪技术(track)可以辅助实现画面的局部修改和抠像。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（3）跟踪,AfterEffect软件的跟踪功能。,跟踪技术不仅用于合成，对于那些需要局部调整影调色彩的画面，也都会大量用到。,边缘越明确的物体越容易实现自动跟踪，否则需要人工调整跟踪的轨迹。为了便于跟踪画面中的活动物体，也可以在拍摄过程中人为地设置一些明显的跟踪标记。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（3）跟踪,即使是在蓝屏幕前拍摄的镜头，也常常需要使用跟踪技术。如前所述，motioncontrol并不适用于所有场合。如果有武打镜头，摄影机需要即兴跟拍演员的活动，有时甚至是手持摄影。而对于合成背景来说，如果只有演员的移动，没有摄影机的移动，则背景应该静止不动：如果摄影机在拍摄过程中产生了运动，背景也应该有相应的运动和位移。然而，蓝屏幕或绿屏幕颜色单调一致，又缺乏纵深关系，往往不能为后期合成提供准确的摄影机运动信息。所以，在屏幕上添加一些标记，通过跟踪这些关键点，可以帮助CG动画师找回摄影机运动的信息。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（4）摄影机轨迹反求,摄影机所拍摄的素材扫描进入计算机后转换成二维的位图形式，这些图像不能像三维计算机图形那样随意改变拍摄角度。有些拍摄场合无法使用motioncontrol或加蓝屏幕拍摄，比如，在飞机航拍的山头上要加上一个虚拟的城堡，就不可能在拍摄时使用蓝屏幕，也无法保持摄影机固定不动。这样的场景合成只能通过跟踪、手工抠像或摄影机轨迹反求来完成。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（4）摄影机轨迹反求,摄影机轨迹反求是计算机通过对二维活动画面进行边缘检测、几何元素等信息分析，得到原始景物在三维坐标中左右、上下和纵深关系，进而通过三维场景的变化找出原始拍摄时摄影机运动的轨迹，以及镜头焦距等参数。一旦得到摄影机原始运动轨迹，当计算机生成的3D图形需要合成到实拍的摄影画面中时。为3D计算机图形所设置的虚拟摄影机可以和原始摄影的摄影机同步运动，因而合成景物也就可以随摄影景物的运动而运动了。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（5）双机纵深识别系统,世界著名电影摄影机生产厂家阿莱(Arri)公司和BBC的研发部门共同开发了一种在摄影的同时可以得到画面纵深信息的双机纵深识别系统。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（5）双机纵深识别系统,这一系统共由三台摄像机组成，在主摄像机的左上方和右下方各附加了一个小摄像机。由于两个摄像机之间有固定的距离，它们所拍摄的影像也有一定的视差。根据立体视觉原理，景物距摄像机越近，视差就越大。反之视差变小。因此，通过影像差距的比较，可以反算出画面中哪些部分距摄影机比较近，哪些部分较远。根据这些信息，主摄像机所拍摄的画面在后期制作中，就可以根据景物的纵深距离，分离出前景、主体以及背景。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（6）Morph,通过morph(变体)技术，町以将一个物体逐渐变成另一个物体。从一张男人的脸变成另一张女人的脸，只要选定关键对应点。比如男人的眼角应该和女人的眼角相对应，morph软件自动完成整个图像柔和的转换。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（6）Morph,Morph的原理不难理解，而效果又非常好。可以将一个人变成另一个人，或者将一部汽车变成一头豹子。Morph不需要建立3D计算机模型，是一种从二维图像到二维图像的坐标变换技术，也是一种成熟比较早的计算机图像处理技术。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（6）Morph,在早期影片中，梅里爱使用渐隐渐现的方式，一会儿将自己变成博士，一会儿又将自己变成杂耍艺人。现在，morpth的方式替代了渐隐渐显。影片中使用morph达到转换角色目的的特技不在少数，从终结者到泰坦尼克号就多次把morph应用在影片中。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（6）Morph,詹姆斯卡梅隆导演的影片X战警中应用moph的一个例子。在这个镜头中，怀有偏见的参议员凯利(布鲁斯戴维森BraceDavison饰)受到转基因机器的攻击，并最终被溶解变成一滩水。从凯利的正常人形到液体一共使用了三个运动镜头，逐渐完成了这个转换。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（6）Morph,在运动镜头中，morph比固定镜头要复杂，所以从真人到液体之间不能只用一次转换就完成制作，而是需要分步骤进行。从真人到计算机生成的人形，再到液体的状态。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（6）Morph,Motioncontrol使上述真人、计算机人形和液体三个部分的运动得以匹配，morph技术使真人转换为数字人再转换为液体。