CG和动作捕捉技术的发展

        电影特效技术自诞生之日起，便一直致力于让不可能成为可能。到上世纪末，随着CG技术和动作捕捉技术的逐渐成熟，电影“无中生有”的能力已足以让梦自惭形秽。那么，这些使电影类似梦境而又超越梦的特效技术，到底经过了怎样的发展，又是如何发挥作用的呢？本文将带你一探究竟。

        电影特效技术是一个外延不断变化的概念，在CG和数字合成技术出现以前，特效主要包括光学特效和物理特效。光学特效也称摄影特效，主要指拍摄和洗印领域运用的特效，包括叠印、停格、多重曝光、活动遮片、正投/背投、绘景、光学印片等。物理特效相对容易理解一些，借助于道具、模型、烟火、风雨雾雪、化妆、面具、威亚等物理手段所制作的特效都可称作物理特效。

《月球旅行记》中最著名的一幕

        世界上最早的科幻片之一《月球之旅》是第一部大规模使用特效技术的电影，在这部诞生于1902年的14分钟“短片”中，导演乔治·梅里爱运用停机拍摄、叠印、两次曝光、烟雾等多种特效技术制造了令当时的观众吃惊的魔术效果。1927年，在弗里茨·朗的《大都会》中，摄影师舒夫坦发明了“舒夫坦合成法”，他将放置在摄影机前面的镜子上所反射出来的实景、绘画、模型或照片，与摄影机前面的直接拍摄对象用一次曝光合成在一个画面中。1933年的《金刚》是电影特效史上一个重要的里程碑，特效大师威利斯·奥布莱恩在这部影片中将停格动画技术和机械模型结合得十分完美。

        到20世纪70年代，日渐成熟的计算机技术开始运用到电影中，与此同时，一大批我们现在依然耳熟能详的科幻电影诞生：《2001：太空漫游》、《大白鲨》、《星球大战》、《夺宝奇兵》、《E.T.外星人》、《深渊》，这些影片使库布里克、斯皮尔伯格、卢卡斯、卡梅隆成为特效领域的执牛耳者。90年代，CG技术和数字合成技术占据了视觉特效技术的主导位置，而一些传统的光学特效和物理特效也逐渐被CG所取代。

        CG技术在电影制作领域的普及使得特效大概念衍生出两个子概念：特殊效果（Special Effects）用来表示传统的光学特效和物理特效，而视觉效果（Visual Effects）则用来专指数字特效技术。在当今的电影拍摄和后期制作中，视觉特效主要依赖CG（全称是Computer-generated imagery，意即计算机生成图像）技术与绿幕、动作捕捉技术的相互配合。

        绿幕技术是指在同一色彩的背景上拍摄物体，因为背景所拥有的特殊色调信息明显的区别于前景，所以在后期制作过程中能轻易地将背景去除而保留前景。绿幕技术不一定非要使用绿色幕布，但必须避免拍摄物体含有背景幕布的颜色。由于人的皮肤介于红色和黄色之间，所以在实际应用中蓝色、绿色和青色的幕布比较常见。

       另外，并非只有背景才会用绿幕替代，根据实际拍摄难度的不同，有时候电影创作人员会先用蓝色或绿色的模型或玩具来表示将要在前景中出现的动物、怪兽、外星人，然后在后期制作过程中将这些模型擦除，保留背景。在绿幕拍摄结束后，需要将影像中的非绿幕部分与预先拍摄好的素材或绘制的背景进行合成。

《猩球崛起》幕后照，本片是首部在日光下运用动作捕捉技术拍摄的影片

（1）动作捕捉是如何进行的？

        动作捕捉要先在人的四肢和面部贴上传感器，然后利用一种能准确测量运动物体在三维空间运动状况的高技术视频捕捉设备，将运动物体的运动状况以图像的形式记录下来，并使用计算机对该图象数据进行处理，得到不同时间不同物体的空间坐标，再在此基础上加入以计算机绘制的动物、怪兽、外星人或制服的外观。

        常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式和光学式。从应用角度来看，动作捕捉系统主要有表情捕捉和身体运动捕捉两类。典型的运动捕捉设备一般由传感器、信号捕捉设备、数据传输设备和数据处理设备组成。不过，不依赖于专用传感器，而直接识别人体特征的运动捕捉技术也将很快走向实用。

（2）应用动作捕捉技术的影片

        《指环王》咕噜：导演彼得·杰克逊掌管的维塔数码公司领导了电影的视觉效果制作，尽管杰克逊到拍摄时才临时决定使用动作捕捉技术来拍摄咕噜，但安迪·瑟金斯的精湛演出使他获得了“动作捕捉表演第一人”的美誉。

        《加勒比海盗：聚魂棺》中荷兰人船长戴维·琼斯：工业光魔在本片中研发出一套自己的动作捕捉技术iMoCap，其使用的中灰色半紧身动作捕捉服成了户外动作捕捉的标配，衣服上的反光球可以任意扩充数量来提高捕捉的精度。由比尔·奈伊饰演的章鱼船长戴维·琼斯给人留下了深刻印象。此后iMoCap还沿用到《钢铁侠》系列和《第九区》中。

        《阿凡达》中的佐伊·索尔达娜：为了创造出照片级真实度的计算机生成角色，卡梅隆和维塔数码使用了比以往同类摄影棚大6倍的动作捕捉摄影棚，并开发出“头套式表情捕捉系统”，新方法可以将演员的表情和身体动作完整无缺地复制到其数字替身身上。另外，多台参考摄影机从不同角度展开拍摄，给特效人员提供了各个角度的表演画面。

        《猩球崛起》：电影特技同样由维塔数码公司负责，与《阿凡达》大部分画面在绿幕前拍摄不同，《猩球崛起》首次在真实的地点和布景前运用动作捕捉技术来捕捉演员的动作。本片也是第一次使用“脸部肌肉组织模拟技术”，安迪·瑟金斯在本片中贡献了更加出色的演技。

        《丁丁历险记》：维塔数码在演员的脸上涂上反光材料，摄像头可以更加精确地捕捉到这些反光点。由于《丁丁历险记》是一部完全CG电影，所有的演员和片场道具都被安装了跟踪装置，这导致它的动作捕捉量比以前的电影要大得多。新增的便携显示器使斯皮尔伯格在片场能直接看到即时渲染出的3D画面。