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数字电影关键技术及后期特效制作

作者:第一论文网 更新时间:2015年10月26日 21:11:14

数字技术是电影发展新潮流,比传统电影具有自身的特色优点,数字电影从拍摄、制作到播放,主要经历电影片段的获取、特效制作、发行以及播放等过程。数字电影主要通过三种方式获取影像数据:一是传统拍摄,然后把一般胶片通过一定软件转换成数字影像格式;二是数字影像资料可以通过数字录像设备直接获取;三是采用计算机多媒体技术制作数字图像。影像片段后期特效制作可运用一些专业影视编辑软件,例如Premiere或After Effects,对视频片段加入一些特技效果、音响合成和校色等。

当代电影制作、电视拍摄、后期制作等很多方面都采用数字技术,在国际展览会期间特别是2010上海世博会之际,各国运用数字电影技术展现本国的特色影像。以前电影在制作和存档方面都存在很大技术瓶颈,而今数字电影技术已经突破了这些瓶颈。电影存储可以直接通过数字技术实现,同时老旧的电影格式可以扫描通过专业软件转换成数字格式并直接网络播放。

一、 数字电影的关键技术和原理

数字电影技术很多,关键技术有XML/MXF数字电影封装打包技术、图像编码数字技术(例如JPEG2000)、数字信息传送技术、数字电影母版制作技术、数字电影放映和安全技术等。当前SMPTE标准是很多国家所采用的数字电影系统专业标准,这个标准有自己独特优势,其文件对系统内部结构组成是非常有效的,另外,系统额外功能和扩展功能标准化进一步细化,例如电影播放帧的速度率。

DCP是数字电影压缩格式,DCI/SMPTE数字电影技术一般以DCP压缩打包格式为核心,它是以这种模式发送给影院进行数字电影播放。DCP不是一个文件,是一套文件包,里面有字幕、声音、图像和一些控制加密文件等。声音和图像文件可以分成好几卷存放在独个文件里。字幕数据、声音和图像文件是一个整体,也可以分割成几个片段,需要播放时由专业软件控制按一定顺序播放。

数字电影技术原理是采用数字格式存储,即存储“1”和“0”组合方式,对影视片段进行制作、传送和播放。数字影视片段制作有三种途径:一是用数字化拍摄设备直接录制,存储的数据直接数字化;二是通过电脑生成数据;三是用传统方式拍摄,然后采用专业软件进行转换。存储好的数据保存到电子设备中,并通过各种媒介进行传输,例如光纤、卫星、U盘、光盘等,到播放设备中再用专业设备把数字信号转换成能够播放的电影图像和声音。另外,数字化电影技术可以把一个很大的图像细化成最小的元素,即像素。播放的时候,把一些像素重新还原成原始情景或图像,能够形成传统摄影技术不能实现的漂亮镜头,在作品制作过程中可以达到更高的艺术境界。

二、 数字电影技术的新特点

数字电影能快速直接进行存储和读取。当今,很多传统视频数据存储还是用胶片或磁带,如果用户要读取这些存储的数据,必须通过放映设备进行播放才能逐个显示里面的信息。然而,数字电影视频是存放在一些介质中,例如存储在硬盘、U盘、网盘中,可以直接通过电脑读取。数字视频流中每一个单元都可以通过直接寻址获取,直接存取有利于视频数据直接相互交换数据,而且有利于视频数据直接检索和浏览。

数字电影技术具有很强的抗外界干扰能力。传统的电影音频对外界抗噪声能力非常差,每次视频片段拷贝一次,电影片段的杂音噪声就会增加,视频的质量就会下降,有时一些视频片段内容也会丢失。采用数字电影技术,视频片段拷贝不存外界噪声的问题,其过程也不会受外界干扰,内容保存一直很完整、很安全。另外,通过数字电影技术,可以采用纠错码或检错码来验证电影片段数字信息的准确性和完整性,进一步保证复制过程中的质量。

