妙影無蹤的藝術

陳東旭

【摘要】 早期的圖像合成主要在拍攝階段和洗印過程中完成，比較典型的例子就是早期的紅外攝影與技巧印片機。為了將兩個不同環境的內容結合在一起，使觀眾相信那是在同一環境下拍攝的，當時的電影工作者們使用了多種方法，如在膠片上直接繪制遮罩，然后將膠片疊加拍攝。在膠片上繪制遮罩的過程就是早期的摳像合成。由于計算機技術的不斷進步，數字技術很快介入電影創作中來，數字特技運應而生。摳像是數字影像合成中最耗時、最費力，但又是最重要的一環，它決定了數字合成畫面的質量、效果與真實。本文所要探討、研究的就是數字摳像帶給我們的妙影無蹤的秘密。

【關鍵詞】 影視特效；數字摳像；藍綠屏；合成技術

[中圖分類號]J90 [文獻標識碼]A

一、數字摳像

（一）摳像及其基本原理

Key就是摳像，是將畫面中需要的部分和其他部分分離出來的過程。大多數情況下，摳像的目的就是提取前景的alpha通道，然后將前景合成在背景圖像上。

摳像的種類主要包括色度摳像、明度摳像、差異摳像等。藍或綠屏的摳像就是色度摳像，也是現在常用的摳像手段。明度摳像是通過圖像的黑白關系進行摳像，主要用于得到圖像的mask。現在還出了一種新的摳像方法，這種方法不需要藍場或綠場就可以直接將前景圖像摳出來，或者從背景中擦去不需要的前景畫面，這就是以mokey為代表的摳像方式。其實，這種方法所應用的原理就是差異摳像（difference matte），它是通過計算前景與背景的差異信息來進行摳像的。對于這種摳像方式，拍攝一張或一系列理想的空背景圖是非常重要的。如果沒有完整的背景信息作為數據來源，這種方法的效果也不會很理想。在本文中介紹的主要方法是色度摳像。

大家都知道，在電腦中的顏色是由數字表示的，白色就是255.255.255，黑色就是0.0.0，橙色就是190.190.10。合成圖像就是對這些數字的運算。當我們點擊摳像軟件的執行按鈕時，軟件首先將背景圖與反轉之后的alpha通道相乘。對于遮罩中的黑色部分，它所代表的就是0.0.0，它與RGB每個通道相乘之后的結果都是0.0.0。對于遮罩中白色的部分，它也與RGB每個通道相乘，其結果就是它們原本的顏色。通常情況下，將兩張圖像相加的結果會使圖像變得很亮，但是對于這個范例，前景已經被“摳”出來并加入到背景的“洞”中，這樣就不會產生加亮的效果。

（二）藍幕拍攝

綠幕拍攝儼然已成為電影場景拍攝中備受關注的一部分。比如電影《阿凡達》，影片采用實景拍攝結合電腦合成，很大程度上類似一部兒童動漫。大衛芬奇執導的電影《返老還童》《十二宮殺手》，以微妙的方式，使用了視覺特效，使得故事在觀眾沒有覺察到特效應用的情況下，呈現在了巨大的銀幕上。

（1）拍攝的順序

當遇到一些難度大、成本高或危險性大、難以在生活中拍攝的一些鏡頭時，特技拍攝則成為了解決這些難題的辦法。“千里之行，始于足下”，數字特技的創作也是這樣開始的。一切要拍攝的鏡頭都源于劇本創作，特技鏡頭的故事板則是一切特技制作前的先驅準備。有一個完整精細的故事板，也就為接下來的特技制作奠定了良好的開端，視覺真實性的原則也因此有了保障，基本上可以避免出現原則性的錯誤。故事板得到各部門的認可之后，就可以開始進入實拍階段。摳像需要的實拍素材大多數是在藍綠背景下拍攝的，如何把實拍部分的素材保質保量地完成，是特技人員的工作重點。

首先，要分出主合成素材與輔助合成素材以及它們拍攝的先后順序。主合成素材是畫面中最重要、最有特征的、最難控制的元素，其他的則是輔助合成素材。一般先拍主合成素材，然后再拍輔助合成素材。有了主素材，輔助素材也就有了參照。

