這些硬核科技助國産電影打造視聽盛宴

近期，電影《流浪地球2》在全國院線熱映。該片中，從天而降的無數隕石墜落城市，這一場面給觀眾留下了深刻的印象。

除此之外，科幻電影中還有許多名場面。

比如，在電影《阿凡達》中，主人公傑克騎著神獸從山頂俯衝而下、自由翱翔于天際。

那麼，科幻電影中這些天馬行空的場面要靠什麼來“呈現”呢？答案就是新一代電影技術。

今天，科技日報記者就為您介紹一下現在電影製作中應用的“黑科技”。

特效製作：造出現實生活中沒有的場景、生物

墜落的太空電梯、飛船穿梭時的撞擊……在影片《流浪地球2》中，災難來臨的特效燃爆螢幕。

該片主創團隊透露，《流浪地球2》完成的特效鏡頭達3000多個，與前作相比，《流浪地球2》中特效技術的應用更加成熟，視覺效果也更具中式科幻的魅力。

通常來説，特效技術集中應用在奇幻、動作、科幻三種類型的電影中。中國電影科學技術研究所研究員方捷新在接受科技日報記者採訪時表示，這些電影需要營造現實生活中不存在的場景、氣氛、生物和奇觀，常規的實拍方法無法滿足電影場景需求，因此應用特效技術的比重較大，特效製作難度也更高。

“如今，不少誠意滿滿的國産電影在特效製作方面不斷追趕國際先進水準。其中，運用物理特效(特效化粧、特殊道具、微縮景觀、機械倣生道具、大型災難裝置等)和數字特效(三維特效和合成特效等)的國産科幻大片，在特效製作方面可以與美國大片相媲美。”方捷新對記者説。

在影片《流浪地球2》中，最經典的特效場景當屬太空電梯，很多精彩的動作打鬥也在這裡發生。

方捷新介紹，太空電梯場景是靠物理特效與數字特效實現的，相關特效的實現難度在於，太空電梯不是一直靜止的，有急速升降狀態，也有平穩狀態。這就需要在重機械等物理設備輔助下，結合數字技術將相關場景虛擬出來。

除此之外，為了拍攝出太空電梯的快速升降，還需要對光影造型進行整體設計和隨時調控。具體來説，在前期拍攝時需要實體燈光造型設計和現場燈光陣列DMX(數據多路轉換)的控制與配合，到了後期則需要數字繪景和合成技術的加持，其中虛擬場景光影效果融合的難度超乎想像。

為了實現影像的逼真，科幻電影在拍攝過程中常會應用到虛擬預演技術。

方捷新表示：“虛擬預演技術有點像工業領域中的數字孿生技術，就是通過全場景建模，模擬一個可以由導演和主創任意推演的沙盤模型，提前預演出演員表演走位、攝影機運動和特效，甚至可以做出多套方案進行效果對比。這樣電影製作會更加高效，溝通成本也會隨之降低。”

據了解，影片《流浪地球2》在大場景製作中基本都運用了虛擬預演技術，包括演員劉德華從睡眠艙中走出來的動作，都是預演後的呈現，為的就是給真實拍攝提前“打樣”。

表情捕捉：把真人的表情“複製”到數字替身上

作為闡述地球為何要流浪的“前傳”，影片《流浪地球2》故事中的人物年齡比第一部更年輕。在整部電影中，該片主創團隊除了完成了3000多個場景、動作的特效鏡頭，還額外製作了1000多個面部特效。該片導演郭帆坦言，最難的特效是做人臉。評價人臉特效製作是否成功，行業的基準線就是跨越“詭異谷”，即看起來自然、不彆扭。

“從技術層面來講，把人年輕化的難度，比一些‘天崩地裂’的特效鏡頭還難。”郭帆表示。

讓人臉變得年輕，《流浪地球2》技術團隊的做法是，拿到演員吳京年輕時候的表演素材，利用人工智慧技術，煉就“返老還童”術。相關人工智慧模型實現了500多萬次的迭代，之後它學會把吳京比較老的樣子變成年輕的樣子。

在劉德華的“變臉”上，該片導演希望呈現的是一個貼近觀眾理解的年輕模樣，而不是劉德華年輕時候的樣子。針對劉德華的單獨鏡頭，工作人員首先用人工智慧技術進行基礎年輕化的處理，再通過大量手工修復呈現出最終的“變臉”效果。