数字电影技术能够很好地对视频片段进行注释和检索。传统的电影存储是采用磁带工具,其对电影内容信息检索和注释比较难操作,不利于准确读取,这主要是因为注释的数据信息不能与视频片段一一准确对应,容易产生错位。

数字电影技术引用有利于对视频片段进行编辑。传统电影视频已经存储在胶带或磁带上,如果想增加或删除一些数据,编辑起来非常困难。一般采用的方式是对原来一些电影片段进行重新拷贝,在这过程中进行编辑、再组合,经常会耗费大量的时间、人力和物力,而且很容易造成一些数据丢失。如果采用数字电影技术,对视频编辑可以采用一些专业软件,例如Premiere或After Effects,不需要对视频重新复制就可以进行非线性视频剪辑和新的视频创作。

三、 电影片段的数字化过程

电影视频的数字化是把传统的视频片段通过专业软件转换成计算机能够识别的二进制编码数字信息。数字化电影视频在采样过程中,通过一定频率的时钟脉冲来获取传统波形数据,从而生成一系列采样值,因此,采样速度就是采样时钟频率。要更好地表示传统模拟波形,就要不断提高采样速率。

目前经常使用的数字电影片段格式有很多种,例如MOV、MPEG、RM、AVI都是使用频率比较高的视频格式。其实不同的视频格式对应着不同播放器,播放器恰当使用能提高视频播放效果,例如Real Player工具播放RM格式视频文件,MOV视频文件一般采用QuickTime播放器等。传统电影格式和数字电影格式相互转换,其原理主要是对视频片段进行编码、解码和数字压缩处理,然后依照数字视频片段算法原理进行编解码成新视频文件格式。

数字电影视频文件播放格式主要分为网络服务器直接播放的影像视频和本地电脑播放影像视频。虽然网络服务器播放影像在播放画面质量和稳定性方面可能存在一些缺点,经常因为网络速度或服务器数据流量阻塞等原因,不如本地计算机播放更流畅。然而,数字电影通过网络服务器播放,可以突破地域空间和时间维度的限制,只需要提供一根宽带一台电脑,或者一台移动终端设备例如手机,观众可以随时随地观看,极大地提高了电影传播的普及率和受众率。

四、 电影后期特效制作

随着后期特效技术的飞速发展,数字电影特效制作无论在质量还是速度上都取得很大进步。运用计算机技术可以合成比较复杂的电影画面和动画图像,而设计开发者只需要输入比较少的指令就能够完成复杂动画特效。目前运用比较成熟的软件是MAYA动画制作软件,它在很多方面比3D工具更有优势,而且可以运用到任何计算机操作系统平台上。影视特效主要包括声音特效和视觉特效,通过采用影视特效技术可以让观众产生一种梦的幻影,梦的场景经过特效处理会非常精彩、绚丽。同时,特效采用CG特效技术,它主要有数字绘景、合成特效和三维特效等。目前国内特效处理以MAYA软件平台为主,REALFLOW、MAX、XSL等工具软件为辅助。例如,在电影《魔兽》中运用CGI技术,对演员身体各种参数扫描入库,形成数据集。通过电脑视觉技术运用产生人物角色特效,在电影《魔兽》中很多兽人角色设计脸部特效,观众比较熟悉的古尔丹,剧中很多兽人也进行脸部特效制作,例如德莱尼、矮人、暗夜精灵,其脸部细微表情能够淋漓尽致地表现出来,让观众产生一种共鸣,能够非常鲜明地分辨出各种人物特征和心理表述。