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（7）合成中的问题,虽然数字合成已经能够解决在胶片合成中存在的很多问题，但操作过程仍有一些需要注意的事项，否则合成的结果也小能令人满意。由于电影合成所处理的是活动影像，出现的问题也就更多一些。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,2.数字合成的方法,（7）合成中的问题,抠像的背景颜色,主体到背景的距离,运动画面的合成,景深,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,1994年出品的影片阿甘正传中，有太多的特技可以让人津津乐道。最容易被观众所发现的，是空中飘落的羽毛，而阿甘(汤姆汉克斯TomHanks饰)和历史人物的紧密接触因为不可思议使人联想到是特技做出来的。也有一些特技不易被发现，比如华盛顿反战集会中或橄榄球赛场上密密麻麻的人群、田野里飞出的一群鸟、美丽山色在水中的倒影等。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,阿甘正传中，片头、片尾飘动着的羽毛是在蓝屏幕前拍摄并合成到画面中去的。为了模拟羽毛飘忽不定的效果，工作人员将羽毛固定在细钢丝上，并将钢丝捻来捻去。当羽毛最后落定在阿甘的脚上，另一根羽毛替代了合成的羽毛，使得阿甘能将这根羽毛拿起来。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,阿甘正传中，华盛顿宪法公园的反战集会。左列：阿甘被推上主席台的移动镜头；右列：摄制组主创人员在拍摄前一天勘查现场，分别拍摄在草地上处于不同位置的小组群众演员方阵，后期制作为水面添加倒影。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,片中的阿甘和中国的世界冠军李富荣打乒乓球。则是按照节拍器随意挥动球拍，乒乓球是后期加上的。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,该片对特技方面最大的贡献是使特技不再是科幻影片的专利，就像脑子不好使的阿甘总是不经意地成为历史的见证人一样，本片的特技处理也是在看似不经意之间悄悄地修饰了画面。让影片看起来更合理，更真实。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,越战老兵丹中尉的腿：,阿甘正传一片在处理越战中丢掉了双腿的老兵丹中尉(格雷西尼斯GraySinise饰)时，显得非常自然灵活。失去双腿的丹中尉在影片中多次出现，无论他坐在轮椅上、爬上捕虾船的桅杆，还是跳入水中，都让观众感到，那是一个真正肢体残缺的人。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,越战老兵丹中尉的腿：,蓝色的“长筒袜”使丹中尉的双腿被“数字截肢”。,左列：完成镜头；右列：制作过程。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,越战老兵丹中尉的腿：,丹中尉的双腿掠过茶几。左列：完成镜头；右列：拍摄现场。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,船帮开槽，让丹中尉的双腿通过。左列：完成镜头；右列：创作人员在计算机上修掉丹中尉的双腿，并把船帮的开槽补上。,越战老兵丹中尉的腿：,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,接受总统的接见,阿甘接受肯尼迪总统的接见。左列：完成片的场景；右列：肯尼迪会见一个球队的纪录片片断、汤姆汉克斯在蓝屏幕前独自表演与总统握手的动作、用汤姆汉克斯替换下纪录片中的妇女并修改总统和阿甘手的位置使两者重合，然后修掉该妇女多余的影像。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,接受总统的接见,阿甘接受约翰逊总统授勋。左列：完成的场景；右列：制作过程，用阿甘替换了接受总统授勋的真人，并在摄制组搭建的场景中将替身演员的头换成约翰逊本人的头。,一.数字合成技术,现代影视制作技术,3.数字合成的实例,阿甘正传,接受总统的接见,阿甘接受尼克松总统授子的荣誉证书。左列：完成镜头；右列：被替换的原始纪录片素材。,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,3DCG等技术可以制作出现实生活中没有的角色和环境，也可以模拟出各种自然现象。主要用于几个方面：,(1)场景制作,(2)角色制作,(3)角色化妆,(4)模拟气氛,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,为了区分实物制作出的模型和3D计算机模型(model)，一般将美术部门制作的模型称为“实物模型”(practicalmodel)，而通过3D计算机图形做出的模型为“虚拟模型”、“CG模型”或“计算机模型”。,(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,3D计算机图形和计算机合成技术在处理图像的方式上有本质的不同。计算机合成技术是处理二维画面图像的像素，比如替换掉某个区域的像素，改变像素的颜色或者把图像放大缩小等。这种变换属于“计算机图像处理(computerimageprocessing)”的技术领域。