除了人工智慧技術，要想實現“返老還童”，還需要表情捕捉技術的幫助。

“對劉德華的表情捕捉，使用的是美國DI4D技術，該技術被廣泛用於表情捕捉和數字人製作，應用該技術的影視作品有《銀翼殺手2049》《神奇動物在哪》《愛、死亡與機器人》等。在具體操作上，演員頭戴DI4D頭戴式頭盔，該頭盔通過無標記點方式獲取演員高保真的面部細節和微表情，並將它們‘複製’到角色的數字替身上。劉德華所飾演角色的數字替身就是他的‘年輕化模型’。”方捷新告訴記者，自好萊塢影片《返老還童》開始，演員面部年輕化處理技術就開始引發行業關注。

除了表情捕捉技術，捕捉“家族”的其他成員，如動作捕捉、表演捕捉等技術，近年來經過在《阿凡達》《猩球崛起》《阿麗塔：戰鬥天使》等多部影片中“錘鍊”，也在不斷走向成熟。

與電影《流浪地球2》同期上映的，還有大熱的《阿凡達2》。作為技術流派的知名導演，卡梅隆在其執導影片《阿凡達2》中，再一次將動作捕捉技術進行了升級。

“《阿凡達2》的水下鏡頭都是先‘幹拍’，然後再用電腦動畫(CG)來補出水的效果。”方捷新告訴記者，卡梅隆在影棚裏建了座可容納90萬加侖(約3400立方米)水的大水箱，盡可能真實地模擬出海底生態環境。除此之外，該片劇組還為演員們特別打造出了“水下動捕服”，以提升水下運動呈現效果，這套服裝能夠幫助展現潘多拉星球居民獨特的泳姿。

儘管在動作捕捉和面部細節處理上，《阿凡達2》的製作更精良，但《流浪地球2》依然顯示出了一定的技術應用水準，其虛實結合的電影工業化觀念，體現了我國電影技術的提升。方捷新表示，中國的電影特效製作和好萊塢相比雖有差距，但是已經基本能夠滿足電影製作的要求以及電影觀眾的觀賞需求。我們不必盲目模倣國外，要根據自己的需要不斷研發、迭代，進而實現技術應用的提升。

高技術格式放映：為觀眾呈現更清晰、立體的畫面

高端的製作還需要高規格的呈現手段，才能夠將電影大片更好地呈現在觀眾面前。

2010年《阿凡達》的上映，讓巨幕格式電影在國內掀起熱潮。2年後，3D版《泰坦尼克號》和《2012》重映，我國電影市場又掀起了3D巨浪。

“3D和巨幕一樣，都是電影的一種高技術格式。不同的是，巨幕影片的製作一般由巨幕技術公司的製版團隊完成，要用到巨幕攝影機，不過這樣製作的影片近年來已為數不多。”方捷新表示。

除了3D和巨幕，在高技術格式“家族”中還有沉浸式音頻、高幀率、高動態範圍、廣色域等“成員”。

2019年，華夏電影發行有限責任公司推出了高格式電影放映系統CINITY，該系統融合了4K、3D、高亮度、高幀率、高動態範圍、廣色域、沉浸式聲音七大電影放映領域的高技術格式，是當時電影放映領域的最高技術規格。

“在CINITY系統中，4K和高幀率技術配合使用，讓銀幕尺寸和幀率得到了提升，使影片畫面有了更好的質感。”方捷新表示。

用通俗的話來解釋，採用CINITY系統放映的電影，可以將導演在監視器裏面看到的畫面最大限度地還原到大銀幕上。

電影《流浪地球2》的部分鏡頭采用了符合CINITY系統放映標準的高新技術格式進行拍攝，也只有在採用了CINITY系統的影廳，才能看到4K+120幀的高清高幀率版本。有影迷在觀影后感慨道：“在CINITY廳看的時候，感覺片中所有的工程結構都非常立體，像太空電梯、行星發動機等，幾乎有裸眼3D的觀影效果。此外，影片很多細節都能夠看得特別清楚。”

除了《流浪地球2》，近年來，我國國産電影《我和我的祖國》《唐人街探案3》《金剛川》等都曾以高技術格式版本進行上映，為觀眾提供了更佳的觀影體驗。

其中，2020年上映的電影《奪冠》作為國內第一部高幀率影片，全片採用4K、每秒48幀規格拍攝，在製作工藝和技術上還進行了很多有益的探索。

“4K高幀率電影的放映，不僅讓4K技術獲得關注，更激發了片方在高幀率技術方面的應用熱情。”方捷新告訴記者，未來我國還將出現更多4K高幀率的影片，值得期待。