科幻电影的技术性分析及运用——以《流浪地球》系列为例.pdf

156T漫说文艺TALK ABOUT LITERATURE AND ART国内的科幻电影比国外起步晚，直至1980年，国内第一部科幻电影珊瑚岛上的死光的上映填补了中国科幻电影界的空白。目前，国家也十分重视科幻电影的发展。本文主要结合流浪地球对科幻电影进行了技术性分析，并就相关技术的运用进行了探讨。国家电影局、中国科协着重提出：“要以科幻电影特效技术发展带动电影特效水平整体提升。鼓励研发具有自主知识产权的电影特效底层核心技术和平台工具，支持电影数字内容加工处理和数字版权保护等领域的关键技术研发和产业化，支持国产高精尖电影设备的研发生产和推科幻电影的技术性分析及运用以流浪地球系列为例 文/魏虹羽广应用，建立完善的电影特效技术标准体系。”足见国家对于科幻电影的大力支持。众多电影制作者把创作优秀电影作为中心环节，推动我国由电影大国向电影强国迈进。2019年，由郭帆导演执导的电影流浪地球引起了巨大的反响。在此之前，中国的科幻电影未形成一个完整的谱系，只有一些零星的作品。2023年春节档的流浪地球2更是将中国科幻电影推上了一个新的高度。这部作品从故事情节到特效制作，都相对完整、成熟，达到了中国电影产业在科幻电影方面的最高水平。但我们不能放弃前进的脚步，当我们还沉醉在流浪地球2震撼三维电影特效画面，惊叹于次世代电影CG技术无所不能的时候，阿凡达水之道IMAX的突袭，代表着人类的视听感官体验进入了一个新的纪元。目前，国内的研究更关注电影所具有的文学意义，即使涉及后期特效也是从文学角度阐释的。在流浪地球系列中，运用科学知识的论文有很多，涉及了各个领域。例如：浅谈流浪地球的科学知识这篇文章从太阳的一生与氦闪、比邻星三体系统与宜居行星搜寻、重聚变等11个角度出发进行了全面的分析。科学知识已极为157MDZ漫动作2023.08制作前期，各家公司需要统一所要使用的软件、版本以及工作流程，通过汇总、商讨，制定出普适的工作方式。流浪地球系列的4个制作团队协商后决定将一些特殊的资产作为共享资源，从而尽量减少工作量，将各家能力发挥到最大。美术团队是资产建设长跑中的第一棒。美术指导郜昂也曾表示：“科幻制作的难度在于落地，每个场景都是我们之前从未见到的。”流浪地球系列的概念设计组创作了3000多张概念设计图，其中包括行星发动机、地下城、运载车等。仅仅是行星发动机的设计，美术团队就提供了十几版不同的方案可供选择。美术团队确认设计方案后，才进入了真正的资产建模阶段。场景建模的流程相较于人物建模而言相对容易。其他科幻电影除了场景、人物的制作外，还有很多道具需要数字资产搭建。例如，流浪地球系列中的宇航服、人工智能MOSS、人体外骨骼的设计和制作。为了减少后期制作的成本、保证真实性，MDI工作室制作了很多实体特效道具。流浪地球2电影中涉及的实体特效道具，大部分都是在这个工作室里诞生的。从最初的设计，到第一次打样，再到最后的成品，一个电影道具的诞生，可能要投入几个月的时间去精细打磨，才能在满足功能性的同时兼顾美观。后期制作音效音效合成的重点是对音效素材的处理。通常后期特效团队会聘请专业的配音团队进行配音，国内享有盛誉的配音团队有很多，比如：729声工场、光合积木等。流浪地球系列的配音人员高达43人，足以看出后期制作团队对于音效的重视程度。而合成音效常用的软件有AE、PR、剪映等，相比其他专业的软件，剪映会更加方便入手。人物声。传统定义下的人物音效是以后期配音为主。随着科技的不断发展，AI虚拟音效横空出世并不断壮大，甚至出现了虚拟歌姬形象。流浪地球系列中最典型的人物声案例就是AI修复某演员的音色。该演员由于喉管手术导致音色受损，很难清晰咬字。为了完美复现此演员的全面，故下文将分析如何将科学与后期制作相结合。科幻电影的后期制作应保持科学假想，努力创作出科学虚构基础上的真实性。