数字影视特效制作技术浅析

数字影视特效制作技术浅析
夏冠湘
湖南大众传媒职业技术学院，湖南长沙数五字多换替
摘 要 本文从彩视特效制作技术的含义和历史发展出发，分析影视持效制作飾真正内涵，探讨彩视特效具体的 制作手段与表现手法，总结数宇影视特效的核心技术及其制作旳大致流程.
关键词 杉视制作；数字特效；处理技术
中图分类号G2    文献标识码A
1影视特效的真正内涵
当前的影视特效（special effect）十分追 求画面特效的质量，大多所呈现出来的特效已达 到以假乱真的程度，其中特效涉及太空世界、古 代历史、自然灾害等方面，并且渗透进前期拍摄 与后期制作的各个环节，即特效与实拍并驾齐驱、 融为一体、难辨真伪。而事实上，影视特效的真 正含义在于：诚信与诚意。特效制作人员利用计 算机技术制作虚拟场景，令观众产生-种真实的 假彖，尽可能呈现给观众最为真实的感受。而诚 意则体现在特效制作者们对画面效果的不断探索， 为营造岀最接近真实的画面，而发掘出与数字技 术相结合的计算机辅助手段。在营造逼真效果方 面，可以追溯至世界上特效制作第一人——梅里爱， 他所创作出的《贵妇人的失踪》，可以发现特效的 精髓就在于如何骗过观众的眼睛，如何产生最真 实的感受。
2影视特效的发展过程
特效伴随着影视的出现而出现，当人们的视 听感官不再满足于简单而实际的普通剪辑效果， 那么特效的出现则成为一种必然。在CG技术出现 之前的传统特效手段归结为以下几种：二次曝光、 固定遮片、活动遮片、玻璃接景与模型接景、动 画台与合成台、镜子合成与逐格摄影。然而伴随 着CG技术而来的影视特效较之于以往发生了巨大 变革。
3数字影视特效制作技术
3.1模拟场景
模拟场景是指模拟出真实景物拍摄Z外的由 人工制作的场景，目的是创造出真实生活中所没 有的角色和环境，扩展现实的世界和实际的感官 体验。在使用方面模拟场景可以概括为两大类： 人物模拟、环境模拟。
3.1.1人物模拟
人物模拟是指利用特殊手段,制作出现实生 作者简介：夏冠湘，工程师，湖南大众传媒职业技术学院撕
文章编号 1674-6708 （ 2017 ） 183-0048-03
活当中不可能存在或不可能实现的人物形象。人 物模拟的方式有两种：一是化妆技术，在早期的 影视作品中所呈现出来的妖魔鬼怪大多是由演员 经过长时间的化妆扮演的，化妆师通过各种化妆 材料与颜料的使用塑造出鬼怪的形象。
3.1.2环境模拟
在环境模拟中，影视作品常用的手段有布景 与实物模型，两者皆由美术置景部门设计并完成 制作。布景属于正常的美术置景，是为满足拍摄 要求而建立的实物背景，而实物模型则属于特效 的范畴。布景一般是按照1:1的比例搭建起來的， 不具有实际拍摄效果的背景，如摄影棚中常见的 “蓝背”与“绿背”。
3.2合成技术
3. 2. 1合成技术介绍
合成技术一直是影视作品中数字特效制作中 的关键环节，由于早期影视作品制作年代计算机 硬件软件技术的不成熟，致使合成技术一直是数 字特效制作中的瓶颈，而现在计算机合成技术与 计算机3D技术的结合让特效摆脱了低效率、低画 质的束缚。当下的合成技术对素材的门槛要求大 大降低，并且合成（层、轨道、节点）次数几乎 没有限制，所合成的影像也越来越精致。
3. 2. 2二维合成技术
业内专业的合成技术软件主要有Flame, Nuke, After Effects等，从软件界面和操作方 式来看，这些软件区分出两种截然不同的设计理 念：基于节点和基于图层。但不管是基于节点还 是基于图层，这些软件在合成上都以抠像为主要 手段。例如：通过直接调节不透明度（opacity） 和直接嵌入Alpha通道实现最简单的合成，通过 具体的亮度抠像、色度抠像以及纯手工抠像等具 体的抠像手段可以实现中等难度的合成，通过遮 罩（mask）或蒙版（matte）及其边缘处理等细节 的调整可以实现人物与环境的完美融合即实现复 ，传播学院教师，研究方向为电视节目制作、数字媒体设计.

