CGI数字合成

CGI合成

影视合成技术 中最常见的套用就是CGI合成，无论是10万美金製作的电视宣传片，还是1亿美金製作的电影大片，原理都是在电脑中生成图像元素，然后合成到广义的背景画面中，所谓广义是指，不仅包括常见的用胶片或者数字摄像机拍摄的镜头，还可以是CGI画面，或者数字接景。无论背景是什幺类型，数字合成的任务都是把不同元素放在一起，并修饰，使之有种照片级的真实感。当今的CGI技术已经可以製作出令人难以置信的、真实感十足的各种画面元素，不仅是飞机或者恐龙狂暴的动物，还有具有真实质感的毛髮、皮肤、衣料、雾、烟火，甚至是流体。此外，数字替身（digital double）的套用也越来越多，尤其是当需要电影明星去拍摄一段即使专业替身演员也难以完成时的特技镜头时。在不远的将来，也许就会在动作电影中诞生出首位CGI製作的明星。虽然飞船、野兽、水和烟火都由CGI生成，还是要有数字合成师来把它们合成到一起。

数字场景扩展

如果你希望拍摄一段演员站在蒙哥星球的帝国宫殿前的镜头，你并不会想要搭建出整个帝国宫殿的场景，更好的方式是场景中精心製作出宫殿的一小部分，当需要广角镜头时，在电脑中进行场景扩展。完成这个电影魔术，需要将胶片数位化数字计算机，然后在CGI软体中建立宫殿的三维模型，并于原始镜头中的宫殿和摄像机角度匹配。如果拍摄时摄像机有移动，那幺还需要CGI技术人员进行运动匹配。最终，实拍素材和CGI元素经过颜色调整，在合成后达到完美的匹配。例如，我们要製作出这样一个场景：原始画面是未来的士兵走在一个不起眼的小瓦砾坑中。中间的画面是数字扩展的元素，包括远方的CGI城市，粒子系统製作的烟，以及数字接景绘製的天空，右侧画面是CGI与实拍经过调色后融合成一幅画面。如果没有数字场景扩展和合成技术，完成这样一个镜头是多幺的困难。你要找到符合的场景，瓦砾坑到城市的距离符合要求，城市也要看其不错，而且在拍摄时城中有烟火，并且要等到拍摄所需的日暮时分，有些时候在拍摄现场等待的代价是相当昂贵的。最后，如果真的能找到这幺一处场景，整个团队都要乘机前往。这几乎是不可能完成的製作计画，而且预算惊人。实际中，製片人当然会聪明的选择数字场景扩展技术。瓦砾坑很好找，剧组人员驱车前往只需半个小时，一旦胶片影像数位化，CGI部门就将接手，创造出背景中的城市和动态的烟火，于此同时数字接景画师也会完成天空的绘製。当一切製作均已完成，数字合成师会将四种元素——原始拍摄画面、CGI城市和烟火，以及数字接景，合成到一起，并调色。该製作流程不仅费用不贵，而且导演可以获得他想要的效果。CGI和数字合成给影视製作带来是创意化的操作，一种能製作出任何效果的能力，而不仅仅可操作或预算可承受。

运动匹配

导演和摄影师都痛恨固定的镜头。他们喜欢让镜头俯冲过场景，或在人群前升起镜头，或是环绕英雄角色。如果只有实拍素材，当然没有问题。如果是需要与CGI合成，则会出现麻烦。如果摄像机移动，CGI软体中的虚拟摄像机也必须随之移动，这样CGI元素才会与实拍镜头具有相同的视角。虚拟摄像机不仅要移动，而且要与摄像机的运动精确吻合，否则画面中合成的CGI元素就会产生漂移晃动，从画面中脱离。这需要特殊的运动匹配软体来完成。运动匹配分为两步：首先，用运动匹配程式分析实拍镜头，在帧与帧之间计算出儘量多的特徵点，并在镜头时间长度内进行跟蹤，从而得到一个低精度的场景3D模型以及摄像机移动的数据。儘管模型是低精度而且也不完善，但是为下一步提供了充足的信息。第二步是将以上信息交由三维动画师，他们利用3D场景信息来指导如何放置3D物体，摄像机运动数据被用于匹配虚拟摄像机，从而渲染出与实拍素材中不断变换的摄像机相同的三维视角和画面。如果第一步得到的信息严重不足，那幺三维物体就会看起来脱离地面、旋转晃动。最后，渲染出的三维元素和实拍素材由数字合成师调色和合成。合成师也需要修正一些小的不匹配的问题。有两种套用运动匹配的情况，一是实拍镜头与CGI环境，二是CGI元素与实拍环境，比如《金刚》。无论是哪种方式，运动匹配都是数字特效带给我们的一个奇蹟。