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影片制作中必须懂的CGI合成知识，你知道吗？
发布时间：2018-11-17 19:57:24
说到CGI技术，在当今充斥好莱坞的特效巨制中，它是不可或缺的重要部分，即使是那些风格老旧复古、或者打着“真人上阵”旗号的作品，也时不时需要CGI的点缀，更别提让我们肾上腺素急速飙升的刺激场面了，每一帧中都CGI的身影都呼之欲出。
大家熟知的《变形金刚》、《霍比特人》、《贝奥武夫》、《少年派的奇幻漂流》等等都是其中CGI技术非常完美结合的典范之作。今天我们就来讲一讲CGI技术的知识以及CGI动画师应该如何思考画面？
电影《贝奥武夫》安吉丽娜朱莉CGI片段
首先来看一个简单的CGI制作视频：
[flash]http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=v01743qschg&auto=0[/flash]
1、CGI数字合成--主要类型
任何时候生成的CGI画面都要被合成。这里，我们将阐述CGI被合成的几个主要类型。首先是CGI画面的直接合成，即由电脑制作的画面元素被合成进场景中。接着介绍的是数字场景扩展，在电影中用来快速制场景的技术。最后讲一下运动匹配（match move），它是用不同的软件分别分析实拍素材，产生地形和摄像机运动的数据，以便CGI软件使用。
电影《魔兽世界》中的主角奥格瑞姆CGI合成效果
2、CGI数字合成--CGI合成
影视合成技术中最常见的应用就是CGI合成，无论是10万美金制作的电视宣传片，还是1亿美金制作的电影大片，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。无论背景是什么类型，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。
动画电影《玩具总动员》，纯CG动画
当今的CGI技术已经可以制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发、皮肤、衣料、雾、烟火，甚至是流体。此外，数字替身（digital double）的应用也越来越多，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制作的明星。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。
电影《指环王》中，咕噜的CGI合成
3、CGI数字合成--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制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，需要将胶片数字化数字计算机，然后在CGI软件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，那么还需要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。
电影《少年派的奇幻漂流》
例如，我们要制作出这样一个场景：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，粒子系统制作的烟，以及数字接景绘制的天空，右侧画面是CGI与实拍经过调色后融合成一幅画面。
电影《创战纪》
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么的困难。你要找到符合的场景，瓦砾坑到城市的距离符合要求，城市也要看着不错，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，如果真的能找到这么一处场景，整个团队都要乘机前往。这几乎是不可能完成的制作计划，而且预算惊人。
实际中，制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，一旦胶片影像数字化，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制。当一切制作均已完成，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。该制作流程不仅费用不贵，而且导演可以获得他想要的效果。CGI和数字合成给影视制作带来是创意化的操作，一种能制作出任何效果的能力，而不仅仅可操作或预算可承受。
4、CGI数字合成--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软件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件来完成。
电影《银河护卫队》
5、运动匹配分为两步
首先，用运动匹配程序分析实拍镜头，在帧与帧之间计算出尽量多的特征点，并在镜头时间长度内进行跟踪，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。尽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，那么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。有两种应用运动匹配的情况，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迹。
电影《金刚》
6、那么，作为一名CGI动画师，你该如何思考画面，在传统的画面中提取信息呢？
在此，我将用几个具体的实例来说明我的观点，让我们一起像艺术家一样思考吧！
（1）一本百年前的插画书给电脑动画师上的生动一课
在1909年，这本书是印刷工艺的奇迹。它的出现，给几世纪以来以文字为主的书籍设计注入了色彩与活力。细看之下，我们能从中发现一些重要的启示：当代动画技术如何用同样的原理来把故事讲好。
（2）避免繁复的细节
很多时候，艺术家和动画师们错把细节当品质。致力于仔细描绘每一片叶子、每一寸肌肤、每一根小草。那些记性好的还会兢兢业业描绘一撮毛发，并乐此不疲。但所有的这些细节都只会让观者受到干扰，而无法看到画面上设计初衷所要表现的重点。
注意看Hankey是如何通过着色，把你的注意力引导到画面的重要部分的。他把次要的背景信息处理的相当松散，而把光影表现得十分明显。通过精妙的平衡感把背景融为一体，起到一个画框的作用来烘托人物。点击看大图，你会发现他对女孩裙子和背景的着色都是非常的松散的感觉。
（3）以正常人体比例为标准构图
太多的CGI电影场景都设置在一个与角色比例大小完全不符的环境中。房间大得像个会议厅，花园有一个足球场那么大。 什么都是敞开式的，结构方面缺乏对比强烈的透视及多样的深浅对比。拍全景的时候摄影机角度总是在半空中20英尺，这远远高于一个正常人类的视角。这还让一切看起来都像是铁道模型，而不是真实的环境。
正确的画背景的方法是通过巧妙的结构画面和对一系列不同大小的形的排列。我们来看Hankey是如何漂亮的完成这一系列构图设计的。在第一张图中他设计了一个弯曲的透视图（视线引导），第二张图他运用了不同形状和质地对象的对比，第三张图中他把三组不同人物各自不同的行动巧妙的区分开来。
（4）用心的安排群戏
下面我们来看看Hankey这组精彩极富表现力的静态画面。Hankey巧妙的先使我们对画面的焦点一目了然，然后又把我们的目光引回到画面中的“众人”身上，通过他们之间的互动，来把每个不同人物的性格和所处地位及相互之间人物关系表现得一清二楚。
试着从现如今的动画中去找一场类似于那样的“群戏”！所有的角色们几乎全部都斜斜的排成一队，在摄像机前简直就像是半圆形站队的合唱队！完全是情景喜剧范儿。如果你去看那些伟大的导演们如，Chaplin、Hitchcock或Welles的作品，你永远都不可能发现这种平板，单调的设计。你永远不会从角色的口中得知群戏中人与人之间的关系，一切都是通过形象化的精心策划来向观众揭示。
（5）通过独特的色彩组合来表现气氛
最近John Kricfalusi在他的博客All Kinds Of Stuff中探讨了动画中独特色彩调和重要性。他的观点是"直接从颜料管里挤出的颜色“如石灰绿、紫色、橙色等等远不及那些没有按精确比例混合的”没有名字色调"来的有感染力。
举个例子，你会管第一张图中街道的颜色叫什么？纯的色彩用在小范围区域能增加画面趣味性并能有效地引导视线，就像第二张图中那扇海绿色的门。有时，最好的色彩调和是用柔和的色彩来制造气氛，在第三张图中，色彩直接的告诉了你画中正在发生的事情。其实，每一个角色都被一组特点的色彩所包围来表现每一个人不同的态度。
（6）通过一天中不同时间光的变化来影响情绪
生活中故事不总是发生在一个炎热夏天的正午，动画电影也是一样，迪斯尼精通此道。在“Lady and the Tramp”中，他们用夜间深长的影子来增加老鼠攻击婴儿床那场戏的戏剧性。而“Bella Note”则描绘了一个完全不同的夜晚，高潮戏被安排在了一个狂风暴雨的夜晚。像Hankey在插画中对光的表现那样，想一想如何能通过改变一天中不同时段的光线来增加你场景的冲击力。
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