杂的合成。
3.3三维动画与特效技术
3.3.1功能强大的三维动画软件
业内知名的三维动画软件主要有3ds Max、 Maya、 Softimage XSI、 Cinema 4D> Houdini、 Real flow等，每种软件的功能都很强大，都可以 独立完成从建模一材质灯光一动画一渲染的整个 流程，但不同的软件在功能上也有不同的侧重。 比如：3ds Max侧重建筑动画、环境艺术设计、游戏, Maya和Softimage XSI侧重角色动画和影视特效, Cinema 4D侧重制作效率和简便性主要用来完成电 视后期包装，Houdini则追求高端，不但能做三 维还能做合成，Realflow能模拟逼真的流体动力 学。三维动画软件在影视作品中的应用标志着导 演们能够对影视视听语言中蒙太奇的最小单位“镜 头”中的内容元素进行进一步的解构，即可以从 平面化的二维视频画面继续细分为三维场景利摆 放布置在三维场景内的各个主体元素（模型）。
3. 3. 2三维动画与特效的制作流程
影视三维动画与特效的制作流程主要有：
-是构建模型和场景，在建模之前根据任务 和制作的便利性确定模型的种类，一般有polygon （多边形）模型，NURBS （非均匀有理B样条）模 型以及subdivision surface （细分曲面）模型。 多边形建模一般由原始的基本几何体开始通过不 断的细分、挤出、拉伸最后平滑得到最终的模型。 NURBS建模一般遵循由点成线，由线成面，由面成 体的建模思路，通过旋转、放样、平面化、挤岀 等命令得到的模型非常平滑。细分曲面建模可以 简化复杂物体的制作过程，它吸取了多边形建模 和NURBS建模两种建模方式的技术优势，不但拥 有多边形建模灵活多变的拓扑结构，而且还能像 NURBS物体一样保持模型的圆滑。当然直接通过 3D扫描构建实物模型也是可以的。
二是添加材质纹理和灯光设置，选择不同的 材质来决定物体表面的基本属性，包括颜色、透明、 环境、自发光、凹凸、漫反射、高光、反射、折 射等特性，以获取更逼真的效果。
三是动画处理，既•包括模型动画和虚拟摄 像机动画这样的基础动画，也包括骨骼动画、表 情动画、动力学这样的高级动画。模型动画主要 通过关键帧动画和路径动画两种方式来实现，虚 拟摄像机动画也叫场景动画，除了要调整虚拟摄 像机的机位方向高度、焦距、景深等参数以外， 最关键的问题是要保证虚拟场景和真实拍摄场景 在空间透视上的一致性，这可以通过对真实拍摄 素材进行摄像机反求来实现，将反求得到的轨迹 和运动数据绑定到虚拟摄像机，只有这样才能达
到以假乱真的效果，骨骼动画和表情动画则可以 直接进行真实演员的动作捕捉以及面部表情捕捉， 动力学主要涉及自然界中粒子、流体的模拟，如烟、 火、水、风等。
四是渲染，在建模、材质灯光、动画全部完 成后可以对三维场景进行渲染输出，-般是从三 维动画软件中输岀带有Alpha通道的图片序列文 件，再导入合成软件中进行最终的合成，而不是 直接输出成视频文件。
3.4后期特效
3.4.1后期特效简述
后期特效主要包括剪辑流程中的影调和色彩 调整，而影视作品中影调和色彩调整是通过美术 置景、摄影摄像以及后期配光的综合结果。
当前的后期技术可将后期配光分为胶片配光 和数字调光。传统胶片配光的反差关系固定不变， 多数影视作品摄影师不需要依赖于后期洗印时的 调整；而数字调光具有较强的灵活性，可以灵活 地调整画面的亮度、对比度、色彩，甚至还可以 分暗部、中间部、亮部进行分区调节或局部二次 色校正。
3.4.2后期配光技术
对于胶片配光而言，主要是指将底片直接拷 贝，底片翻正，以及翻底拷贝等工艺流程。在胶 片配光中，部分摄影师会使用留银工艺、前闪以 及“加冲”“减冲”改变胶片洗印条件，以产生特 殊的画面效果。而在数字调光中，调光设备有两 种基本操作思路，一种來源于视频领域，另一种 来源于数字领域。利用调光师的判断能力以及自 身的创造性进行适当的影视作品基调的调整。如 在配光中彻底去掉蓝通道，用红和绿加色混合再 转补色可得到—-种新的蓝通道，可产生特殊的基 调感觉。
4新的探索——立体影视
4.1立体影视的发展
要获得立体影像的核心是要拍摄一对有左右 视差的影像，并让观众的左右眼分别能看到这对 影像。从1832年英国物理学家查尔斯发明了立体 镜，并证明了立体视觉的存在之后，有多位科学 家借助早期照相技术做出了立体照片，并应用进 影视作品中被做成左右•对图片，用各种各样的 立体眼镜进行观看。
直到20世纪30年代偏振3D系统问世，使得 影视作品的色彩保真度与双眼视觉平衡都得到改 善，即在提高技术的同时观众的观看质量与舒适 度也得到大幅度提高。一直到2009年立体电影《阿 凡达》的问世，让人们感受到立体影视作品的希望。
4.2立体影视的前景