如果是用藍綠屏拍攝，要先拍攝背景素材，尤其是戶外場景。但如果是合成到3D場景和模型場景中，就應該先拍攝藍屏元素，尤其是鏡頭會運動的時候。如果不知道背景元素是什么，則須記錄光線的使用，以便拍背景時與前景光線一致。

拍攝時，前景物體的邊緣是均勻的藍色或綠色即可。如果物體是運動的，可以根據運動范圍擴大藍綠屏的面積；如果前景物體運動的軌跡過長（戶外拍攝容易遇到此問題），可以做一塊可以跟隨前景物體運動的藍綠屏。

（2）選擇藍屏或綠屏

從20世紀20年代開始，有了藍屏的使用，藍屏也一直是摳像中傳統使用的屏。20世紀60年代，綠屏拍攝開始出現。現在我們常常使用的也是這兩種顏色。理論上講，任何顏色都可以摳掉，其實選用何種屏與前景物體有關。在三原色中，藍色和綠色都被作為摳像專用顏色，而紅色則不被使用。原因很簡單，紅色光波長最長，圖像產生時更容易產生溢出的問題。而如何選擇藍綠屏，其實取決于前景物體的顏色。我們在拍攝前，要對被拍攝物體進行分析，如果物體上有大面積與綠屏相同或相近的顏色，我們可以使用藍屏，避免后期摳像時一同摳掉物體的顏色，造成后期的麻煩。

（3）遵循使用藍綠屏的原則是得到理想素材的前提條件

影響素材的因素是多方面的，需要根據具體情況進行分析，所以，在拍攝那些需要摳像的素材時會涉及到燈光、服裝、道具等，但最先要進行定奪的一定是藍綠屏的選擇。摳像技術工作人員事先不會提出選用哪種顏色的幕進行拍攝，但有一個前提是確定的，那就是多實驗，在顏色和曝光度方面要多考慮和分析，而且注意后期摳像使用哪種軟件。只有參考了各種綜合因素，才能更好地使用藍綠屏。

（4）光在藍屏中的運用

光線的角度、亮度需要與背景素材的光照效果相一致。在理想的拍攝過程中，先給前景物體打光，與背景素材的光照匹配后再給藍屏打光。在給藍屏打光時，要注意光照的均勻程度，肉眼并不能很好地斷定藍屏是否均勻，這時可以利用測光表檢查其均勻程度。

在打藍屏燈光時，一般要調為中等亮度，這樣是為了使藍屏和前景的亮度差不至于太劇烈。亮度差別太大，容易造成前景物體邊緣過硬，在合成背景素材時不夠自然。有些類型的膠片可以解決此問題，如柯達的SFX 200T膠片。

（三）畫面的統一與匹配

視覺真實性的保證在素材拍攝中的體現，就是背景素材與合成素材的統一與匹配，角度、透視、光、色彩、運動與質量感等都是需要匹配的元素。

（1）拍攝的角度與透視要保持一致。因為一個特技鏡頭有可能由幾個、甚至幾十個素材組成，如果這些素材不能保證拍攝的角度、透視的一致性，可想而知，把它們放在一起會產生什么結果。所以保證拍攝角度的一致，也就是保證一個特技鏡頭的完整性。

（2）光線問題是特技合成中最容易造成穿幫的，也是在拍攝中最容易被忽視的。因為人對光線特別敏感，有很強的認知性，所以在拍攝每一個合成素材時，一定要把握住光源與光線的一致性。否則，就會使觀眾感覺同一個畫面內出現了兩個甚至是多個太陽。其實做到光線的一致并不難，只需要認真、細心。