只有熟悉后期特效的技术流程，才能有针对性地进行提升。故笔者将从数字资产搭建、后期制作和科学知识分析3个方面对流浪地球系列中的技术细节进行解释和拓展。数字资产的搭建和材质的制作人物流浪地球2中的人物建模较少，人物的主要呈现方式是以实拍和后期制作为主。但值得一提的是，于2021年去世的演员吴孟达在流浪地球2中再次出镜。为了缅怀、致敬演员吴孟达，也为了不让流浪地球的观众留有遗憾，郭凡导演决定采用CG技术复原电影中由演员吴孟达饰演的角色韩子昂。事实上，这项技术并不是从流浪地球2才开始的。早在2000年上映的角斗士就已经开始使用了。剧中奥列佛里德在拍摄过程中因心脏病突发离世，导演雷德利斯科特在思量过后选择使用CG技术重新制作场景。角斗士这部电影也在2001年获得了第73届奥斯卡最佳电影奖。2015年，在国内上映的速度与激情7也遇到了相同的情况。在拍摄过程中，演员保罗沃克因车祸去世，最终环球影业决定利用CG技术让保罗在银幕上实现“重生”。想要探究如何实现这项技术，首先要对CG技术有一定的了解。CG技术复原人物大致可以分为两个步骤：人物建模和为人物模型制作动画。人物模型的搭建是复原人像的第一步。为了便于理解，笔者将以“美国顽皮狗公司角色艺术家YINGKANG LUO用CG技术复原宫崎骏的工作场景”为例介绍人物搭建的重要流程。寻找参考图是复原CG特效的前提。影视公司的概念设计组会在开始制作之前对美术资产和主要场景进行概念原图设计，从而落实整体的美术方向。根据参考图，使用雕刻软件ZBrush对人物进行雕刻。模型的精度直接影响着人物复原的真实性。流浪地球2中吴孟达的复原模型之所以饱受争议，与模型精度有极大的关系。通常情况下，工作人员会使用ZBrush对高模（高精度模型称为高模）的细节进行雕刻。为了制作后期贴图，后期还需要对模型进行重拓扑，进而获得低模（低精度模型称为低模）。获得低模和高模后，需要对低模进行UV贴图的制作（U和V指的是2D空间的水平轴和垂直轴。UV的过程就是将3D网格转换为2D信息以便可以在其周围包裹 2D纹理的过程），常用的建模软件都自带UV功能，目前也有一些独立的UV软件，如UVLayout和RizomUV。人物服装制作的逼真程度同样会影响最终效果的真实性。在制作过程中，为了模拟真实的布料效果，将使用布料解算功能，Marvelous Designer是专门制作服装的软件，同时在布料解算方面做得最为出色，因此多数服装设计者都会选用此软件进行创作。人物材质的制作一般分为皮肤材质和服饰材质两部分。在这个案例中YINGKANG LUO使用的是Substance Painter。而Substance Painter制作材质的原理简单来说就是图层的叠加，类似于使用Photoshop或者Procreate进行数字绘图。人物模型毛发的制作也是必不可少的。多数三维软件均自带毛发系统，与使用贴图的方式制作毛发效果相比，毛发系统更为真实、有质感。场景科幻电影的科幻效果大多是由场景特效提供的，因此场景的创建就变得尤为重要。流浪地球系列选择了More VFX、橙视觉、Pixomondo、Dexter四家公司，约7000人共同创作。视效总监丁燕来恐呼：“剧本里好像没有什么可以拍摄到的，也没有什么可以直接用的。”因此，流浪地球系列中有很多是制作团队自行创建的资产。比如，流浪地球系列中引擎发动机的核心资产均是由More VFX团队历时9个月完成的。据其介绍：“一座11000米的引擎发动机需要由60多种资产类型组成的坝体平台、15种道路设施组成的内外侧路桥、30多种矿区设备组成的采石场以及多个城市废墟组合而成。”由于科幻电影特效制作量庞大，多数情况下需要多个公司协作完成。因此在158T漫说文艺TALK ABOUT LITERATURE AND ART音色，剧组让AI学习该老师的音色长达半年。