改善立体影视观看的舒适度标志着当代立体 影视技术的进步，也是制作技术人员不断追求的 目标。在这方面，要求电视标准负视差通常不超 过显示屏幕宽度的2%,而电影标准负视差不超过 银幕宽度的1.5%,屏幕越大，观众能够获得的舒 适感的正负视差范围越小。在立体影视作品的制 作过程中，调整各种匹配、会聚、正负视差关系 至适当的程度，观众才可获得良好的观影体验。
5特效制作的协调与配合
影视是通过视觉与听觉来叙述故事的艺术， 特效制作是使其高质量化、高效益化不可或缺的 部分。在参与制作人员中，涉及工种众多，接触 专业广泛，将一个团队结合起來并互相协调和配 合显得尤为重要，这将直接影响到特效制作的效 率和最终画面效果。例如在法国导演雅克•贝汉 的纪录片《迁徙的鸟》制作过程中，共有500多 人先后参与了制作过程，其中包括3名导演、15
名摄影师、12名飞行员以及6个常设的摄影队， 在4年的时间里奔赴世界各地400多次才完成制 作。可以发现越是大制作的影视作品，团队的合 作就越显得重要。在充分协调各自的能力、默契 配合之下，整个团队才能以高效率、高品质的态 度完成影视作品的制作，以获取精益求精的特效 效果。
6结论
影视作品的特效制作伴随着数字科技的发展 而发展，在道具的制作、三维动画、后期配光等 方面充分运用数字技术，利用计算机强大的数据 运算能力和图形处理能力，获得更加精美、更加 逼真的画面视觉效果。同时，立体影视在人们的 观影体验上不断创新、不断改进，以获得观众舒 适的观影体验为追求目标。影视特效制作可以说 是一种诚信，一种制作者对于观众的诚信态度， 即呈现给观众最为真实的画面效果。
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未考虑铸件残余应力和铸件毛坯表面质量影响系 数，设定的计算应力（即S=3.5 GB8408）。当叠加 铸件残余内应力和0. 65倍的表面质量影响系数后， 实际最大应力，此时对应的安全系数仅=1.94,远 小于GB8408规定3. 5倍安全系数。
探伤检查，仅仅能检查判断“内应力已经突 破局部材料强度极限而已经发生开裂（即裂纹） 的实际情况”，对实际残余内应力数值的检查无能 为力——哪怕是局部残余内应力已经达到材料极限 临近值，只要是还没有出现微裂纹情况，探伤检 查对此都无法识别，这极不利于计算零件所承载 最大实际应力数值的真实情况。由此，即使设计 计算安全系数达到了 3.5〜5倍，但由于上述残 余内应力的存在，构件实际安全性远没有达到规 定的安全保障条件。
《特种设备安全监察条例》解说中明确提到了 “游乐设施设计应遵循安全第一原则和审慎保守原 则” [6]:安全第一原则，主要体现为：设计产品的 任何经济或技术性能指标都应绝对服从安全指标 要求，不允许游乐设施设计存在任何涉及人身安 全方面的不确定性，对于可能影响乘客人身安全 的主要受力部件、机械或电气系统或部件，必须 留有足够的安全冗余，绝不能有导致设备严重损 坏或造成人员严重伤害的不可检测的单…失效点 或潜在的单一失效点。
审慎保守原则，主要体现为：采用成熟技术 优于采用新开发技术，开发的全新游乐设施产品 或新技术用于游乐设施，必须经过严格论证、多
程序和多种方法检验与试验，以及足够的时间考 验，重要设计就繁不就简（对于重要产品、部件 或较大的不确定性，应通过不同方法计算或从不 同角度进行分析并增加计算项目，不应只采取单 一方法进行计算分析或消除不确定性），考虑安全 系数影响因素就多不就少，载荷或载荷组合选取 就重不就轻，选取材料强度值就低不就高等等。
当前国内现状，游乐设备新产品开发设计， 一方面受利益驱动，同时受“人身安全高压红线” 控制。如果在设计阶段不能做到严格严谨审慎保 守、不能确实保障人身安全，由此设计制造出来 的游乐设备，一旦流入游乐市场，将埋下重大安 全隐患，极易导致灾害性事故发生。
根据前述系列分析得出结论：图1所示载人 游乐设备（载人机器人）想要达到成功开发，需 要经过的设计论证过程路途还很漫长。
参考文献
[1]    胡祖尧，邓宏运，章舟.高钮钢铸造生产及应用实例[M].北 京：化学工业出版社，2010.
[2]    新疆钢铁研究所.Mn 13铸件水韧处理质量控制[J].新■疆钢 铁，1995 （ 3 ）.
[3]    丁建生，等.高猛钢耐磨铸件铸态余热水韧处理工艺研究 [J].铸造技术，2009 （ 2 ） : 151-153.
[4]    上田幸雄，等.焊接变形和残余应力的数值计算方法与程序 [M].罗宇，译.成都:四川大学出版社，2008.
[5]    刘晓婷.铸造应力的特性与測算[J].西安航空学院学报， 2012 （ 5 ） : 47-49.
[6]    全国索道与游乐设施标准化技术委员会编.游乐设施实屈手 册[S], 2015, 5.