在同一個畫面里的所有合成素材，應該處在同樣的光線條件下。這是保障畫面完整、統一的基本條件。不論是光源、光比、光的方向，還是光的冷暖，都要協調一致。任何一個不協調的因素都會對畫面的完整氣氛產生很大的影響，造成最后合成的痕跡。所以，在整合處理合成素材時，必須仔細留意各個素材的光線條件。另外，在攝影棚內拍攝時，光的布置區域一定要廣，特別是拍移動的物體時。比如，飛機模型或其他移動物，一定要把它們的起幅、落幅都布足光，否則它們就像是穿過不同的光區，從暗處進入明處，然后再進入暗處。拍攝時，這種不同的光區也許并不明顯，可是把這種素材與自然天光的背景素材合成使用時，就會露出破綻。同樣，如果背景的光是移動和變化的，在拍攝前景時光線要動，也要變化，這會非常麻煩。如果不能很好地解決這些問題，在前期拍攝中，就要盡量避免此類情況出現。

（3）色彩與對比度的統一。在同一個光源下，由于空氣的原因，同樣一種顏色會隨著距離的加大而漸漸地變淡，直至顏色消失。這樣的例子在晴天中午時最為明顯。但遇到太陽西下的火燒云時，情況則不同，這時的色彩空間變化就不明顯了，全部都籠罩在金黃色的影調中。如果我們把這兩個例子作為衡量色彩在不同光線下變化的極限，那么在這兩個極限中間的色彩變化則會因相應的光線時間段而產生相應的色彩空間關系。棚內拍攝，色彩的問題也同樣存在，有時在注意拍攝物體的打光時，不能不兼顧藍綠屏的色彩是否均勻。這時，藍綠屏的反射光很可能對主體物影響很大，有時抑制了藍綠屏的溢出，卻又影響了主體物的光與色彩。當特技鏡頭拍攝出現了這樣的矛盾時，新的解決辦法也隨之出現，《阿波羅十三》中火箭的拍攝就是解決這一矛盾的典范。

此外，還要注意的就是運動的一致性、同步性。運動是電影的生命，雖然運動會增加特技鏡頭的難度，但決不能因為難度大而放棄電影的運動。可以說，把多條移動的素材合成在一起，匹配成如同一次拍攝下來的鏡頭是非常困難的，即使再仔細也會有破綻。但借助先進設備就可以達到此目的，如移動控制系統（Motion Control System）（1），人物摳像后能與背景的運動匹配。另外，設置跟蹤點也是個辦法，它在把三維動畫與實拍的畫面合成在一起時更有效。

在具體制作中，如果拍攝技術實在達不到要求的話，也只能放棄運動而改拍不運動的鏡頭。因為，為運動而運動產生的破綻會破壞視覺真實性的原則，是違反電影創作規律的，需要絕對避免。

（四）特殊素材的拍攝

煙霧與爆炸素材也是藍幕技術常拍攝的主體，是制作戰爭等大場面必不可少的合成素材。拍攝它們時，問題常出現在藍背景的面積上與風的控制上。因為一條好的煙霧或爆炸素材的首要條件是它們外形的完整性和連續性，從煙的起源點一直到它與天空融合在一起的頂端邊緣，都要拍攝下來。這樣一來，藍背景面積就要足夠大，要能容下整個煙霧的造型。同時，還要控制好空氣流動對煙霧產生的影響，要掌握風的方向、強度等。水氣、冷氣和有形狀的水也是必須通過摳像才能得到的合成素材。由于水和水氣都是透明或顏色淡、變化及細微的物體，在拍攝它們時就不能使用中檔色系的藍或綠，這種情況下最能體現它們的就是黑色，在黑背景下，水的形狀、顏色和折射才能顯現出來。

最有名的例子就是《透明人》中透明人被淋濕后出現的人形水罩。拍攝時，就是讓演員穿上黑色的具有反光材質的緊身衣，這樣淋濕后水的發射與折射都保留在畫面中，摳掉黑色，則得到了干凈的水的形狀。水氣也是同樣的道理，在黑背景下拍攝水氣，摳掉黑色后同樣能得到完整的素材。水和水氣在很多時候是用三維動畫制作的，三維制作是有很大的難度的，在全景的大面積需要時這是很可靠而且省力的辦法，但一旦水氣需要出現在近景或特寫中，真實拍攝合成則能更好地表現效果。

總的來說，數字特技摳像實拍部分對技術要求比較高，設計的因素也比較多，不能有任何閃失。因為這部分影像是特技的核心，是虛擬影像追求真實性的參照依據，是不可替代的特殊角色。而且要特別注意的是，它經常是無法或沒時間再補拍的主合成素材。

