电影世界中的虚拟现实技术
电影世界中的虚拟现实技术
摘要 电影从产生的那一时刻起,就注定会在人类生活中占据重要地位。“虚拟现实技术”虽然听起来还比较陌生,但随着计算机技术的不断发展,虚拟现实技术逐渐走进了电影,无数个利用虚拟现实技术拍摄制作出的电影不断充斥着人们的眼球。
关键词 电影;虚拟现实技术;娱乐
人类社会不断进步,影视娱乐成为人们文化生活的重要组成部分。随着电影《阿凡达》在全球的火热上映,越来越多的人开始了解并熟悉虚拟现实技术。当人们以为3D特效是这部电影的最大卖点时,转身却会发现这不过詹姆斯-卡梅隆建立一个虚拟星球的工具。《阿凡达》不仅给世人带来了一场视觉盛宴,同时在电影世界刮起了一场虚拟风暴。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实是1989年由美国的兰尼尔(J.Lanier)最早提出的,兰尼尔将虚拟现实定义为:用计算机技术生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界,让用户可以从自己的视点出发,利用自然的技能和某些设备对这一虚拟世界客体进行浏览和交互考察。[1]虚拟现实技术是一门综合技术,它涵盖了计算机图形学、仿真学、人工智能技术、多媒体技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感技术,具有交互性、沉浸性、多感知性、自主性、构想性等特性。“虚拟现实技术是由交互式计算机仿真组成的一种媒体,能够感知参与者的位置和动作,替代或者增强一种或者多种感觉反馈,从而产生一种精神沉浸于或者出现在仿真环境(虚拟世界)中的感觉。”[2]
2 电影制作中应用的虚拟现实技术
CG(Computer Graphics)动画。随着利用计算机为主要工具进行视觉设计和生产的一系列相关产业的形成,把利用计算机技术进行视觉设计和生产的领域通称为CG。现代电影中为了充斥观众的视觉效果,在制作过程中加入了大量使用电脑制作的三维动画和影视特效等视觉艺术上的创作。
2.1 虚拟影像撷取摄影系统
为了创造出具有立体实感的环境,3-D虚拟影像撷取摄影系统(Fusion 3-D Camera System)诞生了,这种系统是使用两台索尼HDCF950 HD摄像机进行拍摄的,呈现出更强更动感的立体效果的同时又不会令观众感到头晕。首次应用这项技术的电影是《深渊幽灵》,随后绝大部分的3-D立体电影都是采用这种方法进行拍摄的,比《非常小特务3D》、《立体小奇兵》、《地心游记3D》和《麦莉·赛勒斯演唱会纪实》等。
2.2 实时预览技术
当电影画面中应用了大量的CG效果,为了让真人表演与最终的CG画面完美的契合在一起,卡梅隆专门开发了一种虚拟摄像机。
虚拟摄影机,可以实时地将演员的动作与虚拟世界背景交互,并呈现在LCD显示屏上。在拍摄真人表演时能够更准确的进行预览,这种摄像机可以实时观察演员的动作与虚拟世界的交互。例如,电影《阿凡达》中,在运用动作捕捉技术时,除了需要演员在拍摄时穿上布满捕捉点的紧身衣裤外,影片摄影棚内还同时架设有一套“协同工作摄像机(Simulcam)”来完成此工作。这套系统由布满在摄影棚顶部的140个数字摄像机组成,形成一个捕捉舞台。摄像机通过追踪现场LED灯打出的近红外光谱的反射,将捕捉到的数据传输到一套系统中,再将光谱的反射与演员的运动进行组合分析,得出整个镜头的立体模型。之后,这些数据再被映射到后期的计算机处理,从而令CG场景呈现出高度拟真的效果。
2.3 动作捕捉技术
CG动画大都是采用动作捕捉(Motion Capture)技术。这种用于动画制作的运动捕捉技术起源于20世纪70年代,迪斯尼公司曾试图通过捕捉演员的动作以改进动画制作效果。1988 年, SGI 公司开发了可捕捉人头部运动和表情的系统。典型的运动捕捉设备一般由以下几个部分组成:传感器、信号捕捉设备、数据传输设备、数据处理设备。在捕捉技术上主要有机械式运动捕捉、声学式动作捕捉、电磁式动作捕捉和光学式动作捕捉。
2.4 表演捕捉技术
表演捕捉(Performance Capture Workflow)技术,与“动作捕捉”非常相似,区别在于前者能够完全捕捉演员的肢体动作甚至于面部表情,将真人演出影像与电脑动画结合,令动画人物的造型与表情更接近于真人。演员甚至可以自由套进不同角色中,与不同身份的角色结合,创造更广阔的表演空间。面部捕捉头戴设备(Facial Capture Head Rig)在每个进行“表情捕捉”的演员头上佩戴一套摄像装置,用微缩高清摄像头将演员95%的面部动作传送给计算机里的虚拟角色。该技术对演员面部表情捕捉的清晰精确度是传统技术的6倍,甚至连眼神上的细微变化都不会错过。
3 电影表现中的虚拟现实技术
3.1 环幕电影
环幕电影能够表现水平360度范围内的全部景物,这种特殊形式的电影萌芽于20世纪初期。在观看这种电影时,观众站在圆形观众厅的中央区域,四周环绕着广阔的画面,配合着与影片内容相一致的全方位立体声效果的音响效果,人们就仿佛置身于影片当中。
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