但是AI与真实的人声相比仍存在一定的缺陷，为了保留该老师喊出“点火”两个字时的气势，特效组决定保留老师的原声，这也无意间造就了流浪地球2的名场面。自然声。所谓自然声就是模拟真实的现实场景。所有的电影都会用到自然声的音效，可能有人会有疑问，表示在观影的时候并没有感受到，其实这恰恰证明了自然声音效制作的高超水准。比如：电影里的风声、叫卖声、脚步声、金属碰撞声都属于自然声的一种，它们融入电影中，拉近了与观众之间的距离，从而更好地将观众带入情境之中，这也是不断升级声道的原因。影视音乐。影视音乐也就是我们常说的背景音乐，这是一种观众能够最直观感受到的后期制作方式，常用于渲染情感、塑造人物等。画外音。画外音是指声音的画外运用，即不是由画面中的人或物体直接发出的声音，而是来自画面外的声音。即旁白、独白、解说就是画外音的主要形式。视效（视觉效果）人物视效。流浪地球中关于人物的视效除了关于吴孟达的人物复原外，最耗费资金的就是让刘德华、吴京重返20岁的“变脸”技术。如果只是用化妆技术敷衍了事，将大大折损观众的观感。利用减龄特效让演员看起来年轻的技术在近几年的电影中应用很广。例如，爱尔兰人中罗伯特德尼罗、阿尔帕西诺和乔佩西3位七旬演员的特效美颜；双子杀手中Will Smith数字模型的扫描。流浪地球系列中对于刘德华、吴京的特效处理则采用了两种完全不同的方式。对于演员吴京的“变脸”，郭帆导演采用了人工智能DeepFake的算法，在开拍一年前就搜集了大量吴京年轻时的照片作为人工智能的训练对象。特辑中，有技术人员就表示，一个模型需要训练500多万次，才能达到这样的效果；而对于演员刘德华的处理方式则不同。特效团队选择先使用AI的方法去训练，将产出的模型再导入虚拟引擎中，然后再进行二次手动修复。场景视效。场景视效是体现科幻效果最直接的方式。流浪地球中大量使用场景视效的方法来展现未来世界的场景，例如爆炸场景、飘雪场景、冰封场景等。笔者将以流浪地球2中冰封上海的场景为例介绍场景视效，方法如下。获取演员拍摄时的原始视频。大多数情况下演员会在绿布中完成表演。一般来说相机的传感器CMOS的矩阵许多为拜耳阵列，而采用这种排列方式的时候，RGB三种颜色的光点数量是不一样的，其中的绿色感光点是2个，所以相机就会对绿色更加敏感，同时也会方便后期对于绿色的处理。根据概念设计图，摆放数字资产场景并应用贴图。注意概念设计图和真实模型的比例情况，因为比例的协调度会直接影响观影的真实程度和人物的协调程度。对原始视频中的人物进行抠像处理，将其应用到摆放好的场景中。修补不和谐的部分，一般还需要微调材质效果。然后逐层添加雾效、风效、丁达尔效应、飘雪特效、冰层等。动画制作 动画制作是指对创建的数字资产进行骨骼绑定，进而控制数字资产的运动轨迹。例如：复原后吴孟达参加婚礼时动作、表情的制作；无人机飞行轨道的制作；太空电梯的上下运行等。动画的制作主要分为脚本创作、资产骨骼绑定、资产骨骼蒙皮、资产动作K帧四个部分。电影中动作K帧一般采用扫描的方式或者直接使用素材库中的动作。科学知识的运用科幻是科学基础上的幻想，科幻电影的元件创作应基于基本的科学知识。在数字资产建造方面，需要结合科学知识的部分主要是模型结构设计和创建。例如，流浪地球系列的美术团队在设计行星发动机时重点考虑了科学的成分，最后确定了最符合力学支撑结构的一版行星发动机设计图。在视效方面，科学性是支撑科幻效果的基石。特效团队需要重点关注数字资产本身与环境的比例搭建以及场景环境自身的科学性。科技的发展必然推动科幻电影的进步。中国科幻电影现在进入了一个重要的发展阶段，并逐步发展出具有中国特色的科幻效果。本文梳理的科幻电影技术旨在提高电影制作人对于科学特效制作技术的关注程度，以期能够更好地帮助电影制作人提升电影的成片效果和视觉体验。（南京信息工程大学）