【影視後期】揭秘好萊塢特效電影製作流程!

圖1-1 電影《阿凡達》，製作模式以特效製作為主。

圖1-2 《金剛》，特技製作佔據很大比重。

電影特效是一個泛泛稱謂，如果從專業角度繼續細分的話可以分為視覺效果（Visual Effects）和特殊效果（Special Effects），這兩者的解釋如下：

視覺效果（Visual Effects）：視覺效果代指不能依靠攝影技術完成的後期特技，基本以計算機生成圖像為主，換句話說就是在拍攝現場不能得到的效果，具體包含三維圖像（虛擬角色、三維場景、火焰海水煙塵等模擬等）、二維圖像（數字繪景、鋼絲擦除、多層合成等）。

特殊效果（Special Effects）：指在拍攝現場使用的用於實現某些效果的特殊手段，被攝影機記錄並成像，具體有小模型拍攝、逐格動畫、背景放映合成、藍綠幕技術、遮片繪畫、特殊化妝、威亞技術、自動化機械模型、運動控制技術、爆炸、人工降雨、煙火、汽車特技等等。在現代電影製作中，特殊效果技術和視覺效果技術聯合使用密不可分，而且分界線也不是非常清晰了。比如藍綠幕和威亞技術都需要依靠電腦軟體的擦除，是聯動的技術手段。

鑑於特效電影製作分工更細，先引入流程圖以示意。

圖1-3 特效電影製作流程

R&D(研發)：在大型特效電影製作中，研發的重要性是巨大的，很多效果的實現都要新的工具，這些工具就需要研發部門的研發了，要麼它們能夠增強現有工具的功能，要麼是之前沒有過的新型工具。電影特效的重要特色之一就是不斷推進視覺的真實感及表現能力，也就需要不斷的進行技術的研發。研發部門的構成以科學家、程式設計師、數學家為主，為現有的特效製作軟體，比如Maya、Nuke等提供插件，或者是一些獨立的軟體。比如，在《返老還童》中為了製作出假以亂真的虛擬人物的面部表情，研發部門依據面部編碼理論開發了新的面部表情動畫控制插件，安裝於Maya面板下，再比如《阿凡達》因為大量採用表演捕捉的虛擬角色動畫方式，在捕捉現場使用了新開發的虛擬攝影機能夠觀看到初步合成的效果。

圖1-4 《阿凡達》製作中的虛擬攝影機能夠在現場看到預合成效果。

技術試驗：技術試驗階段是向投資方、製片人、導演等展示特效製作部門的整合製作能力，或者是某種新技術所能達到的效果，或者是效果的影像風格等。這個階段要使得客戶相信他們所需要的效果是可以完成的，通常由經驗最豐富的藝術家或者技術人員來完成技術試驗片。

概念設計：這個階段導演會集合美術指導、攝影指導、特效指導等影片重要創作人員集體商定，具體實施由概念設計師完成，概念設計將以精美細緻的彩繪圖像來呈現影片的視覺風格，有時場景概念設計、角色概念設計、動物概念設計、植物概念設計、機甲概念設計、武器概念設計等等各需要在該領域精通的人士。這個創作過程會經常反覆，以儘量減少實拍及製作中的曲折。等概念設計完成後，也會衍生出精細的製作圖用於計算機三維模型，實體模型的製作。

圖1-5 《愛麗絲夢遊仙境》製作的精細概念圖。

分鏡故事版：分鏡階段和概念設計可以同時進行，也可以等概念設計完成後進行，此時的分鏡故事版和實拍電影的功用相同，用於拍攝製作流程安排的初步指導。在製作視覺預演故事版（動態故事版）的時候，這個分鏡故事板也可以精簡。

圖1-5-1分鏡頭故事板。

模型製作：模型的製作在前期製作階段開始，分為實體模型和數字模型，現在的大型特效電影需要低面數的模型用於視覺預演故事版的製作。概念設計後衍生的製作圖或者美術部門提供的實物是進行三維製作的標準，有時某些雕刻藝術家也會脫離概念部門而直接進行實體模型的製作，用於虛擬角色、重要道具等的製作提示或掃描。實體模型由三維製作人員製作出數字版本來。數字模型會製作出不同的面數級別，精細的高面數模型用於最終渲染，中級別模型用於動畫，低面數模型用於視覺預演。

圖1-6 低面數模型

圖1-7 實體模型製作

視覺預演：視覺預演即動態故事板，系使用三維軟體將整個劇本或者手繪分鏡故事板用動畫的形式呈現。導演可以更加直接的預見到攝影機的調度方式、布景情況等，更加有利於指導現場拍攝及後期製作。視覺預演由動畫師以低面數模型製作，會調整不同的版本以供導演選擇。現場拍攝會嚴格執行視覺預演確定的構圖，運動等，但通常會有很大的出入。