而3D计算机图形技术是建造三维虚拟空间的场景或物体。一旦这些场景或物体被创建，就可以从不同的角度。以不同的运动速度来“拍摄”这些场景。英文“CG”指的是这种计算机图形技术。,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,从技术掌握的难度上来看，三维计算机图形比二维计算机图像处理的难度更大，熟练掌握三维计算机图形的制作技巧需要更长时间的训练。但是，这并不意味着前面所讲到的合成技术就容易掌握。从事合成的工作人员对画面的观察力应该像摄影师一样敏锐。两者对从业人员的要求有所不同。,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,建模的过程是建立虚拟景物的几何模型。在计算机显示器上可以选择所建模型的观看方式。可以是线框也可以是彩图，在为模型添加材质以前。物体的颜色是图形软件自动分派的。场景图可以正交坐标显示，分别为俯视图、左、右视图等，也可以显示为透视视图。,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,建模(Modeling),二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,一些标准的几何物体，比如长方形、球体，建模最简单。对于形态比较复杂物体。也有多种建模方式可以选择。,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,建模(Modeling),二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,1、二维图形拉伸为三维物体的“loft”方式，这种方式适于有相同截面的物体：2、通过指定的曲线旋转出三维形体的“lathe”方式，这种方式适于花瓶、台灯等具有同样旋转截面的物体：,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,建模(Modeling),二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,3、在一个物体上挖掉或添加一部分的“Boolean”(布尔运算)方式：4、对曲线、曲面进行编辑的“editmeshes”(编辑网格)、“editpatches”(编辑面片)。一些功能因软件不同。在名称和使用方法上都有所不同。,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,建模(Modeling),二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,较简单的建模方式往往不适于电影3D模型的制作，电影中所用到的模型大多不是标准简单物体，而且往往还要与真实的模型或物体完全一样。因此用到loft或lathe等方法的机会不多。Boolean的方式虽然看起来不错。但它在软件设计上有缺陷。常常和照明或材质等其他功能发生冲突，在实用中容易出问题。,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,建模(Modeling),二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,像以一个简单物体为基础，对曲线、曲面进行编辑的“editmeshes”(编辑网格)、“editpatches”(编辑面片)的方式，是近年比较看好的建模方式。更复杂的、或在逼真程度上要求更高的三维模型往往是通过三维扫描直接从实物或模型上采集得到。,(1)场景制作,3D计算机场景制作的步骤,建模(Modeling),二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,得到虚拟景物的几何模型后，还要为这些景物指定材质。材质不同，物体所表现出的属性和质感就不同，比如金属的物体、透明的物体、粗糙的物体等。左图是一个为3D物体添加材质的例子。在这个场景中有酒瓶和橙子、桌面等物体。一张标签被当作贴图赋予酒瓶，橙黄色有斑点的材质赋予了橙子，而另一种木纹的材质分派给了桌面。,3D计算机场景制作的步骤,材质(Materials),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,对于3D计算机图形软件来说，如果用户没有设置照明，场景也会是亮的。软件会使用一盏预设的照明“照亮”整个场景。这个预设的照明位于视图坐标原点，均匀地照亮所有物体。一般在设置照明时，应该将这个预设的照明关闭，以免影响所设计的光效。,3D计算机场景制作的步骤,照明(Lights),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,在场景中添加照明，要创建一个或多个光源，并指定光源位置、照射方向和其他属性。光源的一些参数可以选择或调整，比如可以选择平行光、聚光灯或泛光灯效果，可以调整光照的强度、照射或衰减范围等。左图的例子中，场景中添加了一个具有平行光特性的光源，用来模拟日光。,3D计算机场景制作的步骤,照明(Lights),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,计算机图形中的摄影机属性与真实摄影机相仿。可以选择摄影机位置、摄影方向以及镜头的焦距，决定是用广角还是长焦距镜头，是展示整个场景还是局部，也可以设定轨迹，使摄影机完成推拉摇移的运动。