二、摳像技術分析與案例理解

（一）特技攝影

由于特技鏡頭的拍攝在很多情況下是在藍綠屏環境下進行的，或者是使用專門的攝影設備，在很多拍攝中已經不能用常規畫面的拍攝方法來要求，而且特技鏡頭最初要求的素材是毫無處理的，所以，有時連兩種攝影機鏡頭的細微差別都會導致后期合成的麻煩。因此，特技攝影成為了一種專門的攝影門類。

（二）攝影機注意事項

攝影機鏡頭使用不一致，會影響畫面的完整統一。我們都知道，長焦距鏡頭與廣角鏡頭拍出來的景深與畫面感覺是不一樣的，把它們合成在一起自然也就非常別扭，更談不上有什么真實感了。這是藍屏實拍中經常出現的失誤，也是不易被察覺的失誤。

拍攝時，攝影機的白平衡設置不要輕易變動，攝影機的改善功能也要關閉，同樣不能使用增溢功能，否則，會增加噪波。解決的方法就是，增多燈的使用量。

打燈光時，藍、綠場背景布光平均亮度必須只有1/5檔的區別。在藍場中，在主體人物的主光源正常曝光值上加1/2檔光圈，再用相反色彩的擋光膜遮光，可用y-1、淡黃或85日光轉換。在綠場中，加1/2檔光圈并減去綠色（3308號綠）以區別綠背景與前景人物的關系。

（三）視頻對位機（Video Mixer）

視頻對位機是前期拍攝中使用的視頻處理設備，其工作原理就是依靠實時的視頻處理，將藍幕攝影ccd信號和背景素材視頻信號現場合成處理，這樣就能準確進行現場攝影機的對位，從而很好地解決光線、透視和運動的對位。

（四）攝影設備會極大影響圖像的顏色與亮度

不同的攝影機所拍攝出的素材是有差異的，人們是很難在監視器上去判斷最終的色彩。有時顏色與亮度的差異會給合成師帶來不必要的麻煩。所以，在拍攝同一個合成畫面的素材時，盡量保持攝影機設備是相同的，這樣在特技鏡頭拍攝過程中就可以減少幾個需要考慮的麻煩因素。

三、結語

數字摳像合成技術使觀眾所看到的銀幕上的圖像更具有“幻覺”和“假定性”。影像不一定來自于對物質現實的真實記錄，然而這種“幻覺”、“假定性”在觀眾面對銀幕時又是極其真實與可信的，甚至比客觀物質世界的現實存在更真實。數字摳像是電影拍攝手段的革命，它改變了電影的傳統制作技術，也顛覆了我們的電影觀念。影像的形成和產生不再是建立在客觀真實基礎上的結果。影像在某一種程度上和具體物質現實可以沒有更多的聯系。影像的本質不再是攝影機前正在發生的時態，不再是現實主義的東西，不再是唯一的一個參照物。人物與景物的關系不再是一種時間和空間統一的關系，畫面也不再是絕對意義上的時空統一的東西，而且沒有相互之間的制約。我們看到的所有影像都是建立在“假定性”基礎上的真實。數字摳像技術使這一切有了實現的前提，為創造視覺效果、表達個人的風格與品位創造了前提。

注釋：

（1）Motion Control System（移動控制系統），是對攝影機運動軌跡的設計和控制。20世紀80年代初，盧卡斯的ILM（工業光魔）創造了“運動控制攝影術”，數字特技開始更多地應用于電影制作，在影像合成中發揮著重要作用。如曾轟動一時的大片《黑客帝國》《泰坦尼克號》《指環王三部曲》等都運用了數字特效技術。

參考文獻：

[1]郝冰.數字特技與視覺真實性的問題[J].影視技術，2002（1）.

[2]張會軍.數字技術、觀念、制作的思考[C].全面建設小康社會：中國科技工作者的歷史責任——中國科協2003年學術年會論文集（上），2003.

[3]李劍.SHAKE實用教程[M].北京：中國電力出版社，2002.