圖1-8 視覺預演

參考圖片、資料：參考圖片、資料來源於兩個大的方面，一個是美術置景為實拍部分搭建的場景或者選擇的實地場景，及服裝、道具、小模型等。另一個是拍攝現場在拍攝的同時獲取的相關資料。特效製作部門需要在開機時配合傳統拍攝方式進行現場拍攝指導，由視覺效果指導率領的團隊完成這個任務。視覺效果指導要為獲得正確的能夠進行後期加工的影像負責，除了提供建議，還需要擷取資料，比如用於建模的參考圖片、紋理繪製、打光的參考以及為數字繪景拍攝的資料等等。這些視覺參考信息將對特效製作極為有利，原則是只多不少。除了圖片，還需要記錄的是某些用於後期製作的關鍵數據，比如場景的尺寸、鏡頭跟蹤的輔助點信息、鏡頭的焦距、光圈等等。

三維模型掃描：除了圖片資料的收集，還需要對關鍵場景、道具、演員等進行三維掃描，有時對演員的掃描會在現場拍攝完成後進行，但涉及演員檔期的問題，通常在拍攝期間進行。三維掃描通常使用精密掃描設備（還有種基於圖像的建模方式，不需使用三維掃描儀）進行高精度模型的掃描，這種模型不能直接使用，會由建模人員繼續加工，製作出用於預演、動畫、渲染的不同版本。

圖1-9 使用掃描設備得到的具有複雜表面的模型

高動態範圍環境貼圖拍攝：在圖片資料的獲取時，有一種重要的能夠用於渲染軟體的"基於圖像的照明"的環境貼圖需要拍攝，即高動態範圍環境貼圖。使用魚眼鏡頭或者金屬反光球多角度拍攝，在修圖軟體中展開並拼接成全景圖，需要進行包圍曝光拍攝低動態範圍合成高動態範圍圖像。

圖1-10 高動態範圍圖像HDRI

底片掃描：現場拍攝完成後，按照實拍電影的製作工藝進行衝洗、轉磁、聲音製作等環節，這些環節與特效製作同時開展，不再對前文所述的內容重複了。當導演及剪輯師確定鏡頭後，底片掃描文件交由特效部門開始特效製作。大部分電影會掃描成2K（2048x1556）的解析度的LOG圖像格式以保留儘可能多的圖像細節。如果是使用數字攝影機拍攝，那麼數據文件需要進行轉碼處理，轉換成適宜特效加工的格式。

畫面初級校色：畫面初級校色指將掃描好的底片文件或者轉碼好的數字底片文件進行初步校色，以使得鏡頭與鏡頭間的色調、曝光度等能夠銜接。而影片的創作性質的調色將會在影片的特效製作完成後由攝影指導及調色師在調色車間進行。畫面初級校色只不過是為特效製作服務的。

畫面修復：此項針對膠片拍攝的項目，因膠片的衝洗是化學工藝，難免會出現髒點、劃痕、灰塵等痕跡，在進入特效製作系統前，需要專門的部門及工作人員對髒點進行畫面的修復。有些電影項目還會進行降噪，以降低膠片或者數字攝影機拍攝的文件的顆粒度。

裝配：裝配的過程需求技術極為複雜，要求裝配師深刻理解運動的物理過程及運動各部分間的相互影響。比如動物體的裝配需要處理骨骼的層級關係、肌肉、皮膚的相互影響。骨骼裝配完成後由動畫師進行測試，必要時需要反覆修改並添加新的控制項來得到更好的效果。

圖1-11 模型裝配

動作捕捉：對於特效電影，動作捕捉是相當重要的環節，在《阿凡達》之前，動作捕捉以形體動作捕捉為主，通常用於中遠景的虛擬角色演員的動畫製作，或者如恐龍、大猩猩等怪物生物的動畫製作。比如《鐵達尼號》甲板上的人群，《蜘蛛俠》中在空中彈跳的蜘蛛俠，及《金剛》中栩栩如生的大金剛，後來《返老還童》嘗試製作高度仿真的人物的面部表情，達到假以亂真的地步，動作捕捉的技術開始朝著被詹姆斯.卡梅隆稱作「表演捕捉」的方向前進，在《阿凡達》的拍攝中，為了製作出更加逼真的人物面部的動畫，使用專門的攝像機拍攝人物面部表演，記錄圖像用於動畫的製作。

圖1-12 《阿凡達》中的表演捕捉

運動跟蹤匹配：鏡頭跟蹤在底片掃描完成後即應開始，首先做的是鏡頭軌跡反求，使用諸如BOUJOU、PFTRACK等三維跟蹤軟體，在拍攝現場記錄的鏡頭的參數此時就派上了很大用場，通常軟體的默認跟蹤功能不能應付高難度的鏡頭運動，還需要跟蹤人員的手工的參數調整或者使用新開發的針對項目的跟蹤軟體。精確的鏡頭跟蹤完成後，攝影機軌跡會被送入三維軟體或二維合成軟體。除了鏡頭軌跡的反求，還需要進行物體（角色、道具等）的運動軌跡跟蹤，比如如果要給湯姆.漢克斯的腦袋上安裝一對三維製作的犄角，就需要對鏡頭中的湯姆漢克斯的身體運動做跟蹤，並把他的運動數據賦予三維犄角，這樣才能使得二者的運動匹配在一起。