,3D计算机场景制作的步骤,摄影机(Cameras),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,对于一个场景可以同时设置多个摄影机，从摄影机视图(cameraview)中可以看到所设置的摄影机取景范围和透视关系。与透视视图所不同的是，透视视图可以随便调整观看角度，而摄影机视图一旦调整了观看角度。也就意味着摄影机的位置或其他摄影参数被改变了。摄影机的透视关系是由所设定的镜头焦距决定的。不熟悉摄影的人或初学者往往会忽略对镜头焦距的确认，使摄影机视图处于默认的广角状态，透视关系过分夸张。在3D计算机场景中也可以设置多台摄影机。,3D计算机场景制作的步骤,摄影机(Cameras),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,上：从顶视图看摄影机的位置下：摄影机视图,3D计算机场景制作的步骤,摄影机(Cameras),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,在3D计算机世界里，任何东西都可以动起来。设置动画有两种最基本的方式：关键帧动画(keyframe)和轨迹(path)动画。,3D计算机场景制作的步骤,动画(Animation),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,关键帧动画是在一定的时间段里，为运动物体的位置、物体变形程度等设置若干个关键的点，而关键点与关键点之间的过渡过程交给计算机处理。,3D计算机场景制作的步骤,动画(Animation),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,如右图，小球在一些文字上跳动，小球落在文字上以及弹跳到最高点都是关键帧。设置好小球落下和达到最高点的时间和位置。我们就可以看到一个跳动的球。,3D计算机场景制作的步骤,动画(Animation),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,轨迹动画是为运动物体设置一定的运动轨迹。比如制作一个地球围绕太阳转的动画，可以让地球在太阳外一个椭圆的轨道上运行。飞机沿着一定的航线飞行。也可以赋予飞机一个飞行路线。,3D计算机场景制作的步骤,动画(Animation),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,如右图：缆车通过斜拉索桥，可以在桥面上设置一条路径，当缆车的运动被指定在这条路径上时。缆车就会沿着大桥行进。,3D计算机场景制作的步骤,动画(Animation),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,判断3D计算机图形所制作的图像效果是否合乎要求要以渲染后生成的图像为准。特别是一些高级图形效果，比如景深设置，在渲染之前是看不到效果的。,3D计算机场景制作的步骤,渲染(Rendering),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,所以在3D计算机图形的制作过程中，往往需要不停地实验性渲染，以确定景物的材质和照明是否准确。对于复杂的、带有动画的3D场景，渲染过程可能很长。具体要看计算机的运行速度、模型、材质、照明以及运动的复杂程度。,3D计算机场景制作的步骤,渲染(Rendering),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,3D计算机图形的场景在渲染以后，画面可以直接接入影片当中。如果需要将3D计算机场景与实景合成，则再进行合成的步骤。,3D计算机场景制作的步骤,渲染(Rendering),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,经过渲染过程后，三维立体图形就变成了特定的二维位图(bitmap)。位图可以是单幅图像。也可以是用于计算机演示的AVI或MPGE格式活动图像，或用于电影、电视的序列图像。,3D计算机场景制作的步骤,渲染(Rendering),(1)场景制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,用计算机创建3D角色与创建场景有不同的考虑。任何物体都可以是一个角色。比如让一个吸尘器像昆虫一样扭动。在制作上，真实的角色比卡通角色复杂。有血有肉的角色比机器人复杂。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,人物或动物的形态与建筑物相比更加复杂。很少能用规则的基本几何体表达。通过对真实的人物或实物模型扫描得到3D计算机模型是电影特技制作的常见手法。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,3D角色骨骼与表皮的关系。骨骼在生成的图像中是看不到的，但是骨骼的运动将带动表皮正确运动。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,其运动都有一定的规律。当人物的身体向前移动时，人的四肢和头都要随之移动：而人的肢体移动时，也会连带相连接的肢体甚至是整个人体的动作。同时，人的运动是受各个关节控制的，而关节的转动也有一定的角度限制。比如。人的膝关节就不能让腿向前折。