(一)多点面部捕捉技术运用

运用特效软件对电影中的人物面部细微捕捉,从而局部放大或缩小,让观众产生一种心灵触动,再配合特定场景变化,会取得常规摄影不能达到的效果。例如在《复仇者联盟》中,绿巨人面部捕捉非常细微,产生很好的特效,通过计算机技术特效制作使电影中绿巨人面庞能够真情流露,让观众感受到电影人物动人的表情。特别是电影开始那部分场景,通过特效运用,很好地展示了主人公非常温馨的生活场景,达到了入木三分的效果。例如在“猩球”系列电影作品中,最终呈现观众的角色形象是经过电脑特效师处理合成后的效果,而往往在电影中表现的各个角色人物表演也是从大量的数据库中提取,然后经过不断润色形成最终作品。《魔兽》是一部成功电影作品,其实这部电影拍摄只占整个工作量的一半,另一半主要是后期特效合成和数码润色工作。拍摄电影角色过程中,每个兽人面部捕捉都安排两台摄像机完成,追踪每个角色超过200个脸部变化图像。然后,特效制作人员对这些面部轨迹不断校准,形成兽人面部数据库,从中提取达到标准的数据图像。可以说,《魔兽》电影在特效后期制作取得非凡的成绩,不仅在兽人动作特效技术比《猩球崛起》和《阿凡达》有所提高,而且在面部表情捕捉技术达到比较高的级别,电影中每个兽人眼神和表情都和现实生活中人类所呈现的无异。

(二)“动”和“静”特效运用

在电影特效运用中,“动”和“静”运用也是比较多的,根据剧情需要,可以呈现给观众危险、紧张或内心波动的情节。很多电影在动画变化过程中所播放的是一种非现实的生物,在现实中不能找到,只能通过特效技术表现出来。例如,影片《星际穿越》中很多宇宙中星体,这些星体都是转动着的,特定的动画需要通过特效来合成。运用动画特效能够形成强烈对比度,造成一种紧张情绪,同时也调动观众的兴趣期待和欲望释放。“动”和“静”是矛盾对立的,但在电影特效运用中能够很好融合,形成丰富多彩的视觉审美效果。电影快要结束有个片段,“动”和“静”的运用就比较成功。父亲库珀的“静”和女儿的“动”形成强烈对比,父亲一直在五维空间中保持静默,而女儿在这空间中不断成长。时间流逝过程中,画面在父亲“静”和女儿“动”来回切换,动静特效结合表现得活灵活现。这部电影动静特效画面对比强烈冲击,带给观众一种心灵感触,是一次非常成功的应用。

(三)CG特效技术运用

现在电影院播放的电影作品,特别是3D、4D电影很多都采用CG技术。在电影制作全过程中,传统外景拍摄只占30%左右,剩下大部分是运用CG技术生成虚拟环境和一些表演动作捕捉,例如《阿凡达》制作就是个很好的案例。运用虚拟技术,通过标注演员的方向和相对位置,然后把形成的数据交给计算机设备处理合成,最终合成电影场景,及时显示在摄像机屏幕上。运用虚拟相机对电影中动作进行捕捉,不但可以拍摄演员动作,还可以捕捉舞台上走动的效果。在拍摄过程中,现场可以安装一百多台摄像机,演员服装能反射参考位置,通过这些标记位置,摄像机能够快速捕捉演员运动轨迹。然后一百多台摄像机捕捉的数据,形成数据库,运用计算机专业软件进行处理,把演员一系列的动作转换成数字动画集。因为捕捉数据是大量不同的,从不同角度表现不同效果,根据剧情需要可以合成需要的多角度镜头,最终选择最佳的场景和运动方式。

数字技术的迅速发展,使电影艺术发生了历史性变革,它使传统手法无法达到的设计能够变成现实。更为突出的是,数字技术的产生,使得个人想象力成为现实可能,能够创造出各种艺术经典作品。电影制造者只需要准备好数字电影设备,一些编辑修改电影视频的专业系统软件,就能够对数字电影进行编辑修改等再创作。这种新技术的引入,对电影艺术大众化、审美化和玄幻化都具有划时代的意义,必将对电影制作和市场消费产生深远影响。这是电影艺术发展的大趋势,我们相信会有更多更经典的数字电影作品奉献给广大观众。