圖1-13 跟蹤及匹配

模型動畫：動畫是將裝配好的虛擬元素按照敘事的需求進行動態表情、形體運動、物理運動等的製作。虛擬元素代指角色、生物體、機械裝置等。動畫師使用中級精度的模型進行，這種模型既能讓動畫師做到足夠的精確，又能防止過多的面數細節帶來的工作速度減慢。動畫調整完成後，通常不需要帶有光影材質的渲染，直接用灰色的模型動畫嚮導演、特效指導等人展示即可，動畫的調整過程也會修改多次。

效果動畫：效果動畫係指使用模擬方式生成的動畫，包含三個大類：粒子、剛體柔體動力學和流體。進行各項模擬除了需要反求出的虛擬攝影機外，還需要包含動畫好的虛擬元素所處的三維場景，這些都是進行模擬的基礎。比如，要製作某個人著火的鏡頭，就需要先製作一個人物角色的粗略模型，並調整出模型動畫，這樣進行效果模擬的人員就可以利用模型作為發射火焰的發射體，而且這個低面數模型同時也為渲染出的火焰動畫提供了遮罩，以為後面更為精細的合成提供良好的基礎。

圖1-14 模擬動畫

紋理貼圖：模型需要紋理貼圖才能呈現出真實感，紋理貼圖的範圍不只是包含色彩細節，還有置換貼圖、法線貼圖等用於增強模型形體細節的貼圖。貼圖需要經過動畫師的測試，以修正扭曲、拉伸等問題。此時收集的圖片資料就派上了用場，材質師會利用這些圖片按照模型拓撲結構繪製固有色、高光貼圖、反射貼圖、凹凸貼圖等，貼圖的解析度要足夠大，有時甚至達到8K像素以上才能在攝影機靠近模型的時候不出現問題。

圖1-15 紋理貼圖

材質受光研究：這一階段將綜合材質、貼圖、光照來研究模型渲染後呈現出來的觀感，比如高光屬性、反射屬性、粗糙度、透射度、發光度等等表面細節。模型賦予材質後經過渲染要和實際的物體極為接近，達到「照片級」渲染水平。如果自然界不存在該模型，比如怪物，那麼材質人員就需要和導演、視覺效果指導來決定該物體應該呈現的觀感，材質部門通常需要和研發部門密切配合研究某種新型材質或改進現有材質。

圖1-15-1 材質研究

打光及渲染：在動畫及材質調整好後，燈光師開始為虛擬場景進行燈光設置及渲染。高動態範圍貼圖會在這一階段使用但通常需要添加額外的數字燈光以達到更高的真實度。燈光師會為一個場景或一個模型的渲染進行分通道渲染，並會在底片數據文件上做初步的合成測試，及至效果達標後，分層渲染的文件會提交合成部門進行合成。

圖1-16 燈光及分層渲染

遮罩分層Rotoscoping：實拍畫面需要仔細的分層，以使的虛擬合成元素能夠不露痕跡的添加入實拍畫面中去。比如需要一段真人演員和機器人的打鬥，在實拍時只有真人演員在布景中進行表演，對於這種素材就需要Rotoscoping處理，遮罩製作人員會逐幀按照真人演員的輪廓繪製遮罩，這樣真人演員就和背景分離了，然後就可以將三維軟體製作的機器人添加進入了。有些鏡頭在藍綠幕前拍攝，這種方式得到遮罩更加容易，所以在特效電影中藍綠幕的應用非常廣泛，但很多情況下沒有辦法使用藍綠幕，那麼只好在後期逐幀的繪製遮罩了。

圖1-17 Rotoscope遮罩繪製。

元素實拍：全部使用CG軟體進行自然物質的模擬未必是個好主意，像煙、水花、灰塵等等，如果使用在黑背景、藍綠幕前拍攝進行獲取的方式或許更好。除了這些，有些使用小模型製作的道具、局部布景也可以使用實拍來獲得。這些元素由特效製作部門下的特效攝影部門進行實拍獲取，在經過若干項目後，會組建起來一個素材庫，這樣製作人員就可以輕鬆的獲得這些元素而不必為如何用程序來模擬它們而費腦筋了。

合成：合成是特效鏡頭製作的最後一道工序，所有其他部門的工作成果將在此時整合。合成師將利用合成軟體的各項功能以使各個CG元素真實自然的合成在一起，不能顯露合成的痕跡。合成師要充分了解鏡頭和畫面的構成原理。數字繪景師的工作也隸屬這個階段，他將利用其他部門提供的CG元素結合拍攝現場獲得的圖片資料進行背景的繪製。合成工作完成後，鏡頭將送交特效指導或導演進行商討及交流，這個過程可能會反覆很多次。

圖1-19 合成。

輸出：最終的輸出要使用和底片掃描文件（或數據轉碼文件）同樣的格式，特效鏡頭要和實拍無特效鏡頭整裝後提交給數字中間片校色部門進行統一校色，後續工藝和實拍電影相同。

（來源：深圳創宇恆文化智能科技有限公司）