虽然计算机虚拟的角色可以完成各种真人难以完成的动作，但是如果这些动作不符合人体运动规律，其动作再复杂也难以让观众相信。计算机角色动画的关键技术是骨骼肌肉的关系和运动学关系。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,无论人或动物。在运动的时候，肌肉会随着运动的方式而松弛或紧绷。为了模拟这种肌肉运动的效果，3D计算机图形在设置角色动画时，也将角色分成表皮(skin)和骨骼(skeleton)。并将表皮和骨骼捆绑(bind)在一起。骨骼在渲染之后是看不到的，但是它决定角色运动的方式，表皮是角色的外部形态，在两者绑定以后，表皮使随骨骼的运动而变化。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,运动学描述了人或物各个部分在运动时的连带关系，通过层次结构的链接(hierarchicallinkage)来表示，层次之间通过关节(ioints)连接。层次结构关系分为“父(parents)”与“子(children)。比如，手是臂的“子”层次，臂是手的“父”层次：臂又是身体的“子”层次，身体是臂的“父”层次等。由于“父”层次的运动，而“子”层次随之运动。叫做“正向运动学(ForwardKinematics，简称FK)”。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,比如。当人跳起时，作为“父”层次的身体向前、向上移动，作为“子”层次的身体的其他部位也必须随之移动。由于子”层次的运动，而“父”被牵连而运动，叫做“反向运动学(InverseKinematics，简称IK)”。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,比如，人走路时，作为子层次的脚向前迈出。带动“父”层次的腿向前伸展，腿又带动身体向迈出腿的一侧倾斜。计算机动画利用运动学规律设置人物、动物或是其他有连带关系的复杂运动。如果所设定的层次结构合理，关节的活动范围正确，无论是通过FK或是IK设置的动作也将是合理的。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,比如，人走路时，作为子层次的脚向前迈出。带动“父”层次的腿向前伸展，腿又带动身体向迈出腿的一侧倾斜。计算机动画利用运动学规律设置人物、动物或是其他有连带关系的复杂运动。如果所设定的层次结构合理，关节的活动范围正确，无论是通过FK或是IK设置的动作也将是合理的。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,3D角色的动作也可以从真实的人物或动物运动中采集得到。采集动作叫做“动作捕捉”(motioncapture)。动作捕捉器把动作关键部位的变化采集到计算机中赋予计算机角色。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,比如BBC的一则专题片人体漫游(TheHumanBody1998年)中，需要展现婴儿爬行的时候，骨骼是怎样运动的。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,在婴孩的关节部位贴上了一些标记(markers)，让婴儿爬行，而动作捕捉器的若干个摄像机从不同角度采集下这些“点”的空问位置变化，并把它赋予3D计算机图形所制作的婴孩骨骼上。这样，骨骼就按照小婴孩爬行的方式运动了。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,动作捕捉器至少由6至8个摄像机组成，有时摄像机的数量可以更多。每个摄像机都只能“看”到自己的红外灯所反射的光线。看不到其他角度灯的反光。这样，摄像机可以准确地采集由自己的红外灯发出并返回的光线，所有摄像机的数据经过处理就可以得到每个标记在每个时刻的空间位置。这些位置代表了特定演员的特定关节的运动状况。将这些关键点附加在计算机角色相应的关节上，计算机角色就可以做出自然流畅的人体动作。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,在影片金刚(2005年)中为3DCG的金刚捕捉演员安迪-塞尔克斯(AndySerkis)的动作。动作捕捉器安置了52台摄像机捕捉动作，20台摄像机捕捉面部表情。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,这些摄像机被均等地分布在表演区四周。每个摄像机上配有一个红外灯。这种动作捕捉器是利用红外线采集演员动作的。演员的关节处贴有一些圆球状标记。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,捕捉动物的动作时，可以利用一些可驯化的动物。比如捕捉狗的动作可以移植在数字狼的身上。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,除了红外线方式的动作捕捉器以外，有些比较简易的动作捕捉器要在演员身上拖着长长的电线。而利用红外线的动作捕捉器对演员的限制较少，演员在表演复杂动作时不必担心电线会不会缠绕在一起。,(2)角色制作,二.人造景物技术,现代影视制作技术,1.扩展或重现现实世界,3D计算机角色制作中其他的难点还包括毛发和衣服。虽然在这些方面，技术还在不断提高。现在已经有一些途径可以很好地制作出蓬松的毛发和随人体而动的飘逸服饰。但是如果角色的设计得当，也可以避免这些麻烦。从制作